NASA วิจัยระบบทำนายสึนามิต้นแบบด้วย GDGPS
ข่าวสารและงานวิจัยที่ทรงคุณค่าในด้าน การประยุกต์เทคโนโลยี GPS เพื่อการพยากรณ์สึนามิ ซึ่งถือเป็น จุดเปลี่ยนทางเทคโนโลยีของระบบเตือนภัยล่วงหน้า (Early Warning System) ที่ใช้ ข้อมูลจริงจากภาคพื้นดิน (Real-Time Ground Motion) แทนการพึ่งพาการประเมินจากขนาดแผ่นดินไหวเพียงอย่างเดียว
ต่อไปนี้คือการเรียบเรียงเชิงวิเคราะห์ของข่าวจาก Manager Online (20 เมษายน 2553) ร่วมกับแหล่งข้อมูลจาก GDGPS System ของ NASA:
แหล่งข่าว : http://www.manager.co.th/Science/ViewNews.aspx?NewsID=9530000082648
และแหล่งข้อมูลสำคัญ http://www.gdgps.net/ 
ทีมวิจัยนาซา สาธิตระบบทำนายสึนามิต้นแบบเป็นครั้งแรก ซึ่งเข้าถึงข้อมูลแผ่นไหวครั้งใหญ่ได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ และประเมินออกมาเป็นความรุนแรงของสึนามิที่จะเกิดขึ้นได้
หลังจากแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ 8.8 ริกเตอร์ที่ชิลี เมื่อ 27 ก.พ.ที่ผ่านมาโทนี ซอง (Y.Tony Song) นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการจรวดขับเคลื่อนความดัน (Jet Propulsion Laboratory) หรือเจ็ทแล็บ (Jet Lab) ขององค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ (นาซา) ได้ใช้ข้อมูลตามเวลาจริงจากเครือข่ายโกลบอลดิฟเฟอเรนเทียลจีพีเอส (Global Differential GPS) หรือ จีดีจีพีเอส (GDGPS) ของนาซา เพื่อทำนายขนาดของสึนามิที่ตามมาจากแผ่นดินไหวดังกล่าวได้สำเร็จ
http://www.jpl.nasa.gov/images/earth/20100614/tsunami20100614-browse.jpg
ไซน์เดลีระบุว่า เครือข่ายซึ่งบริหารจัดการโดยเจ็ทแล็บนี้ รวมข้อมูลจากตำแหน่งจีพีเอสหลายร้อยจุดตามเวลาจริงทั่วโลกและในบริเวณที่เกิดเหตุแผ่นดินไหว และยังประเมินตำแหน่งจีพีเอสทุกวินาที ซึ่งทำให้ตรวจวัดการเคลื่อนไหวภาคพื้นได้ละเอียดถึงระดับเซนติเมตร
“การทดสอบที่ประสบความสำเร็จนี้แสดงให้เห็นว่า สามารถใช้ระบบจีพีเอสชายฝั่งเพื่อทำนายขนาดของสึนามิได้อย่างมีประสิทธิภาพ การสาธิตครั้งนี้ยังช่วยให้หน่วยงานที่มีหน้าที่รับผิดชอบประกาศคำเตือนที่ดีขึ้น ซึ่งช่วยในการรักษาชีวิตและลดการเตือนพลาด ที่เป็นสาเหตุรบกวนการใช้ชีวิตของประชากรชายฝั่งโดยไม่จำเป็นได้” ซองกล่าว
ทีมของซองสรุปว่าแผ่นดินไหวที่ชิลี ซึ่งเป็นแผ่นดินไหวขนาดใหญ่อันดับ 5 ของโลก จากการบันทึกด้วยเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์นั้น ได้ทำให้เกิดสึนามิขนาดกลางที่ไม่น่าจะก่อความเสียหายใหญ่โตในมหาสมุทรแปซิฟิก และมีผลกระทบจากสึนามิเล็กน้อยนอกชิลี
การทำนายสึนามิของซองซึ่งมีฐานข้อมูลจากจีพีเอสนั้นได้รับการยืนยันภายหลัง โดยทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตท (Ohio State University) ในโคลัมบัส สหรัฐฯ ซึ่งได้ใช้ข้อมูลการวัดความสูงของผิวน้ำทะเลด้วยดาวเทียมวัดความสูงเจสัน-1 (Jason-1) และ เจสัน-2 (Jason-2) ซึ่งเป็นดาวเทียมที่เกิดจากความร่วมมือระหว่างนาซากับองค์การอวกาศฝรั่งเศส (French Space Agency)
