سمیه حاجیوند پایداری

طی سال های اخیر تغییرات آب و هوایی بصورت کلان سبب شده تا ناهنجاری های شدید در سیستم جوی بوقوع بپیوندد. که حاصل بازخورد این ناهنجاری ها در بخش بارش سبب شده تا با تغییر الگوی جریانات جوی با کاهش دوره ای نسبت به بلندمدت خود همراه گردد. از طرفی درک سازوکار جوی و شناسایی مکانیسم آن سبب شده تا چگونگی و نحوه شکل گیری ناهنجاری های جوی مشخص گردد. در همین راستا و به منظور بررسی وضعیت سیستم های سینوپتیک جو در زمان رخداد ناهنجاری های شدید بارشی در شرق ایران، از آمار بارش 31 ایستگاه هواشناسی واقع در منطقه طی بازه آماری (از 1990 تا سال 2020 میلادی) استفاده شد. در همین راستا از شاخص ناهنجاری بارش (RAI) استفاده گردید تا دوره های مذکور شناسایی گردند. در ادامه برای تبیین ساختار جو در زمان رخداد این پدیده با مراجعه به تارنمای متعلق به مرکز ملی پیش بینی های محیطی/علوم جو (NCEP/NCAR) داده های شبکه بندی شده ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار تراز دریا، مؤلفه سرعت قائم (امگا)، رطوبت نسبی، مؤلفه های مداری و نصف النهاری باد اخذ شد. بر اساس یافته های بدست آمده از داده ها و تحلیل آنها نشان داد که با تشکیل پشته قوی در تراز میانی جو بر روی شرق خاورمیانه همراه بوده که منطقه یادشده در قسمت همگرایی فوقانی پشته تراز 500 هکتوپاسکال قرارگرفته است. این امر سبب شده تا یک جریان واچرخندی، یا استمرار بالا بر روی منطقه حاکم گردد. از طرفی فرارفت هوای سرد و حاکمیت جریان شمالی به منطقه، شرایط صعود و ناپایداری به حداقل ممکن رسیده است. قرارگیری منطقه در زیر هسته همگرایی فوقانی رودباد نیز از دلایل عمده بر وقوع و استمرار ناهنجاری های شدید بارشی در منطقه است. به منظور بررسی ارتباط بین عمده مناطق چرخندزا برای بارش دو منطقه دریای سرخ و مدیترانه موردبررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی همبستگی بین شاخص های امگا و مؤلفه نصف النهاری باد بر روی کریدور دریای سرخ و مدیترانه با فشار سطح دریا بر روی منطقه نیز نشان داد که با کاهش مقادیر صعود در مناطق یادشده و افزایش فشار بر روی شرق ایران یک همبستگی مثبت برقرار است. که مشخص گردید طی دوره یاد شده روند کاهشی در تشکیل سامانه های کم فشار و باران زا در منطقه بوقوع پیوسته است.

مهم ترین مشکل آب وهوایی استان خوزستان در سال های اخیر، پدیده گردوغبار بوده است که پیامدهایی منفی را بر روی سلامت شهروندان، کشاورزی، منابع آب داشته است. برای مقابله با مخاطره محیطی از جمله ریزگردها یا باید از رخداد آنها پیشگیری نمود و یا با پیش بینی زمان رخداد آن، به مقابله با آثار ناگوار آن پرداخت. با آگاهی از زمان رخداد گردوغبار می توان از آثار زیان بار این پدیده کاست. هدف از این پژوهش شناخت کانون های گردو غبار استان خوزستان و پیش بینی آن به منظور آمادگی مقابله با آن است. به منظور شناسایی کانون های گردوغبار و پیش بینی آن در جنوب غرب ایران (جلگه خوزستان) به کمک مدل های عددی HYSPLIT به روش برگشتی و انتشار استفاده شد. در همین راستا این مدل در 4 غالب برای دوره زمانی 2016-2000 اجرا شد. ابتدا به روش برگشتی برای یک محدوده که جلگه خوزستان مدنظر بود اجرا و مسیرهای انتقالی از 48 ساعت قبل اجرا شد. در ادامه پس از شناسایی کانون ها و مسیرها، به روش Forward از کانون های شناسایی شده غلظت ذرات و حجم انتقالی، عمق اپتیکی و مدت زمان رسیدن ذرات گردوغبار به منطقه محاسبه گردید. بررسی ها نشان داد 4 کانون اصلی در دوره مذکور مهم شناسایی شد. که اولی واقع در نواحی مرزی شمال غربی خوزستان، دومی واقع در جنوب شرق عراق، سومی غرب عراق و چهارم واقع در شرق اردن هست. بررسی حاکی از آن بود پس از انتشار گردوغبار در منطقه و شارش یافتن آن به منطقه خوزستان در جنوب غرب ایران به خصوص گردوغبارهای نشاءت گرفته از کانون های دوم و چهارم در منطقه است.

