Forecast Thailand Hydrological

 รอบนี้เป็นส่วนของการทดลองทำระบบพยากรณ์

ทางอุทกวิทยา สำหรับพื้นที่ทั้งประเทศไทย

ภาพรวมคือการใช้แบบจำลอง MIKE SHE ในการคำนวณด้านอุทกวิทยา

ด้วยข้อมูลพยากรณ์อากาศ GFS ทั้งหมดจาก NCEP NOAA

ตั้งระบบทั้งหมดให้ทำงานอัตโนมัติ วันละครั้ง

เริ่มระบบตอนเที่ยงตรง ทำงานเสร็จประมาณ 13:30

ยังเป็นช่วงทดลอง เพื่อดูว่าระบบทำงานได้ครบทุกส่วน

ผลจากแบบจำลองยังไม่มีการปรับเทียบใดๆ และยังไม่ได้ปรับค่า initial condition ต่างๆ

โดยเฉพาะส่วนของน้ำใต้ดินต่างๆ ผลคำนวณน้ำท่าที่ได้จึงจะค่อนข้างน้อยผิดปกติอยู่บ้าง

****************************************************************

เวลาอัปเดตล่าสุด ดูจากด้านล่างนี้

****************************************************************

พยากรณ์จาก GFS (กริดประมาณ 27 กม.)

ข้อมูลราย 1 ชั่วโมงใน 5 วันแรก แล้วตามด้วยข้อมูลราย 3 ชั่วโมง จนครบ 16 วัน

แต่ผลพยากรณ์ล่วงหน้านานๆ มีความคลาดเคลื่อนสูง จึงเลือกใช้แค่ 5 วันแรกพอ

ผ่านระบบ Auto download แล้วจัดเตรียมเป็นไฟล์ DFS2 

แล้วแปลงเป็น GIF สำหรับเป็น Model Input มีดังนี้

****************************************************************

ฝน (มม./วัน)

****************************************************************

การระเหย (มม./วัน)

****************************************************************

ความชื้นในดิน

****************************************************************

อุณหภูมิ (C)

****************************************************************

ความชื้นอากาศ (%)

****************************************************************

เมฆปกคลุม (%)

****************************************************************

ผลจากแบบจำลอง MIKE SHE กริด 2.5 กม.

****************************************************************

น้ำท่าในรูปแบบความลึกน้ำ (ม.)

****************************************************************

สัดส่วนน้ำในดิน (ไม่เกิน 0.3)

****************************************************************

โครงข่ายลำน้ำในแบบจำลองแสดงดังรูปด้านล่าง

สามารถคลิกที่นี่เพื่อเปิดดูผลคำนวณ Maximum Discharge ในช่วงพยากรณ์

****************************************************************

ส่วนอัตราการไหลที่ตำแหน่งต่างๆ คลิกเพื่อเปิดในหน้าต่างใหม่

(ออโต้ ดาวโหลดไฟล์ข้อมูลขนาดประมาณ 600 mb)

ด้านล่างเป็นไฟล์แบบ MP4 สำหรับกรณีที่ต้องการหยุดภาพเพื่อตรวจสอบช่วงเวลาที่ต้องการ

vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv

ฝน (มม./วัน)                                                        การระเหย (มม./วัน)

==============================================

ความชื้นในดิน                                                        อุณหภูมิ (C)

==============================================

ความชื้นอากาศ (%)                                                       เมฆปกคลุม (%)

==============================================

ผลจากแบบจำลอง MIKE SHE กริด 2.5 กม.

น้ำท่าในรูปแบบความลึกน้ำ (ม.)                                  สัดส่วนน้ำในดิน (ไม่เกิน 0.3)

****************************************************

การเตรียม 2D distributed rainfall ด้วยข้อมูลฝนรายสถานี

ขั้นตอนด้านล่าง แนะนำวิธีการเตรียมข้อมูลฝน 2 มิติที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา

2D Distributed rainfall (ไฟล์ dfs2)

ด้วยการใช้ข้อมูลฝนจากสถานีตรวจวัดต่างๆในบริเวณนั้น (ไฟล์ dfs0)

โดยใช้เครื่องมือ MIKE SHE Tool box ใน MIKE Zero

โหลดไฟล์ตัวอย่างที่ได้ทดสอบทำด้วยวิธีการด้านล่างนี้จากที่นี่

มีขั้นตอนดังด้านล่าง

1) เตรียมไฟล์ Grid.dfs2 ซึ่งต้องมี EUM Type เป็น Grid Codes และมี Unit เป็น Integer โดยตัวเลขในกริดจะเป็นตัวแทนรหัสสถานีฝนที่ตรงกับ Item name ในไฟล์ข้อมูลฝน ดังนั้น การสร้าง Grid.dfs2 จึงต้องรู้ตำแหน่งสถานีแต่ละสถานีว่าอยู่ตำแหน่งใดในกริด เพื่อนำเลขรหัสสถานีฝนไปกรอกไว้ที่กริดนั้น

