ผลกระทบของละอองลอยจากการเผาชีวมวลต่อการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ และสภาพภูมิอากาศในพื้นที่ภาคเหนือของประเทศไทย : กรณีศึกษา ช่วงฤดูหมอกควันปี ค.ศ. 2013

Abstract

          การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบผลกระทบทางตรงของละอองลอยต่อการแผ่รังสีดวงอาทิตย์และ ผลกระทบทางอ้อมต่อตัวแปรสภาพภูมิอากาศในภาคเหนือของประเทศไทย โดยใช้แบบจำลองควบคู่อุตุนิยมวิทยา-เคมี WRF-Chem ในช่วงฤดูหมอกควัน (กุมภาพันธ์-เมษายน) ค.ศ. 2013 โดยประมวลผลแบบจำลอง WRF-Chem แยกเป็น 2 กรณีที่แตกต่างกัน คือกรณีที่ไม่คิดผลกระทบของละอองลอย กับกรณีที่คิดผลกระทบทั้งทางตรงและทางอ้อมของละอองลอยจากการเผาชีวมวล ผลการศึกษาพบว่าละอองลอยจากการเผาชีวมวลส่งผลให้ความเข้มการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ลงมายังพื้นผิวโลกลดลง โดยค่าเฉลี่ยทั้งพื้นที่เดือนกุมภาพันธ์ มีนาคม เมษายน ลดลง 1.0 W/m2 1.0 W/m2 และ 1.2 W/m2 ตามลำดับ และบางพื้นที่ลดลงมากถึง 9.0-14.9 W/m2 การลดลงของรังสีคลื่นสั้นจากดวงอาทิตย์ไม่ส่งผลต่ออุณหภูมิ อากาศชัดเจน โดยความแตกต่างของการจำลองอุณหภูมิในกรณีที่มีและไม่มีละอองลอยจากการเผาชีวมวลอยู่ในช่วงไม่เกิน ±0.1 °C ละอองลอยจากการเผาชีวมวลสามารถทำหน้าที่เป็นแกนควบแน่นของเมฆและส่งผลกระทบทางอ้อมต่อคุณสมบัติและการก่อตัวของเมฆ จากการนี้พบว่าละอองลอยจากการเผาชีวมวลส่งผลให้เมฆมีการก่อตัวน้อยกว่าปกติ ประกอบกับในช่วงดังกล่าวเป็นฤดูแล้งซึ่งมีปริมาณไอน้ำในอากาศน้อยทำให้เมฆที่ก่อตัวในสภาวะที่มีแกนควบแน่นอยู่เป็นจำนวนมากขนาดของหยดน้ำในเมฆมีขนาดเล็ก ส่งผลให้ศักยภาพในการเกิดฝนลดลง นอกจากนี้ละอองลอยจำนวนมากในช่วงฤดูหมอกควันสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์ทำให้พลังงานที่จะมาอุ่นพื้นผิวโลกลดลง ส่งผลให้ความสูงผสมหรือความสูงชั้น PBL และความเร็วลมลดลง ทำให้ฝุ่นละอองจากการเผาชีวมวลมีศักยภาพในการแพร่กระจายขึ้นในแนวดิ่งลดลง ก่อให้เกิดการสะสมฝุ่นละอองลอยบริเวณใกล้พื้นผิวโลก จากผลการศึกษาครั้งนี้คาดว่าจะมีบทบาทที่สำคัญต่อการเปิดโลกทัศน์ทางการวิจัยและการประยุกต์ความสัมพันธ์เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างคุณภาพอากาศและภูมิอากาศในพื้นที่ ภาคเหนือของประเทศไทย           This study aims to investigate the direct effects of aerosols on solar radiation and the indirect effects on climate variables in Northern Thailand using the WRF-Chem meteorology-chemistry coupled model during the 2013 smoke-haze season (February - April). The WRF-Chem model was run with two different cases, i.e., without any aerosol feedback, and with the direct and indirect effects of biomass burning aerosol. The study results finds that the biomass burning aerosols directly affect on reduction of solar radiation at the Earth’s surface. The areal averaged decreasing solar radiation in February, March and April are 1.0 W/m2, 1.0 W/m2, and 1.2 W/m2, respectively with the maximum decrease of 9.0-14.9 W/m2 at some specific area. The reduction in downward short-wave radiation flux did not obviously affect on the regional temperature. The difference between with and without the effect of aerosol on simulated temperature is ±0.1 °C. The biomass burning aerosols can act as cloud condensation nuclei (CCN), and thus an indirect effect to cloud property and formation. This study found that the simulation with aerosol effects produces the less cloud than normal. Nevertheless, during the dry season, the atmospheric water vapor is insufficient for precipitation potential. Moreover, the many aerosols during the smoke-haze season scatter solar radiation resulting in the decrease of energy to warm the Earth's surface. This situation results in the reduction of the height of mixing or PBLH layer and wind speed, led to decrease the potential of vertical dispersion of the smoke haze, and support to accumulated pollutants at the ground surface. The results of this study are expected to play an important role in enhancing the research and application of interactions between air quality and climate in Northern Thailand.