การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดิน และสิ่งปกคลุมดิน และปรากฏการณ์เกาะความร้อนของเมือง ในจังหวัดนครราชสีมา

บทคัดย่อ

วัตถุประสงค์และที่มา : การขยายตัวของเมือง (Urbanization) ถือเป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและสังคมที่มีอิทธิพลสูงสุดต่อระบบนิเวศโลกในศตวรรษที่ 21 การเปลี่ยนแปลงพื้นผิวโลกจากพื้นที่ธรรมชาติที่ปกคลุมด้วยพืชพรรณไปสู่พื้นผิวที่น้ำซึมผ่านไม่ได้ (Impervious Surfaces) เช่น คอนกรีตและยางมะตอย ส่งผลโดยตรงต่อสมดุลพลังงานของพื้นผิวโลก (Surface Energy Budget) การลดการระบายความร้อนแฝง (Latent Heat Flux) ผ่านการคายระเหยน้ำ และเพิ่มการสะสมความร้อนสัมผัส (Sensible Heat Flux) ทำให้เกิดปรากฏการณ์เกาะความร้อนในเมือง (Urban Heat Island : UHI) ซึ่งเป็นสภาวะที่พื้นที่เมืองมีอุณหภูมิสูงกว่าพื้นที่ชนบทโดยรอบอย่างมีนัยสำคัญ ส่งผลกระทบต่อเนื่องต่อการใช้พลังงาน สุขภาวะของประชาชน และคุณภาพอากาศ จังหวัดนครราชสีมา ในฐานะศูนย์กลางทางเศรษฐกิจและการคมนาคมขนส่งที่สำคัญที่สุดของภาคตะวันออกเฉียงเหนือได้เผชิญกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเมืองอย่างรวดเร็วในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา อันเนื่องมาจากการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่และการขยายตัวของภาคอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม งานวิจัยในอดีตที่ศึกษาปรากฏการณ์เกาะความร้อนในพื้นที่นี้มักจำกัดอยู่เพียงการบรรยายเชิงพรรณนา หรือขาดการตรวจสอบความถูกต้องทางสถิติที่รัดกุมในการเปรียบเทียบความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างประเภทการใช้ที่ดิน อีกทั้งยังมักประสบปัญหาความคลาดเคลื่อนจากการใช้ข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมที่ยังไม่ผ่านการปรับแก้ชั้นบรรยากาศที่ได้มาตรฐาน งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นที่จะปิดช่องว่างทางองค์ความรู้ดังกล่าว โดยมีวัตถุประสงค์หลัก 2 ประการ คือ (1) วิเคราะห์รูปแบบและทิศทางการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดินและสิ่งปกคลุมดินระหว่างปี ค.ศ. 2006 ถึง 2021 และ (2) ประเมินผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวต่อความเข้มข้นและพลวัตของปรากฏการณ์เกาะความร้อน โดยประยุกต์ใช้ข้อมูลมาตรฐานระดับสูงและกระบวนการทางสถิติขั้นสูงเพื่อยืนยันผลการศึกษา

วิธีดำเนินการวิจัย : เพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องแม่นยำของข้อมูล การศึกษานี้ใช้วิธีการวิเคราะห์แบบผสมผสาน (Hybrid Approach) สำหรับข้อมูลการใช้ประโยชน์ที่ดินและสิ่งปกคลุมดิน ได้ใช้ฐานข้อมูลมาตรฐานปี ค.ศ. 2006 จากกรมพัฒนาที่ดิน เป็นตัวแทนข้อมูลปีฐาน และทำการจำแนกข้อมูลปี ค.ศ. 2021 จากภาพถ่ายดาวเทียม Landsat 8 (บันทึกภาพเดือนกุมภาพันธ์) ด้วยอัลกอริทึมความน่าจะเป็นสูงสุด (Maximum Likelihood Classification) โดยผลการจำแนกได้รับการตรวจสอบความถูกต้อง (Accuracy Assessment) ผ่านการสุ่มตัวอย่างแบบแบ่งชั้นภูมิ (Stratified Random Sampling) จำนวน 205 จุด ให้ค่าความถูกต้องโดยรวม (Overall Accuracy) สูงถึงร้อยละ 95 และค่าสัมประสิทธิ์แคปปา (Kappa Coefficient) ที่ 0.90 สำหรับการวิเคราะห์อุณหภูมิพื้นผิว (LST) ผู้วิจัยให้ความสำคัญสูงสุดกับการควบคุมคุณภาพข้อมูลจึงเลือกใช้ผลิตภัณฑ์มาตรฐาน USGS Collection 2 Level-2 Science Products (L2SP) จากดาวเทียม Landsat 5 (กุมภาพันธ์ 2007) และ Landsat 8 (กุมภาพันธ์ 2021) การเลือกใช้ข้อมูลในช่วงฤดูกาลเดียวกัน (ฤดูแล้ง/หนาว) และการใช้ข้อมูล LST ปี 2007 เป็นตัวแทนช่วงเวลาฐาน ช่วยขจัดความคลาดเคลื่อนจากความแปรปรวนของฤดูกาล (Seasonal Variability) และการดูดซับรังสีของชั้นบรรยากาศ การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ทางสถิติระหว่าง LST และ LULC ดำเนินการโดยใช้การทดสอบ Welch’s One-way ANOVA มีความเหมาะสมกับชุดข้อมูลที่มีความแปรปรวนไม่เท่ากัน (Heterogeneity of Variance) และเปรียบเทียบความแตกต่างรายคู่ด้วยวิธี Games-Howell นอกจากนี้ ยังมีการประเมินความรุนแรงของการเปลี่ยนแปลงความร้อนเชิงพื้นที่ด้วยดัชนี Urban Heat Island Ratio Index (URI) และ Temperature Grade Change Index (TGCI)