และให้เว้นว่างกริดที่เหลือที่ไม่ตรงกับตำแหน่งของสถานีไว้

2) เตรียมไฟล์ Rain.dfs0 ซึ่งเป็นไฟล์ข้อมูลฝนที่สถานีต่าง โดยมี ItemName เป็นรหัสสถานี ตรงกับที่เตรียมไว้ในไฟล์ Grid.dfs2 และให้มี Type เป็น Precipitation Rate และ TS Type เป็น Step Accumulated

3) เปิดโปรแกรม MIKE Zero แล้วสร้างไฟล์ใหม่ เลือกสร้างไฟล์ MIKE SHE / MIKE SHE Toolbox จากนั้นใช้เครื่องมือ File Converter โดยขั้นตอนภายในเป็นการเลือกไฟล์ Rain.dfs0, Grid.dfs2 และ ตั้งชื่อ output file โดยตัวอย่างนี้ให้ชื่อ Rain.dfs2

 4) ผลที่ได้จากเครื่องมือในข้อ 3 เมื่อเปิดตรวจสอบ จะได้ข้อมูลฝนรายสถานีที่กรอกลงในไฟล์ Rain.dfs2 ตามตำแหน่งของสถานีฝน (ตำแหน่งตามรหัสใน Grid.dfs2) โดยมีข้อมูลที่ timestep ต่างๆตรงกับข้อมูลฝนใน Rain.dfs0 (ตัวอย่างนี้ทำไว้เพียง 3 timestep)

5) จากนั้นให้ใช้เครื่องมือช่วยในการ interpolate โดยเลือกเมนู Tools/Interpolation...

6) ตรวจสอบใน Sub-Set ว่าได้เลือกทุก time steps และเลือก Entire set of grid points

7) ในส่วนของ Interpolation แนะนำให้ใช้แบบ Area integrated โดย Number of points ควร >2 (แทนจำนวนสถานีที่จะนำมาใช้ในการ Interpolate และกรอก Area side length ที่เหมาะสม (จำนวนกริด) ที่มั่นใจว่าในทุกตำแหน่งกริดว่างๆที่จะ interpolate ค่า จะสามารถหาค่าจากกริดข้างเคียงที่มีข้อมูลได้ในระยะห่างไม่เกินจำนวนกริดที่กำหนด โดยตัวอย่างนี้คือ 10 กริด

8) ตรวจสอบผลที่ได้จากการ Interpolate ถ้าได้ผลที่เหมาะสมให้ Save แต่ถ้าผลไม่ดี และต้องการ interpolate ใหม่ด้วยค่า number/length อื่นๆ ให้ปิดโดยไม่ save ไฟล์ แล้วเปิดไฟล์ขึ้นมาใหม่แทน เพราะการทำ interpolation จะไม่สามารถ Undo ได้

เท่านี้ก็จะทำให้ได้ไฟล์ข้อมูลฝนที่กระจายในพื้นที่แบบ 2 มิติ สำหรับนำไปใช้ในแบบจำลองที่ต้องการเช่น แบบจำลองน้ำท่วมในพื้นที่ 2 มิติ MIKE 21 และ MIKE 21 FM หรือแบบจำลองอุทกวิทยาน้ำ MIKE SHE ได้แล้ว

เทคนิคนี้ยังสามารถนำไปใช้ได้กับไฟล์ข้อมูลอื่นๆเช่น ข้อมูลการระเหยของน้ำเป็นต้น

แบบจำลองเพื่อสร้างแผนที่น้ำท่วม

ในประเทศไทย หลังๆมีปัญหาน้ำท่วมค่อนข้างบ่อย และด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน เรามีแบบจำลอง

ข้อมูล และเครื่องมือต่างๆที่ช่วยให้การจำลองแผนที่น้ำท่วมได้ดีมากขึ้น

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างการสร้างแผนที่น้ำท่วมด้วยแบบจำลองของ MIKE by DHI แบบต่างๆ

ต้องบอกก่อนว่า แผนที่น้ำท่วม สามารถสร้างได้จากแบบจำลองหลายๆแบบ

และต่างก็มีข้อจำกัดที่แตกต่างกันไป ขึ้นกับชนิดของแบบจำลอง

MFlood (M11 + M21FM with block out river)           MFlood (M11 + M21FM Run river flow in M21FM)

ตัวอย่างแผนที่น้ำท่วมจากการใช้แบบจำลองแบบต่างๆ

ต่อไปนี้เป็นวีดีโอแสดงตัวอย่างแผนที่น้ำท่วมที่ได้จากแบบจำลองแบบต่างๆกัน

1) MIKE11 HD + MIKE11GIS (Version <= 2005)

2) MIKE11 HD แบบใช้แต่ Cross-section (Version >= 2005)

3) MIKE11 HD แบบใช้ Help Grid (Version >= 2005)

4) MIKE FLOOD (MIKE11+MIKE21)

5) M21

6) MIKE11 HD+MIKE SHE

7) MFlood (M11 + M21FM with block out river)

8) MFlood (M11 + M21FM Run river flow in M21FM)

