عباس مفیدی

به منظور شناسایی و درک ساز و کار حاکم بر وردش پذیری و کاهش ازن پوش سپهری، خصوصیات دینامیکی جو میانی به ویژه نحوه گردش هوا و انتقال جرم در پوش سپهر بررسی گردید. بر این اساس ابتدا ویژگی های ازن از جمله نحوه تولید و توزیع زمانی-مکانی ازن پوش سپهری مورد توجه قرار گرفت. سپس با توجه به نقش بسیار مهم گردش هوا در توزیع، وردش پذیری و کاهش ازن پوش سپهری، ضمن ارائه یک تقسیم بندی از گردش هوای پوش سپهری، خصوصیات متوسط گردش مداری( شامل تاوه قطبی، Surf Zone، نوسان شبه دو ساله (QBO) و گردش نیمکره ی تابستان) و گردش نصف النهاری(گردش بروئر-دابسون) در لایه پوش سپهر تشریح گردید. در ادامه به منظور تبیین کمی کاهش ازن پوش سپهری روند کاهش ازن از منظر زمانی و مکانی مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت نحوه ارتباط مهم ترین مؤلفه های دینامیکی پوش سپهر از جمله تاوه قطبی، امواج راسبی مقیاس سیاره ای، گرمایش ناگهانی پوش سپهری و QBO با وردش پذیری و کاهش ازن پوش سپهری تشریح شد. یافته ها نشان می دهد که از ابتدای دهه 1980 تا کنون، متوسط جهانی کاهش ازن حدود 3% بوده و برجسته ترین تغییرات ازن در طول فصل بهار در مناطق قطبی دو نیمکره به وقوع پیوسته است. تاوه قطبی پوش سپهری نقشی کلیدی در وردش پذیری سال به سال ازن کلی داشته و یک پیش شرط اصلی در کاهش ازن و پیدایش حفره ی ازن پوش سپهری محسوب می گردد. بر این اساس شکل،وسعت، شدت و میزان تداوم تاوه قطبی تعیین کننده ی میزان کاهش ازن و حداکثر پوشش منطقه ای حفره ی ازن می باشد. واداشت دینامیکی ناشی از فعالیت موج وردسپهری، چشمه اصلی وردش های پوش سپهری بوده و گسترش بالاسوی امواج راسبی مقایس سیاره ای ضمن ایجاد گردش بروئر-دابسون و پدیده گرمایش ناگهانی پوش سپهری، توزیع زمانی و مکانی ازن کلی و کاهش یا افزایش ازن پوش سپهری را کنترل می نماید.بدین لحاظ گردش پوش سپهر زمستانی قویاً از گسترش قائم امواج وردسپهری متأثر گردیده و میزان فعالیت امواج سیاره ای در پوش سپهر و نحوه برهم کنش آن ها با مؤلفه های دینامیکی ای چون BQO و تاوه قطبی، ضمن کنترل گردش بروئر-دابسون و نرخ دما، میزان انتقال و وردش پذیری سال به سال ازن پوش سپهری را تعیین می نماید.

به منظور شناسایی و درک ساز وکار حاکم بر وردش پذیری و کاهش ازن پوش سپهری، اصول دینامیکی حاکم بر لایه پوش سپهر مورد توجه قرار گرفت . بدین منظور ارتباط بین مهم ترین مؤلفه های دینامیکی پوش سپهر از جمله تاوه قطبی، امواج راسبی مقیاس سیاره ای، گرمایش ناگهانی پوش سپهری و QBO با وردش پذیری و کاهش ازن پوش سپهری تشریح شد. یافته ها نشان م یدهد که تاوه قطبی پوش سپهری نقشی کلیدی در وردش پذیری سال به سال ازن کلی داشته و یک پیش شرط اصلی در کاهش ازن و پیدایش حفر هی ازن پوش سپهری محسوب می گردد. بر این اساس شکل، وسعت، شدت و میزان تداوم تاوه قطبی تعیین کننده ی میزان کاهش ازن و حداکثر پوشش منطقه ای حفره ی ازن می باشد. یافته ها بیانگر آنست که واداشت دینامیکیِ ناشی از فعالیت موج وردسپهری ، چشمه اصلی وردش های پوش سپهری بوده و گسترش بالا سوی امواج راسبی مقیاس سیاره ای ضمن ایجاد گردش بروئر -دابسون و پدیده گرمایش ناگهانی پوش سپهری، توزیع زمانی و مکانی ازن کلی و کاهش یا افزایش ازن پوش سپهری را کنترل می نماید. بدین لحاظ گردش پوش سپهر زمستانی قویاً از گسترش قائم امواج وردسپهری متأثر گردیده و میزان فعالیت امواج سیاره ای در پوش سپهر و نحوه برهم کنش آن ها با مؤلفه های دینامیکی ای چون QBO و تاوه قطبی، ضمن کنترل گردش بروئر-دابسون و نرخ دما، میزان انتقال و ورد شپذیری سال به سال ازن پوش سپهری را تعیین می نماید. پدیده گرمایش ناگهانی، برجسته ترین پدیده دینامیکی است که در پوش سپهر بوقوع می پیوندد. گسیختگی تاوه قطبی در طول یک گرمایش ناگهانی اصلی یا در طول گرمایش پایانی، بالاترین میزان اختلاط هوای ممکن را در پوش سپهر، بین عر ضهای میانی و قطبی ممکن م یسازد که نتیجه مستقیم آن انتقال هوای فقیر از ازن از داخل تاوه قطبی به عر ضهای میانی است QBO عامل اصلی ورد شپذیری در پوش سپهر حار های محسوب م یگردد. یافته ها نشان می دهد که ساختار باد مداری در پوش سپهر، گسترش امواج سیاره ای وردسپهری را از خود متأثر می سازد. زمانی که QBO در پوش سپهر تحتانی حاره ای در فاز غربی خود قرار دارد، امواج سیاره ای بدون مواجهه با یک سطح بحرانی قادر به عبور از استوا و گسترش به داخل نیمکره تابستانی خواهند بود . در چنین وضعیتی تاوه قطبی سردتر و قوی تر بوده و گرمایش ناگهانی پوش سپهری از شدت و فراوانی کم تری برخوردار است و حفره ی ازن بزرگ تر خواهد بود. در مقابل، در فاز شرقی ،QBO امواج سیار های در مواجهه با سطح بحرانی به عر ضهای میانی و قطبی نیمکره زمستانی محدود می شوند. در چنین شرایطی تاوه قطبی گرم تر و ضعیف تر بوده و گرمایش ناگهانی پوش سپهری از شدت و فراوانی بیشتری برخوردار است و حفر هی ازن کوچ کتر خواهد بود. 

به منظور درک ساز و کار حاکم بر فعالیت خورشیدی و نحوه ارتباط آن با اقلیم زمین، خصوصیات فیزیکی و فعالیت های خورشید، ساختار و ویژگی های لکه های خورشیدی، سیکل فعالیت لکه های خورشیدی و ارتباط بین وردش پذیری فعالیت خورشیدی به ویژه تأثیر سیکل لکه های خورشیدی بر اقلیم زمین مورد توجه قرار گرفت. جهت درک و فهم ارتباط بین وردش فعالیت خورشیدی و اقلیم زمین، منطقه ایران-خاورمیانه، شمال آفریقا و مدیترانه به عنوان یک منطقه جنب حاره ای نمونه انتخاب گردید. بررسی در دو مرحله انجام شد . در مرحله اول تعدادی از ایستگاه های ایران و مناطق جنب حاره ای هم جوار بررسی شد و داده های بارش و دمای تعداد 16 ایستگاه هواشناسی در منطقه خاورمیانه و ایران به ترتیب با طول دوره آماری مشترک 61 سا له ( 19930-1990 ) و 50 ساله ( 19951-2000 ) انتخاب گردید. در این مرحله داده های میانگین دمای فصل تابستان (ژوئیه، اوت و سپتامبر ) و مجموع بارش و میانگین دمای فصل زمستان(ژانویه، فوریه و مارس) استفاده گردید. در مرحله دوم به منظور بررسی رابطه بین مؤلفه های اصلی گردش جو در مناطق جنب حاره ای و سیکل فعالیت خورشیدی، منطقه ایران -خاورمیانه، شمال آفریقا و مدیترانه به چهار قطاع تقسیم گردید و با بررسی نقشه های تراز 500 و 50 هکتوپاسکال برای هریک از قطاع ها متوسط ارتفاع ژئوپتانسیل برای یک دوره 53 ساله ( 1948-2000 ) به ترتیب برای فصول زمستان و تابستان محاسبه شد . همچنین موقعیت و سرعت متوسط هسته جت جنب حاره در تراز 200 هکتوپاسکال در منطقه شمال آفریقا، خاورمیانه و مدیترانه برای دوره و فصول یاد شده استخراج و ارتباط آن با سیکل فعالیت خورشیدی بررسی شد . جهت تعیین ارتباط بین وردش پذیری فعالیت خورشیدی و متغیرهای اقلیمی و مؤلفه های منطقه ای گردش جو، تعداد لکه های خورشیدی، شار پرتو رادیویی خورشیدی و یک شاخص فعالیت ژئومغناطیسی موسوم به شاخص AA مورد استفاده قرار گرفت. یافته های تحقیق ارتباط معنادار