سمانه نگاه

فرایند مستمر و رو به گسترش گرمایش جهانی به ویژه در منطقه آسیا، شرایط را برای افزایش خشکی و گسترش پدیده بیابان زایی فراهم کرده است. بسیاری از بیابان هایی که تا چندی پیش در تعادل اکولوژیک، شرایط حفاظت خاک را داشتند، امروزه به عنوان کانون های تازه ای از ایجاد مخاطره گردوخاک گسترش یافته تبدیل شده اند. نمونه های متعددی در ایران با توجه به موقعیت جغرافیایی خاص اش، در میان برخی از بیابان های مهم دنیا، اتفاق افتاده است. ناهنجاری دمایی 8 درجه ای در زمستان سال گذشته در حوضه آبخیر دریای کاسپین، کانون های گردوخاک جدیدی برای سواحل جنوبی این دریا فراهم کرده است. در تاریخ 30 الی 31 اردیبهشت 1400، گردوخاکی کم سابقه از لحاظ وسعت منطقه درگیر و همچنین غلظت، در ایستگاه های هواشناسی استان گیلان به ثبت رسید. اجرای مدل های پسگرد شیمیایی جو HYSPLIT نشان از گسیل گردوخاک از منطقه شمال غربی دریای کاسپین برای اولین بار به سواحل جنوبی دریای کاسپین (استان گیلان) با چنین شدتی دارد. کانون و منشاء این گردخاک بیابان راین در شمال غربی دریای کاسپین شناسایی شد. گرمایش مستمر و کم سابقه در منطقه و همراهی با جریان های قوی شمالی-جنوبی شرایط را برای گسیل این گردوخاک فراهم کرد. به دلیل منشاء گردوخاک گسیل شده و همچنین وضعیت جغرافیایی و توپوگرافیکی حوضه دریای کاسپین، تراز این گردوخاک از سطح زمین تا ارتفاع کمتر از 1500 متر ارزیابی شد. تحلیل شرایط همدید با استفاده از داده های بازتحلیل NCEP/NCAR با تفکیک مکانی 1 درجه، بیانگر استقرار توده هوای پرفشار با مرکز 1018 هکتوپاسکال روی بخش های شمال غربی دریای کاسپین و نفوذ زبانه پرفشار تا سواحل جنوبی دریای کاسپین است. با توجه به گرادیان مناسب فشاری و افزایش سرعت باد، چشمه های مولد گردوخاک روی مناطق بیابانی راین شکل گرفته و با حاکمیت جریان های شمالی (جنوب سو) توده گردوخاک به سمت استان گیلان گسیل می یابد.

باد منجیل یکی از پدیده های آب وهوایی ایران است که در پهنه ای کوچک از جنوب غربی دریای کاسپین و شمال ایران می وزد. رفتار روزانه به نسبه ثابت این باد که با جهت مشخص و شدت بالا می وزد، سبب شده که نخستین نیروگاه بادی کشور برای بهر ه گیری از انرژی بادی در این منطقه احداث شود. در این مطالعه برای شناسایی سامانه های همدید موثر بر وزش این باد داده های واکاوی مجدد مرکز جو و اقیانوس شناسی ایالات متحده در طی دوره 2020-1980 مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا با استفاده از این داده ها گرادیان فشاری تراز دریا بین شمال و جنوب البرز به صورت روزانه استخراج و با داده های شدت باد در ایستگاه منجیل مورد مقایسه قرار گرفت. سپس الگوی همدید باد در طی ماه های مختلف سال استخراج شد. میانگین درازمدت الگوی فشار تراز دریا در مقیاس همدید نشان می دهد نفوذ زبانه سامانه پرفشار سیبری به نیمه شمالی ایران در ماه های سرد سال و نفوذ زبانه سامانه پرفشار آزور از سمت غرب اروپا به سواحل جنوبی دریای کاسپین در ماه های گرم، عامل شکل گیری جریان های شمال سوی در مسیر دره سفیدرود است. در دوره گرم سال گسترش نصف النهاریِ کم فشار موسمی پاکستان و کم فشار حرارتی عربستان تا نیمه فلات ایران، موجب تقویت کم فشار حرارتی فلات ایران و افزایش شیو فشاری و تندی وزش باد می شود. تغییرهای فشاری درازمدت برای ساعت های بیشینه تندی باد (12 UTC) و کمینه تندی باد (00 UTC )، تاثیرپذیری سازوکار شکل گیری باد منجیل را از شرایط حرارتی و تابش دریافتی دو سوی رشته کوه البرز به ویژه گرمایش فلات ایران طی ساعت های روز نشان می دهد. تنگ شدگی دره سفیدرود به عنوان واداشت ثانویه، عامل اصلی کانالیزه شدن و تندی وزش باد منجیل است.

در این مطالعه با استخراج داده های بازتحلیل شده ی مرکز اروپایی (Ecmwf)، با دقت مکانی 125/0 درجه (10 کیلومتر) در بازه ی زمانی سه ساعته طی دوره ی آماری 30 ساله (2019-1987) به شناسایی سازوکار الگوهای میدان فشار، دمای 2 متری، باد 10 متری و ارتفاع ژئوپتانسیلی و همچنین کمیت های دینامیکی مانند تاوایی نسبی، واگرایی، سرعت قائم در وردسپهر زیرین و میانی پرداخته شد. نتایج به دست آمده نشان از وجود سامانه های کم فشار مستقل گرمایی به صورت سلول های منفرد و با ابعاد محلی در میان چاله ها و دشت های فلات ایران منطبق بر هسته های گرم دارد. نظریه ی موجود که شرایط کم فشاری مناطق مرکزی ایران به ویژه در جنوب شرق و شرق آن ، حاصل توسعه و گسترش مکانی سامانه ی گنگ (پاکستان) است، مورد تردید قرار گرفت. به عبارت دیگر، در بطن کمربند کم فشار گسترده ی جنوب آسیا تفاوت شرایط توپوگرافیکی، جغرافیایی و پوشش سطحی منجر به تفاوت تابش گیری و شکل گیری مراکز کم فشار محلی شده است. این سلول های کم فشارِ مستقل شامل سامانه های کم فشاری دشت کویر، کویر لوت، بیابان ریگستان (افغانستان)، فلات بلوچستان (پاکستان) و جازموریان است. کم فشار ریگستان و کم فشار کویر لوت از لحاظ میزان فراوانی وقوع، بالاترین رتبه را به خود اختصاص داده اند. بیشینه ی ارتفاع این کم فشارها در لوت و ریگستان تا حدود تراز 500 هکتوپاسکال است. گرمایش فلات ایران در فصل گرم سال موجب تقویت فراوانی، گستره و شدت آن ها شده و اوج گیری آنومالی منفی فشار در ساعات میانی روز مبیّن نقش واداشت تابشی امواج طول موج کوتاه خورشیدی در تقویت چرخندی آن هاست. برش قائم کمیت های دینامیکی تاوایی نسبی و سرعت قائم حاکی از گسترش محدود آن ها به عمق وردسپهر و سازوکار حرارتی شان است و تغییرات مثبت و منفی این کمیت ها به صورت سلول های مجزا، ماهیت منطقه ای آن ها را تأیید می کند. شکل گیری این کم فشارها در مجاورت سامانه های پرفشار حرارتی کوهستانی سبب محدودیت گسترش مکانی و یکپارچگی به شکل یک سامانه ی وسیع فشاری روی دشت های داخلی شده است.

جلگه مرکزی گیلان طی دهه اخیر تحت تأثیر سه سامانه بارشی با بارش فوق سنگین برف قرار گرفته است. شناسایی مناطق تحت مخاطره و تعیین عوامل آب و هوایی مقیاس منطقه ای تاثیرگذار روی شکل گیری الگوی مکانی بیشینه عمق برف، نقش مهمی در مقوله مدیریت بحران و تسریع خدمات رسانی به جوامع آسیب پذیر ایفا می کند. بدین منظور، سازوکار این سامانه ها با استفاده از اجرای مدل عددی WRF با تفکیک افقی ۷ و ۲۱ کیلومتر شبیه سازی و بررسی شد. خروجی مدل دقت قابل قبولی در شبیه سازی مقادیر بارش و آشکارسازی دو هسته بیشینه ارتفاع برف یکی در جلگه مرکزی گیلان و دیگری حوالی تالاب انزلی دارد. منشأ این سه سامانه، توده هوای سرد و پرفشار قطبی از سمت شمال کشور روسیه و یا زبانه پرفشار نیمه دائمی سیبری و همراهی آن با ناوه های عمیق سطوح میانی جو است. گردش واچرخندی با هسته قوی روی شمال و شمال شرقی دریای کاسپین موجب فرارفت هوای سرد در لایه های زیرین وردسپهر می شود . واداشت سرمایشی ناشی از گسترش زبانه توده هوای سرد روی رشته کوه های قفقاز و شارش جریان های سرد کوه به دشت، موجب شکل گیری واچرخند ثانویه در مقیاس محلی روی جلگه کورا در غرب کاسپین می شود. تباین دمایی بین جلگه کورا و پهنه آبی کاسپین و همچنین شیو فشاری بین جلگه کورا و سواحل جنوب غربی کاسپین با سوی شرقی میدان باد از جانب پرفشار ثانویه کورا همراه است که در برخورد با جریان های غرب سو ناشی از گردش ساعتگرد واچرخندسرد روی کاسپین، موجب همگرایی جهت باد سطحی به صورت باند همگرایی در امتداد ساحل غربی پهنه کاسپین می شود. جریان های همگرا شده، حامل شارهای رطوبت بوده و به پهنه کوچکی در جنوب غربی سواحل کاسپین وارد می شود که دقیقاً منطبق بر کانون بیشینه عمق برف در جلگه مرکزی گیلان است. در سامانه برف ۱۳۹۲ در ناحیه همگرایی جریان باد در تصویر سنجنده مودیس ماهواره ترا و همچنین تصویر شدت بارشِ خروجی رادار گیلان، باند ابری مشاهده می شود که نتایج حاصل از شبیه سازی مدل عددی و تحلیل های همدید را تأیید می کند.

