แบบจำลองการเปลี่ยนแปลงชายฝั่งทะเล

แบบจำลองการเปลี่ยนแปลงชายฝั่งเป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยให้เราเข้าใจและคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงของชายฝั่งที่เกิดจากปัจจัยต่างๆ เช่น คลื่น กระแสน้ำ และการกระทำของมนุษย์ ซึ่งมีความหลากหลายและสามารถแบ่งประเภทตามวิธีการศึกษาและวัตถุประสงค์ได้ดังนี้

  • แบบจำลองกายภาพ: เป็นการสร้างแบบจำลองชายฝั่งขนาดเล็กในห้องปฏิบัติการ โดยใช้วัสดุจำลอง เช่น ทราย หรือดินเหนียว เพื่อศึกษาผลกระทบของคลื่น กระแสน้ำ และปัจจัยอื่นๆ ต่อการเปลี่ยนแปลงของชายฝั่ง ตัวอย่างเช่น การสร้างแบบจำลองชายหาดเพื่อศึกษาการกัดเซาะจากคลื่น หรือการสร้างแบบจำลองปากแม่น้ำเพื่อศึกษาการทับถมของตะกอน แบบจำลองกายภาพมีข้อดีคือ สามารถควบคุมสภาวะแวดล้อมได้ง่าย และสังเกตผลการเปลี่ยนแปลงได้อย่างชัดเจน แต่ข้อจำกัดคือ อาจไม่สามารถจำลองสภาพแวดล้อมจริงได้ครบถ้วน และมีค่าใช้จ่ายสูง
การทดลองเรื่องการสลายพลังงานคลื่นของเขื่อนกันคลื่น ด้วยแบบจำลองกายภาพ
  • แบบจำลองเชิงตัวเลข: เป็นการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์จำลองการเปลี่ยนแปลงชายฝั่ง โดยอาศัยข้อมูลสภาพแวดล้อมจริง และสมการทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายกระบวนการทางกายภาพ เช่น การเคลื่อนที่ของตะกอน การหักเหของคลื่น และการไหลของกระแสน้ำ ตัวอย่างเช่น แบบจำลอง XBeach ซึ่งใช้จำลองการเปลี่ยนแปลงชายฝั่งในระยะสั้นจากผลกระทบของคลื่นและพายุ หรือแบบจำลอง MIKE21 และ Delft3D ซึ่งใช้จำลองการเปลี่ยนแปลงชายฝั่งในพื้นที่สามมิติ โดยพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น คลื่น กระแสน้ำ และตะกอน แบบจำลองเชิงตัวเลขมีข้อดีคือ สามารถจำลองสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนได้ และทำนายการเปลี่ยนแปลงในอนาคตได้ แต่ข้อจำกัดคือ ต้องอาศัยข้อมูลที่ถูกต้องและแม่นยำ และการแปลผลอาจซับซ้อน
ตัวอย่างผลวิเคราะห์ Hydrodynamics จากแบบจำลอง MIKE21
  • แบบจำลองเชิงสถิติ: เป็นการใช้ข้อมูลสถิติที่เก็บรวบรวมมาวิเคราะห์ เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยต่างๆ กับการเปลี่ยนแปลงชายฝั่ง เช่น ความสัมพันธ์ระหว่างความสูงของคลื่นกับอัตราการกัดเซาะชายฝั่ง หรือความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณน้ำฝนกับการทับถมของตะกอนในปากแม่น้ำ แบบจำลองเชิงสถิติมีข้อดีคือ สามารถทำนายแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงในอนาคตได้ แต่ข้อจำกัดคือ อาจไม่สามารถอธิบายสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงได้อย่างละเอียด
ผลวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงชายฝั่งจากแบบจำลอง DSAS
(ที่มา: https://www.usgs.gov/centers/whcmsc/science/digital-shoreline-analysis-system-dsas)
  • แบบจำลองผสม: เป็นการรวมข้อดีของแบบจำลองหลายประเภทเข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและครอบคลุมมากขึ้น ตัวอย่างเช่น การใช้แบบจำลองกายภาพร่วมกับแบบจำลองเชิงตัวเลข เพื่อศึกษาผลกระทบของโครงสร้างชายฝั่ง เช่น กำแพงกันคลื่น หรือการใช้แบบจำลองเชิงตัวเลขร่วมกับแบบจำลองเชิงสถิติ เพื่อทำนายการเปลี่ยนแปลงชายฝั่งในอนาคตภายใต้สถานการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

การเลือกใช้แบบจำลองขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการศึกษา ข้อมูลที่มีอยู่ และทรัพยากรที่สามารถจัดสรรได้ การทำความเข้าใจถึงข้อดีและข้อจำกัดของแต่ละแบบจำลอง จะช่วยให้เราสามารถเลือกใช้แบบจำลองได้อย่างเหมาะสม และนำไปสู่การจัดการชายฝั่งที่ยั่งยืน