به منظور بررسی توفان های گردوغبار جلگه خوزستان از آمار 13 ایستگاه سینوپتیک در بازه 17 ساله (2016-2000) استفاده شد. روزی به عنوان روز توفانی انتخاب شد که دید افقی کمتر از 200 الی 100 متر، در بیش از 70 درصد ایستگاه ها گزارش شده باشد. برای تحلیل شرایط جوی از داده های شبکه بندی شده مرکز پیش بینی های میان مدت جوی اروپا و برای نمایش الگوی فضایی گردوغبار از مقادیر AOD سنجندِ MODIS استفاده گردید. بررسی ها نشان دادند که 4 الگوی فضایی در منطقه سبب رخداد چنین شرایطی می شوند. انتقال گردوغبار از کانون های شمال و غرب عراق و شرق سوریه به عنوان کانون های اصلی و مناطق خشک شده مرزی بین استان خوزستان و کشور عراق به عنوان تشدیدکننده فعالیت های ریزگردها به شمار می روند. افزایش شرایط ناپایداری در ترازهای زیرین و وجود یک سری اغتشاشات جوی که به صورت بی دررو خشک صورت پذیرفته، سبب خیزش گردوغبار از مناطق احتمالی و سرازیر شدن آن به منطقه شده است. با انجام شاخص سازی، پارامتر تاوایی نسبی تراز 850 هکتوپاسکال در شناسایی کانون های احتمالی ریزگردها مناسب یافت شد. بدین صورت که برای پیش بینی گردوغبار در منطقه زمانی که سرعت باد به بیشینه خود بر روی کانون های ریزگردها می رسد، انتظار می رود با تأخیری 24 الی 48 ساعته در منطقه شاهد رخداد توفان های شدید گردوغبار بود؛ اما وجود ناپایداری ها و افزایش تاوایی نسبی بر روی کانون ها سبب شده تا فرآیندِ مذکور افزایش یافته و در کمتر از 24 ساعت ذرات به منطقه شارش نمایند. درنهایت پیشنهاد می شود جهت پایش و پیش بینی توفان های گردوغباری در منطقه از داده های با توان تفکیک بالا استفاده گردد تا بتوان در پیش بینی ها به یک دقت قابل قبول دست یافت.

افزایش ناهنجاری های جوی نظیر بارش های ناگهانی، وزش طوفان های شدید، خشک سالی و افزایش دما چند سالی است که در برخی نقاط ایران به چشم می خورد. بارش برف در شهرهای جنوبی و مرکزی کشور پس از ۵۰ سال، سرمای شدید و بارش تگرگ در فصل شکوفه دهی درختان، افزایش متوسط دمای برخی شهرها در سال های اخیر را نمونه هایی از تغییرات محسوس در آب وهوای ایران دانست. مدل های گردش عمومی جو بر اساس سناریوهای انتشار گازهای گلخانه ای اقلیم آینده کره زمین را پیش بینی می کنند. ولی دقت مکانی این مدل ها بسیار کم بوده و نتایج آن ها به منظور بررسی اثرات تغییر اقلیم در علوم مختلف کاربرد ندارد. لذا ریزمقیاس گردانی داده های GCM ضرورت پیدا می کند. ولی دقت این مدل ها به شرایط جغرافیایی و اقلیمی هر منطقه بستگی دارد. در این پژوهش اثرات احتمالی تغییر اقلیم بر پارامترهای اقلیمی روزانه بارش، حداقل، و حداکثر دما در ایستگاه های سینوپتیک شمال خوزستان در دوره ی آماری (2014-1985) مورد بررسی قرار گرفت. پیش بینی ها را با استفاده از سناریوی A2 و B1 و مدل HadCM3 برای دوره زمانی (2030-2011) و (2050-2030) انجام شد. و برای ریز مقیاس گردانی داده هایGCM از نرم افزار LARS-WG استفاده شد. نتایج نشان می دهد که بارش سالانه در منطقه روند نزولی را طی کرده است. و بیشترین افزایش دما، در دمای کمینه بوده است. و این افزایش در فصل زمستان مشهودتر است. و بیشترین افزایش دما در سناریو A2برای افق 2050مشاهده شد.

