โครงการพระราชดำริฝนหลวง เกิดขึ้นจากพระราชดำริส่วนพระองค์ ในพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช รัชกาลที่ 9 เมื่อคราวเสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมราษฎรในพื้นที่แห้งแล้งทุรกันดาร ๑๕ จังหวัด ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ในปีพ.ศ.๒๔๙๘ ท่านได้ทรงรับทราบถึงความเดือดร้อนของราษฎร และเกษตรกรที่ขาดแคลนน้ำอุปโภคบริโภค
เมื่อเสด็จพระราชดำเนินกลับถึงกรุงเทพมหานคร ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้หม่อมราชวงศ์เทพฤทธิ์ เทวกุล วิศวกร เข้าเฝ้าฯ แล้วพระราชทานแนวความคิดนั้นแก่หม่อมราชวงศ์เทพฤทธิ์ เทวกุล
ในพ.ศ. ๒๕๔๒ ยังโปรดเกล้าฯ ให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีและเทคนิคควบคู่กันไปด้วย ซึ่งทรงสามารถพัฒนากรรมวิธีการทำฝนหลวงให้ก้าวหน้าขึ้น คือ เป็นการปฏิบัติการฝนหลวงโดยการดัดแปรสภาพอากาศให้เกิดฝนโดยเทคโนโลยีฝนหลวงจากทั้งเมฆอุ่นและเมฆเย็นพร้อมกัน เรียกนวัตกรรมใหม่ล่าสุดว่า SUPER SANDWICH TECHNIC
จาก พ.ศ. ๒๔๙๘ เป็นต้นมา ทรงใช้เวลาอีก ๑๔ ปี ศึกษาค้นคว้า และวิจัยทางเอกสาร ทั้งด้านวิชาการอุตุนิยมวิทยา และการดัดแปรสภาพอากาศ ซึ่งทรงรอบรู้ และเชี่ยวชาญ เป็นที่ยอมรับทั้งในและต่างประเทศ จนทรงมั่นพระทัย จึงพระราชทานแนวคิดนี้แก่ หม่อมราชวงศ์เทพฤทธิ์ เทวกุล ผู้เชี่ยวชาญในการวิจัยประดิษฐ์ทางด้านเกษตรวิศวกรรม ของกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ขณะนั้น ในปีถัดมาทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้หาลู่ทางที่จะทำให้เกิดการทดลองปฏิบัติการในท้องฟ้าให้เป็นไปได้
กรมฝนหลวงและการบินเกษตรได้มีการจัดท้าแผนปฏิบัติการฝนหลวง ประจำปี ๒๕๕๘ เพื่อช่วยเหลือพื้นที่เพาะปลูกพืชประจำปี โดยให้ศูนย์ปฏิบัติการฝนหลวงประจำภาคทั้ง ๕ ศูนย์ ดำเนินการจัดต้ังหน่วยปฏิบัติการ จำนวน ๑๗ หน่วยปฏิบัติการ ได้แก่ เชียงใหม่ พิษณุโลก/แพร่ ตาก นครราชสีมา ขอนแก่น อุบลราชธานี บุรีรัมย์ นครสวรรค์ กาญจนบุรี ลพบุรี ระยอง จันทบุรี สระแก้ว ประจวบคีรีขันธ์ สงขลา นครศรีธรรมราช และสุราษฎร์ธานี ปฏิบัติการฝนหลวงช่วยเหลือให้ครอบคลุม 25 ลุ่ม น้ำหลักในพื้นที่ ๗๗ จังหวัด เพื่อเพิ่มจำนวนพื้นที่ที่ได้รับประโยชน์จากการปฏิบัติการฝนหลวงให้สูงขึ้น และให้มีจ้านวนวันฝนตกลงสู่พื้นที่เป้าหมายมากยิ่งขึ้น
