พายุ (storm) คือ ลมที่มีการเคลื่อนที่อย่างรุนแรง ซึ่งเกิดจากความแตกต่างอย่างมากของความกดอากาศระหว่าง 2 พื้นที่ ซึ่งความรุนแรงของพายุมีหน่วยตรวจวัดความรุนแรงคล้ายกับหน่วยริกเตอร์ และแสดงได้หลายรูปแบบ เช่น 1) เส้นผ่านศูนย์กลางของตัวพายุ 2) ความเร็วที่ศูนย์กลาง 3) ความเร็วและทิศทางการเคลื่อนตัว เป็นต้น ซึ่งพายุแบ่งย่อยเป็น 3 ชนิด คือ พายุฝนฟ้าคะนอง (thunderstorm) พายุหมุนเขตร้อน (tropical cyclone) และทอร์นาโด (tornado)

ลมจะพัดแรงมากจนกลาย พายุ (storm)

พัฒนาการพายุฝนฟ้าคะนอง

พายุฝนฟ้าคะนอง (thunderstorm) หมายถึง สภาพอากาศรุนแรงเฉพาะท้องถิ่น ที่มีฝนตกหนัก มีลมกระโชก และมีฟ้าแลบ (lightning) ฟ้าร้อง (thunder) ซึ่งโดยส่วนใหญ่เกิดอย่างกะทันหัน มีระยะเวลาสั้นๆ และหยุดลงอย่างทันทีทันใดภานในช่วงเวลา 1-2 ชั่วโมง โดยกลไกและวิวัฒนาการเกิดของพายุฝนฟ้าคะนอง แบ่งย่อยเป็น 3 ระยะ ดังนี้

xxxx พบบ่อยในเขตร้อน และรุนแรงมากกว่าเขตละติจูดกลางและละติจูดสูง อยู่ระหว่างละติจูดประมาณ 40 องศาเหนือและใต้ มีฟ้าแลบ ฟ้าร้อง กับมีลมกระโชกแรง และอาจมีฝนตกหนักบางครั้ง อาจตกนานกว่า 2 ชั่วโมง เกิดบนพื้นดินมากกว่าพื้นน้ำ

. พายุฝนฟ้าคะนองในประเทศแคนาดา

 แสดงการเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง

1) ระยะคิวมูลัส (cumulus stage) ในช่วงแรกพื้นดินจะร้อนอบอ้าว ทำให้มวลอากาศร้อนยกตัวขึ้นในแนวดิ่ง (updraft) ก่อตัวกลายเป็นเมฆคิวมูลัสที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งเมื่อปะทะกับมวลอากาศเย็นด้านบนและควบแน่นกลายเป็นละอองน้ำในเมฆ และคลายความร้อนออกมาในรูปของแสงอินฟราเรด เกิดการก่อตัวของเมฆคิวมูโลนิมบัสที่มีขนาดใหญ่มากจนบดบังแสงอาทิตย์ ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวลดต่ำลง ผลจากการปะทะกันของมวลแมฆที่ร้อนและเย็นทำให้เกิดการควบแน่นเป็นละอองน้ำเล็กๆ ก่อตัวเป็นเมฆคิวมูลัส

2) ระยะการเกิดพายุ หรือระยะแก่ตัว (Mature Stage)

