ประวัติศาสตร์ของการพยากรณ์อากาศ

การพยากรณ์อากาศมีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของเราและมีผลกระทบต่อหลายด้าน เช่น การเกษตร การขนส่ง การก่อสร้าง การผลิตพลังงาน และการจัดการเหตุฉุกเฉิน การพยากรณ์อากาศที่แม่นยำให้ข้อมูลที่มีค่า ซึ่งช่วยให้เราตัดสินใจอย่างมีข้อมูลและวางแผนกิจกรรมของเราตามรูปแบบอากาศที่กำลังจะมาถึง ในบทความนี้ เราจะมุ่งเน้นไปที่ประวัติศาสตร์การพยากรณ์ตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงปัจจุบันและดูว่ามันได้พัฒนาไปอย่างไร

การพยากรณ์อากาศในยุคแรก

ประวัติศาสตร์การพยากรณ์อากาศย้อนไปถึงหลายพันปี สู่สมัยอารยธรรมโบราณ เช่น ชาวบาบิโลนและชาวอียิปต์ พวกเขาพัฒนาวิธีการพยากรณ์อากาศในยุคแรกโดยอาศัยการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติอย่างละเอียด

ชาวบาบิโลนที่อาศัยอยู่ในเมโสโปเตเมียตั้งแต่ศตวรรษที่ 18 ถึงศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสตกาล สามารถติดตามการเคลื่อนไหวของวัตถุท้องฟ้าได้ พวกเขาเชื่อว่าตำแหน่งของดวงดาวและดาวเคราะห์สามารถช่วยทำนายรูปแบบอากาศได้ ชาวบาบิโลนยังพัฒนาระบบการแบ่งท้องฟ้าออกเป็นสิบสองส่วนเท่า ๆ กัน ซึ่งพวกเขาเรียกว่า ราศี นอกจากนี้ พวกเขายังศึกษาการก่อตัวของเมฆ รูปแบบลม และพฤติกรรมของสัตว์

ชาวอียิปต์โบราณตั้งแต่ 4000 ปีก่อนคริสตกาลถึง 400 ปีหลังคริสตกาล ที่อาศัยอยู่ในหุบเขาแม่น้ำไนล์ ก็มีความเชื่อมโยงกับธรรมชาติอย่างแน่นแฟ้นเช่นกัน พวกเขาพัฒนาระบบชลประทานที่ซับซ้อนเพื่อจัดการกับน้ำท่วมของแม่น้ำไนล์และตระหนักถึงผลกระทบของสภาพอากาศต่อพืชผลของพวกเขา ชาวอียิปต์ยังสังเกตสัตว์ต่าง ๆ รวมถึงการอพยพของนกและพฤติกรรมของงู ซึ่งพวกเขาคิดว่าสามารถคาดการณ์การเริ่มต้นของฤดูฝนได้

แม้ว่าจะเป็นวิธีการที่ยังไม่ซับซ้อนตามมาตรฐานสมัยใหม่ แต่วิธีการเหล่านี้ถือเป็นความพยายามในยุคแรกในการทำความเข้าใจและทำนายกลไกที่ซับซ้อนของธรรมชาติ

การประดิษฐ์และพัฒนาของเครื่องมือวัดอากาศ

เครื่องมือวัดอุตุนิยมวิทยาในยุคแรก ๆ เป็นอุปกรณ์ง่าย ๆ ที่ใช้วัดอุณหภูมิ ความชื้น และความกดอากาศ ตัวอย่างเช่น ในช่วงต้นศตวรรษที่ 17 กาลิเลโอ กาลิเลอี ได้ประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์แก๊สเครื่องแรก บางแหล่งเรียกมันว่า เทอร์โมสโคป

อุปกรณ์นี้มีความเรียบง่ายมาก ประกอบด้วยหลอดแก้วที่มีลูกแก้วเชื่อมต่ออยู่ที่ปลาย เมื่อทำให้ลูกแก้วร้อนเล็กน้อย กาลิเลโอจะนำปลายหลอดที่ว่างเปล่าใส่ลงในภาชนะที่มีน้ำ เมื่ออากาศในลูกแก้วเย็นลง ความดันอากาศในนั้นลดลง และน้ำภายใต้อิทธิพลของความกดอากาศจะขึ้นไปในหลอด ขึ้นอยู่กับว่าน้ำขึ้นสูงแค่ไหน จึงสามารถกำหนดอุณหภูมิได้