แต่ในปีนี้ ๒๕๕๘๙ เกิดภัยแล้งรุนแรง เป็นบริเวณกว้าง ท้าให้ปฏิบัติการ ฝนหลวงไม่ทั่วถึง พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงห่วงใยในความเดือดร้อนดังกล่าว จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อม ให้เปิดศูนย์ฝนหลวงพิเศษ จำนวน ๒ ศูนย์ (เชียงใหม่ และนครสวรรค์) เพื่อช่วยเหลือ พื้นที่เกษตรกรรมและเพิ่มปริมาณน้ำต้นทุนให้กับพื้นที่ลุ่มน้ำเจ้าพระยา
แผนภูมิแสดงการตั้งหน่วยปฏิบัติการฝนหลวง ประจำปีงบประมาณ ๒๕๒๘
ก่อนจะทำฝนหลวงได้นั้น ท้องฟ้าต้อง
โปร่งหรือมีเมฆเดิมก่อตัวอยู่บ้าง ในอากาศจะต้องมีค่าความชื้นสัมพัทธ์ ไม่น้อยกว่า ๖๐%
เป็นการเร่งให้เกิดเมฆโดยใช้เครื่องบินเมฆอุ่น ๑ เครื่อง โปรยสารเคมีผงเกลือโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ที่ระดับความสูง ๗,๐๐๐ ฟุต ให้เป็นแกนกลั่นตัว (Cloud Condensation Nuclei) เรียกย่อว่า CCN ความชื้นหรือไอน้ำจะถูกดูดซับเข้าไปเกาะรอบแกนเกลือแล้วรวมตัวกันเกิดเป็นเมฆ
เมฆเหล่านี้ที่เกิดขึ้นจะพัฒนาเจริญขึ้นเป็นเมฆก้อนใหญ่ อาจก่อยอดถึงระดับ ๑๐,๐๐๐ ฟุต ได้
เป็นการเร่งการเจริญเติบโตของเมฆที่ก่อขึ้นหรือเมฆเดิมที่มีอยู่ตามธรรมชาติ ใช้เครื่องบินแบบเมฆอุ่นอีกหนึ่งเครื่อง โปรยสารเคมีผงแคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2) เข้าไปในกลุ่มเมฆที่ระดับ ๘,๐๐๐ ฟุต ทำให้เกิดความร้อน และพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ตามธรรมชาติ จะเร่งหรือเสริมแรงยกตัวของมวลอากาศภายในเมฆยกตัวขึ้น
การปล่อย CaCl2 เป็นการเร่งกิจกรรมการกลั่นตัวของไอน้ำและการรวมตัวกันของเม็ดน้ำภายในเมฆ และทวีความหนาแน่นจนขนาดของเมฆใหญ่และก่อยอดขึ้นถึงระดับ ๑๕,๐๐๐ ฟุต (ซึ่งยังเป็นส่วนของเมฆอุ่น) ได้เร็วกว่าที่จะปล่อยให้เจริญขึ้นเองตามธรรมชาติ
การกลั่นและการรวมตัวของเม็ดน้ำภายในเมฆ ยังคงเป็นอย่างต่อเนื่องแบบปฏิกิริยาลูกโซ่ แต่บางครั้งอาจมีแรงยกตัวเหลือพอที่ยอดเมฆอาจพัฒนาขึ้นถึงระดับสูงกว่า ๒๐,๐๐๐ ฟุต ซึ่งเป็นส่วนของเมฆเย็น เริ่มตั้งแต่ระดับประมาณ ๑๘,๐๐๐ ฟุตขึ้นไป
เร่งหรือบังคับให้เกิดฝน เมื่อเมฆอุ่นเจริญเติบโตขึ้นจนเริ่มแก่ตัวจัด ฐานเมฆลดระดับต่ำลงอยู่ที่ประมาณ ๖,๐๐๐ ฟุต โดยใช้เครื่องบินเมฆอุ่น ๒ เครื่อง เครื่องหนึ่งโปรยผงโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ทับยอดเมฆที่ระดับไม่เกิน ๑๐,๐๐๐ ฟุต ทางด้านเหนือลม อีกเครื่องหนึ่งโปรยผงยูเรีย (Urea) ที่ระดับฐานเมฆด้านใต้ลม ให้แนวโปรยทั้งสองทำมุมเยื้องกัน ๔๕ องศา
