ฤดูไฟป่ามาแล้ว "จิสด้า" ชวนรู้เรื่อง "จุดความร้อน"

ฤดูไฟป่ามาแล้ว "จิสด้า" ชวนรู้เรื่อง "จุดความร้อน" และดาวเทียมตรวจจับความร้อน

สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือจิสด้า โพสต์ในเฟซบุ๊กเรื่อง “สิ่งที่ต้องรู้เกี่ยวกับ...จุดความร้อน หรือ Hot Spot” ว่า ช่วงนี้บ้านเมืองเราในหลายพื้นที่ยังคงเกิดไฟป่าอย่างต่อเนื่อง กลุ่มควันปกคลุมเต็มบ้านเต็มเมืองไปหมด พอจะเข้าไปเช็คจุดความร้อนสักทีก็เกิดความงุนงง และสงสัยว่า มันเกิดอะไรขึ้นกับจุดความร้อน! ทั้งๆ ที่เป็นข้อมูลวันเดียวกัน แต่บางคนอ่านได้หลักร้อย บางคนอ่านได้หลักพัน สรุปจะเชื่อจากแหล่งไหนกันแน่

จุดความร้อน หรือ Hot Spot คืออะไร?

จุดความร้อน พูดง่ายๆก็คือ จุดที่ดาวเทียมตรวจพบค่าความร้อนสูงผิดปกติจากค่าความร้อนบนผิวโลก ซึ่งส่วนมากก็คือความร้อนจากไฟ แสดงในรูปแบบแผนที่เพื่อนำเสนอตำแหน่งที่เกิดไฟในแต่ละพื้นที่แบบคร่าวๆ การได้มาซึ่งข้อมูลจุดความร้อนอาศัยหลักการที่ว่า ดาวเทียมสามารถตรวจวัดคลื่นรังสีอินฟาเรดหรือรังสีความร้อนที่เกิดจากไฟ (อุณหภูมิสูงกว่า 800 องศาเซลเซียส) บนพื้นผิวโลก จากนั้นก็ประมวลผลแสดงในรูปแบบจุด ซึ่งปัจจุบันทุกคนสามารถตรวจสอบจุดความร้อนเหล่านี้ได้ด้วยตัวเองจากเว็บไซต์เหล่านี้ (http://bit.ly/2OalZnU)

ในโลกนี้มีดาวเทียมดวงไหนบ้างที่สามารถตรวจวัดรังสีความร้อนได้ ?

ปัจจุบันมีดาวเทียมหลายดวงที่สามารถตรวจวัดรังสีความร้อนได้จากหลากหลายประเทศ สำหรับบทความนี้ขอยกตัวอย่างกลุ่มดาวเทียมที่เป็นที่นิยม ได้แก่ ดาวเทียม Terra ดาวเทียม Aqua ดาวเทียม Suomi-NPP และดาวเทียม NOAA-20 ซึ่งในบรรดา 4 ดวงนี้ ก็จะแบ่งเป็น 2 เซนเซอร์หลักที่ใช้เพื่อการตรวจวัดรังสีความร้อน ได้แก่ เซนเซอร์ MODIS (ติดตั้งบนดาวเทียม Terra และ Aqua) และเซนเซอร์ VIIRS (ติดตั้งบนดาวเทียม Suomi-NPP และ NOAA-20)

จุดความร้อนที่ได้จากเซนเซอร์ MODIS และ VIIRS เหมือนหรือต่างกัน? อย่างไร?

ต่างกันที่ขนาดจุดภาพ (Pixel) โดยเซนเซอร์ MODIS มีขนาดจุดภาพ 1 กิโลเมตร เท่ากับว่าครอบคลุมพื้นที่ 1x1 กิโลเมตร หรือ 1,000 x 1,000 เมตรบนพื้นโลกจริง ส่วนเซนเซอร์ MODIS มีขนาดจุดภาพ 375 เมตร ก็เท่ากับว่าครอบคลุมพื้นที่ 375 x 375 เมตรบนพื้นโลกจริง

ขนาดจุดภาพที่ต่างกันส่งผลอะไรบ้าง?

ส่งผลให้จำนวนจุดความร้อนต่างกัน ทั้งๆที่บันทึกข้อมูลในพื้นที่ขอบเขตเท่ากันและช่วงเวลาเดียวกัน โดยถ้าลองนับจำนวนจุดความร้อนในพื้นที่เดียวกันจากทั้ง 2 เซนเซอร์ จำนวนจุดความร้อนที่ได้จากเซนเซอร์ VIIRS จะมากกว่าจำนวนจุดความร้อนที่ได้จากเซนเซอร์ MODIS ประมาณ 3 เท่าตัว ดังนั้นจำเป็นต้องระบุเสมอว่า จำนวนจุดความร้อนที่กำลังพูดถึงนั้นมาจากเซนเซอร์อะไรเพื่อป้องกันการนำไปเปรียบเทียบต่างเซนเซอร์กัน แล้วจะตกอกตกใจไปกันใหญ่