เทคนิคการทำ scenario ทดสอบแบบจำลอง MIKEbyDHI กับ climate change

บทความนี้ จะแนะนำวิธีการแปลงแบบจำลองที่จัดทำเรียบร้อยแล้ว

เพื่อทดสอบกับสถานการณ์ภูมิอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป

โดย MIKEbyDHI เวอร์ชั่น 2011 เป็นต้นไป

จะมีโปรแกรมช่วยในการดัดแปลงข้อมูลนำเข้าทั้งหมด

ในแบบจำลองเพื่อทดสอบสถานการณ์อากาศต่างๆที่เราต้องการ

โดยข้อมูลนำเข้าแบบจำลองที่ได้รับอธิพลจากการเปลี่ยนแปลงอากาศประกอบด้วย

ข้อมูลปริมาณฝน ข้อมูลการระเหย ข้อมูลระดับน้ำ และข้อมูลอุณหภูมิ

เริ่มต้นจะต้องจัดเตรียมแบบจำลองที่มีข้อมูลดังกล่าวข้างต้นอยู่เป็นข้อมูลนำเข้าให้เรียบร้อยก่อน

พร้อมทั้งมีการปรับเทียบแบบจำลองแล้ว และจะนำมาทดสอบกับสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง

โปรแกรมช่วยจัดทำข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงจากสถานการณ์อากาศที่เปลี่ยนไปเริ่มโดย

สร้างไฟล์ใหม่ โดยในกลุ่ม MIKEZero เลือก Climate Change (.mzcc)

โดยปัจจุบัน (เวอร์ชั่น 2012) จะสามารถดัดแปลงข้อมูลสำหรับแบบจำลองได้ทั้งหมด 4 ชนิดด้วยกันคือ

MIKE SHE, MIKE11, MIKE21 และ MIKE FLOOD

ให้เลือกแบบจำลองที่ต้องการแล้วเลื่อกไฟล์แบบจำลองนั้นๆ พร้อมกับกรอกข้อมูล Lat/Long ให้ถูกต้อง

จากนั้นไปที่หน้า Climate Change Scenarios ให้เพิ่ม Scenario โดยคลิกที่ icon รูปสี่เหลี่ยม

เมื่อเพิ่ม Scenario แล้วจะสามารแก้ไขชื่อได้ และเมื่อคลิกเข้ามาดูรายละเอียดของ Scenario

จะพบว่า สามารถเลือกแบบจำลองคาดการณ์สภาพภูมิอากาศโลกที่นำมาจาก IPCC ได้ดังนี้

BCM2,CGHR,GMR,CNCM3,CSMK3,ECHOG,FGOALS,GFCM20,GFCM21,GIAOM,GIEH,GIER,HADCM3,HADGEM,INCM3,IPCM4,MIHR,MIMR,MPEH5,MRCGCM,NCCCSM,NCPCM

ส่วนแบบจำลองคาดการณ์ระดับน้ำประกอบไปด้วย

Grinsted2009 5%,Grinsted2009 95%,Grinsted2009 Mean,Horton2008 Lower,Horton2008 Mean,Horton2008 Upper,IPCC AR4 5%,IPCC AR4 95%,IPCC AR4 Mean,Vermeer2009 Lower,Vermeer2009 Mean,Vermeer2009 Upper

โดยหากเลือกแบบจำลองมากกว่าหนึ่ง โปรแกรมจะใช้ค่าเฉลี่ยจากทั้งหมดที่เลือกไว้มาทำการดัดแปลงข้อมูลนำเข้า

เมื่อเลือกแบบจำลองแล้ว พร้อมกับตั้งค่าปีที่จะให้แบบจำลองคำนวณสภาพภูมิอากาศ

แล้วคลิกปุ่ม Generate default delta change value

โปรแกรมจะทำการคำนวณค่าเฉลี่ยตัวแปลสำหรับการดัดแปลงข้อมูลนำเข้า

โดยเราสามารถเข้าไปตรวจสอบค่าสัมประสิทธิในการแปลงข้อมูลนำเข้าของข้อมูลแต่ละชนิดได้

และหากเราต้องการแก้ไขเป็นค่าอื่นๆที่ต้องการทดสอบโดยเฉพาะ ก็สามารถแก้ไขค่าในตาราง

สำหรับฝน ค่าในตารางเป็นตัวคูณที่จะใช้สำหรับแต่ละเดือน

สำหรับระดับน้ำ ค่าตัวเลขในตารางจะเป็นค่าระดับน้ำที่บวกเพิ่มจากเดิม

ก่อนที่จะคลิกปุ่ม Generate climate change scenario

โดยเมื่อคลิกปุ่มนี้ โปรแกรมจะทำการ copy ไฟล์แบบจำลองทั้งหมดไปไว้ใน folder ที่ตั้งค่าไว้

พร้อมทั้งแก้ไขข้อมูลในไฟล์นำเข้าแบบจำลองทั้งหมด ให้เป็นไปตามการเปลี่ยนแปลงตามค่าที่แสดงในตารางสัมประสิทธิการเปลี่ยนแปลงจากสภาพอากาศ

ก็จะได้ไฟล์แบบจำลองพร้อมสำหรับทดสอบแบบจำลองตามสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงได้แล้ว