เมฆจะทวีความหนาแน่นของเม็ดน้ำขนาดใหญ่และปริมาณมากขึ้น ล่วงหล่นลงสู่ฐานเมฆทำให้ฐานเมฆหนาแน่นจนใกล้ตกเป็นฝน หรือเริ่มตกเป็นฝนแต่ยังไม่ถึงพื้นดิน หรือตกถึงพื้นดินแต่ปริมาณยังเบาบาง
เสริมการโจมตีเพื่อเพิ่มปริมาณฝนให้สูงขึ้นด้วยสารเคมีสูตรเย็นจัด คือ น้ำแข็งแห้ง (Dry Ice) ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำระดับ –๗๘ องศาเซลเซียส ที่ใต้ฐานเมฆ ๑,๐๐๐ ฟุต จะทำให้อุณหภูมิของมวลอากาศใต้ฐานเมฆลดต่ำลง ช่วยลดความร้อนของพื้นดิน ทำให้ฝนที่ตกลงมา ไม่ระเหยก่อนเมื่อเจอความร้อนที่พื้นดิน ยังทำให้ฝนตกหนาแน่นยิ่งขึ้น
ทำการโจมตีเมฆเย็นโดยการยิงพลุสารเคมีซิลเวอร์ไอโอไดด์ (Agl) ที่ระดับความสูงประมาณ ๒๑,๕๐๐ ฟุต ซึ่งมีอุณหภูมิระดับ –๘ ถึง –๑๒ องศาเซลเซียส และมีปริมาณน้ำเย็นจัดไม่ต่ำกว่า ๑ กรัมต่อลูกบาศก์เมตร
จะทำให้ไอน้ำระเหยจากเม็ดน้ำเย็นยิ่งยวด (Super cooled vapour) มาเกาะตัวรอบแกน Agl กลายเป็นผลึกน้ำแข็ง
ไอน้ำที่แปรสภาพเป็นผลึกน้ำแข็งจะทวีขนาดใหญ่ขึ้นจนร่วงหล่นลงมา และละลายเป็นเม็ดฝนเมื่อเข้าสู่ระดับเมฆอุ่น และจะทำให้ไอน้ำและเม็ดน้ำในเมฆอุ่นเข้ามาเกาะรวมตัวกันเป็นเม็ดใหญ่ขึ้น ทะลุฐานเมฆเป็นฝนตกลงสู่พื้นดิน
แถวบนสุด (แถวแรก) ของตำราฝนหลวงพระราชทาน
ช่องที่ ๑ “นางมณีเมฆขลา” เป็นเครื่องหมายหรือสัญญลักษณ์ของโครงการ เป็นหัวหน้าสำนักงานอุตุนิยมวิทยา แห่งเขาไกรลาศ หรือเขาพระสุเมรุ วิเทศะสันนิษฐานว่าอยู่ในทะเล
ช่องที่ ๒ “พระอินทร์ทรงเกวียน” พระอินทร์เป็นพระสักกะเทวราช เป็นราชาของเทวดา ที่ทรงมาช่วยทำฝน
ช่องที่ ๓ “๒๑ มกราคม ๒๕๔๒” เป็นวันที่ทรงประทับบนเครื่องบินพระที่นั่ง เสด็จไปประกอบพระราชกรณียกิจที่จังหวัดเชียงใหม่ ระหว่างเส้นทางพระราชดำเนินกลับ ทรงสังเกตเห็นกลุ่มเมฆปกคลุมพื้นที่ภาคเหนือตอนล่างที่น่าจะทำฝนได้ทรงบันทึกภาพเมฆเหล่านั้นพระราชทานลงมา และมีพระราชกระแสรับสั่งให้ส่งคณะปฏิบัติการฝนหลวงพิเศษออกไปปฏิบัติการกู้ภัยแล้งในพื้นที่ลุ่มน้ำเจ้าพระยา และภาคเหนือตอนล่าง โดยเร่งด่วน
ช่องที่ ๔ “เครื่องบิน ๓ เครื่อง” เป็นตัวอย่างของเครื่องบินที่เหมาะสมกับการปฏิบัติการตามตำราฝนหลวงพระราชทาน
เครื่องบินเมฆเย็น (BEECHCRAFT KING AIR)
เครื่องบินเมฆอุ่น (CASA)
เครื่องบินเมฆอุ่น (CARAVAN)