ผลการวิจัย : การวิเคราะห์เมทริกซ์การเปลี่ยนแปลง (Transition Matrix) แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเมืองที่ชัดเจน พบว่าในช่วงเวลา 15 ปี พื้นที่ชุมชนและสิ่งปลูกสร้างมีการขยายตัวเพิ่มขึ้นสุทธิ 73.66 ตร.กม. คิดเป็นอัตราการเติบโตถึงร้อยละ 34.46 จากปีฐาน การขยายตัวนี้เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพของพื้นที่เกษตรกรรม (55.32 ตร.กม.) และพื้นที่เบ็ดเตล็ด (23.35 ตร.กม.) เป็นหลัก ในขณะที่พื้นที่ป่าไม้ลดลงร้อยละ 49.83 สะท้อนถึงแรงกดดันจากการพัฒนาเมืองต่อทรัพยากรธรรมชาติ ผลการวิเคราะห์ทางสถิติของอุณหภูมิพื้นผิวในปี ค.ศ. 2021 แสดงให้เห็นข้อค้นพบที่สำคัญ คือ พื้นที่เมืองมีอุณหภูมิเฉลี่ย 28.4 องศาเซลเซียส ซึ่งสูงกว่าพื้นที่ป่าไม้ (25.40 องศาเซลเซียส) อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p < .001) โดยมีผลต่างเฉลี่ยประมาณ 2.99 องศาเซลเซียส ข้อค้นพบนี้มีความแตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับข้อมูลปี ค.ศ. 2007 ซึ่งไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างอุณหภูมิของเมืองและป่าไม้ บ่งชี้ว่าโครงสร้างเมืองในปัจจุบันมีความหนาแน่นและคุณสมบัติในการกักเก็บความร้อนเพิ่มสูงขึ้นจนเกิดเป็นเกาะความร้อนที่ชัดเจน แม้ว่าอุณหภูมิเฉลี่ยภาพรวมของปี ค.ศ. 2021 จะลดลงเล็กน้อยเนื่องจากอิทธิพลของปรากฏการณ์ลานีญา (La Niña) แต่ดัชนี URI กลับชี้ให้เห็นการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างที่น่ากังวล โดยสัดส่วนพื้นที่ที่มีระดับอุณหภูมิ สูงมาก (High Temperature Grade) ได้ขยายตัวเพิ่มขึ้นจากร้อยละ 7.30 เป็น 7.39 ของพื้นที่ศึกษา นอกจากนี้ การวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้น (Linear Regression) ยืนยันว่าดัชนีสิ่งปลูกสร้าง (NDBI) มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับอุณหภูมิพื้นผิวอย่างมีนัยสำคัญ และค่าสัมประสิทธิ์ความชัน (Slope) ในปี ค.ศ. 2021 บ่งชี้ว่าพื้นผิวเมืองมีความไวต่อการสะสมความร้อนเพิ่มขึ้น

สรุปผลการวิจัย : การขยายตัวของเมืองนครราชสีมาในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา ส่งผลให้ความเข้มข้นของปรากฏการณ์เกาะความร้อน (UHI Intensity) ทวีความรุนแรงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยเปลี่ยนผ่านจากสภาวะที่มีสมดุลความร้อนใกล้เคียงกับพื้นที่ธรรมชาติในอดีต มาสู่สภาวะที่เป็นเกาะความร้อนอย่างเต็มรูปแบบในปัจจุบัน ผลการพิสูจน์ทางสถิติยืนยันว่าสัณฐานวิทยาของเมือง (Urban Morphology) เป็นปัจจัยหลักที่กำหนดอุณหภูมิพื้นผิว เหนือกว่าปัจจัยทางภูมิอากาศระดับภูมิภาคในเชิงพื้นที่ ข้อเสนอแนะเชิงนโยบายจากการศึกษานี้เน้นย้ำถึงความจำเป็นเร่งด่วนในการบูรณาการพื้นที่สีเขียวและแหล่งน้ำเข้าสู่ผังเมืองรวม เนื่องจากผลการศึกษาชี้ชัดว่าดัชนี MNDWI และ NDVI มีความสัมพันธ์เชิงลบกับอุณหภูมิ ซึ่งแปลว่าการเพิ่มพื้นที่เหล่านี้เป็นมาตรการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการบรรเทาผลกระทบจากเกาะความร้อนและสร้างเสริมความยืดหยุ่นทางภูมิอากาศให้กับเมืองในอนาคต