COAWST (Coupled Ocean-Atmosphere-Waves-Sediment Transport) คือระบบแบบจำลองเชิงตัวเลขที่รวมการจำลองกระบวนการสำคัญในระบบชายฝั่งไว้ในที่เดียวกัน โดยมีเป้าหมายเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลง และผลกระทบที่เกิดขึ้นกับชายฝั่งจากปัจจัยต่างๆ เช่น พายุ คลื่น การไหลของน้ำทะเล และการขนส่งตะกอน
หลักการทำงานของ COAWST
- การจำลองมหาสมุทร (ROMS):
ใช้แบบจำลอง ROMS (Regional Ocean Modeling System) เพื่อจำลองการไหลของน้ำทะเล การเปลี่ยนแปลงระดับน้ำ และคุณสมบัติทางน้ำอื่น ๆ - การจำลองอากาศ (WRF):
แบบจำลอง WRF (Weather Research and Forecasting) จะจำลองสภาพอากาศ เช่น ลม อุณหภูมิ และความชื้น ที่มีผลต่อสภาพทะเลและคลื่น - การจำลองคลื่น:
แบบจำลองคลื่น (เช่น SWAN, WAVEWATCH III หรือ InWave) จะใช้ในการจำลองลักษณะและพลังงานของคลื่นที่เกิดขึ้นในทะเลและใกล้ชายฝั่ง - การจำลองขนส่งตะกอน:
แบบจำลองขนส่งตะกอนจะคำนวณกระบวนการเคลื่อนที่และการสะสมของตะกอน ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงรูปทรงของชายฝั่ง - การเชื่อมโยง (Coupling):
ระบบ COAWST มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างแบบจำลองเหล่านี้แบบคู่ควบ (coupled) ซึ่งช่วยให้สามารถจำลองปฏิกิริยาและการโต้ตอบระหว่างกระบวนการในมหาสมุทร บรรยากาศ คลื่น และตะกอนได้อย่างสมจริง
ในการเตรียมข้อมูลเพื่อรัน COAWST ต้องมีข้อมูลหลายประเภทซึ่งจำเป็นสำหรับแต่ละส่วนของระบบแบบจำลองที่รวมกันไว้ดังนี้:
- ข้อมูลพื้นฐานของพื้นที่จำลอง (Grid & Bathymetry):
- โครงสร้างกริดที่กำหนดขนาดและรูปทรงของพื้นที่จำลอง
- ข้อมูล Bathymetry (ความลึกของทะเล) และข้อมูลภูมิประเทศที่ครอบคลุมพื้นที่นั้น
- ข้อมูลสำหรับแบบจำลองมหาสมุทร (ROMS):
- เงื่อนไขเริ่มต้น (Initial conditions) เช่น อุณหภูมิ, ความเค็ม, และการไหลของน้ำ
- เงื่อนไขขอบเขต (Boundary conditions) สำหรับการไหลของน้ำทะเล, tide, และ river inflow (ถ้ามี)
- ข้อมูลสำหรับแบบจำลองบรรยากาศ (WRF):
- ข้อมูลสภาพอากาศเริ่มต้นและข้อมูลขอบเขต เช่น ลม, อุณหภูมิ, ความชื้น และค่าความดัน
- ข้อมูลจาก reanalysis หรือ forecast ที่สามารถใช้เป็น forcing สำหรับส่วนนี้
- ข้อมูลสำหรับแบบจำลองคลื่น:
- ลมที่ใช้ในการคำนวณคลื่น
- ข้อมูลหรือการคำนวณพื้นฐานของคลื่นในพื้นที่จำลอง (ถ้ามี)
- ข้อมูลสำหรับการจำลองขนส่งตะกอน:
- คุณสมบัติของตะกอน เช่น การกระจายขนาด, ความหนาแน่น, ความเร็วในการตกตะกอน, และลักษณะการเคลื่อนที่ของตะกอน
- การตั้งค่าการแลกเปลี่ยนข้อมูล (Coupling):
- การกำหนดวิธีการและพารามิเตอร์ในการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างส่วนของมหาสมุทร, บรรยากาศ, คลื่น และตะกอน
ประโยชน์ในงานวิจัยชายฝั่ง
- การทำนายผลกระทบจากพายุ:
ช่วยให้สามารถจำลองและคาดการณ์ผลกระทบของพายุที่มีต่อชายฝั่งได้อย่างครบถ้วนทั้งด้านการไหลของน้ำและการเปลี่ยนแปลงของคลื่น - ศึกษาการขนส่งตะกอน:
ช่วยวิเคราะห์ว่าตะกอนเคลื่อนที่และสะสมในพื้นที่ชายฝั่งอย่างไร ซึ่งมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของรูปร่างชายฝั่ง - การบริหารจัดการทรัพยากรชายฝั่ง:
เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการวางแผนและบริหารจัดการการเปลี่ยนแปลงของทรัพยากรชายฝั่งและการตอบสนองต่อเหตุการณ์ธรรมชาติ
COAWST เป็นเครื่องมือแบบเปิด (open source) ที่ได้รับความนิยมในกลุ่มนักวิจัยด้านวิศวกรรมชายฝั่งและทางทะเล เนื่องจากความสามารถในการจำลองกระบวนการต่าง ๆ อย่างครบถ้วนและสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการของงานวิจัย
