พายุ (storm) คือ ลมที่มีการเคลื่อนที่อย่างรุนแรง ซึ่งเกิดจากความแตกต่างอย่างมากของความกดอากาศระหว่าง 2 พื้นที่ (H หรือ L) โดยความรุนแรงของพายุตรวจวัดได้หลายรูปแบบ เช่น 1) เส้นผ่านศูนย์กลางของพายุ 2) ความเร็วที่ศูนย์กลาง 3) ความเร็วและทิศทางของการเคลื่อนตัว เป็นต้น ซึ่งพายุแบ่งย่อยเป็น 3 ประเภท คือ 1) พายุหมุนเขตร้อน (tropical cyclone) 2) ทอร์นาโด (tornado) และ 3) พายุฝนฟ้าคะนอง (thunderstorm)

พายุฝนฟ้าคะนอง (thunderstorm) หมายถึง สภาพอากาศรุนแรงเฉพาะถิ่น ที่มีฝนตกหนัก เกิดจากมวลอากาศร้อนยกตัวสูงขึ้น ก่อตัวเป็นเมฆ ซึ่งเมื่ออุณหภูมิอากาศเย็นลง ไอน้ำจะกลั่นตัวเกิดเป็นพายุ เกิด ลมกระโชก ฟ้าแลบ (lightning) ฟ้าร้อง (thunder) ฟ้าผ่า (thunderbolt) ซึ่งส่วนใหญ่เกิดอย่างกะทันหัน ในระยะเวลาสั้น และหยุดลงอย่างทันทีทันใดภายในช่วงเวลา 1-2 ชั่วโมง โดยธรรมชาติพายุฝนฟ้าคะนอง พบบ่อยในเขตร้อน (ระหว่างละติจูด 40 องศาเหนือ-ใต้) และรุนแรงมากกว่าเขตละติจูดกลางและละติจูดสูง

1) สาเหตุการเกิด

นักวิทยาศาสตร์จำแนกพายุฝนฝ้าคะนอง ตามกระบวนการเกิด หรือกระบวนการธรรมชาติที่ยกมวลอากาศขึ้นที่สูงในแนวดิ่งได้ 4 รูปแบบหลัก คือ

1) พายุฝนฟ้าคะนองภูเขา (orographic thunderstorm) เกิดจากมวลอากาศอุ่น (ซึ่งมีความชื้นหรือปริมาณไอน้ำสูง) เคลื่อนที่ปะทะภูเขาและลอยตัวสูงขึ้น เคลื่อนที่ขึ้นไปตามลาดเขา ทำให้มวลอากาศเย็นตัวลง ไอน้ำกลั่นตัวกลายเป็น เมฆฝน หรือ เมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) เกิดพายุฝนฟ้าคะนองภูเขาปะทะหน้าเขา

2) พายุฝนฟ้าคะนองแนวปะทะ (frontal thunderstorm) เกิดจากการชนกันของมวลอากาศเย็นเดินทางชนมวลอากาศร้อน ทำให้มวลอากาศร้อนยกตัวสูงขึ้น ไอน้ำกลั่นตัวเป็นเมฆ และเกิดเป็นพายุฝนฟ้าคะนอง ตามแนวปะทะ

3) พายุฝนฟ้าคะนองพาความร้อน (convectional thunderstorm) มวลอากาศอุ่นยกตัว เนื่องจากพื้นผิวโลกบริเวณนั้น ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ ทำให้มีการพาความร้อน ยกมวลอากาศจากพื้นดินขึ้นที่สูง เมื่ออากาศเย็นลง ไอน้ำกลั่นตัว เกิดเป็นเมฆ และพายุฝนฟ้าคะนอง โดยส่วนใหญ่เกิดในช่วงบ่าย-เย็น ในวันที่อากาศร้อนจัด

4) พายุฝนฟ้าคะนองซุปเปอร์เซลล์ (super-cell thunderstorm) เกิดจากมีลมเฉือนแนวดิ่งทำให้มีการยกตัวของมวลอากาศร้อนขึ้นสู่ที่สูง ก่อตัวเป็นเมฆ และเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง

2) พัฒนาการพายุ

กลไกและวิวัฒนาการการเกิด พายุฝนฟ้าคะนอง (thunderstorm) แบ่งย่อยเป็น 3 ระยะ ดังนี้

1) ระยะคิวมูลัส (cumulus stage) ในช่วงแรกพื้นดินจะร้อนอบอ้าว ทำให้มวลอากาศร้อน ยกตัวขึ้นในแนวดิ่ง หรือ อัพดราฟต์ (updraft) ก่อตัวกลายเป็น เมฆเซอโรคิวมูลัส (Cirrocumulus) ที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งเมื่อปะทะกับมวลอากาศเย็นด้านบน และควบแน่นเป็นละอองน้ำในเมฆ และคลายความร้อนออกมา (ในรูปของแสงอินฟราเรด) เกิดการก่อตัวของ เมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) ซึ่งเป็นเมฆแนวตั้งขนาดใหญ่ จนบดบังแสงอาทิตย์ (เห็นเมฆเป็นสีดำ) ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวลดต่ำลง