เป็นขั้นรุนแรงที่สุดของพายุฝนฟ้าคะนองไอน้ำกลั่นตัวเป็นเม็ดน้ำมากขึ้น ลมกระโชกแรง มีกระแสลมพัดขึ้นและลงตามแนวตั้ง (updrafts and downdrafts) ปริมาณความร้อนแฝงที่เกิดจากการควบแน่นลดลง ซึ่งมีสาเหตุมาจากการที่หยาดน้ำฟ้าที่ตกลงมามีอุณหภูมิต่ำ ช่วยทำให้อุณหภูมิของกลุ่มอากาศเย็นกว่าอากาศแวดล้อม ดังนั้นอัตราการเคลื่อนที่ลงของกระแสอากาศจะมีค่าเพิ่มขึ้นตามลำดับ กระแสอากาศที่เคลื่อนที่ลงมาซึ่งเรียกว่าดาวน์ดราฟต์ (Downdraft) จะแผ่ขยายตัวออกด้านข้าง ก่อให้เกิดลมกระโชกรุนแรง อุณหภูมิจะลดลงและความกดอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แผ่ออกไปไกลถึง 60 กิโลเมตรได้ โดยเฉพาะส่วนที่อยู่ด้านหน้าของทิศทางการเคลื่อนที่ของพายุ นอกจากนั้นกระแสอากาศเคลื่อนที่ขึ้นและลงจะก่อให้เกิดลมเฉือน (Wind shear) ซึ่งจะก่อให้เกิดอ้นตรายต่อเครื่องบินที่กำลังจะขึ้นและร่อนลงสนามบินเป็นอย่างมาก สำหรับพายุฝนฟ้าคะนองที่มีกระแสลมพัดขึ้นรุนแรง เม็ดน้ำอาจถูกพัดขึ้นไปถึงระดับสูงมากก่อนที่จะกลายเป็นน้ำแข็ง ดังนั้นในขั้นแก่ตัวนี้ลูกเห็บ อาจเกิดขึ้นได้ 3) กระแสลมกรรโชกและมีกลิ่นดิน เกิดขึ้นเนื่องจากดาวน์ดราฟต์ (Downdraft) ภายในเมฆคิวมูโลนิมบัสเป่าลงมากระแทกพื้นดินและกลายเป็นลมเฉือน (Wind shear) 4) ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า ฟ้าร้อง เนื่องจากกระแสลมพัดขึ้นและลง (Updraft และ Downdraft) ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำของประจุไฟฟ้าในเมฆและบนพื้นดิน 5) ฝนตกหนัก เกิดจากการสลายตัวของเมฆเปลี่ยนเป็นหยาดน้ำฟ้าตกลงมาฝน และบางครั้งมีลูกเห็บตกลงมาด้วย Become anvil-headed

3) ระยะสลายตัว (Dissipating Stage) กระแสลมที่พัดลงตามแนวตั้งจะแผ่ไปทั่วเมฆ ตั้งแต่ระดับต่ำถึงสูง จนกระทั่งในที่สุดกระแสลมพัดขึ้นจะหมดไป ซึ่งจะทำให้น้ำฟ้าซึ่งตกลงมาลดลงอย่างช้าๆ และทำให้พายุฝนฟ้าคะนองหมดกำลังไปอย่างช้าๆ ในขณะเดียวกันอุณหภูมิในเมฆก็เปลี่ยนไปจนเท่ากับอุณหภูมิตามบริเวณข้างเคียง ทิศและความเร็วของลมจะเปลี่ยนไปตามบริเวณข้างเคียงด้วย 6) รุ้งกินน้ำ เกิดจากละอองน้ำซึ่งยังตกค้างอยู่ในอากาศหลังฝนหยุด หักเหแสงอาทิตย์ทำให้เกิดสเปกตรัม

พายุฝนฟ้าคะนองถือเป็นเป็นพายุเฉพาะถิ่นที่เกิดจากมวลอากาศร้อนยกตัวสูงขึ้นและก่อตัวเป็นเมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) ซึ่งเมื่ออุณหภูมิของอากาศเย็นลง ไอน้ำจะกลั่นตัวเกิดเป็นพายุ

ฝนฟ้าคะนอง โดยสาเหตุการยกตัวของมวลอากาศร้อนและทำให้เกิด พายุฟ้าคะนอง (Thunderstorm)

ในเขตร้อนอากาศมีความชื้นมาก และมีอุณหภูมิสูงทำให้อากาศไม่มีเสถียรภาพ (Instability) หรือบรรยากาศมีอาการไม่ทรงตัว เกิดการผสมคลุกเคล้าจากล่างขึ้นข้างบนและจากข้างบนลงข้างล่าง ในชั้นแรกอากาศหรือ และในขั้นต่อมาซึ่งเป็นขั้นการสลายตัว (Dissipating Stage) จะมีกระแสอากาศไหลลงอย่างรุนแรง (Strong Downdraft) ภายในคอลัมน์ (ช่วง) ของฝน

ชนิดของพายุฝนฟ้าคะนอง

นักวิทยาศาสตร์จำแนกพายุฝนฝ้าคะนอง แบ่งย่อยเป็น 4 ชนิด คือ

1) พายุฝนฟ้าคะนองพาความร้อน (Convectional Thunderstorm) มวลอากาศอุ่นยกตัวเนื่องจากได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ ทำให้มีการพาความร้อนและมวลอากาศจากพื้นดินขึ้นที่สูงให้อุณหภูมิของอากาศเย็นลง ไอน้ำจะกลั่นตัว เกิดเป็นเมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) โดยส่วนใหญ่เกิดในช่วงบ่ายและเย็นในวันที่อากาศร้อนจัด