قابل توجهی را بین تعداد لکه های خورشیدی و شار پرتو رادیویی خورشیدی با مجموع بارش زمستانه و میانگین دمای فصول حدی ایستگاه های منتخب ایران و مناطق هم جوار نشان نمی دهد. با وجود این همبستگی های ضعیف به دست آمده نشانگر آن است که در سال هایی که فعالیت خورشیدی به حداکثر خود می رسد، دمای میانگین فصل زمستان در منطقه خاورمیانه و ایران به طور نسبی کاهش می یابد . در مطالعه تغییرات متوسط ارتفاع ژئوپتانسیلِ ترازهای 500 و 50 هکتوپاسکال در ارتباط با شاخص های مربوط به سیکل فعالیت خورشیدی برای فصول حدی این نتیجه حاصل شد که به طورکلی تغییر فعالیت خورشید با ارتفاع ژئوپتانسیل در مناطق ایران - خاورمیانه، شمال آفریقا و مدیترانه (قطاع های تعریف شده) همبستگی مثبت دارد . بالاترین میزان همبستگی در تراز 50 هکتوپاسکال(پوش سپهر تحتانی) مشاهده گردیده است . به طوری که در بررسی تغییرات ارتفاع متوسط تراز 50 هکتوپاسکال در تابستان تمامی شاخص های فعالیت خورشیدی با قطاع های چهارگانه همبستگی مثبت معناداری را نشان داده اند. در بررسی سرعت و موقعیت هسته جت جنب حاره و ارتباط آن با تعداد لکه ها و سایر شاخص های فعالیت خورشیدی برای دو فصل زمستان و تابستان همبستگی منفی ضعیفی مشاهده گردید.

به منظور بررسی برخی از جنبه های سینوپتیکی مربوط به سامانه های کم فشار سودانی از جمله الگوی گردش تراز فوقانی و تحتانی وردسپهر و منبع رطوبت و نحوه فرارفت آن،الگوی سینوپتیکی حاکم در زمان وقوع توفان دسامبر 2001 بر روی ایران مورد توجه قرارگرفت . بدین منظور نقشه های فشار سطح زمین و ترازهای 500،200 و 50 هکتوپاسکال قبل و بعد از شروع توفان مورد بررسی قرار گرفت . جهت شناخت منبع اصلی رطوبت سامانه سودانی نقشه های جهت و سرعت باد و نم ویژه در تراز 850 هکتوپاسکال بررسی گردید . به منظور درک وضعیت جت جنب حاره و نحوه تقویت آن نقشه های مؤلفه باد مداری و پتانسیل سرعت X برای تراز 200 هکتوپاسکال تهیه و مورد مطالعه قرارگرفت. همچنین شکل ابر درتصاویر ماهواره ای مربوط به توفان دسامبر 2001 بررسی شد. نتایج مطالعه در رابطه با تشکیل وگسترش کم فشار سودانی اگر چه همچون سایر مطالعات بر مقادیر پایین شاخص چرخه و استقرار پشته ای در تراز میانی وردسپهر بر روی مدیترانه غربی و ناوه عمیقی برمنتهی الیه شرق مدیترانه دلالت دارد اما نقش اصلی را به کشیده شدن تاوه قطبی در تراز 50 هکتوپاسکال به عنوان منبع اصلی تاوایی برای پیدایش الگوی گردش ناهنجار و تقویت سلول هدلی و جت جنب حاره بر روی مدیترانه و شمال آفریقا می دهد. یافته ها بر استقرار مناسب خروجی هسته جت جنب حاره بر روی خاورمیانه به همراه استقرار و تقویت پشته ای در تراز میانی و زبانه پرفشاری در تراز پایین بر روی دریای عرب جهت تکوین و گسترش کم فشارهای سودانی تأکید دارد . نتایج حاصل از بررسی توفان دسامبر 2001 نشان می دهد که استقرار وتقویت پشته /پرفشار برروی دریای عرب از یک سو با ایجاد یک سری پسخورهای مثبت، موجب تشدید سلول هدلی و تقویت غیرمستقیم جت جنب حاره بر روی منطقه دریای سرخ شده و از سویی دیگر امکان انتقال مستقیم رطوبت از دریای عرب به درون سامانه های کم فشار را در زمان گسترش کم فشارهای منطقه دریای سرخ به ایران فراهم می سازد. همچنین یافته ها نشان می دهد که منبع اصلی رطوبت سامانه های سودانی مناطق حاره ای شرق آفریقا و قطاع جنوب غربی دریای عرب می باشد که درحین عبور از روی دریای سرخ و خلیج فارس تقویت می گردد.

