การประชุมวิชาการและผลงานวิจัย มหาวิทยาลัยทักษิณ ครั้งที่ 17 2550 - page 51

คํ านํา
กระบวนการถายเทความร อนที่เกิดขึ้นในดินโดยกลไกต างๆ ไดแก การนําความรอน การพาความรอน และ
การแผรังสีความรอนมี ผลกระทบตอการเปลี่ ยนแปลงของอุณหภู มิดิน ซึ่ งอุณหภูมิดินมี ความสําคัญในการกําหนด
อัตราและทิศทางของการเกิดกระบวนการทางฟสิกส เคมี และชีวภาพ (คณาจารยภาควิชาปฐพี วิทยา 2544) เชน
กระบวนการระเหยของน้ํ าในดิน กระบวนการเปลี่ ยนแปลงสมดุลทางเคมี กระบวนการเปลี่ยนรู ปของสารเคมีโดย
จุลินทรียในดิน และการเจริญเติบโตของพืช เปนตน ป จจัยสําคัญที่สงผลกระทบต อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิดิน
คือพลังงานตั้งตนที่ ไดรั บและกระบวนการถายเทความร อนในดิน พลั งงานตั้งตนที่สํ าคัญคือพลังงานความร อนที่
ได รับจากรังสีอาทิตย (นิยม บุ ญพิคํา 2543) ในเวลากลางวันพื้นดินมี การดูดกลืนรังสีอาทิตยซึ่งอยูในรูปของพลังงาน
ความร อนเอาไวทําใหผิวดินมี อุณหภูมิสูงเกิ ดการสงผานพลังงานความรอนลงสูดินชั้นลางดวยกระบวนการนํ าความ
รอน จนกระทั่ งเวลากลางคืนพื้นโลกซึ่งมีอุณหภูมิสู งกวาบรรยากาศแวดลอมสงผลทําให ดินชั้ นลางเกิดการสงผาน
พลั งงานความรอนไปยั งผิวดินด วยกระบวนการนําความร อนเชนเดียวกัน กระบวนการถ ายเทความรอนดังกลาว
ขึ้นอยูกับคุณสมบัติทางความรอนและทางฟสิกสของดิ น เชน คาสภาพการดู ดกลืนความรอน คาสภาพการนํ าความ
รอน ความร อนจําเพาะ ความหนาแนน และความพรุ น เปนต น ดังนั้ นจะเห็นไดวาการถ ายเทความรอนในดินมี
ความสัมพั นธตอการเปลี่ยนของอุณหภูมิดินเปนอยางมาก การศึ กษาใหไดมาซึ่ งขอมูลนี้จะเปนประโยชนอย างมาก
สําหรั บดานธรณีฟสิกส ดานเกษตรกรรม ดานวิ ศวกรรม
การศึ กษากลไกดั งกลาวสามารถกระทําไดโดยการติดตั้ งเซนเซอรวัดอุ ณหภู มิดินที่ระดับความลึกต างๆ
และอุ ปกรณวัดพารามิ เตอรอื่นๆ ที่ เกี่ ยวข อง เชน รั งสี อาทิตย ความเร็ วลม อุณหภู มิอากาศ และความชื้ น ซึ่ง
จําเปนตองใชอุปกรณการวั ดและมีคาใชจายสูง และยังจําเปนตองใชระยะเวลานานในการเก็บรวบรวมขอมูลสําหรับ
การวิเคราะหเพื่อคํานวณการเปลี่ ยนแปลงรายชั่วโมง รายเดือน และรายปตอไป อยางไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงของ
อุณหภูมิดินยั งสามารถทําการศึกษาได อีกวิธี การหนึ่งก็คือโดยการใชการจําลองแบบ ซึ่งเป นการจําลองปรากฏการณ
ตางๆ ที่เกิดขึ้นนั่นเอง นอกจากนี้การสรางแบบจําลองทางคณิตศาสตรที่ถูกตองยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของการ
ทํ านายอุณหภูมิดินที่เปลี่ยนแปลงไดเปนอยางดี
อุปกรณและวิธีการ
1. สมมติฐาน (Assumptions)
เนื่องจากแบบจําลองทางคณิ ตศาสตรที่ ทํ าการศึกษาในงานวิ จัยนี้เปนแบบจํ าลองสําหรับการทํานาย
อุณหภูมิ ดินโดยอาศั ยหลักการสมดุลพลังงานซึ่ งอางอิ งกลไกการถ ายเทความรอน 3 กลไก และเพื่อใหง ายตอการ
จําลองแบบจึงไดตั้งสมมติฐานตางๆ ดังตอไปนี้
1) ดินเปนเนื้อเดียวกั นหมด แหง ไมมีสิ่งปกคลุ มและไมมีแหลงกําเนิดความรอนภายในดิน
2) อุณหภูมิดินถูกพิจารณาภายใตสภาวะเงื่ อนไขแบบไมคงตัว (Transient)
3) การนําความรอนในดินเปนแบบ 1 มิติ ตามแนวความลึกของดิน
4) สมบัติทางกายภาพของดินเปนอิสระตออุณหภูมิ
5) รังสีบรรยากาศเกิดขึ้นเนื่องจากพิจารณาใหทองฟ าเปนวั ตถุเทา
2. การจําลองแบบ (Simulation)
ดินมีการเปลี่ ยนแปลงพลังงานภายในอยูตลอดเวลาเนื่ องมาจากพลั งงานที่ไดรั บเขามาและสู ญเสีย
ออกไป ซึ่ งในตอนกลางวันผิวดินได รับพลังงานความรอนจากรังสีอาทิ ตยที่ตกกระทบและมีการถ ายเทความรอน