فرشاد پژوه

بارش های سیل آسا به دلیل ناگهانی بودن آن خسارات سنگینی در بخش های مختلف تأسیسات زیربنایی، عمرانی و کشاورزی برای مناطق مختلف کشورمان به ویژه مناطق پربارش به بار می آورند. در پژوهش حاضر به شناسایی الگوهای فشار تراز دریا و تحلیل شرایط همدید و ترمودینامیک روزهای بارش ابرسنگین در نیمه غربی ایران پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از داده های ایستگاه زمینی و در نظر گرفتن دو شرط آستانه بارش بالاتر از صدک 98 درصد و فراگیری بیش از 50 درصد، 20 روز بارش ابرسنگین طی فصل پاییز دوره آماری 1991- 2019 استخراج شد. داده های فشار تراز دریا بر روی یاخته هایی 2/5 در2/5 درجه ی قوسی در 10 تا 70 درجه ی عرض شمالی و 0 تا 80 درجه ی طول شرقی از مرکز جوی- اقیانوسی آمریکا (NCEP/NCAR) استخراج شدند. بر روی ماتریس هم پراش داده های فشار تراز دریا در 20 روز بارش ابرسنگین، تحلیل خوشه ای با روش ادغام وارد انجام شد و بعد از تحلیل چشمی در نهایت 3 الگوی همدید فشار هنگام رخداد بارش های ابرسنگین پاییزه در نیمه غربی کشور مشاهده شد. نتایج حاصل از تحلیل همدیدی نقشه ها نشان داد که به هنگام رخداد بارش های ابرسنگین، در تراز دریا از یک سو با گسترش مراکز کم فشار از سمت جنوب دریای سرخ و شرق آفریقا، مدیترانه، عرض های شمالی اقیانوس اطلس و اروپا و از سوی دیگر بانفوذ زبانه هایی از پرفشارهای سرد مستقر بر روی سیبری، فلات تبت- هیمالیا، اروپا و روسیه باعث شکل گیری مناطق جبهه زایی فعال و به تبع آن شیو فشاری شدید در خاورمیانه و نیمه غربی ایران شده و منجر به رخداد روزهای بارش ابرسنگین در منطقه موردمطالعه گردیده است. نتایج حاصل از تحلیل نقشه های ترکیبی وزش رطوبت و ارتفاع ژئوپتانسیل نشان داد که با گسترش ناوه های عمیق از عرض های فوقانی و نفوذ آن تا عرض های جنوبی و استقرار بر روی منابع رطوبتی شرایط را برای تزریق رطوبت در ترازهای زیرین جو (1000 و 850 هکتوپاسکال) از منابع آبی عرب، عمان و خلیج فارس و در ترازهای میانی جو (700 و 500 هکتوپاسکال) با مداری شدن جریان های جوی از منابع آبی مدیترانه و سرخ به سمت نیمه غربی کشور را فراهم کرده اند.

هدف از این مطالعه واکاوی همدید تعداد روزهای یخبندان در سال استان خوزستان است. بدین منظور با استفاده از داده های دمای کمینه روزانه 12 ایستگاه همدید طی دوره آماری 1992 تا 2017 از سازمان هواشناسی کشور، 54 روز یخبندان فراگیر شناسایی گردید. داده های فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، باد مداری و نصف النهاری و دما با اندازه 5/2×5/2 درجه قوسی از مرکز ملی اقیانوس و جوشناسی ایالات متحده آمریکا استخراج شدند. بر روی ماتریس داده های فشار تراز دریا در 54 روز، تحلیل مؤلفه های مبنا انجام شد و 10 مؤلفه که 83 درصد از تغییرات فشار تراز دریا را تبیین می کردند، شناسایی شد. سپس با اعمال روش تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی با روش ادغام وارد بر روی نمرات 10 مؤلفه مذکور انجام و 5 الگوی فشار تراز دریا شناسایی شد. نتایج نشان داد که پدیده یخبندان در استان خوزستان از ماه نوامبر تا مارس روی می دهد و روند آن طی دوره آماری موردبررسی کاهشی می باشد. همچنین نواحی شمالی و غربی استان نیز بیشترین فراوانی یخبندان را به خود اختصاص داده اند. واکاوی شرایط همدید وردسپهر نیز نشان داد که 5 الگوی فشار تراز دریا با آرایش های متفاوت منجر به یخبندان های فراگیر استان خوزستان می شوند. یخبندان های ضعیف و متوسط با نفوذ سامانه های پرفشار سرد سیبری و اروپا شکل می گیرند. اما یخبندان های شدید با گسترش کم فشار ایسلند به سمت ایران همراه با پرفشارهای سرد قوی رخ می دهند. در این بین پرفشار قدرتمند سیبری در بیشتر الگوها حضور دارد که برهم کنش آن با کم فشارهای جنب قطبی و ایسلند، بیشترین نقش را در وقوع یخبندان های استان خوزستان ایفا می کنند. در تراز میانی جو نیز بیشترین نقش را نفوذ ناوه های عمیق از عرض های شمالی و بندال های عظیم شرق اروپا که هوای سرد را از جانب نیمه غربی ناوه ها بر روی کشور فرارفت و ضمن تشدید یخبندان بر تداوم آن نیز افزوده است.

