อิทธิพลของฤดูกาล

ฤดูกาล (Seasons) เกิดจากโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยที่แกนของโลกเอียง 23.5° ในฤดูร้อนโลกเอียงขั้วเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ ทำให้ซีกโลกเหนือกลายเป็นฤดูร้อน และซีกโลกใต้กลายเป็นฤดูหนาว หกเดือนต่อมาโลกโคจรไปอยู่อีกด้านหนึ่งของวงโคจร โลกเอียงขั้วใต้เข้าหาดวงอาทิตย์ (แกนของโลกเอียง 23.5° คงที่ตลอดปี) ทำให้ซีกโลกใต้กลายเป็นฤดูร้อน และซีกโลกเหนือกลายเป็นฤดูหนาว ดังแสดงในภาพที่ 1

วันที่ 20 - 21 มิถุนายน เป็นวันครีษมายัน (Summer Solstice) โลกหันซีกโลกเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ ตำแหน่งของดวงอาทิตย์อยู่ค่อนไปทางทิศเหนือ (Dec +23.5°) ดวงอาทิตย์ขึ้นเร็วตกช้า เวลากลางวันยาวกว่ากลางคืน ซีกโลกเหนือเป็นฤดูร้อน
วันที่ 22 - 23 กันยายน เป็นวันศารทวิษุวัท (Autumnal Equinox) ดวงอาทิตย์ขึ้นตรงทิศตะวันออกและตกตรงทิศตะวันตกพอดี กลางวันและกลางคืนยาวเท่ากัน ซีกโลกเหนือเป็นฤดูใบไม้ร่วง เนื่องจากโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์์ลดลงเมื่อเทียบกับฤดูร้อน ต้นไม้จึงเริ่มผลัดใบทิ้ง
วันที่ 20 - 21 ธันวาคม เป็นวันเหมายัน (Winter Solstice) โลกหันซีกโลกใต้เข้าหาดวงอาทิตย์ (แกนของโลกเอียง 23.5° ตลอดทั้งปี) ตำแหน่งของดวงอาทิตย์อยู่ค่อนไปทางทิศใต้ (Dec -23.5°) ซีกโลกเหนือเป็นฤดูหนาว ดวงอาทิตย์ขึ้นช้าตกเร็ว เวลากลางวันสั้นกว่ากลางคืน โลกจึงได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์น้อยที่สุด ในเขตละติจูดสูงต้นไม้ทิ้งใบหมด เนื่องจากพลังงานแสงแดดไม่พอสำหรับการสังเคราะห์แสง
วันที่ 20 - 21 มีนาคม (Vernal Equinox) ดวงอาทิตย์ขึ้นตรงทิศตะวันออกและตกตรงทิศตะวันตกพอดี กลางวันและกลางคืนยาวเท่ากัน ซีกโลกเหนือเป็นฤดูใบไม้ผลิ เนื่องจากโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์์มากขึ้นเมื่อเทียบกับฤดูหนาว ต้นไม้จึงเริ่มผลิใบเพื่อสังเคราะห์แสงผลิตอาหาร

ภาพที่ 1 แกนของโลกเอียงขณะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์

แนวปะทะอากาศยกตัวเขตร้อน (Intertropical Convergence Zone หรือ ICTZ) เกิดขึ้นจากแสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นโลกเป็นมุมฉาก จึงทำให้อุณหภูมิอากาศของโลกในส่วนนั้นมีอุณหภูมิสูง จึงยกตัวและควบแน่นอย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดเมฆพายุฝนฟ้าคะนอง เนื่องจากแกนหมุนของโลกเอียง 23.5° ขณะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ จึงทำให้ ITCZ เคลื่อนที่ไปอยู่ที่ละติจูด 23.5° เหนือ ในวันที่ 20 - 21 มิถุนายน (Summer Soltice) และเคลื่อนที่ไปอยู่ที่ละติจูด 23.5° ใต้ ในวันที่ 20 - 21 ธันวาคม (Winter Soltice) ดังในภาพที่ 2 เราสามารถพูดอย่างง่ายๆ ว่า ICTZ คือ บริเวณที่ดวงอาทิตย์มีโอกาสอยู่ตรงเหนือศีรษะ ซึ่งอยู่ระหว่างละติจูด 23.5° เหนือ และละติจูด 23.5° ใต้ และมีภูมิอากาศแบบร้อนชื้นเขตศูนย์สูตร

ภาพที่ 2 การเคลื่อนที่ของ ITCZ เนื่องจากฤดูกาล

การเปลี่ยนแปลงฤดูกาลและการเคลื่อนตัวของ ITCZ ทำให้เกิดการกระจายความร้อนบนพื้นผิวโลก และมีผลต่อลมฟ้าอากาศดังนี้

อุณหภูมิและแสงอาทิตย์ ในช่วงฤดูร้อนซีกโลกที่เป็นฤดูร้อนจะได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์มากกว่าซีกโลกที่เป็นฤดูหนาว กลางวันยาวนานกว่ากลางคืน อุณหภูมิของกลางวันและกลางคืนมีความแตกต่างกันมาก ในเขตละติจูดสูงใกล้ขั้วโลกจะได้รับผลกระทบมาก แต่ในเขตละติจูดต่ำใกล้กับเส้นศูนย์สูตรไม่มีความแตกต่างมากนัก
ทิศทางลม
- - ลมเกิดขึ้นจากความแตกต่างของความกดอากาศ (แรงเกรเดียนความกดอากาศ) ดังนั้นการเปลี่ยนตำแหน่งของหย่อมความกดอากาศย่อมมีผลต่อทิศทางของลม ลมจึงมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางไปตามฤดูกาล ลมมรสุมเป็นตัวอย่างหนึ่งของลมประจำฤดู คำว่า “มรสุม” (Monsoon) มีรากฐานมากจากคำภาษาอารบิกซึ่งแปลว่า “ฤดูกาล” ลมมรสุมเกิดขึ้นในเขตเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยมีความเกี่ยวเนื่องมาจากอุณหภูมิพื้นผิวและสภาพภูมิศาสตร์ คล้ายกับการเกิดลมบกลมทะเลแต่มีสเกลใหญ่กว่ามาก
  - ในช่วงเดือนพฤศจิกายน – กุมภาพันธ์ อากาศแห้งบริเวณตอนกลางของทวีปมีอุณหภูมิต่ำกว่าอากาศชื้นเหนือมหาสมุทรอินเดีย กระแสลมเคลื่อนที่จากหย่อมความกดอากาศสูง (H) ในเขตไซบีเรียมายังหย่อมอากาศต่ำ (L) ในมหาสมุทรอินเดีย ทำให้เกิด “ลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ” พัดผ่านประเทศไทย ทำให้อากาศหนาวเย็นและแห้งแล้ง ท้องฟ้าใส
  - ในช่วงเดือนมีนาคม – ตุลาคม อากาศบริเวณตอนกลางทวีปมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศเหนือมหาสมุทรอินเดีย กระแสลมเคลื่อนที่จากหย่อมความกดอากาศสูง (H) ในมหาสมุทรอินเดียมายังหย่อมอากาศต่ำ (L) ใจกลางทวีปทำให้เกิด “ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้” เมื่ออากาศชื้นปะทะเข้ากับชายฝั่งและภูมิประเทศซึ่งเป็นภูเขาจะยกตัวอย่างรวดเร็วและควบแน่น ทำให้เกิดเมฆและพายุฝนฟ้าคะนอง
  - เมื่อพิจารณาแผนที่ในภาพที่ 3 จะเห็นได้ว่าที่ตั้งของประเทศไทยอยู่ในคาบสมุทรอินโดจีน ลมมรสุมทั้งสองสามารถหอบนำความชื้นจากมหาสมุทรทั้งสองด้านพัดผ่านประเทศไทย ด้วยเหตุนี้ประเทศไทยจึงมีฤดูฝนที่ยาวนานระหว่างเดือนมิถุนายน - ตุลาคม โดยมีฤดูหนาวอยู่ที่เดือนพฤจิกายน - กุมภาพันธ์ และมีฤดูร้อนอยู่ที่เดือนมีนาคม - พฤษภาคม

ภาพที่ 3 ลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ และ ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้

ปริมาณไอน้ำในอากาศ และความชื้นสัมพัทธ์ อุณหภูมิมีผลต่อปริมาณไอน้ำในอากาศ ฤดูร้อนมีปริมาณไอน้ำในอากาศมาก อากาศจึงมีความชื้นสัมพัทธ์สูง และมีอุณหภูมิของจุดน้ำค้างสูงกว่าด้วย ฤดูหนาวมีปริมาณไอน้ำในอากาศน้อย อากาศมีความชื้นสัมพันธ์ต่ำ และมีอุณหภูมิของจุดน้ำค้างต่ำ อากาศจึงแห้ง
ปริมาณเมฆ และหยาดน้ำฟ้า เมฆและหยาดน้ำฟ้าเกิดขึ้นจากการควบแน่นของอากาศยกตัว ดังนั้นการเคลื่อนตัวของ ITCZ และ แนวปะทะอากาศขั้วโลก ย่อมตามมาด้วยการเปลี่ยนแปลงปริมาณเมฆและหยาดน้ำฟ้า ในแต่ละภูมิภาค
ปริมาณละอองอากาศ
ฤดูกาล การเคลื่อนที่ของ ITCZ ทำให้เซลล์การพาความร้อนของบรรยากาศโลกเกิดการเคลื่อนตัว ดังนั้นแนวความกดอากาศต่ำและความกดอากาศสูงของโลก ย่อมเคลื่อนท่ีขึ้นลงไปทางเหนือและทางใต้ประมาณ 23.5° ด้วย ความกดอากาศต่ำ (L) ทำให้อากาศร้อนเหนือพื้นผิวโลกยกตัวสูงขึ้น พาให้ละอองอากาศ (Aerosols) เช่น ฝุ่น เขม่า แขวนลอยในบรรยากาศชั้นล่าง ทำให้เกิดหมอกแดด (Haze) ดังภาพที่ 4 ความกดอากาศสูง (H) ทำให้อากาศเย็นซึ่งอยู่ด้านบนจมตัวลงสู่พื้นผิว กดให้ฝุ่นละอองและเขม่าไม่สามารถลอยขึ้นสูง ทำให้ฟ้าโปร่งมองเห็นเป็นสีฟ้าเข้ม

ภาพที่ 4 หมอกแดด ซึ่งเกิดจากละอองอากาศ (ใต้ฐานเมฆคิวมูลัส)