เพิ่มเติม : เมฆ . หมอก . น้ำค้าง

2) ระยะการเกิดพายุ หรือระยะแก่ตัว (mature stage) เป็นขั้นรุนแรงที่สุดของพายุฝนฟ้าคะนอง ประกอบไปด้วยปรากฏการณ์ต่างๆ ดังนี้

2.1) กระแสลมกรรโชก และมีกลิ่นดิน เนื่องจากลมภายในเมฆคิวมูโลนิมบัส จมตัวลงในแนวดิ่ง หรือ ดาวน์ดราฟต์ (downdraft) เป่าลงมากระแทกพื้นดินและกลายเป็น ลมเฉือน (wind shear) แผ่ขยายตัวออกด้านข้าง ก่อให้เกิดลมกระโชกรุนแรง ซึ่งเป็นอันตรายอย่างมาก ต่ออากาศยานที่กำลังจะขึ้นหรือร่อนลงสู่สนามบิน

ไมโครเบิร์สต์ (microburst หรือ downburst) คือ
กระแสอากาศที่ฉีดลงมาจากเมฆ (คิวมูโลนิมบัส) ลงกระแทกพื้นดิน ในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ลมจะมีความแรงผิดปกติ ซึ่งเป็นอันตรายต่อการคมนาคมทางอากาศโดยเฉพาะในช่วงที่อากาศสญาณกำลังจะขึ้นจากหรือลงสู่สนามบิน

2.2) ฟ้าแลบ ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า เกิดจากกระแสลมพัดขึ้น-ลง ในแนวดิ่ง (updraft และ downdraft) ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำของประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆและบนพื้นดิน

• ฟ้าแลบ (lightning) เกิดจาก ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่จากก้อนเมฆสู่ก้อนเมฆ ซึ่งโดยส่วนใหญ่เมฆด้านบนเป็นประจุบวก ในขณะที่เมฆด้านล่างโดยส่วนใหญ่เป็นประจุลบ (บน + ล่าง –)
• ฟ้าร้อง (thunder) ประกายไฟฟ้าของฟ้าแลบทำให้อากาศอุณหภูมิสูงขึ้น 25,000 ^oC อย่างทันทีทันใด อากาศขยายตัวรวดเร็วและรุนแรง เกิดเป็นเสียงฟ้าร้อง ซึ่งทั้งฟ้าแลบและฟ้าร้องจะเกิดขึ้นพร้อมกัน แต่ที่เราเห็นฟ้าแลบก่อนได้ยินเสียงฟ้าร้อง เนื่องจากแสงเดินทางเร็วกว่าเสียง
• ฟ้าผ่า (thunderbolt) เป็นปรากฏการที่มักจะเกิดควบคู่ไปกับฟ้าแลบและฟ้าร้อง เนื่องจาก ประจุไฟฟ้าหลุดออกมาจากกลุ่มเมฆฝน และถ่ายเทลงสู่พื้นดิน ต้นไม้ อาคาร ฯลฯ ตลอดจนสิ่งมีชีวิต ความรุนแรงหรือปริมาณของกระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าเทียบเท่ากับการเปิดไฟขนาด 60 แรงเทียน พร้อมกัน 600,000 ดวง

2.3) ฝนตกหนัก เกิดจาก เมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) ควบแน่นเปลี่ยนเป็น หยาดน้ำฟ้า (precipitation) ตกลงมา ส่งผลให้ ความร้อนแฝง (latent heat) ที่เกิดจากการควบแน่นลดลง ช่วยทำให้อุณหภูมิของกลุ่มอากาศเย็นกว่าอากาศแวดล้อม ในบางครั้งมีลมพัดกรรโชกขึ้น-ลง อย่างรุนแรง เม็ดน้ำฝนอาจถูกพัดขึ้นไประดับสูงภายในเมฆ พัดขึ้น-พัดลง ก่อนที่จะกลายเป็นน้ำแข็ง หรือ ลูกเห็บ (hail) ก่อนที่จะตกลงมา

เพิ่มเติม : หยาดน้ำฟ้า ไม่ได้มีแค่ฝนกับหิมะ

3) ระยะสลายตัว (dissipating stage) กระแสลมที่พัดลงตามแนวดิ่งจะแผ่ไปทั่วเมฆ จนกระทั่งกระแสลมเริ่มอ่อนกำลัง ปริมาณหยาดน้ำฟ้าลดลงอย่างช้าๆ ในขณะเดียวกันอุณหภูมิภายในเมฆเริ่มเท่ากับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม และเริ่มกลับเข้าสู่สภาวะปกติ สืบเนื่องจากละอองน้ำ ที่ยังตกค้างอยู่ในอากาศหลังฝนหยุด ทำให้เกิดการหักเหแสงอาทิตย์ที่สาดส่องลงมา เกิดการแยกเป็นแถบสีหรือสเปกตรัมของแสง มองเห็นเป็น รุ้งกินน้ำ (rainbow) ในบางพื้นที่และบางมุมมอง

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