خشکسالی از مخرب ترین رویدادهای آب و هوایی هستند که باعث خسارت های قابل توجهی هم در بخش منابع طبیعی و هم در زندگی انسان ها می شوند. هدف از این پژوهش مقایسه کارآیی شاخص های خشکسالی و شناسایی بهترین شاخص در منطقه جنوب شرق ایران است. بدین منظور با استفاده از داده های بارش روزانه 30 ساله (2014-1985) از سازمان هواشناسی کشور و با استفاده از 8 شاخص پرکاربرد بارش استاندارد، ناهنجاری بارندگی، درصد از نرمال، معیار بارندگی سالانه، نیچه، نمره استاندارد، دهک و z چینی در 19 ایستگاه هواشناسی استان های کرمان، هرمزگان و سیستان و بلوچستان دقت هر یک از شاخص ها در تعیین شدت خشکسالی موردبررسی قرارگرفته است. پهنه بندی نیز در نرم افزار ARC GIS 9.3 برای خشک ترین سال طی دوره آماری و مقایسه رده خشکسالی بسیار شدید دو شاخص انتخابی صورت گرفته است. دقت هر یک از شاخص ها در مقیاس ماهانه و سالانه مورد واکاوی قرار گرفت. در مقیاس سالانه از سنجه کارآمد تقارن سال وقوع کمینه بارندگی با خشکسالی بسیار شدید در ایستگاه های منطقه استفاده شده است. نتایج نشان داد که در مقیاس ماهانه جهت بررسی خشکسالی جنوب شرق کشور شاخص دینامیک بارش استاندارد (SPI) در بازه زمانی 6 و 12 ماهه بهترین عملکرد را داشته است؛ اما در مقیاس سالانه شاخص های ناهنجاری بارندگی (RAI) و دهک ها (DI) در همه ایستگاه ها کمینه مقدار بارندگی را با خشکسالی بسیار شدید نشان داده بودند که به عنوان بهترین شاخص شناخته شدند. شاخص نیچه نیز ضعیف ترین عملکرد را در تعیین شدت خشکسالی در ایستگاه های جنوب شرق ایران داشته است.

هدف از انجام این تحقیق شناسایی ارتباط نوع و پیکربندی های متفاوت رودباد با بارش های سنگین و فراگیر نیمه جنوبی ایران است. بدین منظور داده های بارش روزانه فصل سرد (آذر تا اسفند) طی دوره آماری 1970 تا 2014 از سازمان هواشناسی کشور اخذ شد. سپس با در نظر گرفتن دو شرط فراگیری بیش از 50 درصد و بارش های بیش از صدک 95 درصد هر ایستگاه، 61 روز بارش سنگین و فراگیر جهت بررسی همدید انتخاب گردید. داده های جو بالا نیز شامل باد مداری و نصف النهاری، ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار تراز دریا، امگا و نم ویژه است که با تفکیک مکانی 5/2*5/2 درجه قوسی از مرکز پیش بینی های جوی آمریکا اخذ گردید. سپس با استفاده از روش تحلیل مؤلفه های مبنا بر روی داده های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال طی 61 روز بارش منتخب، 12 عامل که بیش از 90 درصد پراش داده ها را تبیین می کند، استخراج شد و با اعمال روش تحلیل خوشه ای با روش ادغام وارد بر روی نمرات عامل ها، چهار الگوی مؤثر بر آرایش رودبادها شناسایی گردید. نتایج نشان داد که رودباد جنب حاره ای با تقویت همگرایی سطحی و میدان واگرایی در سطوح بالای وردسپهر و به تبع آن توسعه کم فشار سطحی و ناوه سطوح میانی وردسپهر، نقش مهمی در رخداد بارش های سنگین و فراگیر نیمه جنوبی کشور دارد و اندرکنش آن با رودباد جنب قطبی شدیدترین و فراگیرترین روزهای بارش را در منطقه موجب می شود. در الگوهای مورد بررسی استقرار رودباد از شمال عربستان تا نیمه شمالی ایران با انحنای مداری و نصف النهاری و همسویی نیمه چپ خروجی رودباد با کم فشار تراز دریا و نیمه شرقی ناوه تراز میانی وردسپهر، هوای گرم و مرطوب منابع آبی دریای سرخ، خلیج فارس و دریای عرب را به سمت نیمه جنوبی کشور فرارفت می کند.