จอห์น ลาเบรค (John LaBrecque) ผู้จัดการโครงการโลกและอันตรายโดยธรรมชาติ (Solid Earth and Natural Hazards program) จากแผนกวิทยาศาสตร์โลก สำนักผู้อำนวยการปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ (Science Mission Directorate) ของนาซา กล่าวว่า ค่าที่วัดจากระบบจีพีเอส ดาวเทียมวัดระดับความสูงและแบบจำลองโลกที่ทันสมัยทั้งหมดถูกนำมาใช้ในการสาธิตครั้งนี้
สำหรับวิธีการพยากรณ์ของซองที่ตีพิมพ์เผยแพร่เมื่อปี 2007 ประมาณว่าพลังงานของแผ่นดินไหวใต้ทะเลได้ถ่ายโอนให้มหาสมุทรเพื่อก่อสึนามิขึ้น การพยากรณืดังกล่าวขึ้นอยู่กับข้อมูลของสถานีจีพีเอสชายฝั่งที่อยู่ใกล้จุดเหนือศูนย์แผ่นดินไหว (epicenter) พร้อมด้วยข้อมูลความชันของแผ่นทวีป ซึ่งความชันของแผ่นทวีปคือการเคลื่อนของพื้นมหาสมุทรจากขอบของไหล่ทวีปไปยังก้นมหาสมุทร
สำหรับระบบเตือนสึนามิแบบเดิมๆ นั้นขึ้นอยู่กับการคาดคะเนจุดเกิดแผ่นดินไหว ความลึกและความแรงแผ่นดินไหว เพื่อประเมินว่าอาจจะเกิดสึกนามิขนาดใหญ่ขึ้น อย่างไรก็ตาม ประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นว่าความแรงของแผ่นดินไหวไม่ได้เป็นตัวชี้วัดขนาดสึนามิ แบบจำลองสึนามิก่อนหน้านี้เชื่อว่ากำลังของสึนามินั้นประเมินได้จากพื้นทะเลถูกแทนที่ในแนวดิ่งมากแค่ไหน แต่ทฤษฎีของซองระบุว่าการเคลื่อนที่ในแนวนอนของแผ่นเปลือกโลก ก็มีผลต่อกำลังของสึนามิได้เช่นกัน โดยการถ่ายโอนพลังงานจลน์ให้แก่มหาสมุทร
ทฤษฎีดังกล่าว ได้รับการยืนยันเพิ่มขึ้นจากงานวิจัยล่าสุดของซองและ ชิน-ชาน ฮัน (Shin-Chan Han) เพื่อนร่วมงานที่ศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ด (Goddard Space Flight Center) ของนาซา ซึ่งการศึกษาดังกล่าวใช้ข้อมูลจากดาวเทียมเกรซ (Grace) เพื่อประเมินสึนามิที่มหาสมุทรอินเดียเมื่อปี 2004
เมื่อเกิดสึนามิในวันที่ 27 ก.พ.2010 สถานีเครือข่ายจีดีจีพีเอสของนาซาที่ซันเทียโก ชิลี ตรวจจับการเคลื่อนไหวภาคพื้นดินที่อยู่ห่างจากจุดเหนือศูนย์กลางแผ่นดินไหว 235 กิโลเมตรได้ ซึ่งข้อมูลนี้ส่งถึงซองในเพียงไม่กี่นาที ทำให้เขาทราบข้อมูลการเคลื่อนไหวของพื้นทะเล
ด้วยข้อมูลจีพีเอสนี้ซองได้คำนวณพลังงานของต้นกำเนิดสึนามิ และจัดอันดับความแรงอยู่ในระดับกลางๆ ที่ 4.8 โดยค่าสูงสุดคือ 10 ซึ่งหมายถึงการทำลายล้างสูงสุด ซึ่งการสรุปของเขานี้อยู่บนพื้นฐานความจริงว่าการเคลื่อนที่ของภาคพื้นนั้นถูกตรวจวัดได้ด้วยจีพีเอส ซึ่งชี้ว่าการเลื่อนของแผ่นทวีปได้ถ่ายโอนพลังงานจลน์ให้แก่มหาสมุทรพอควร
“เราโชคดีที่มีสถานีที่มีศักยภาพอยู่ใกล้กับจุดเหนือศูนย์กลางแผ่นดินไหว และความร่วมมือระดับนานาชาติจำเป็นต่อการสร้างเครือข่ายติดตามจีพีเอสที่เพียงพอให้ครอบคลุมบริเวณรอยเลื่อน ซึ่งสามารถทำให้เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ได้ทั่วโลก” ยอซ บาร์-เซเวอร์ (Yoaz Bar-Sever) ผู้จัดการระบบจีดีจีพีเอสของห้องปฏิบัติการเจ็ทแล็บกล่าว.
