ลม หมายถึง อากาศที่เคลื่อนที่ไปบนผิวโลกตามแนวนอนใน ทุกทิศทุกทางและด้วยความเร็วต่างๆ กัน ทิศทางของลมทราบได้ จากทิศซึ่งลมพัดเข้าหาตัว เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิของพื้นที่สองแห่ง โดยอากาศจะไหลจากบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ (ความ กดดันอากาศสูง) ไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิสูง (ความกดอากาศต่ำ) หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งว่า บริเวณที่มีอุณหภูมิสูง อากาศร้อน จะมีการขยายตัว ความหนาแน่นลดลง ความกดอากาศจะต่ำอากาศจะลอยตัวสูงขึ้น ส่วนบริเวณที่มีอากาศเย็น จะหนักกว่าหรือ มีความหนาแน่นมากกว่าจึงไหลเข้ามาแทนที่อากาศร้อนทำให้เกิดลมขึ้น
ดังนั้น เราสามารถที่จะแบ่งประเภทของ ลม ได้ตามชนิดของการเกิดและช่วงเวลาการเกิดดังต่อไปนี้
1. ลมบก (LAND BREEZE)
ลมบกเป็นลมประจำถิ่นซึ่งเกิดจากความแตกต่างของความกดอากาศระหว่างทะเลกับแผ่นดิน เกิดในเวลากลางคืน พื้นดินจะคายความร้อนที่เก็บสะสมไว้ออกได้เร็วกว่าพื้นนํ้า ทำให้มีอุณหภูมิตํ่ากว่าพื้นนํ้า อากาศเหนือพื้นนํ้าซึ่งร้อนกว่าพื้นดินจะลอยตัวขึ้นสู่เบื้องบนอากาศเหนือพื้นดินซึ่งมีอุณหภูมิตํ่ากว่าจะไหลเข้าไปแทนที่ ทำให้เกิดเป็นลมพัดจากชายฝั่งไปสู่ทะเล เรียกว่า ลมบก มีความแรงของลมน้อยกว่าลมทะเล จึงไม่สามารถพัดออกสู่ทะเลได้ระยะทางไกลเหมือนลมทะเล คือ ได้ระยะทางเพียง 8-10 กิโลเมตร
2. ลมมรสุม (MONSOON)
ลมมรสุม คือ ลมที่พัดเปลี่ยนทิศทางไปกับการเปลี่ยนฤดู คือ ฤดูร้อนจะพัดในทิศทางหนึ่ง และจะพัดเปลี่ยนทิศทางในทางตรงกันข้ามในฤดูหนาว ครั้งแรกใช้เรียกลมนี้ในบริเวณทะเลอาหรับ ซึ่งพัดอยู่ในทิศทางตะวันออกเฉียงเหนือเป็นระยะเวลา 6 เดือน และพัดอยู่ในทิศทางตะวันตกเฉียงใต้เป็นระยะเวลา 6 เดือน จึงมีที่มาจากคำในภาษาอาหรับว่า “Mausim” ซึ่งแปลว่า “ฤดู” เกิดในส่วนอื่นของโลกด้วยลมมรสุมที่เห็นชัดเจนที่สุด คือ ลมมรสุมที่เกิดในเอเชียตะวันออกและเอเชียใต้ ลักษณะการเกิดลมมรสุม เป็นทำนองเดียวกับการเกิดลมบกลมทะเล คือ ในฤดูหนาวอากาศภายในภาคพื้นทวีปเย็นกว่าอากาศในมหาสมุทรที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้ภาคพื้นทวีปบริเวณไซบีเรียเป็นเขตความกดอากาศสูง ส่วนบริเวณมหาสมุทรอินเดียเป็นเขตความกดอากาศตํ่า อากาศเหนือมหาสมุทรอินเดีย ซึ่งมีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณไซบีเรียจะลอยตัวสูงขึ้น และอากาศบริเวณไซบีเรียจะไหลเข้าไปแทนที่ในทิศทางตามเข็มนาฬิกา อากาศที่ไหลออกจากบริเวณความกดอากาศสูงไซบีเรียเป็นอากาศที่ไหลจมลง และทิศทางลมจะเบนไปทางขวา กลายเป็นลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือผ่านเข้าไปยังเอเชียตะวันออกและเอเชียใต้ โดยทั่วไปมีลักษณะอากาศดี และเป็นฤดูที่มีอากาศแห้ง
ดังนั้นลมมรสุมฤดูหนาวจึงมีลักษณะท้องฟ้าแจ่มใส เป็นลมที่พัดจากฝั่งออกสู่ทะเล ในฤดูร้อนลมจะพัดเปลี่ยนในทิศทางตรงกันข้ามอากาศภาคพื้นทวีปอุ่นกว่าพื้นนํ้า ซึ่งทำให้ภาคพื้นทวีปเป็นเขตความกดอากาศตํ่า พื้นนํ้าเป็นเขตความกดอากาศสูง เกิดลมพัดจากพื้นนํ้าที่เป็นเขตความกดอากาศสูงเข้าสู่พื้นดินที่เป็นเขตความกดอากาศตํ่า ในทิศทวนเข็มนาฬิกา กลายเป็นมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ลมที่พัดจากพื้นนํ้าเข้ามานำเอาความชื้นมาด้วย เป็นลมที่พัดจากทะเลเข้าหาฝั่ง มรสุมที่มีกำลังแรงจัดที่สุดเกิดในบริเวณเอเชียตะวันออกและเอเชียใต้ ในเอเชียตะวันออก ได้แก่ ประเทศสาธารณรัฐประชาชนจีน ไต้หวัน ญี่ปุ่น และสาธารณรัฐประชาธิปไตยประชาชนเกาหลี ลมมรสุมที่เกิดในเอเชียตะวันออกจะแตกต่างจากเอเชียใต้ คือ ในเอเชียตะวันออก ลมมรสุมฤดูหนาวมีกำลังแรงกว่าและมีทิศทางที่คงที่กว่าลมมรสุมฤดูร้อน ความเร็วลมตามชายฝั่งในเดือนมกราคมสูงกว่าเดือนกรกฎาคมหลายเท่า ส่วนลมมรสุมในเอเชียใต้ รวมถึงประเทศอินเดีย ปากีสถาน และประเทศในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ลมมรสุมฤดูหนาวไม่สามารถแผ่เข้าไปถึงดินแดนเหล่านี้ได้ เพราะมีเทือกเขาหิมาลัยขวางกั้นอยู่จึงได้รับมรสุมโดยตรงเฉพาะในช่วงฤดูร้อนเท่านั้น และลมจะมีกำลังแรงในฤดูร้อน แม้แต่ในมหาสมุทร คือ ฤดูร้อน ลมมีความเร็วเฉลี่ย 20 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ส่วนฤดูหนาว ลมมีกำลังอ่อน มีความเร็วน้อยกว่า 10 กิโลเมตรต่อชั่วโมง บริเวณที่มีฝนตกหนักเนื่องจากได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมฤดูร้อน คือ เมืองเชอร์ราปันจิ ทางภาคตะวันออกของประเทศอินเดีย มีปริมาณฝนตกในแต่ละปีประมาณ 10,800 มิลลิเมตร ประเทศไทยได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมทั้งสองฤดู คือ ในช่วงฤดูฝนประมาณต้นเดือนพฤษภาคมจนถึงต้นเดือนตุลาคม ได้รับลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ และในช่วงฤดูหนาว ประมาณปลายเดือนตุลาคมจนถึงปลายเดือนกุมภาพันธ์ ลมจะเปลี่ยนทิศเป็นลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ
การเกิดลมภูเขาในเวลากลางคืน
3. ลมภูเขา (MOUNTAIN BREEZE)
ลมภูเขาเป็นลมประจำถิ่นเกิดขึ้นประจำวัน เช่นเดียวกับลมบกและลมทะเลเกิดในเวลากลางคืน จากความแตกต่างของความกดอากาศบริเวณภูเขา กล่าวคือ บริเวณภูเขาที่ระดับสูงจะมีอากาศเย็นกว่าที่ระดับตํ่า หรือหุบเขาความแน่นของอากาศในที่สูงมีมากกว่าในระดับตํ่าลมจึงพัดลงมาตามลาดเขาซึ่งแรงกว่าลมหุบเขาที่พัดขึ้น
