محمد امیدفر

تغییر در رفتار پدیده های بارشی از مهمترین جنبه های تغییرات آب و هوایی جهانی محسوب می شود که با پیامدهای قابل توجهی برای جامعه انسانی و محیط زیست همراه است. پایش و اندازه گیری های مؤثر رویدادهای بارشی شدید برای درک ماهیت اساسی پدیده های شدید آب و هوایی و ارزیابی تغییرات آینده از اهمیت ویژه ای برخودار است. در این مطالعه، توانایی های انجام اندازه گیری بارش جهانی (GPM) با داده های ایستگاه های زمینی برای شناسایی بارش های شدید روزانه (بارش های 25 میلی متر به بالا) در یک دوره 8 ساله (2021-2014) در 20 ایستگاه سینوپتیک عملی گردید. برای مقایسه و ارزیابی بین داده های مشاهده ای و ماهواره ای از آماره هایی نظیر، ضریب تعیین (R2)، ضریب همبستگی (R) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)،... استفاده شد. مقایسه نقشه های حاصل از ماهواره GPM و ایستگاه های زمینی نشان داد که توزیع فضایی بارش حاصل از دو پایگاه داده مشابه هم بوده و نواحی کم بارش و پربارش منطبق بر یکدیگر هستند. در واقع ماهواره GPM پهنه های بارشی را به خوبی تشخیص داده است به طوری که ضریب همبستگی مکانی بین بارش ماهواره GPM و مشاهده شده 81/0 می باشد. نتایج آزمون ANOVA بین میانگین بارش های زمینی و ماهواره GPM نشان داد که با توجه به سطح معنی داری پایین p-value به مقدار 000/0 فرض یکسان بودن میانگین بارش بین دو پایگاه داده رد می شود و نتیجه این که اختلاف و ارتباط معنی داری بین میانگین بارش در ایستگاه های زمینی و ماهواره ای وجود دارد. همچنین نتایج آزمون کلموگراف- اسمیرنوف نشان داد که با توجه به اینکه p-value حاصل شده (819/0) عددی بالاتر از مقدار خطای آزمون (05/0) است، بنابراین فرض صفر مبنی بر برابری مقادیر بارش ثبت شده در ایستگاه های زمینی و مدلسازی شده یکسان بوده و فرض صفر تایید می شود.

هدف از این تحقیق، بررسی میزان دقت داده های بارش های شدید (بارش های 25 میلی متر به بالا) رادار هواشناسی تبریز در یک دوره 8 ساله (2021-2014) و مقایسه آن ها با داده های ایستگاهای سینوپتیک در حوضه دریاچه ارومیه می باشد. برای مقایسه و ارزیابی بین داده های ایستگاه های هواشناسی و رادار از آماره هایی نظیر، ضریب همبستگی (R) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)،... استفاده شد. مقایسه نقشه های حاصل از رادار داپلر و ایستگاه های سینوپتیک نشان داد که توزیع فضایی بارش حاصل از دو پایگاه داده یکسان نبوده و نواحی کم بارش و پربارش منطبق بر یکدیگر نیستند، به طوری که ضریب همبستگی بین بارش رادار و مشاهده شده 25/0 می-باشد. همچنین نتایج آزمون کلموگروف- اسمیرنوف نشان داد که با توجه به اینکه p-value حاصل شده (000/0) عددی کوچکتر از مقدار خطای آزمون (05/0) است، پس اختلاف بین داده های بارش رادار و مشاهدات زمینی معنی دار است. در واقع مقادیر بارش ثبت شده در ایستگاه های زمینی و رادار نتیجه واحدی را ارائه نمی دهند و هر دو جامعه آماری از توزیع یکنواختی برخوردار نیستند بنابراین داده های بارش رادار نمی تواند به جای داده های بارش ایستگاه ها استفاده شود.

با توجه به معضل کاهش مستمر حجم آب دریاچه ارومیه، شناسایی دقیق توزیع زمانی مکانی بارش های محدوده حوضه آبریزدریاچه ارومیه از نقطه نظرهای اقلیم شناسی و هیدرولوژیکی، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. رادارهای داپلر یکی از فناوری های جدید سنجش از دورفعال است که در سال های اخیر اطلاعات با ارزشی از ویژ گی های ابر (نمایه سه بعدی، اندازه و نوع ذرات) و انواع بارش های ناشی از آن ارائه می دهد. هدف از پژوهش حاضر ارزیابی کارایی و مزایای کاربردی استفاده از رادارهای داپلری در مطالعه و تحلیل بارش های شدید حوضه دریاچه ارومیه می باشد. برای این کار، به عنوان نمونه خروجی محصول برآورد بارش تجمعی رادار تبریز، با داده های اندازه گیری شده ایستگاه های سینوپتیک، در روزهای 29-22 مهر ماه 1393مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج مطالعه نشان داد رادار داپلر می تواند با دقت نسبتا بالا و دید وسیع، ابزار مناسبی در جهت برآورد بارش باشد، اما در مناطق کوهستانی و مرتفع (مانند منطقه مورد مطالعه)، با توجه به اثر مسدود کنندگی امواج، در برخی نواحی مقدار خطا حتی تا100درصد نیز افزایش می یابد. البته این مشکل را می توان با استفاده از روش های درونیابی فضایی، به کمک اطلاعات سایر نقاطی که دارای دقت برآورد قابل قبول هستند مرتفع نموده و اطلاعات بدست آمده را به عنوان جایگزین مناسبی برای نقاط صعب العبور و فاقد ایستگاه، در مطالعات مدیریت منابع آب استفاده نمود.