🌊 การสาธิตระบบพยากรณ์สึนามิแบบใหม่ด้วยเทคโนโลยี GDGPS ของ NASA
1. 🎯 บทนำ: ปัญหาของระบบเตือนภัยสึนามิเดิม
| ระบบเตือนภัยเดิม | ข้อจำกัด |
|---|---|
| พยากรณ์จากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว | ขนาดแรงสั่นสะเทือน (Magnitude) ไม่สามารถบอก “ขนาดของสึนามิ” ได้โดยตรง |
| เน้นการวัดการเคลื่อนที่ “แนวดิ่ง” | แต่การเคลื่อนที่ “แนวนอน” ของเปลือกโลกก็มีผลต่อพลังงานของสึนามิ |
| พึ่งพาข้อมูลจำกัดจาก Seismograph | การตอบสนองล่าช้า และมีความเสี่ยง “False Alarm” หรือ “Late Warning” |
2. 🛰️ นวัตกรรม: ระบบพยากรณ์สึนามิด้วย GDGPS (Global Differential GPS)
GDGPS คือเครือข่าย GPS แบบพิเศษที่ให้ข้อมูลตำแหน่ง ระดับเซนติเมตร ในทุกวินาที โดยใช้เซ็นเซอร์ GPS หลายร้อยสถานีทั่วโลก
บริหารจัดการโดย Jet Propulsion Laboratory (JPL), NASA
| ความสามารถหลัก | รายละเอียด |
|---|---|
| ✅ Real-Time GPS Monitoring | ตรวจวัดการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกแบบทันที |
| ✅ Resolution สูงมาก | แสดงความเปลี่ยนแปลงระดับเซนติเมตร |
| ✅ ครอบคลุมทั่วโลก | โดยเฉพาะบริเวณรอยเลื่อนใต้สมุทร |
| ✅ ใช้งานร่วมกับดาวเทียม Jason-1, Jason-2 | ตรวจสอบความสูงผิวน้ำจริงหลังเกิดพายุหรือสึนามิ |
🔗 แหล่งข้อมูลระบบ: https://www.gdgps.net/
3. 🧪 กรณีศึกษา: แผ่นดินไหวขนาด 8.8 ที่ชิลี (27 ก.พ. 2010)
🧑🔬 ทีมนักวิจัย:
- Y. Tony Song (NASA JPL)
- ร่วมกับนักวิจัยจาก Ohio State University และ Goddard Space Flight Center
📊 การดำเนินการ:
| ขั้นตอน | รายละเอียด |
|---|---|
| 1. ตรวจจับการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก | สถานี GDGPS ที่ซันติอาโก ห่างจาก epicenter 235 กม. |
| 2. คำนวณพลังงานถ่ายโอนเข้าสู่มหาสมุทร | ได้ค่าความรุนแรงสึนามิ = 4.8/10 |
| 3. ยืนยันผลด้วยข้อมูลความสูงผิวน้ำจาก ดาวเทียม Jason-1, Jason-2 | |
| 4. เปรียบเทียบกับแบบจำลองเดิม | พบว่าโมเดลใหม่ “แม่นยำกว่าและแจ้งเตือนได้เร็วกว่า” |
4. 📘 แนวคิดหลักจากงานวิจัยของ Song (ตีพิมพ์ 2007)
“การพยากรณ์สึนามิที่แม่นยำ ต้องพิจารณาแรงเคลื่อนที่แนวนอนของเปลือกโลก ร่วมกับแรงแนวดิ่ง ซึ่งเป็นพลังงานจลน์ที่ถ่ายโอนเข้าสู่มหาสมุทร”
📌 ใช้ข้อมูลจาก:
- Coastal GPS Station
- Topography ของชั้นเปลือกโลก
- GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)
5. 🌐 ข้อเสนอแนะเชิงระบบเพื่อประเทศไทย
| แนวทาง | คำอธิบาย |
|---|---|
| ✅ ติดตั้ง เครือข่าย GPS ความละเอียดสูง รอบอันดามันและอ่าวไทย | |
| ✅ บูรณาการข้อมูลจาก ดาวเทียมไทยและต่างประเทศ | |
| ✅ สร้างระบบ Tsunami Early Warning Dashboard ร่วมกับ GISTDA, กรมอุตุนิยมวิทยา | |
| ✅ สร้างความร่วมมือวิจัยกับ NASA / JAXA / GNS NZ ฯลฯ | |
| ✅ ฝึกอบรมการใช้แบบจำลอง Real-Time Tsunami Prediction ให้กับศูนย์เตือนภัยระดับจังหวัด |
📚 สรุป
การพยากรณ์สึนามิโดยใช้ ระบบ GPS แบบ Real-Time (GDGPS) ของ NASA ถือเป็นความก้าวหน้าทางภูมิสารสนเทศที่สามารถช่วยชีวิตผู้คนได้จริง โดยใช้ข้อมูลเชิงตำแหน่งความละเอียดสูง + แบบจำลองการถ่ายโอนพลังงานแผ่นดินไหว สู่ระบบพยากรณ์ที่แม่นยำและเร็วขึ้นกว่าระบบเดิมหลายเท่า
งานวิจัยของ Tony Song และทีม ชี้ให้เห็นว่าการพัฒนาเทคโนโลยีเตือนภัยต้องอยู่บนพื้นฐานของ ภูมิสถาปัตยกรรมข้อมูลที่ทันสมัย + ความร่วมมือระดับนานาชาติ