4. ลมว่าว (NORTHEAST LOCAL WIND)
ลมว่าวเป็นลมที่พัดจากทิศเหนือไปทิศใต้ตอนต้นฤดูหนาว ส่วนลมในฤดูเล่นว่าว คือ ลมตะเภา ซึ่งพัดจากทิศใต้ไปทิศเหนือในช่วงกลางฤดูร้อน ทั้งลมว่าวและลมตะเภาเป็นลมท้องถิ่นในประเทศ
5. ลมทะเล (SEA BREEZE, ONSHORE BREEZE)
ลมทะเลเป็นลมประจำถิ่น ซึ่งเกิดจากความแตกต่างของความกดอากาศระหว่างทะเลกับแผ่นดินบริเวณชายฝั่งทะเลในเวลากลางวัน เมื่อพื้นดินได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์ พื้นดินจะมีอุณหภูมิสูงกว่าพื้นนํ้า อากาศเหนือพื้นดินเมื่อได้รับความร้อนจะขยายตัวลอยขึ้นสู่เบื้องบน อากาศเหนือพื้นนํ้าซึ่งเย็นกว่า จะไหลเข้าไปแทนที่ เกิดเป็นลมพัดจากทะเลเข้าหาฝั่งเรียกว่า ลมทะเลจะเริ่มพัดในเวลาประมาณ 10.00 น. ลมทะเลพัดเข้าหาฝั่งได้ไกลถึง 16-48 กิโลเมตร และความแรงลมจะลดลงเมื่อเข้าถึงฝั่ง ลมทะเลมีความสำคัญต่ออุณหภูมิของอากาศบริเวณชายฝั่ง ทำให้อุณหภูมิของอากาศลดลง เช่นก่อนที่ลมทะเลจะพัดเข้าพื้นดินมีอุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส แต่เมื่อลมทะเลพัดผ่านเข้าไป ทำให้อุณหภูมิลดลงเป็น 22 องศาเซลเซียสในช่วงบ่าย
การเคลื่อนที่ของอากาศขณะเกิดลมทะเลในเวลากลางวัน
6. ลมตะเภา (SOUTHWEST LOCAL WIND)
ลมตะเภาเป็นลมท้องถิ่นในประเทศที่พัดจากทิศใต้ไปยังทิศเหนือ คือ พัดจากอ่าวไทยเข้าสู่ภาคกลางตอนล่าง ในช่วงเดือนกุมภาพันธ์ถึงเดือนเมษายน ซึ่งเป็นช่วงที่ลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือจะเปลี่ยนเป็นลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ เป็นลมที่นำความชื้นมาสู่ภาคกลางตอนล่าง ในสมัยโบราณลมนี้จะช่วยพัดเรือสำเภา ซึ่งเข้ามาค้าขายให้แล่นไปตามลำนํ้าเจ้าพระยา และพัดในช่วงที่ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ จะเปลี่ยนเป็นลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือหรืออาจจะเรียกว่า ลมข้าวเบา เพราะพัดในช่วงที่ข้าวเบากำลังออกรวง
7. ลมหุบเขา(VALLEY BREEZE)
ลมหุมเขาลมประจำถิ่น เกิดขึ้นประจำวัน เช่นเดียวกับลมบกและลมทะเล เกิดในช่วงกลางวันที่ดวงอาทิตย์แผ่รังสีมายังภูเขาและหุบเขาที่อยู่ด้านล่าง ทำให้อุณหภูมิของภูเขาที่ระดับสูงหรือยอดเขา มีค่าสูงกว่าอุณหภูมิตามที่ตํ่าหรือหุบเขา ความหนาแน่นของอากาศในระดับสูงน้อยกว่าและลอยตัวสูงขึ้น อากาศจากที่ตํ่าหรือหุบเขาจึงพัดขึ้นไปแทนที่
การเกิดลมหุบเขาในเวลากลางวัน
ปรากฏการณ์ของลม : เป็นข้อมูลอีกด้านหนึ่งของลมที่เราควรต้องรู้เพื่อความเข้าใจที่ถูกต้องในการใช้ประโยชน์จากพลังงานลม ดังนี้