هدف از انجام این تحقیق، تحلیل همدیدی و ترمودینامیکی روزهای اوج بارش سیلآسا در 5 و 11 فروردین 1398 به ترتیب در جنوب غرب و غرب ایران است. بدین منظور با استفاده از روش محیطی به گردشی ابتدا دادههای بارش ایستگاه زمینی بررسی شد و سپس با استفاده از دادههای جو بالا و ترسیم نقشههای مربوطه، وضعیت همدید سامانه های بارشی مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که در روزهای اوج بارش بیشتر کشور به جزء جنوب شرق، بارندگی را تجربه کردهاند. بیشینه بارش در روزهای 5 و 11 فروردین به ترتیب در جنوب غرب و غرب کشور رویداده است؛ که بیشتر ایستگاهها در این مناطق بارش بیش از 100 میلیمتر را به ثبت رساندهاند. واکاوی نقشههای همدیدی نشان داد که در تراز دریا گسترش کمفشارهای چندگانه عربستان، سودان و مدیترانه در تقابل با نفوذ پرفشار سرد اروپا و تبت با ایجاد شیو فشاری قوی موجب شکلگیری شرایط جبههای و ناپایدار در منطقه موردمطالعه شدهاند. در ترازهای میانی جو نیز قرارگیری نیمه غربی و جنوب غرب کشور در نیمه شرقی و جلوی ناوه با واگرایی و صعود شدید هوای گرم و مرطوب جنوبی و رخداد بارشهای فراگیر و شدید را موجب شدهاند. تحلیل نقشههای وزش رطوبتی نیز نشان داد که در ترازهای 1000 و 850 هکتوپاسکال دریای عرب و خلیج فارس توسط گردش واچرخندی عربستان و چرخندی شرق مدیترانه و در ترازهای 700 و 500 هکتوپاسکال دریای سرخ، خلیج فارس و منبع فرامنطقه ای نواحی مرکزی اقیانوس اطلس توسط گردش چرخندی ناوه شرق مدیترانه و غرب آفریقا بیشترین نقش را در تأمین رطوبت بارش های فراگیر و شدید کشور و منطقه مورد مطالعه داشته اند.

