โครงการฝนหลวง

   

ความเป็นมาของโครงการพระราชดำริฝนหลวง

ต้นกำเนิดโครงการพระราชดำริฝนหลวง 
"...แต่มาเงยดูท้องฟ้า มีเมฆ ทำไมมีเมฆอย่างนี้ ทำไมจะดึงเมฆนี่ลงมาให้ได้ก็เคยได้ยินเรื่องการทำฝน ก็มาปรารภกับคุณเทพฤทธิ์ ฝนทำได้มี มีหนังสือ เคยอ่านหนังสือทำได้..."

      โครงการ พระราชดำริฝนหลวง เป็นโครงการที่ก่อกำเนิดจากพระมหากรุณาธิคุณ ที่ทรงห่วงใยในความทุกข์ยากของพสกนิกรในท้องถิ่นทุรกันดาร ที่ต้องประสบปัญหาขาดแคลนน้ำ เพื่ออุปโภคบริโภค และเกษตรกรรม อันเนื่องมาจากภาวะแห้งแล้งซึ่งมีสาเหตุมาจาก ความผันแปร และคลาดเคลื่อนของฤดูกาลตามธรรมชาติ กล่าวคือ ฤดูฝนเริ่มต้นล่าเกินไป หรือหมดเร็วกว่าปกติหรือฝนทิ้งช่วงยาวในช่วงฤดูฝน จากพระราชกรณียกิจ ในการเสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมพสกนิกร ในทุกภูมิภาคอย่างต่อเนื่อง สม่ำเสมอนับแต่เสด็จขึ้นเถลิงถวัลย์ราชสมบัติ จนตราบเท่าทุกวันนี้ ทรงพบเห็นว่าภาวะแห้งแล้ง ได้ทวีความถี่ และมีแนวโน้มว่าจะรุนแรงยิ่งขึ้นตามลำดับ เพราะนอกจากความผันแปร และคลาดเคลื่อนของฤดูกาลตามธรรมชาติแล้ว การตัดไม้ทำลายป่า ยังเป็นสาเหตุให้สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งสร้างความเดือดร้อนให้แก่ราษฎร ในทุกภาคของประเทศ ทำความเสียหายแก่เศรษฐกิจโดยรวมของชาติเป็นมูลค่ามหาศาลในแต่ละปี

    เส้นทางที่เคยเสด็จพระราชดำเนิน ทั้งภาคพื้นดิน ทางอากาศยานดังกล่าว ทรงสังเกตเห็นว่ามีเมฆปริมาณมากปกคลุมท้องฟ้า แต่ไม่สามารถก่อรวมตัวกัน จนเกิดเป็นฝนได้ เป็นเหตุให้เกิดภาวะฝนทิ้งช่วงระยะยาวทั้ง ๆ ที่เป็นช่วงฤดูฝน ทรงคิดคำนึงว่า น่าจะมีมาตรการทางวิทยาศาสตร์ ที่จะช่วยให้เมฆเหล่านั้นก่อรวมตัวกันจนเกิดเป็นฝนได้ ทรงเชื่อมั่นว่า ด้วยลักษณะของกาลอากาศ ภูมิอากาศ และภูมิประเทศของประเทศไทยซึ่งตั้งอยู่ในภูมิภาคเขตร้อน และอยู่ในอิทธิพลของฤดูมรสุมของทวีปเอเชีย โดยเฉพาะฤดูมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ซึ่งเป็นฤดูฝน และเป็นฤดูเพาะปลูกประจำปีของประเทศไทย จะสามารถดัดแปรสภาพอากาศ ให้เกิดเป็นฝนตกได้ อย่างแน่นอน

      ตามที่ทรงเล่าไว้ จาก พ.ศ. 2498 เป็นต้นมา ทรงศึกษาค้นคว้า และวิจัยทางเอกสาร ทั้งด้านวิชาการอุตุนิยมวิทยา และการดัดแปรสภาพอากาศ ซึ่งทรงรอบรู้ และเชี่ยวชาญ เป็นที่ยอมรับทั้งใน และต่างประเทศ จนทรงมั่นพระทัย จึงพระราชทานแนวคิดนี้แก่ ม.ร.ว.เทพฤทธิ์ เทวกุล ผู้เชี่ยวชาญในการวิจัยประดิษฐ์ทางด้านเกษตรวิศวกรรม ของกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ขณะนั้น ในปีถัดมา และทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อม ให้หาลู่ทางที่จะทำให้เกิดการทดลองปฏิบัติการในท้องฟ้าให้เป็นไปได้