ทั้งนี้ ขอให้เหตุผลเพิ่มเติมว่า เนื่องจากเซนเซอร์ MODIS (ขนาดจุดภาพ 1 กิโลเมตร) ตรวจวัดตำแหน่งที่เกิดไฟไหม้ภายในพื้นที่ 1 ตารางกิโลเมตร แล้วประมวลผลเป็น 1 จุดความร้อน หรือถ้ามีตำแหน่งไฟไหม้มากกว่า 1 จุดภายในพื้น 1 ตารางกิโลเมตรเดียวกัน ก็จะนับเป็น 1 จุดความร้อนเช่นกัน ส่วนเซนเซอร์ VIIRS (ขนาดจุดภาพ 375 เมตร หรือขนาดที่ละเอียดกว่า MODIS) จะตรวจวัดตำแหน่งไฟไหม้ได้ละเอียดกว่า ก็คือจะนับตำแหน่งไฟไหม้ที่เกิดขึ้นภายในพื้นที่ 375 x 375 เมตร เป็น 1 จุดความร้อน หรือไม่ว่าจะมีกี่ตำแหน่งไฟไหม้ในพื้นที่ 375 ตารางเมตร ก็จะนับแค่ 1 จุดความร้อน ทำให้ในขนาดพื้นที่เท่ากันจำนวนจุดความร้อนจากเซนเซอร์ VIIRS มากกว่าเซนเซอร์ MODIS เสมอนั่นเองครับ

ทำไมต้องออกแบบขนาดจุดภาพให้แตกต่างกัน?

ด้วยการออกแบบเซนเซอร์ MODIS สามารถตรวจวัดไฟที่มีขนาดใหญ่ประมาณ 100 x 100 เมตรขึ้นไปในพื้นที่จริง หากมีกลุ่มไฟที่ขนาดเล็กกว่านี้ ก็ไม่สามารถตรวจวัดได้ ดังนั้นเซนเซอร์ VIIRS จึงถูกพัฒนาขึ้นเพื่อตรวจวัดตำแหน่งกลุ่มไฟไหม้ได้ละเอียดกว่าหรือที่มีขนาดเล็กกว่า อีกทั้งประสิทธิภาพในการตรวจวัดกลุ่มไฟในตอนกลางคืนที่ดีกว่าอีกด้วย ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับพี่ๆ นักผจญเพลิงที่ต้องเข้าไปจัดการกับไฟกลุ่มเล็กๆก่อนที่มันจะขยายพื้นที่กลายเป็นกลุ่มไฟขนาดใหญ่เกินที่จะควบคุมได้ ดังนั้นข้อมูลจุดความร้อนที่ได้จากเซนเซอร์ MODIS จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการประเมินสถานการณ์และวางแผนควบคุมไฟป่าในภาพรวมมากกว่า

ความถี่ของการบันทึกข้อมูลจุดความร้อนเป็นอย่างไร?

ดาวเทียม Terra, Aqua, Soumi-NPP และ NOAA-20 มีวงโคจรที่คล้ายกันคือโคจรผ่านประเทศไทยวันละ 2 รอบ แบ่งเป็นช่วงกลางวันและช่วงกลางคืนของแต่ละดวง (เวลาที่ดาวเทียมแต่ละดวงโคจรผ่านจะแตกต่างกันไปด้วย) ทั้งนี้เนื่องจากความแตกต่างของเวลาที่โคจรผ่านในวันเดียวกัน จึงทำให้ระบบสามารถตรวจสอบตำแหน่งของไฟได้แม่นยำมากยิ่งขึ้น โดยที่หากเป็นตำแหน่งไฟป่าจริงก็จะมีรังสีความร้อนทั้งในช่วงกลางวันและกลางคืนที่สัมพันธ์กัน แต่หากเป็นการสะท้อนรังสีความร้อนจากหลังคาโรงงานหรืออื่นๆเฉพาะในช่วงเวลากลางวัน ระบบก็จะไม่นับว่าจุดนั้นคือไฟ

ข้อจำกัดของดาวเทียมในการตรวจวัดรังสีความร้อน

ในบางสถานการณ์ที่กลุ่มไฟขนาดเล็กและอยู่ใต้ต้นไม้ มีกลุ่มควันหนา หรือกลุ่มเมฆหนา ก็จะทำให้กลุ่มดาวเทียมดังกล่าวข้างต้นไม่สามารถตรวจวัดรังสีความร้อนจากกลุ่มไฟเหล่านั้นได้ และนอกจากไฟแล้วยังมีการสะท้อนรังสีความร้อนบนลานหินกว้าง หลังคาสังกะสี หรือหลังคาโรงงานอุตสาหกรรม ที่อาจจะทำเกิดเป็นจุดความร้อนขึ้นบนข้อมูลจากดาวเทียมได้เช่นกัน

จะเห็นว่ากว่าจะนำข้อมูลจุดความร้อนมาใช้งานได้ เราจำเป็นต้องเข้าใจคุณสมบัติมากมายโดยเฉพาะในเรื่องของขนาดจุดภาพ เพื่อให้นำไปใช้ได้ตรงกับลักษณะของงานและเกิดประสิทธิภาพสูงสุด ทั้งนี้สถานการณ์ไฟป่าหลายพื้นที่ยังคงลุกลามอย่างต่อเนื่อง หวังเป็นอย่างยิ่งว่า ความเข้าใจเกี่ยวกับจุดความร้อน จะช่วยสนับสนุนให้การจัดการไฟป่าให้ยุติลงโดยเร็วนะครับ

แหล่งอ้างอิง
- https://modis.gsfc.nasa.gov/
- https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/
- https://earthdata.nasa.gov/
- เอกสาร MODIS Collection 6 Active Fire Product User’s Guide Revision B
- เอกสาร NASA VIIRS Land Science Investigator Processing System (SIPS) Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) 375 m & 750 m Active Fire Products