در این مقاله سعی شده اثر واداشت های محیطی شامل توپوگرافی، تندی و جهت شیب، شکل و روند ناهمواری در شکل گیری رژیم باد واقع در رشته کوه البرز (البرز غربی) مورد توجه قرار گیرد. رژیم بادهای کوهستانی بر شرایط آب وهوایی مناطق کوهستانی اثر بسیار زیادی دارد. پژوهش حاضر با استفاده از داده های ساعتی تندی و جهت باد و برازش و تحلیل شرایط توپوگرافیک با مبانی نظری انجام شده است. به طوری که آشکار شد، ایستگاه همدید ماسوله، یکی از بهترین نمونه ایستگاه های کوهستانی ایران جهت مطالعه در زمینه آب وهواشناسی کوهستان محسوب می شود. موقعیت قرارگیری مناسب این ایستگاه در میانه دامنه، منطقه را تحت تاثیر سازوکار باد دامنه ای (باد فراشیب-فروشیب یا نسیم کوه-دره) قرار داده است. موقعیت ایستگاه دیلمان در دامنة جنوبی رشته کوه البرز در یک موقعیت فروافتاده، تاثیر مهمی بر کاهش تندی باد در این ایستگاه داشته است. سازوکار رخ داد باد در این ایستگاه از نوع باد کوهستانی امتداد دره است. باد نائب غالب دیلمان، شمال-شمال غربی است که با توجه به رفتار روزانه و فصلی و موقعیت قرارگیری دریای کاسپین و کوهستان نشان از تحت تاثیر قرارگرفتن منطقه از سامانة نسیم دریا- خشکی(کوهستان) دارد. رفتار ایستگاه کوهستانی جیرنده نمونه ای منحصر به فرد از تلفیق تاثیر عمیق اما غیرمحسوس شکل و روند کشیدگی کوهستان بر پدیده های جوی کوهستان است. قرارگیری در دامنة جنوبی البرز، شرایط مساعد جهت رخ داد باد دامنه ای در این منطقه فراهم کرده است با این حال، کشیدگی درة سیاه رود توتکابن که درة وسیع و منشعب شده از درة سفیدرود است شرایط را برای نفوذ باد برخواسته به شکل نسیم دریا-خشکی (باد منجیل) فراهم کرده است. همین مسئله سبب اضمحلال اثر باد های محلی شبانه روزی کوهستانی در جیرنده شده است.

سواحل جنوبی دریای خزر، به ویژه در دهه ی اخیر، به دفعات توسط ریزگردها به مخاطره افتاده است. در این پژوهش تلاش شده است تا کانون اصلی و ساختار گردش های جوی تولید ریزگردهایی که طی روزهای 19 و 20 سپتامبر2014 موجب غبارآلودگی سواحل جنوبی دریای خزر شد، مورد واکاوی قرار گیرد. مدل لاگرانژی پسگرد HYSPLIT برای تعیین منشأ و مسیر شارش ریزگردها و نیز مدل عددی شیمیایی جو ( WRF-Chem ) برای تعیین تمرکز و توزیع ریزگرد ها و شبیه سازی الگوی سامانه مورد نظر، مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس نتایج این پژوهش، یک چشمه ی فعال تولید ریزگرد برای نخستین بار در بخش های شرقی دریای خزر، روی پهنه های بیابانی صحرای ترکمنستان و قره قوم شناسایی شد. منشأ اصلی خیزش ریزگردها در این سامانه، شکل گیری چرخند حرارتی در مقیاس محلی روی هسته ی دمایی گرم در شرق خزر است. همگرایی سطحی ناشی از گردش چرخندی این مرکز کم فشار، با توجه به پوشش بیابانی منطقه، موجب انتقال ریزگردها به درون ستون جو شده است. شرایط پایداری نسبی جوی در ترازهای میانی و فوقانی موجب شده، ریزگردها نفوذ و گسترش قائم چندانی در عمق تروپوسفر نداشته و به زیر 700 هکتوپاسکال محدود شوند. مولفه ی منفی مداری و نصف النهاری میدان باد 10 متری و افزایش سرعت باد با توجه به افزایش گرادیان فشار روی بخش های بیابانی شرق خزر، منجر به شکل گیری جریان های شمال شرقی و گسیل توده ی ریزگردها به سمت پهنه ی خزر جنوبی و کرانه های جنوبی آن شده است. پایش تصاویر باند مرئی سنجنده مودیس و همچنین پهنه بندی مکانی مقادیر ضخامت نوری جو (AOD) ، نتایج حاصل از شبیه سازی عددی در نحوه ی توزیع ریزگردها و انتقال آن به استان های مازندران و گیلان را تایید می کنند.