شناخت کم فشارهای منطقه دریای سرخ نتیجه تکامل اقلیم‌شناسی سینوپتیک ایران به ویژه در طول یک دهه گذشته می‌باشد. در این مقاله ابتدا تاریخچه‌ای از بررسی‌های انجام شده بر روی کم فشارهای سودانی ارایه می‌شود. سپس با توجه به بررسی تعداد 18 توفان با منشا سودانی الگوی سینوپتیکی حاکم در زمان وقوع توفان‌ها بر روی ایران استخراج شده است. بدین منظور الگوی گردش در سطح زمین و ترازهای 50، 200، 500، 850 هکتوپاسکال قبل و بعد از شروع توفان‌ها مورد بررسی قرار گرفته است و الگوی متوسط هر یک تهیه شده است. جهت شناخت منبع اصلی رطوبت سامانه‌های سودانی نقشه‌های جهت و سرعت باد و نم ویژه در تراز850 هکتوپاسکال برای تعداد 18 توفان بررسی گردید و نقشه‌های متوسط الگوی جریان و نم ویژه تهیه شد. شکل ابر در تصاویر ماهواره‌ای به همراه الگوی جریان تراز200 هکتوپاسکال برای تعداد 6 توفان با منشا سودانی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.نتایج مطالعه در رابطه با تشکیل و گسترش کم فشار سودانی اگرچه همچون سایر مطالعات برمقادیر پایین شاخص چرخه و استقرار پشته‌ای در تراز میانی وردسپهر بر روی مدیترانه غربی و ناوه عمیقی بر منتهی الیه شرق مدیترانه دلالت دارد، اما نقش اصلی را به کشیده شدن تاوه قطبی در تراز 50 هکتوپاسکال به عنوان منبع اصلی تاوایی برای پیدایش الگوی گردش ناهنجار و تقویت سلول هدلی و جت جنب حاره بر روی مدیترانه و شمال آفریقا می‌دهد. یافته‌ها بر استقرار مناسب خروجی هسته جت جنب حاره بر روی خاورمیانه به همراه استقرار و تقویت پشته‌ای در تراز میانی و زبانه پرفشاری در تراز پایین بر روی دریای عرب جهت تکوین و گسترش کم فشارهای سودانی تاکید دارد. موقعیت و سرعت هسته جت جنب حاره بر روی خاورمیانه و امتداد محور آن در ترازهای فوقانی وردسپهر ضمن کنترل الگوی گردش تراز میانی، مسیرهای ورود کم فشارهای سودانی به ایران را کنترل می‌‌‌کند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که بیشترین فراوانی وقوع کم فشارهای سودانی در ایران در درجه اول مربوط به ماه دسامبر (آذر) و سپس فصل زمستان می‌باشد. در این رابطه  به نظر می‌رسد افزایش تعداد سامانه‌های سودانی با جابجایی سریع و حرکت به سمت جنوب جت جنب حاره در خاورمیانه در ماه دسامبر در ارتباط باشد. همچنین یافته‌ها نشان می‌دهد که منبع اصلی رطوبت سامانه‌های سودانی مناطق حاره‌ای شرق آفریقا و قطاع جنوب غربی دریای عرب می‌باشد و حداکثر رطوبت ورودی به ایران نیز در منطقه جنوب غرب کشور به خصوص بر روی استان‌های کهگیلویه و بویر احمد و چهارمحال و بختیاری مشاهده گردیده است.