2) พายุฝนฟ้าคะนองภูเขา (Orographic Thunderstorm) เกิดจากมวลอากาศอุ่นเคลื่อนที่ปะทะภูเขาและลอยตัวสูงขึ้น เคลื่อนที่ไปตามลาดเขาอากาศจะเย็นตัว ไอน้ำกลั่นตัวกลายเป็นเมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) ทำให้เกิดลักษณะของฝนปะทะหน้าเขา พายุลักษณะนี้จะเกิดบริเวณต้นลมของภูเขา เมฆจะก่อตัวในแนวตั้งสูงมาก ทำให้ลักษณะอากาศแปรปรวนมาก

3) พายุฝนฟ้าคะนองแนวปะทะ (Frontal Thunderstorm) เกิดจากการชนกันของมวลอากาศเย็นเดินทางชนมวลอากาศร้อนทำให้มวลอากาศร้อนยกตัวสูงขึ้น ไอน้ำกลั่นตัวเป็นเมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) และเกิดเป็นพายุฝนฟ้าคะนองแนวปะทะ

4) พายุฝนฟ้าคะนองซุปเปอร์เซลล์ (Super-cell Thunderstorm) เกิดจากมีลมเฉือนแนวดิ่งทำให้มีการยกตัวของมวลอากาศร้อนขึ้นสู่ที่สูง ก่อตัวเป็นเมฆคิวมูโลนิมบัสและเกิดเป็นพายุฝนฟ้าคะนองต่อไป

แสดงการเกิดพายุฝนฟ้าคะนองแบบต่างๆ ที่มา : Tom L.Mcknigght , 1990.

ปรากฏการณ์ที่เกิดจากพายุฝนฟ้าคะนอง

ฟ้าแลปและฟ้าร้องโดยส่วนใหญ่เกิดร่วมกับพายุฝนฟ้าคะนอง โดยฟ้าแลบเกิดจากประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่จากเมฆสู่เมฆ ซึ่งโดยส่วนใหญ่ด้านบนโดยส่วนใหญ่เป็นประจุบวกในขณะที่ด้านล่างโดยส่วนใหญ่เป็นประจุลบ การเกิดฟ้าผ่า เป็นปรากฏการควบคู่กันกับฟ้าแลบ และฟ้าร้อง เนื่องจากประจุไฟฟ้าได้มีการหลุดออกมาจากกลุ่มเมฆฝน และถ่ายเทลงสู่พื้นดิน ต้นไม้ อาคารหรือ สิ่งก่อสร้าง ตลอดจนสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ฟ้าผ่าอาจก่อให้เกิดอันตรายถึงชีวิตได้ เนื่องจากมีพลังงานไฟฟ้าสูง ความรุนแรงของกระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าเพียงพอที่จะจุดหลอดไฟฟ้าขนาด 60 แรงเทียนให้สว่างได้ถึงจำนวน 600,000 ดวง ส่วนการเกิดฟ้าร้อง เนื่องจากประกายไฟฟ้าของฟ้าแลบทำให้อากาศในบริเวณนั้นมีอุณหภูมิสูงขึ้นถึงประมาณ 25,000 องศาเซลเซียส อย่างรวดเร็ว มีผลทำให้อากาศมีการขยายตัวอย่างรวดเร็วและรุนแรง ทำให้เกิดเสียงฟ้าร้อง ซึ่งทั้งฟ้าแลปและฟ้าร้องนั้นเกิดพร้อมกัน แต่โดยส่วนใหญ่เห็นฝ้าแลปก่อนได้ยินเสียงฟ้าร้องเนื่องจากแสงเดินทางเร็วกว่าเสียงนั่นเอง ในกรณีของฟ้าผ่า เกิดจากประจุไฟฟ้าหลุดออกมาจากกลุ่มเมฆฝน และถ่ายเทลงสู่พื้นดิน ต้นไม้ อาคารหรือ สิ่งก่อสร้าง ตลอดจนสิ่งมีชีวิต

Tornado Alley Severe Storm at Night Time. Severe Lightnings Above Farmlands in Illinois, USA. Severe Weather Photography Collection

ใน powerpoint ก็มีข้อมูลอีกเยอะ

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth

Share: