ในซีรีส์ต่อเนื่องของเราเกี่ยวกับ ผลิตภัณฑ์ PRO Radar ใน Rain Viewer เรากำลังสำรวจเครื่องมือที่ยกระดับการติดตามพายุจากการสังเกตพื้นฐานสู่การวิเคราะห์สภาพอากาศขั้นสูง วันนี้เราจะเน้นไปที่ผลิตภัณฑ์เรดาร์แบบ dual-polarization สองชนิด: Differential Reflectivity (ZDR) และ Correlation Coefficient (RHOHV) เครื่องมือเหล่านี้เผยให้เห็นโครงสร้างภายในของพายุ ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสิ่งที่ตกลงมาจากท้องฟ้า กำลังเกิดขึ้นอย่างไร และสิ่งที่อาจเกิดขึ้นต่อไป
สำหรับผู้ที่ชื่นชอบสภาพอากาศที่ต้องการพัฒนาทักษะการอ่านเรดาร์ ZDR และ RHOHV คือชิ้นส่วนสำคัญของปริศนา ทั้งสองช่วยแยกหยาดน้ำฝนออกจากลูกเห็บ หิมะออกจากฝนน้ำแข็ง และแม้แต่สัญญาณสะท้อนทางอุตุนิยมวิทยาจากสิ่งมีชีวิต เช่น นกหรือแมลง มาดูกันเลย
Differential Reflectivity (ZDR) คืออะไร?
Differential Reflectivity คือผลิตภัณฑ์เรดาร์แบบ dual-polarization แตกต่างจากเรดาร์ทั่วไปที่ส่งคลื่นโพลาไรซ์แนวนอน เรดาร์ dual-pol จะส่งคลื่นทั้งแนวนอนและแนวตั้ง ทำให้ระบบสามารถเปรียบเทียบการสะท้อนของเป้าหมายแต่ละทิศทางได้
ที่มา: Georgia Tech
เรดาร์ reflectivity ให้ข้อมูลเกี่ยวกับความแรงของสัญญาณที่สะท้อนกลับ ซึ่งช่วยประเมินความเข้มของปริมาณน้ำฝน แต่ reflectivity เพียงอย่างเดียวไม่สามารถแยกแยะระหว่างฝนตกหนักกับพายุลูกเห็บได้ เพราะทั้งสองอาจให้ค่าที่สูงเหมือนกัน ตรงนี้เองที่ ZDR เข้ามามีบทบาท
ZDR วัดความแตกต่างของ reflectivity ระหว่างสัญญาณแนวนอนและแนวตั้งของเรดาร์ กล่าวง่าย ๆ คือ บอกเราได้ว่าเป้าหมายมีลักษณะแบนหรือกลมแค่ไหน
ค่า ZDR วัดเป็นเดซิเบล (dB) โดยปกติจะอยู่ในช่วง -1 ถึง +5 dB แต่ในการใช้งานจริงส่วนใหญ่จะอยู่ระหว่าง 0 ถึง 4 dB
- ค่า ZDR สูง (เช่น 2-4 dB): บ่งบอกถึงเป้าหมายที่ยาวในแนวนอน เช่น หยาดน้ำฝนขนาดใหญ่ที่ตกลงมาด้วยด้านแบนขนานกับพื้น
- ค่า ZDR ต่ำหรือใกล้ศูนย์ (~0 dB): สื่อถึงรูปร่างกลมหรือไม่สม่ำเสมอ เช่น ลูกเห็บขนาดเล็ก กรวบเปล หรือฝนน้ำแข็งหนาแน่น
- ค่า ZDR ติดลบ (พบได้น้อย): อาจเกิดในกรณีที่อนุภาคเรียงตัวในแนวตั้งหรือเอียงเนื่องจากลมเฉือนแรงหรือผลึกน้ำแข็งมีทิศทางผิดปกติ
ในการสแกนเปรียบเทียบด้านบน โซน DBZH ที่หนักที่สุดบางส่วนตรงกับจุด ZDR ต่ำ ซึ่งอาจหมายถึงการปนเปื้อนของลูกเห็บ ขณะที่พื้นที่พายุที่กว้างกว่าจะแสดงค่า ZDR ปานกลาง = หยาดน้ำฝนแบน ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของ convection แบบเขตร้อน
Correlation Coefficient (RHOHV) คืออะไร?
RHOHV เป็นอีกหนึ่งผลิตภัณฑ์เรดาร์ dual-pol ที่เปรียบเทียบความคล้ายคลึงกันของสัญญาณเรดาร์แนวนอนและแนวตั้ง แตกต่างจาก ZDR ที่เน้นรูปร่าง RHOHV จะบอกเราว่าอนุภาคในปริมาตรตัวอย่างเรดาร์นั้นมีรูปร่าง ขนาด และทิศทางที่สม่ำเสมอแค่ไหน
RHOHV ไม่มีหน่วยและมีค่าตั้งแต่ 0.0 ถึง 1.0 ในการใช้งานจริง:
- >0.97 = หยาดน้ำฟ้าบริสุทธิ์ เช่น ฝนหรือหิมะ
- 0.90–0.97 = หยาดน้ำฟ้าผสม (เช่น หิมะกำลังละลาย ฝนน้ำแข็ง)
- <0.90 = แกนลูกเห็บ เศษซาก หรือสัญญาณรบกวนจากชีวภาพ/ไม่ใช่อุตุนิยมวิทยา
ผลิตภัณฑ์นี้มีประโยชน์มากเมื่อพยายามประเมินว่าตัวอย่างเรดาร์นั้น “สะอาด” หรือ “รกรุงรัง” แค่ไหน
ในการสแกนด้านบน พื้นหลังสีแดงถึงม่วงหมายถึงค่า RHOHV สูง (~0.98+) ซึ่งสอดคล้องกับฝนหรือหยาดน้ำฟ้าแบบ stratiform ที่สะอาด แต่ถ้าสังเกตใกล้ ๆ จะเห็นจุดสีน้ำเงิน ขาว และม่วง โดยเฉพาะใกล้เรดาร์และทางตะวันตกของเรดาร์ โซนที่มีสัญญาณรบกวนนี้บ่งชี้ว่า:
- ความสัมพันธ์ต่ำ (น่าจะ <0.90)
- อาจเป็นลูกเห็บ เศษซาก หรือเป้าหมายชีวภาพ เช่น นกหรือแมลง
ทำไม ZDR และ RHOHV ถึงทำงานได้ดีกว่าเมื่อใช้ร่วมกัน
ขณะที่ ZDR แสดงรูปร่างของอนุภาค RHOHV แสดงถึงความสม่ำเสมอ แต่ละตัวให้ข้อมูลเพียงบางส่วน แต่เมื่อใช้ร่วมกันจะช่วยให้ตีความสิ่งที่เกิดขึ้นภายในพายุได้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น
ตัวอย่างเช่น:
- ZDR ต่ำ + RHOHV ต่ำ: ตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนของลูกเห็บ - รูปร่างไม่สม่ำเสมอ ขนาดหลากหลาย
- ZDR สูง + RHOHV สูง: ลักษณะของฝน - หยาดน้ำฝนแบนและสม่ำเสมอ
- ZDR พุ่งสูง + RHOHV ลดลงในแนวนอน: น่าจะเป็นชั้นละลาย ที่หิมะกำลังเปลี่ยนเป็นฝน
วิธีอ่าน ZDR และ RHOHV ใน PRO Radar ของ Rain Viewer
ในโหมด PRO Radar ของ Rain Viewer คุณสามารถเลือก ZDR และ RHOHV จากเมนูผลิตภัณฑ์เรดาร์เมื่อดูสถานีเรดาร์แต่ละแห่งที่มีสัญลักษณ์ PRO วิธีการตีความมีดังนี้:
ZDR (Differential Reflectivity)
- สีโทนอุ่น (แดง ส้ม): ค่าสูง = หยาดน้ำฝนขนาดใหญ่และแบน ในภาพสแกนด้านบนจะเห็นจุดสีเหลืองยืนยันสิ่งนี้
- สีโทนเย็น (น้ำเงิน เขียว): ค่าต่ำหรือใกล้ศูนย์ = ลูกเห็บ กรวบเปล หรือหิมะขนาดเล็ก
- การเปลี่ยนแปลง: มองหาชั้นหรือไล่ระดับสีใน ZDR เพื่อระบุชั้นละลาย
RHOHV (Correlation Coefficient)
- สีโทนอุ่น (เหลืองถึงแดง): ความสม่ำเสมอสูง มักเป็นฝนหรือหิมะ
- สีโทนเย็น (เขียวถึงน้ำเงิน): เป้าหมายไม่สม่ำเสมอหรือผสม เช่น ลูกเห็บ ฝนน้ำแข็ง หรือสัญญาณรบกวน
- ค่า RHOHV ลดลงอย่างรวดเร็ว: อาจบ่งชี้แกนลูกเห็บหรือสัญญาณชีวภาพ ค่าใต้ 0.85 มักเป็นสัญญาณเตือน
เคล็ดลับ: คุณสามารถดูความหมายของสีได้โดยเปิดคำอธิบายสัญลักษณ์บนแผนที่
การประยุกต์ใช้ในการพยากรณ์: เมื่อ ZDR และ RHOHV กลายเป็นเบาะแส
ผลิตภัณฑ์ dual-pol เหล่านี้ถูกใช้ร่วมกันในสถานการณ์การพยากรณ์ที่หลากหลาย:
การตรวจจับลูกเห็บ
ค่า reflectivity สูงเพียงอย่างเดียวไม่สามารถยืนยันลูกเห็บได้ แต่เมื่อรวมกับผลิตภัณฑ์เรดาร์อื่น ๆ จะช่วยได้ แกนที่มี:
- Reflectivity สูง (Z)
- ZDR ต่ำ (~0 dB)
- RHOHV ต่ำ (<0.90)
เกือบจะแน่นอนว่าเป็นลูกเห็บ
การระบุชั้นละลาย
“Bright band” ของเรดาร์เกิดขึ้นเมื่อหิมะเริ่มละลาย ทำให้ reflectivity เพิ่มขึ้นและรูปร่างแบนลง
- ZDR เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
- RHOHV ลดลงเล็กน้อย (~0.90-0.95) เนื่องจากอนุภาคผสม
ค่าผสมนี้บ่งชี้โซนเปลี่ยนจากหิมะเป็นฝน - เป็นจุดสำคัญสำหรับการวิเคราะห์พายุฤดูหนาว
การตรวจจับสัญญาณที่ไม่ใช่อุตุนิยมวิทยา
นก แมลง และเศษซากในอากาศ (เช่น จากพายุทอร์นาโด) มักมีค่า RHOHV ต่ำ และ ZDR ต่ำหรือผันผวน หากค่า reflectivity ต่ำแต่ RHOHV ก็น่าสงสัยต่ำด้วย นั่นอาจไม่ใช่หยาดน้ำฟ้า
ปริศนาเรดาร์ในชีวิตจริง: ใช้ ZDR + RHOHV
ลองนึกภาพนี้: พายุฤดูใบไม้ผลิก่อตัวอย่างรวดเร็วเหนือพื้นที่ของคุณ ค่า reflectivity ของเรดาร์พุ่งถึง 60+ dBZ - รุนแรงมาก แต่นั่นคือฝนหรือว่าลูกเห็บ?
คุณตรวจสอบค่า ZDR และแกนพายุแสดง 0.3 dB - ต่ำเกินไปสำหรับหยาดน้ำฝนขนาดใหญ่ ในแกนเดียวกัน ค่า RHOHV ลดลงเหลือ 0.87 - ห่างไกลจาก 0.98+ ที่คาดหวังสำหรับฝนที่สม่ำเสมอ
ข้อสรุป? คุณกำลังเผชิญกับเซลล์ผลิตลูกเห็บ ด้วยค่า reflectivity สูง ZDR ต่ำ และ RHOHV ต่ำ เรดาร์บอกเรื่องราวของลูกเห็บอย่างชัดเจน
สรุป
ZDR และ RHOHV อาจฟังดูเป็นศัพท์เทคนิค แต่เมื่อใช้ร่วมกันจะปลดล็อกพลังการเล่าเรื่องของเรดาร์อย่างเต็มที่ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เปลี่ยน reflectivity จากภาพ 2 มิติเป็นการวิเคราะห์หยาดน้ำฟ้าแบบหลายมิติ:
- นี่คือลูกเห็บหรือฝน?
- หิมะกำลังเปลี่ยนเป็นฝนน้ำแข็งที่ไหน?
- เรากำลังเห็นนก เศษซาก หรือสภาพอากาศจริง?
เมื่อคุณเรียนรู้ที่จะตีความ ZDR และ RHOHV ควบคู่กัน คุณจะเพิ่มสัญชาตญาณในการติดตามพายุ ไม่ใช่แค่ดูว่าอะไรอยู่บนเรดาร์ - แต่คือความหมายของเรดาร์ จริง ๆ ดังนั้นครั้งหน้าที่พายุกำลังมา เปิด PRO Radar ของ Rain Viewer เลือกสถานีเรดาร์ แล้วสำรวจเครื่องมือ dual-pol เหล่านี้ ทุกการสแกนคือโอกาสในการถอดรหัสบรรยากาศ