خشک سالی یکی از مخاطرات طبیعی است که در بیشتر نقاط جهان اتفاق می افتد، ولی نمود آن در مناطق خشک و نیمه خشک بیشتر است. هدف از این پژوهش شناسایی خشک سالی- ترسالی های شدید و فراگیر در نیمه شرقی ایران و ارتباط آن با وضعیت همدید وردسپهر است. بدین منظور با استفاده از داده های ماهانه و سالانه بارش طی دوره (2014- 1985) خشک سالی و ترسالی های شدید و فراگیر نیمه شرقی ایران با شاخص ناهنجاری بارندگی سالانه (RAI) تعیین گردید. سپس جهت آشکارسازی ارتباط خشک سالی و ترسالی های رخداده با شرایط همدید، داده های سطوح فوقانی وردسپهر از مرکز ملی اقیانوس و جوشناسی ایالات متحده آمریکا استخراج شدند. بررسی تغییرات سری زمانی شاخص ناهنجاری بارندگی سالانه (RAI) در منطقه پژوهش نشان داد که دوره آماری موردبررسی می تواند به دو دوره تقسیم شود: یک دوره مرطوب (1985 تا 1999) و یک دوره خشک (2000 تا 2014). بررسی نقشه های فشار تراز دریا و ارتفاع ژئوپتانسیل در ترازهای 700 و 500 هکتوپاسکال در فصل زمستان سال های خشک منتخب نشان داد که اندرکنش بین سامانه پرفشار سیبری در سطح زمین و پرارتفاع جنب حاره ای عربستان در سطوح میانی وردسپهر بر روی منطقه پژوهش نقش بسزایی در انحراف بادهای غربی به سمت عرض های بالاتر و ایجاد شرایطی پایدار و خشک دارد. در مقابل در ماه های مرطوب سال های منتخب ترسالی، با شرق سو شدن پرارتفاع از شبه جزیره عربستان به سمت دریای عرب، اجازه نفوذ سامانه های کم فشار سودانی و مدیترانه ای در سطح زمین و ناوه عمیق مناطق شمالی اروپا و کشور روسیه با راستایی شمال به جنوب در سطوح میانی وردسپهر را به سمت منطقه شرق و جنوب شرق کشور پیدا می کنند. سمت جریان باد در سطوح نزدیک به زمین در طی سال های خشک به دلیل نفوذ سامانه پرفشار سیبری شمالی بوده و با قرارگیری جریان واچرخندی بر روی شبه جزیره عربستان مانع از ایفای نقش دریاهای جنوبی و غربی در فرارفت رطوبت می شود. اما در سال های مرطوب منتخب با عقب نشینی پرفشار قدرتمند سیبری و نفوذ سامانه های کم فشار و ناوه عرض های بالا، سمت باد در سطح زمین و میانی وردسپهر جنوبی و غربی شده و دریاهای مجاور ایران به ویژه جنوبی همچون دریای عرب و سرخ نقش تأمین رطوبت را در زمان رخداد ناپایداری و ترسالی های فراگیر منطقه پژوهش بر عهده دارند.

تعیین قلمرو بیابان ها نیازمند دستیابی به اطلاعاتی از پارامترهای محیط طبیعی است که اثر متقابل آن ها به صورت مشترک در پیدایش ویژگی های بیابان دخالت دارند. هدف از انجام این پژوهش شناسایی و جداسازی مناطق بیابانی مرکز و شرق ایران از دیدگاه ژئومورفولوژی و اقلیمی است. بدین منظور پس از تهیه لایه های اطلاعاتی، شاخص های معرف بیابان از نوع ژئومورفولوژی و اقلیم شناسی در سرزمین مورد پژوهش مشخص گردید. به نحوی که در عامل ژئومورفولوژی رخساره های معرف بیابان شامل تپه های ماسه ای و دشت ریگی، گنبدهای نمکی، کفه های نمکی، کویرها و امثال آن و در عامل اقلیم، میزان بارندگی، دما و تبخیر سالانه، ضریب بی نظمی بارش و تغییرات و شدت میانگین بارش روزانه شناسایی و تفکیک شد. سپس با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) هر یک از عوامل ذکرشده ترسیم گردید و در مرحله بعد متغیرها به وسیله ی مدل AHP ارزش گذاری گردیدند و سپس در محیط GIS تلفیق شدند و در نهایت نقشه سراسر بیابان های اقلیمی و ژئومورفولوژی مرکز و شرق ایران تهیه شد. نتایج نشان داد از لحاظ اقلیمی منطقه مورد مطالعه به چهار ناحیه آب و هوایی تقسیم می گردد که مساحت مناطق بیابانی سرزمین مورد پژوهش از جنبه اقلیمی سطحی معادل 74925.04 کیلومترمربع معادل 20 درصد و ازلحاظ ژئومورفولوژی 203773 کیلومترمربع معادل 54.4درصد می باشد. انطباق نقشه های ارتفاع، شیب و جهت شیب با نقشه های بیابان های اقلیمی و ژئومورفولوژی حاکی از تأثیر شدید عامل ارتفاع نسبت به عرض جغرافیایی در تغییرپذیری زیاد مکانی عناصر اقلیمی و تأثیر این عناصر بر مشخصات و فرم های مناطق خشک و نیمه خشک و توسعه نواحی بیابانی منطقه شده است. بر اساس نقشه بیابان های اقلیمی، لانه گزینی نواحی نیمه خشک و خشک در نقاطی که با شرایط بیابانی و نیمه بیابانی مواجه است، گواه بر تأثیرپذیری اقلیم منطقه از وضعیت توپوگرافی نیمه مرکزی و شرقی ایران دارد.