แหล่งที่มาของภาพ: Chatsam, CC BY-SA 3.0, ผ่าน Wikimedia Commons

ในทำนองเดียวกัน ในช่วงกลางศตวรรษที่ 17 เอวานเจลิสตา ทอร์ริเชลลี ได้ประดิษฐ์บารอมิเตอร์ปรอทเครื่องแรกเพื่อวัดความกดอากาศ อุปกรณ์นี้อาศัยความสมดุลระหว่างน้ำหนักของคอลัมน์ปรอทและความกดอากาศ หลอดแก้วถูกเติมด้วยปรอท พลิกกลับ และจุ่มลงในภาชนะที่มีปรอท เป็นผลให้ปรอทในหลอดลดลงจนมีความแตกต่าง 760 มม. ระหว่างระดับปรอทในหลอดและบนพื้นผิว

เมื่อเวลาผ่านไป เครื่องมือพื้นฐานเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงและพัฒนา และมีเครื่องมือใหม่ ๆ ปรากฏขึ้น เช่น ไฮโกรมิเตอร์ เลโอนาร์โด ดา วินชี ได้ประดิษฐ์ต้นแบบในปี 1450 ซึ่งต่อมาได้รับการปรับปรุงโดยโฮเรซ-เบเนดิกต์ เดอ ซอสซูร์ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 ไฮโกรมิเตอร์คำนวณความชื้นโดยการวัดน้ำหนักของตัวอย่างอากาศก่อนและหลังผ่านสารดูดความชื้น

แหล่งที่มาของภาพ: The Visual Agency, สาธารณสมบัติ, ผ่าน Wikimedia Commons

เครื่องมือวัดอุตุนิยมวิทยาที่สำคัญอื่น ๆ ที่ได้รับการพัฒนาตามเวลารวมถึง:

• อะนิโมมิเตอร์ (เพื่อวัดความเร็วและทิศทางลม),
• เครื่องวัดปริมาณน้ำฝน (เพื่อวัดปริมาณน้ำฝน),
• บอลลูนอากาศ (เพื่อวัดอุณหภูมิ ความชื้น และความกดอากาศที่ระดับความสูงต่าง ๆ)

ในยุคปัจจุบัน ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้นำไปสู่การพัฒนาเครื่องมือวัดอุตุนิยมวิทยาที่ซับซ้อนมาก ตัวอย่างเช่น เรดาร์ดอปเปลอร์ (สำหรับ การติดตามพายุ และรูปแบบลม), ดาวเทียม (เพื่อติดตามรูปแบบอากาศและสภาพภูมิอากาศในพื้นที่ขนาดใหญ่), และแบบจำลองคอมพิวเตอร์

ตารางด้านล่างสรุปไทม์ไลน์ของการประดิษฐ์และพัฒนาเครื่องมือวัดอุตุนิยมวิทยา:

ผลกระทบของโทรเลขต่อการพยากรณ์อากาศ

โทรเลขที่ประดิษฐ์ขึ้นในปี 1837 โดยซามูเอล มอร์ส และอัลเฟรด เวลล์ ได้ปฏิวัติการสื่อสารระยะไกล มันใช้แรงกระตุ้นทางไฟฟ้าเพื่อส่งข้อความในระยะทางไกลด้วยความช่วยเหลือของสายไฟ

การประดิษฐ์โทรเลขมีผลกระทบอย่างมากต่อการพยากรณ์อากาศ ก่อนมีโทรเลข นักอุตุนิยมวิทยาต้องใช้เวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์ในการรวบรวมและส่งข้อมูลอากาศ การประดิษฐ์โทรเลขทำให้กระบวนการนี้เร็วขึ้น ทำให้การพยากรณ์อากาศแม่นยำและทันเวลามากขึ้น

ในปี 1844 โทรเลขถูกใช้ครั้งแรกในการส่งข้อมูลอุตุนิยมวิทยา สถาบันสมิธโซเนียนได้จัดตั้งเครือข่ายสถานีโทรเลขทั่วสหรัฐอเมริกาเพื่อรวบรวมข้อมูลและส่งไปยังสถานที่กลาง