شناسایی کانون های گردوغباری و به طبع آن رفتارشناسی این پدیده در مناطق مختلف سبب شده تا یکی از مسائل چند دهه اخیر به عنوان یک مخاطره مورد بررسی قرار گیرد. بدین منظور از آمار 15 ایستگاه هواشناسی در منطقه شمال شرق ایران مشتمل بر استان های خراسان شمالی، رضوی و جنوبی در یک دوره 17 ساله (2016-2000) استفاده شد. در ادامه برای تببین سازوکار حاکم بر روزهای گردوغباری با مراجعه به مرکز ملی پیش بینی محیطی/علوم جو (NCEP/NCAR) مقادیر مولفه های مداری و نصف النهاری باد و ارتفاع ژئوپتانسیل تهیه شد. در ادامه برای ردیابی و شناسایی کانون ها به ترتیب از مدل HYSPLIT و مقادیر AOD سنجنده MODIS بهره گیری شد. نتایج نشان داد که در دوره گرم سال به دلیل استقرار سامانه واچرخندی شبه ساکن قوی در ترازهای زیرین جو سبب شده تا افزایش تاوایی منفی در منطقه بیشینه نزول هوا و در نهایت حاکمیت یک جریان شمالی را برای منطقه به همراه داشته باشد. بررسی ناهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل و تاوایی مشخص شد، 3 الگوی غالب نابهنجار در بروز بیشینه گردوغبارها در منطقه فعالیت دارند. بطوریکه افزایش ارتفاع ژئوپتانسیل به بیش از 5 الی 10 ژئوپتانسیل متر و افزایش چرخندگی منفی از شرایط عمده به حساب می آید. با بررسی مدل ردیابی و بهره گیری از داده های ماهواره ای نیز 5 کانون اصلی که بیش از 90 درصد گردوغبارهای منطقه را متاثر می سازد، شناسایی گشت که در این میان سهم کشور ترکمنستان با دو کانون جدا و یک کانون مشترک با کشور ازبکستان نقش چشمگیری در رخداد گردوغبارهای تابستانه شمال شرق ایران را بر عهده دارد.

به منظور بررسی شرایط جوی حاکم بر رخداد گردوخاک های شدید جنوب شرق ایران از داده های 12 ایستگاه همدیدی واقع در منطقه طی بازه زمانی 2000 تا 2020 میلادی استفاده شد. برای شناسایی دوره های همراه با گردوخاک شدید دید افقی زیر 200 و 100 متر برای هر یک از ایستگاه ها انتخاب شد. پس از شناسایی دوره های غبارآلود منطقه، برای تحلیل شرایط جوی با مراجعه به مرکز میان مدت پیش بینی های جو اروپا (ECMWF) بخشERA5 با تفکیک افقی 0.25×0.25 درجه جغرافیایی مقادیر مولفه های مداری و نصف النهاری باد، ارتفاع ژئوپتانسیل و فشار تراز دریا اخذ گردید. برای شناسایی مراکز و مسیر انتقال گردوخاک نیز از مقادیر AOD سنجنده MODIS و مدل لاگرانژی پسگرد ذرات معلق (HYSPLIT) بهره گیری شد. نتایج نشان داد 3 الگوی هواشناختی غالب کنترل کننده وضعیت جوی در زمان رخداد این پدیده در منطقه می باشد. به صورتی که با حاکمیت جریان شمالی در منطقه و افزایش سرعت باد در قسمت هایی از ایران مرکزی و شرق و شمال شرق ایران و با تقویت پرارتفاع تراز میانی ایران و تشکیل هسته تاوایی منفی و از طرفی تشکیل سلول کم ارتفاع در قسمت های جنوبی افغانستان و شمال پاکستان شرایط برای برداشت و انتقال ذرات به منطقه فراهم می گردد. وجود یک جریان زوجی که حاصل برهکنش جریان چرخندی و واچرخندی در منطقه بوده سبب رخداد گردوغبار در منطقه شده است که با حاکمیت جریانی جنوبی همراه می شود، ذرات گردوخاک را از روی تنگه هرمز به منطقه انتقال می دهد.