هرگونه تغییر در عناصر اقلیمی را می توان در تغییر الگوهای فشار جست و جو کرد. در این پژوهش با نگرش گردشی به محیطی، اثر تغییرات الگوهای ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال بر دمای ماه ژانویه ی مطالعه شده است. به این منظور، داده های ماه ژانویه ی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال و دمای سطح زمین در یک دوره آماری 50 ساله (1961-2010) از مرکز پیش بینی های محیطی گرفته شد. در گام بعد همبستگی مقادیر استاندار شده ی داده های مذکور نشان داد که بیش ترین ارتباط بین دمای سطح زمین و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال در منطقه ی جنوب غرب کشور با ضریب 82/0 و کم ترین با 59/0 در شمال غرب کشور قرار دارد. سپس به منظور کاهش حجم داده ها و استخراج الگوهای اصلی با ایجاد ماتریسی به ابعاد 24(تعداد نقاط در گستره ایران) در 50 ( تعداد سال ها)، تحلیل مؤلفه های اصلی با آرایه S روی ماتریس مقادیر استاندارد شده ی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال اعمال، و 4 مؤلفه حاصل گردید و به روش وریمکس (Varimax) چرخانده شد. در هر یک از 4 الگوی یاد شده انطباق بسیار خوبی بین ناهنجاری ارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال با ناهنجاری دما ملاحظه گردید. به گونه ای که کاهش ارتفاع ژئوپتانسیل منجر به کاهش دما و پدیدآیی ژانویه ی های سردتر شده است؛ به عبارتی دیگر، شکل گیری پشته ی ضعیف و افزایش ارتفاع ژئوپتانسیل و عدم ریزش هوای سرد عرض های بالا، ژانویه ی های گرم تری را به وجود آورده است. از نتایج جالب توجه می توان به این نکته اشاره کرد که وجود جریانات مداری در تراز 500 هکتوپاسکال در الگوی دوم، نوعی ناهنجاری منفی برای جنوب شرق ایران به حساب می آید که منجر به بروز ژانویه ی های سردتر در این منطقه شده است.

موج های سرما و یخبندان از جمله پدیده های جوی هستند که هر سال خسارت های جبران ناپذیری بر بخش های گوناگون وارد می سازند. رخداد یخبندان های ناگهانی و دیرهنگام در فصل بهار مشکلات فراوانی در بخش کشاورزی و حمل و نقل جاده ای به همراه دارد. فروردین ماه سال های 1382 و 1384 موج سرما و یخبندانی به مدت دو روز متوالی منطقه ی شمال غرب ایران فرا گرفت. در این تحقیق، به منظور تحلیل همدید این دوره ها، نقشه های فشار تراز دریا، نقشه های ترکیبی ارتفاع ژئوپتانسیل و تاوایی و وزش دمایی در ترازهای 1000 تا 500 هکتوپاسکال با استفاده از داده های سایت NECP/NCAR و با استفاده از نرم افزار GRADS ترسیم و واکاوی شد. آرایش همدیدی این موج سرما نشان می دهد که چنین سرمایی از نوع فرارفتی است و در هر دو موج سرمای مورد واکاوی عامل اصلی وقوع سرما در منطقه قرارگیری منطقه ی شمال غرب در الگوی پرفشار مهاجر نیمه ی شرقی اروپا است. این پرفشارِ هسته ی سرد با استقرار در شرق و شمال دریای سیاه و گسترش آن از شمال غرب ایران، موج های سرمای مخاطره آمیز را بر استان آذربایجان غربی تحمیل می کند. بررسی نقشه های ارتفاع ژئوپتانسیل در سطوح 1000 و 850 هکتوپاسکال نیز نشان می دهد بسته شدن پرارتفاعی در شمال شرق دریای سیاه و شمال غرب کشور هوای سرد عرض های بالا را به سمت استان آذربایجان غربی هدایت می کند. همچنین، در سطوح 700 و 500 هکتوپاسکال قرارگیری پشت ناوه ی عمیقِ شمال دریاچه ی آرال با راستای شمال غرب به جنوب شرق بر روی پرفشار سرد سطوح زیرین سبب هدایت هوای سرد به استان از عرض های بالاست. واکاوی نقشه های وزش دمایی نیز منطبق بر ارتفاع ژئوپتانسیل است، به نحوی که همه ی ترازهای مورد بررسی از شمالی و شمال غرب بودن وزش های سرد از سمت نیمه ی شرقی اروپا و شمال غرب روسیه حکایت دارد که سبب افت دما و وقوع یخبندان در منطقه ی شمال غرب ایران می شود