 پدیده ی سیل یکی از مخاطرات جوی است که فراوانی آن در شمال غرب ایران قابل توجه بوده و همه ساله خسارات جانی و مالی فراوانی بر مناطق مختلف وارد می کند. فناوری جدید رادار هواشناسی به دلیل دارا بودن مقیاس مناسب قدرت تفکیک مکانی1000 متر و تفکیک زمانی 15دقیقه ای، می تواند به عنوان یک ابزار سودمند سنجش از دور در کاهش خسارات وارده بسیار مفید و کارا باشد. هدف از پژوهش حاضر، امکان سنجی استفاده کاربردی از فناوری جدید رادارداپلر برای پیش بینی کوتاه مدت پدیده ی سیل و اعلام هشدار به موقع به سازمان ها و ساکنان مناطق دارای احتمال وقوع سیل است. برای این منظور داده هایاتی از رادار داپلر تبریز که می تواند گسترش سه بعدی، سمت و سرعت حرکت و مقدار بارندگی حاصل از سلول های ابر بارشی را با دقّت و مقیاس مناسب تشخیص دهد، انتخاب و زمان و مکان تشکیل، سمت و سرعت و ابعاد سلول های ابر بارشی در رویداد سیل روستای غلّه زار آذرشهر به طور دقیق مورد پایش قرار گرفت. نتایج نشان داد ب رآورد بارندگی شش ساع ته رادار تب ریز ه مبستگی بالایی با داده های مت ناظر ایستگاه های هواشناسی دارد، اما در حالت کلی رادار، مقدار بارندگی را کمتر از ایستگاه های هواشناسی برآورد می کند. همچنین با توجه به قابلیت نفوذ به داخل ابر امواج رادار و دارا بودن قدرت تفکیک مکانی و زمانی مناسب، بسته به محل تشکیل و سرعت توسعه ی سلول های ابر مولد بارش های شدید، می توان در محدوده ی دید رادار تبریز پدیده ی سیل را چند ساعت قبل تشخیص داده و در صورت هماهنگی سازمان های مربوطه و اعلام هشدار سریع، خسارات آن را به حداقل رساند.

در هواشناسی همدیدی استقرار توده هوای سرد در تراز های میانی و فوقانی جو در اصطلاح علمی سلول هوای سردو یا استخر هوای سرد (Cold Pool) نامیده می شود. در این مطالعه آشکارسازی نقش استخر هوای سرد در ایجاد و یا تشدید بارندگی ها،با بررسی نقشه های همدیدی برای بازه ی سال های 2007 لغایت 2013، 118 مورد استخر هوای سرد شناسایی گردید. در راستای اهداف تحقیق نقشه های همدیدی، نمودار ترمودینامیکی (SkewT) و پراکندگی بارش در روزهای شناسایی شده در استان آذربایجان شرقی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد استخرهای هوای سرد به صورت سه الگوی همدیدی متفاوت، تراف دمایی، سلول بسته ای از هوای سرد و یا ترکیبی از تراف و سلول(در ترازهای مختلف) ظاهر می گردد. هر چند که این عارضه همدیدی در همه ی ماههای دوره ی گرم سال مشاهده می شود ولی بیشترین فراوانی وقوع آن در ماه مه (اردیبهشت) مشاهده شده است. بررسی مقادیر بارش ثبت شده در ایستگاههای هواشناسی در زمان استقرار استخر هوای سرد نشان داد که در 64% مواقع حضور استخر هوای سرد بارندگی رخ داده و در 2/12% موارد وقوع بارندگی شدید باعث ایجاد سیل شده است. نتایج حاصل از بررسی اطلاعات نمودارهای ترمودینامیکی نشان داد هر چند در اکثر موارد وجود ناپایداری در جو توسط شاخص های ناپایداری تأیید می شود ولی در مواردی هم ضعف هایی در تبیین شرایط ناپایدار جوی مشاهده گردید که نشان دهنده ی غلبه ی شرایط دینامیکی (در مقایسه با شرایط ترمودینامیکی) در هنگام استقرار این پدیده همدیدی می باشد. نهایتاً مشخص گردید هر قدر اختلاف دمایی تراز 850 با 500 میلی باری در اثر استقرار استخر هوای سرد بیشتر باشد احتمال تشدید بارندگی ها و وقوع تگرگ و سیل افزایش می یابد.