1. ลมสงบ (Calm wind)
ลมสงบ คือ ลักษณะลมที่เคลื่อนที่น้อยมาก มีความเร็วน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.6 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ 0.44 เมตรต่อวินาทีตามตารางเทียบความเร็วลมและชนิดลมของโบฟอร์ตสเกล (Beaufort scale)
2. ความปั่นป่วน (Turbulence)
ความปั่นป่วนเป็นสภาพการเคลื่อนไหวอย่างไม่เป็นระเบียบของบรรยากาศหรือกระแสของไหล ไม่สามารถคำนวณหรือคาดการณ์ทิศทาง ความเร็วและอัตราการไหลของมวลโมเลกุลของกระแสของไหลที่มีความปั่นป่วนได้
ภาพการเกิดการไหลแบบปั่นป่วน
รูปแบบการไหลแบบปั่นป่วน และเป็นแผ่น
3. ลมกระโชก (Wind gust)
ลมกระโชกเป็นลมที่เปลี่ยนแปลงความเร็วอย่างฉับพลัน โดยเพิ่มขึ้นแล้วลดลงในระยะเวลาสั้นๆ ตัวอย่างเช่น คำนิยามของลมกระโชกที่กำหนดโดยสำนักงานอุตุนิยมวิทยาอเมริกัน คือ ลมที่เพิ่มความเร็วขึ้นอย่างฉับพลันในระยะสั้นๆ ความเร็วของลมกระโชกจะมีความเร็วลมสูงสุดอย่างน้อย 16 นอต (8.234 เมตรต่อวินาที) และการเปลี่ยนแปลงในความเร็วลมจากค่าสูงสุดถึงค่าตํ่าสุดอย่างน้อย 9 นอต (4.632 เมตรต่อวินาที) ในเวลาน้อยกว่า 20 วินาที ทำให้เครื่องบินเสียการทรงตัว และกังหันลมเกิดความเสียหาย
สภาพกังหันลมล้มที่รัฐวอชิงตัน ประเทศสหรัฐอเมริกา เมื่อเกิดลมกระโชกความเร็วลมมากกว่า 30 ไมล์ต่อชั่วโมง
และสูงที่สุด 45 ไมล์ต่อชั่วโมง
4. ลมเฉือน (Wind shear)
ลมเฉือนเป็นรูปแบบของการลดลงของความเร็วลมเมื่อลมเคลื่อนที่อยู่ใกล้พื้นดิน การพล็อตค่าความเร็วลมที่เคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวที่มีค่าความขรุขระ ระดับ 2 แสดงถึงรูปแบบของการลดลงของความเร็วลมเมื่อลมเคลื่อนที่อยู่ใกล้พื้นดิน (ลมเฉือน) ลมเฉือนมีความสำคัญต่อการออกแบบกังหันลมถ้าพิจารณากังหันลมสูง 40 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตร ถ้าที่ปลายใบพัดด้านที่อยู่บนสุดลมพัดด้วยความเร็ว 9.3 เมตรต่อวินาที ปลายใบพัดด้านที่อยู่ล่างสุดลมจะพัดด้วยความเร็ว 7.7 เมตรต่อวินาที ซึ่งหมายความว่าแรงที่กระทำต่อใบพัดด้านบนจะมีค่ามากกว่าด้านล่าง สูตรที่ใช้ในการคำนวณลมเฉือน คือ
ความเร็วลมที่เคลื่อนที่ผ่านพื้นที่ผิวที่มีความขรุขระระดับ 2 คำนวณที่ระดับต่างๆ ตั้งแต่ระดับพื้นดินจนถึงความสูง 150 เมตร
โดยใช้ข้อมูลความเร็วลมที่วัดระดับความสูง 100 เมตร มีค่าเท่ากับ 10 เมตรต่อวินาที
Bibliography
กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน. (2557). พลังงานลม. In สารานุกรมพลังงานทดแทน (pp. 283, 288, 290-292, 296-297, 300-301, 307, 310). กรุงเทพมหานคร,ประเทศไทย.