برای بررسی شرایط جوی در زمان وقوع باد گرمش، روزهای شاخص این پدیده از بانک اطلاعاتی 29 ساله ی باد گرمش گیلان (2010-1982) استخراج شد. میدان های فشار، دما، نم ویژه، ارتفاع ژئوپتانسیلی، سرعت قائم، مؤلفه های مداری و نصف النهاری باد، فرارفت رطوبت و دما، جریان، تاوایی نسبی و برش قائم کمیت های دینامیکی در سامانه های منجر به این پدیده در همه ترازهای جوی مطالعه شد. از تصاویر سنجنده ی مودیس، ماهواره های ترا و آکوا برای تأیید وجود ابرناکی و بارش (برف) در دو سوی رشته کوه البرز استفاده شد. به سبب ابرناکی و وقوع بارش در هنگام باد گرمش سه دسته الگو شناسایی شد: دسته ی اول موارد رخداد باد گرمش همراه با آسمان صاف و بدون پدیده در دو سوی رشته کوه البرز، دسته دوم فقط وجود ابرناکی در هنگام باد گرمش و دسته سوم موارد همراه با وقوع بارش را در دامنه ی جنوبی رشته کوه البرز در زمان باد گرمش شامل می شود. نتایج نشان می دهد که تفاوت این سه دسته، علاوه بر الگوی سطوح میانی و فوقانی وردسپهر، در الگوی همدیدی توده هوای مستقر در سطح زمین است. در دسته اول و دوم، استقرار توده هوای پرفشار در نواحی مرکزی فلات ایران و نفوذ زبانه ی کم فشار در شمال رشته کوه البرز موجب شکل گیری جریان های جنوبی به سمت سواحل جنوبی دریای کاسپین و افزایش سرعت باد در لایه های زیرین وردسپهر می گردد. اما در دسته ی سوم گسترش کم فشار به سمت دامنه ی جنوبی البرز و نواحی شمال غربی ایران، شکل گیری مولفه ی مثبت باد نصف النهاری را به سمت دامنه های شمالی و پشت به باد البرز در پی دارد

ه منظور مطالعه سازوکار همدیدی و دینامیکی بارش های سنگین برف در حاشیه جنوب غربی دریای کاسپین ، برای دوره آماری 50 ساله (2012-1963) مجموعاً 80 روز همراه با بارش سنگین برف در 36 موج بارش شناسایی گردید. نتایج نشان می دهد، بارش های فوق، ماحصل شکل گیری دو الگوی مجزای واچرخندهای سطحی با منشأ قاره ای و اقیانوسی به تنهایی و یا به صورت جفت شده با چرخندهای عرض های پایین تر که حامل شارهای گرما و رطوبت هستند، می باشند که در ترازهای میانی وردسپهر با حرکت مداری امواج غربی همراهی می کنند. شدت عملکرد براساس عواملی مانند محل شکل گیری، استقرار و نحوه گسترش توده هوا در سطح زمین، تقویت یا کاهش فشار مراکز چرخندی و واچرخندی، تغییرات پراسنج های دینامیکی (نظیر تاوایی، سرعت قائم، همگرایی) ناشی از واداشت کوهساری و عوامل ترمودینامیکی حاصل از استقرار و عبور از روی منابع آبی ( واداشت شارهای سطحی)در طول فعالیت سامانه ها و تغییرات میدان باد به ویژه سرعت عبور امواج غربی در وردسپهر میانی ، مرتبط دانست. برش قائم میدان باد نشان دهنده شکل گیری منطقه همگرایی در حد واصل دره شاهرود تا شمال دره منجیل و محل دلتای سفیدرود در لایه های زیرین وردسپهر است.