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 แผนที่อากาศแรกถูกสร้างขึ้นด้วยความช่วยเหลือของโทรเลข แผนที่เหล่านี้แสดงตำแหน่งและการเคลื่อนไหวของระบบอากาศในพื้นที่กว้าง เป็นผลให้นักอุตุนิยมวิทยาสามารถติดตามพายุและทำนายเส้นทางของพวกเขาได้ โทรเลขยังช่วยให้นักพยากรณ์สามารถออกคำเตือนเกี่ยวกับสภาพอากาศที่รุนแรง เช่น พายุเฮอริเคน และ พายุทอร์นาโด

แหล่งที่มาของภาพ: BBC News

การพัฒนาการพยากรณ์อากาศสมัยใหม่

ในปี 1854 รัฐบาลอังกฤษได้จัดตั้งสำนักงานอุตุนิยมวิทยา (Met Office) ขึ้น โดยมีหน้าที่รวบรวมข้อมูลอุตุนิยมวิทยาจากทั่วประเทศและใช้ในการพยากรณ์ สำนักงานใช้เครือข่ายสถานีอากาศ สายโทรเลข และระบบข้อความรหัสเพื่อรวบรวมและเผยแพร่ข้อมูลเกี่ยวกับอากาศ ในวันที่ 31 กรกฎาคม 1861 สำนักงานอุตุนิยมวิทยาได้ออกพยากรณ์สาธารณะครั้งแรก และนั่นคือจุดเริ่มต้นของการพยากรณ์อากาศสมัยใหม่

แหล่งที่มาของภาพ: Met Office

กลุ่มเป้าหมายแรกของพยากรณ์อากาศและคำเตือนพายุเหล่านี้คือชาวเรือและชาวประมง ต่อมา เจ้าของและผู้เข้าร่วมงานแข่งม้า งานแสดงสินค้าในชนบท และงานแสดงดอกไม้ก็เริ่มพึ่งพาการพยากรณ์โดยสำนักงานอุตุนิยมวิทยา อย่างไรก็ตาม การพยากรณ์ไม่ได้แม่นยำเสมอไป พลเรือเอกโรเบิร์ต ฟิทซ์รอย ผู้ก่อตั้งสำนักงานอุตุนิยมวิทยาและผู้ประดิษฐ์การพยากรณ์อากาศ ได้รับคำวิจารณ์มากมาย เนื่องจากคำวิจารณ์แม้จะทำงานหนัก พลเรือเอกฟิทซ์รอยก็เกิดภาวะซึมเศร้าและฆ่าตัวตายในปี 1865

ในช่วงหลายทศวรรษต่อมา ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอากาศได้นำไปสู่การปรับปรุงความแม่นยำของการพยากรณ์อากาศ ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักอุตุนิยมวิทยาเริ่มใช้บอลลูนเรดิโอซอนด์เพื่อวัดอุณหภูมิและความชื้นที่ระดับความสูงต่าง ๆ และในทศวรรษที่ 1950 พวกเขาเริ่มใช้เทคโนโลยีดาวเทียมและเรดาร์ในการติดตามปรากฏการณ์อากาศ

ดาวเทียมดวงแรกที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับการสังเกตการณ์อากาศคือ TIROS 1 นาซาได้ปล่อยขึ้นในเดือนเมษายน 1960 กล้องโทรทัศน์สองตัวและเครื่องวัดรังสีสองตัวทำให้ TIROS 1 สามารถส่งภาพเมฆและการวัดอุณหภูมิของพื้นผิวโลกได้ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจจับพายุเฮอริเคน ไต้ฝุ่น และรูปแบบอุตุนิยมวิทยาอื่น ๆ ที่มองไม่เห็นจากพื้นดิน

แหล่งที่มาของภาพ: National Air and Space Museum

เทคโนโลยีเรดาร์ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งในการติดตามรูปแบบอากาศ ในทศวรรษที่ 1940 เรดาร์ถูกใช้ครั้งแรกในการตรวจจับปริมาณน้ำฝนและวัดความเข้มของฝนและหิมะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งทั้งหมดเริ่มต้นในปี 1942 เมื่อสำนักงานอากาศได้รับเรดาร์ส่วนเกิน 25 เครื่องจากกองทัพเรือสหรัฐฯ