        การทดลองในท้องฟ้าเป็นครั้งแรก จนถึงปี พ.ศ. 2512 กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ได้จัดตั้งหน่วยบิน ปราบศัตรูพืชกรมการข้าว และพร้อมที่จะให้การสนับสนุน ในการสนองพระราชประสงค์ ม.ร.ว.เทพฤทธิ์ เทวกุล จึงได้นำความขึ้นกราบบังคมทูลพระกรุณาทรงทราบว่า พร้อมที่จะดำเนินการ ตามพระราชประสงค์แล้ว ดังนั้นในปีเดียวกันนั้นเอง ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ทำการทดลองปฏิบัติการจริงในท้องฟ้าเป็นครั้งแรก เมื่อวันที่ 1-2 กรกฎาคม 2512 โดยกระทรวงเกษตรและสหกรณ์แต่งตั้งให้ ม.ร.ว.เทพฤทธิ์ เทวกุล เป็นผู้อำนวยการโครงการ และหัวหน้าคณะปฏิบัติการทดลอง เป็นคนแรก และเลือกพื้นที่วนอุทยานเขาใหญ่เป็นพื้นที่ทดลองเป็นแห่งแรก โดยทดลองหยอดก้อนน้ำแข็งแห้ง (dry ice หรือ solid carbondioxide) ขนาดไม่เกิน 1 ลูกบาศก์นิ้ว เข้าไปในยอดเมฆสูงไม่เกิน 10,000 ฟุต ที่ลอยกระจัดกระจายอยู่เหนือพื้นที่ทดลองในขณะนั้น ทำให้กลุ่มเมฆ ทดลองเหล่านั้น มีการเปลี่ยนแปลงทางฟิสิกส์ของเมฆอย่างเห็นได้ชัดเจน เกิดการกลั่นรวมตัวกันหนาแน่น และก่อยอดสูงขึ้นเป็นเมฆฝนขนาดใหญ่ ในเวลาอันรวดเร็วแล้วเคลื่อนตัวตามทิศทางลม พ้นไปจากสายตา ไม่สามารถสังเกตได้ เนื่องจากยอดเขาบัง แต่จากการติดตามผลโดยการสำรวจทางภาคพื้นดิน และได้รับรายงานยืนยันด้วยวาจาจากราษฎรว่า เกิดฝนตกลงสู่พื้นที่ทดลองวนอุทยานเขาใหญ่ในที่สุด นับเป็นนิมิตหมายบ่งชี้ให้เห็นว่า การบังคับเมฆให้เกิดฝนเป็นสิ่งที่เป็นไปได้

ฝนเทียม : สิ่งประดิษฐ์ไทย

สารฝนหลวงในการปฏิบัติการทำฝนในประเทศไทย
          สารฝนหลวงที่ใช้ทำฝนหลวงในปัจจุบัน มีทั้งสิ้น 7 ชนิด บางชนิดมีคุณสมบัติดูดซับความชื้นได้ดี (hygroscopic substances) บางชนิดมีคุณมบัติเป็นแกนกลั่นตัว (CCN) ของความชื้นในบรรยากาศ บางชนิดสามารถคายความร้อนออกมาเพื่อกระตุ้น หรือ เสริมการก่อตัวและ เจริญเติบโตของเมฆ บางชนิดสามารถดูดดึงความร้อนทำให้อุณหภูมิของอากาศหรือเมฆเย็นตัวลง เร่งการกลั่นตัวของไอน้ำและเสริมความหนาแน่น ของเมฆจนเกิดเป็นฝน การเลือกใช้สารฝนหลวงแต่ละชนิด จึงพิจารณาคุณสมบัติที่กล่าวข้างต้นกับสภาวะของเมฆหรือบรรยากาศในแต่ละวันเป็นสำคัญ สารฝนหลวงที่ใช้แบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท คือ

  สารฝนหลวงสูตรร้อน          สารฝนหลวงสูตรร้อนมีคุณสมบัติเมื่อดูดซับความชื้นในอากาศ หรือทำปฏิกิริยากับน้ำะทำใหอุณหภูมิสูงขึ้น ใช้ในสภาพผงละเอียด สารฝนหลวงสูตรร้อนที่ ใช้ในปัจจุบันมี 2 ชนิด คือ
          1. สูตร6 แคลเซียมคลอไรด์ (Calcium Chloride)
          2. สูตร8 แคลเซียมอ๊อกไซด์ (Calcium Oxide)
  สารฝนหลวงสูตรเย็น          สารฝนหลวงสูตรเย็นมีคุณสมบัติเมื่อดูดซับความชื้นในอากาศ หรือทำปฏิกิริยากับน้ำ ทำให้อุณหภูมิลดลงหรือเย็นลง สารฝนหลวงสูตรเย็นที่ ใช้ในปัจจุบันมี 3 ชนิด คือ
          1. สูตร4 ยูเรีย (Urea)             2. สูตร19 แอมโมเนียมไนเตรท (Ammonium Nitrate)
          3. สูตร 3 น้ำแข็งแห้ง (Dry Ice)
สารฝนหลวงสูตรสร้างแกนกลั่นตัวของอากาศ
          สารฝนหลวงสูตรสร้างแกนกลั่นตัวของอากาศ มีคุณสมบัติเป็นแกนดูดซับความชื้นให้เข้ามาเกาะและกลั่นตัว กลายเป็นเม็ดน้ำจำนวนมาก สารฝนหลวงสูตรแกนกลั่นตัวที่ ใช้ในปัจจุบันมี 2 ชนิด คือ
          1. สูตร1 เกลือแป้ง (Sodium Chloride)
          2. สารฝนหลวง สูตรฝนหลวง ท1

เครื่องบินคิงแอร์ เครื่องบินที่ใช้ทำฝนหลวง

การทำฝนจากเมฆอุ่น          พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงสรุปขั้นตอนกรรมวิธีการทำฝนจากเมฆอุ่น
          จากการที่ทรงติดตามผลการทดลอง ควบคู่กับปฏิบัติการ และทรงวิเคราะห์วิจัย จากรายงานผลการปฏิบัติการประจำวัน และรายงานของคณะปฏิบัติการ ที่ทรงบัญชาการด้วยพระองค์ ประกอบกับที่ทรงสังเกตสภาพกาลอากาศ และปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในท้องฟ้าทั้งในช่วงที่ มีปฏิบัติการทดลอง และไม่ปฏิบัติการอย่างใกล้ชิด รวมทั้งสนพระทัยศึกษาจากเอกสารวิชาการ จึงทรงสามารถพัฒนากรรมวิธี การทำฝนจากเมฆอุ่น อย่างก้าวหน้ามาตามลำดับจนทรงมั่นพระทัย จึงทรงสรุป ขั้นตอนกรรมวิธีในปี 2516 แล้วพระราชทานให้ใช้ เป็นหลักในการปฏิบัติการสืบเนื่องมาจนถึง พ.ศ. 2542 ซึ่งมี 3 ขั้นตอน คือ

เทคนิคการโจมตีเมฆอุ่นแบบ Sandwich

          

       ขั้นตอนที่ 1 ก่อกวน เป็นการดัดแปรสภาพอากาศขณะนั้นเพื่อเร่งหรือเสริมการเกิดและก่อรวมตัวของเมฆด้วยการก่อกวนสมดุล (Equilibrium) หรือเสถียรภาพ (Stability) ของมวลอากาศเป็นแห่ง ๆ โดยการโปรยสารเคมีประเภทดูดความชื้นแล้วทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น (Exothermic chemicals) ในท้องฟ้าที่ระดับใกล้เคียงกับระดับกลั่นตัวเนื่องจากการไหลพาความร้อนในแนวตั้ง (Convective condensation level) ซึ่งเป็นระดับฐานเมฆของแต่ละวัน และโปรยสารเคมีประเภทที่เมื่อดูดซับความชื้นแล้วทำให้อุณหภูมิลดต่ำลง (Endothermic chemicals) ที่ระดับสูงกว่าระดับฐานเมฆ 2,000-3,000 ฟุต ทั้งนี้เพื่อช่วยให้เกิดเมฆเร็วขึ้นและปริมาณมากกว่าที่เกิดตามธรรมชาติ โดยเริ่มก่อกวนในช่วงเวลาเช้าทางด้านเหนือลมของพื้นที่เป้าหมายหวังผลที่วางแผนกำหนดไว้ในแต่ละวัน

          ขั้นตอนที่ 2 เลี้ยงให้อ้วน เป็นการดัดแปรสภาพอากาศและเมฆขณะนั้น เพื่อเร่งหรือเสริมการเจริญก่อตัวของเมฆให้ขนาดใหญ่และหนาแน่นยิ่งขึ้นด้วย การกระตุ้นหรือเร่งการเจริญเติบโตของก้อนเมฆที่ก่อตัวแล้วให้มีขนาดใหญ่ขึ้นทั้งฐานเมฆและยอดเมฆขนาดหยดน้ำใหญ่ขึ้นและปริมาณน้ำในก้อนเมฆมากขึ้น จนหนาแน่นเร็วกว่าที่จะปล่อยให้เจริญเองตามธรรมชาติ ด้วยการโปรยสารเคมีประเภทที่เมื่อดูดซับความชื้นแล้วทำให้อุณหภูมิลดต่ำลงที่ระดับฐานเมฆหรือทับยอดเมฆ หรือระหว่างฐานและยอดเมฆโดยบินโปรยสารเคมีเข้าสู่ก้อนเมฆโดยตรง หรือโปรยรอบ ๆ และระหว่างช่องว่างของก้อนเมฆทางด้านเหนือลมให้กระแสลมพัดพาสารเคมีเข้าสู่ก้อนเมฆ หรือโปรยสารเคมีสูตรร้อนสลับสูตรเย็นในอัตราส่วน 1:4 ทับยอดเมฆทั่วบริเวณที่เกิดสภาพเมฆที่มีความหนา 2,000-3,000 ฟุต ปกคลุมพื้นที่เป็นบริเวณกว้าง หรือที่บริเวณพื้นที่ใต้ลมของบริเวณที่เริ่มต้นก่อกวน ทั้งนี้สุดแล้วแต่สภาพของเครื่องบิน ภูมิอากาศ และอากาศขณะนั้นจะอำนวยให้

          ขั้นตอนที่ 3 โจมตี เป็นการดัดแปรสภาพอากาศในก้อนเมฆที่รวมตัวหนาแน่นแล้วโดยตรง หรือบริเวณใต้ฐานเมฆ หรือบริเวณที่ต้องการชักนำเมฆฝนที่ตกอยู่แล้วเคลื่อนเข้าสู่เป็นการบังคับหรือเหนี่ยวนำให้เมฆที่แก่ตัวจัดแล้วตกเป็นฝนลงสู่พื้นที่เป้าหมายหวังผลที่วางแผนกำหนดไว้ โดยบินโปรยสารเคมีประเภทที่ทำให้อุณหภูมิลดต่ำลงเข้าไปในเมฆโดยตรงที่ฐานเมฆ หรือยอดเมฆ หรือที่ระดับระหว่างฐานเมฆและยอดเมฆชิดขอบเมฆทางด้านเหนือลม หรือใช้เครื่องบิน 2 เครื่อง โปรยพร้อมกันแบบแซนวิตช์(Sandwich)

การทำฝนจากเมฆเย็น
          พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงให้มีการวิจัยและพัฒนาการทำฝนจากเมฆเย็น  เนื่องจากการวิจัยพัฒนาและปฏิบัติการฝนหลวงที่ผ่านมาจนถึงปัจจุบัน เป็นการดัดแปรสภาพอากาศจากเมฆอุ่นเท่านั้น เนื่องจากเครื่องบินที่ได้รับจัดสรรให้ใช้เป็นเครื่องบินที่ไม่มีระบบปรับความดันอากาศ ไม่ปลอดภัยที่จะบินขึ้นสูงกว่าระดับ 10,000 ฟุต แต่ในการปฏิบัติการดัดแปรสภาพอากาศจากเมฆอุ่นนั้น ยอดเมฆสามารถเจริญขึ้นถึง 25,000 ฟุต หรือมากกว่านั้น ฉะนั้น กลุ่มเมฆนั้นจึงเป็นเมฆผสม (Mixed Cloud) ของเมฆอุ่น (Warm Cloud) และเมฆเย็น (Cold Cloud) ส่วนของเมฆตั้งแต่ระดับฐานเมฆจนถึงประมาณ 18,000 ฟุต เป็นส่วนของเมฆอุ่น (Warm Cloud) มีอุณหภูมิในเมฆสูงกว่า 0 องศาเซลเซียส ส่วนของเมฆตั้งแต่ระดับประมาณ 18,000 ฟุตขึ้นไป มีอุณหภูมิในเมฆต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียสเป็นส่วนของเมฆเย็น (Cold Cloud)

          ได้พระราชทานแนวคิดแก่ ม.ร.ว.เทพฤทธิ์ เทวกุล เมื่อ พ.ศ. 2515 ให้หาลู่ทางวิจัยและประดิษฐ์เครื่องยิงสารเคมีจากเครื่องบินแบบที่ไม่มีระบบปรับความดันต่อจากระดับบิน 10,000 ฟุต ให้สูงเข้าไปในส่วนของเมฆเย็นดังกล่าว ให้เกิดฝนตกจากเมฆเย็นลงมาสมทบกับเมฆอุ่นเพื่อให้ปริมาณน้ำฝนในก้อนเมฆนั้นเพิ่มมากขึ้น ม.ร.ว.เทพฤทธิ์ เทวกุล จึงร่วมมือกับกรมสรรพาวุธทหารบกเริ่มลงมือทำการวิจัยประดิษฐ์เครื่องยิงสารเคมีจากเครื่องบินและจรวดจากทางพื้นดิน แต่หยุดกิจกรรมนี้เมื่อ พ.ศ.2516 เนื่องจากฝ่ายกรมสรรพาวุธทหารบกติดภารกิจเกี่ยวกับความมั่นคงของประเทศ 

จรวดฝนเทียมบรรจุสารเคมียิงจากพื้นดินเข้าสู่ก้อนเมฆ

          สำนักงานปฏิบัติการฝนหลวงในขณะนั้นได้พยายามสานต่อพระราชดำรินี้ โดยร่วมกับผู้เชี่ยวชาญกองทัพบก กองทัพเรือ กองทัพอากาศ และสภาวิจัยแห่งชาติ จัดตั้งเป็นโครงการวิจัยและพัฒนาจรวดฝนเทียมทำการวิจัยและประดิษฐ์จรวดต้นแบบขึ้นมาทำการยิงทดสอบและพัฒนาเพื่อให้สามารถยิงสารเคมีเข้าไประเบิดในเมฆที่ ทั้งระดับเมฆอุ่นและเมฆเย็น  ตั้งแต่ พ.ศ. 2524 เป็นต้นมา การวิจัยและพัฒนาจรวดได้ก้าวหน้ามาตามลำดับจนถึงปี 2530 สามารถบรรจุสารเคมียิงเข้าไประเบิด ในเมฆอุ่นที่ระดับสูงเกินกว่าฐานเมฆได้ผลพอที่จะนำเข้าใช้ในปฏิบัติการจริงได้แล้วและกำลังพัฒนาขีดความสามารถให้เข้าไประเบิดที่ระดับสูงเกิน 10,000 ฟุตขึ้นไปจนถึงระดับเมฆเย็น แต่เป็นที่น่าเสียดายที่โครงการดำเนินการไปอย่างก้าวหน้าได้ระงับไปแล้วในปัจจุบัน

          สำนักงานปฏิบัติการฝนหลวงมิได้หยุดยั้งในการค้นหาลู่ทางที่จะดัดแปรสภาพอากาศให้เกิดฝนจากเมฆเย็น จนกระทั่งในปี 2531ได้เกิดโครงการวิจัยทรัพยากรบรรยากาศประยุกต์ ซึ่งเป็นโครงการร่วมมือระหว่างรัฐบาลสหรัฐอเมริกา และรัฐบาลไทย ทำการศึกษา วิจัย และทดลองโดยการยิงสารเคมีซิลเวอร์ไอโอไดด์ (Agl) จากเครื่องบินปรับความดันอากาศ (King air B-350) สามารถบินขึ้นได้สูงถึง 35,000 ฟุตเข้าไปกระตุ้นกลไกการเปลี่ยนสถานะของเหลว (เย็นจัด) ของหยดน้ำ (Cloud droplets) ให้เป็นผลึกน้ำแข็ง (ice crystals) ร่วงหล่นลงมาละลายสมทบกับหยดน้ำในเมฆอุ่นเกิดเป็นฝนตกปริมาณหนาแน่นยิ่งขึ้นในช่วงแรกตั้งแต่ 2531-2534 เป็นการเตรียมและพัฒนาโครงการ จนพร้อมทำการปฏิบัติการทดลองในปี 2534-2537 จากการวิเคราะห์ ผลการปฏิบัติการทดลองเบื้องต้น สามารถเพิ่มปริมาณ น้ำฝนได้สูงกว่าธรรมชาติถึง 125% เพิ่มพื้นที่รองรับฝนที่ตกได้ถึง 71% และทำให้ฝนตกยาวนานขึ้น 33%อย่างไรก็ดีการวิจัยและพัฒนายังคงดำเนินการต่อเนื่อง มาจนถึงปัจจุบัน พ.ศ. 2542 เพื่อให้สามารถยืนยันผลในทางสถิติได้แน่นอนยิ่งขึ้น ก่อนที่จะนำเข้าสู่การปฏิบัติการหวังผลต่อไป
          อย่างไรก็ดี พระราชดำริดังกล่าวได้บรรลุผลสมพระราชประสงค์ได้ในระดับหนึ่งแล้ว

 

เครื่องบินเช่าแอโรคอมมานเดอร์ เป็นเครื่องบินวิจัยเมฆฟิสิกส์ในระยะแรกเริ่มการทดลองทำฝนจากเมฆเย็น