ภายในทศวรรษที่ 1960 เทคโนโลยีเรดาร์ได้พัฒนาจนสามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวของเมฆได้ จึงช่วยในการติดตามพายุ

การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ในอุตุนิยมวิทยา

ในทศวรรษที่ 1950 และ 60 การนำการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์มาใช้ในอุตุนิยมวิทยาได้ปฏิวัติการพยากรณ์อีกครั้ง ด้วยความช่วยเหลือของคอมพิวเตอร์ นักอุตุนิยมวิทยาสามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลและเรียกใช้แบบจำลองเชิงตัวเลขและสถิติที่ซับซ้อนเพื่อจำลองพฤติกรรมของบรรยากาศ

แหล่งที่มาของภาพ: National Weather Service

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์และ AI ช่วยปรับปรุงการพยากรณ์อากาศโดยการวิเคราะห์ข้อมูลอุตุนิยมวิทยาจำนวนมากและสร้างการพยากรณ์จากแบบจำลองที่ซับซ้อน นี่คือวิธีที่พวกเขามีส่วนร่วม

การวิเคราะห์ข้อมูลอากาศ

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ประมวลผลข้อมูลอุตุนิยมวิทยาจำนวนมหาศาลที่รวบรวมจากแหล่งต่าง ๆ เช่น ดาวเทียม เรดาร์ และสถานีอากาศ พวกเขาใช้อัลกอริทึมในการวิเคราะห์ข้อมูลนี้และสร้างแบบจำลองอากาศที่ช่วยให้นักพยากรณ์เข้าใจว่าบรรยากาศจะมีพฤติกรรมอย่างไรตามกาลเวลา

การเรียนรู้ของเครื่อง

อัลกอริทึม AI สามารถเรียนรู้จากรูปแบบอุตุนิยมวิทยาในอดีตและทำนายว่าพวกเขาจะเกิดซ้ำในอนาคตอย่างไร สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการทำนายสภาพอากาศที่รุนแรง เช่น พายุเฮอริเคนและพายุทอร์นาโด ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยอาจมีผลกระทบใหญ่หลวง

การสร้างแบบจำลองกลุ่ม

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถเรียกใช้การจำลองหลายครั้งด้วยเงื่อนไขเริ่มต้นที่แตกต่างกันเพื่อสร้างกลุ่มผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ สิ่งนี้ให้ช่วงของผลลัพธ์ที่เป็นไปได้และช่วยให้นักพยากรณ์ระบุสถานการณ์ที่มีแนวโน้มมากที่สุด

การพยากรณ์แบบเรียลไทม์

ด้วยการประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์โดยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ นักพยากรณ์สามารถอัปเดตการพยากรณ์ของพวกเขาได้อย่างรวดเร็วด้วยข้อมูลใหม่ ในสภาวะที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วระหว่างเหตุการณ์สภาพอากาศที่รุนแรง การตอบสนองอย่างรวดเร็วเช่นนี้สามารถช่วยชีวิตได้มากมาย

บทสรุป

ทุกวันนี้ การพยากรณ์อากาศเป็นสาขาที่ซับซ้อนมาก โดยมีเครื่องมือและเทคนิคหลากหลายให้เลือกใช้ ดาวเทียม เรดาร์ และเทคโนโลยีขั้นสูงอื่น ๆ ช่วยให้นักอุตุนิยมวิทยาสังเกตบรรยากาศแบบเรียลไทม์และรับรองความแม่นยำในการพยากรณ์อากาศ ในขณะเดียวกัน แอปพลิเคชันอย่าง RainViewer ทำให้การพยากรณ์อากาศแบบดิจิทัลง่ายขึ้นและสะดวกขึ้นโดยส่งการพยากรณ์ที่ทันสมัยตรงไปยังหน้าจอโฮมของสมาร์ทโฟนของคุณ

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความก้าวหน้าเหล่านี้ การพยากรณ์อากาศยังคงเป็นวิทยาศาสตร์ที่มีความไม่แน่นอนโดยธรรมชาติ นักอุตุนิยมวิทยากำลังทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับบรรยากาศและพัฒนาเทคนิคใหม่ ๆ สำหรับการพยากรณ์อากาศ