اقلیم شناسی همدید

طوفان های گردوغبار علاوه بر اینکه عامل مهمی در هدر رفت خاک، خسارات اقتصادی به بخش های صنعتی، کشاورزی و شریان های ارتباطی در اکثر مناطق ایران خصوصاً غرب و جنوبغرب محسوب می گردد، می تواند باعث تهدید حیات انسان هم از نظر سلامتی و هم تولید مواد غذایی باشد. بنابراین، هدف از این پژوهش شناخت و بررسی الگوهای گردشی اتمسفری ایجاد کننده گردوغبار به ایلام در بازه زمانی ۱۹ ساله (از ۱/۱/۱۹۸۷ تا ۳۱/۱۲/۲۰۰۵) است. بدین منظور، ابتدا با شناسایی تعداد روزهای گردوغبار ایلام، پایگاه داده های محیطی تشکیل و داده های فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل سطح ۵۰۰ هکتوپاسکال، جهت باد، سرعت قائم، دما، شیو فشار و گردوغبار جهت تشکیل پایگاه داده های گردشی تعیین گردید. سپس یک تحلیل خوشه ای پایگانی با روش ادغام وارد و فاصله اقلیدسی بر روی ماتریس داده ها به منظور تعیین الگوهای گردشی صورت گرفت که برای روزهای گردوغباری ایلام، پنج الگوی گردشی برای فشار تراز دریا و چهار الگوی گردشی برای ارتفاع ژئوپتانسیل تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال شناسایی گردید. نتایج نشان می دهد که غالباً سامانه های موّجد بارش به دلیل فقدان رطوبت عامل ایجاد و انتقال طوفان های گردوغبار به منطقه مطالعاتی هستند. همچنین کم فشار سودان و کم فشار گنگ در سطح زمین و فرود بلند مدیترانه، فرود دریای سرخ و پرارتفاع جنب حاره آزور در سطوح میانی جو مهم ترین سامانه های همدید تاثیرگذار و انتقال گردوغبار به غرب ایران و منطقه مطالعاتی هستند. در روزهای فرین گردوغبار حاکمیت کم فشارهای پاکستان و خلیج فارس در جنوب و غرب کشور و وجود ناوه ای بر روی مدیترانه همراه با تشکیل سلول ثانویه ٔ واچرخندی در ایران باعث انتقال حداکثر گردوغبار به منطقه شده است. همچنین الگوهای بردار باد تراز دریا نشان دهنده جریانات غربی و شمالغربی با شدت زیاد بوده و سرعت قائم تراز دریا نیز حرکات عمودی صعودی در غرب ایران و شرق عراق با حداکثر کاهش ۴/۰ پاسکال بر ثانیه را نشان می دهد.

در این پژوهش به منظور تحلیل تیپ های هوای زابل 7 متغیر از اول فروردین ماه 1358 تا بیست و نهم اسفندماه 1382 در ایستگاه سینوپتیک زابل بررسی گردید. انجام تحلیل خوشه ای بر روی آرایه ی داده های استاندارد شده (Stnd9088:18) و ادغام روزها بر اساس روش «وارد» نشان داد؛ زابل دارای 6 تیپ هوا می باشد که عبارتند از: 1- تیپ معتدل 2- تیپ بارشی 3- تیپ بسیار گرم و خشک 4- تیپ گرم، خشک و بادی 5- تیپ سرد و بادی و 6- تیپ بادی. بر اساس یافته های این پژوهش تیپ هوای سرد و بادی و تیپ بادی فراوان ترین و بادوام ترین، تیپ بارشی، کم بسامدترین و تیپ بسیار گرم و خشک،کم دوام ترین تیپ های هوای زابل هستند. در ادامه برای هر تیپ یک روز به عنوان روز نماینده انتخاب گردید. فراوانی ماهانه و سالانه ی هر کدام از تیپ ها نیز محاسبه و مشخص گردید که فراوانی سالانه ی تیپ ها در سه دهه گذشته تغییر کرده است. در پایان به بررسی ارتباط این تیپ ها با الگوهای گردشی تراز میانی جو پرداخته شد و آشکار گردید که رخداد هر کدام از تیپ ها متاثر از الگوهای گردشی خاصی است. تحلیل همدید ارتباط تیپ های هوای زابل با الگوهای گردشی تراز 500 هکتوپاسکال نشان داد که تیپ بادی(تیپ 6) به عنوان گرمترین تیپ غالباً متاثر از الگوهای گردشی 14، 15 و 17 و تیپ های سرد و بادی (تیپ 5) و بارشی (تیپ 2) عمدتاً متاثر از الگوی گردشی 1، 2 و 16 می باشند.

بررسی 45 سال داده های دما، بارش، رطوبت جوی و باد ایستگاه همدید اصفهان به روش تحلیل خوشه ای بر پایه محاسبه فواصل اقلیدسی و روش ادغام وارد نشان داد که در اصفهان 9 گونه هوا وجود دارد. این گونه ها عبارتند از: گونه سرد، یخبندان آرام؛ گونه سرد، یخبندان، خشک؛ گونه معتدل؛ گونه بسیار سرد، یخبندان، آرام، مه آگین؛ گونه سرد، بادی؛ گونه گرم و خشک؛ گونه بارشمند؛ گونه بادی؛ گونه بسیار گرم و خشک. تغییرات فصل در اصفهان به سبب پیدایش و میرش این گونه های هواست.

در این پژوهش به منظور شناسایی تیپ های هوای سمنان 7 متغیر( که با توجه به ساعات سه گانه دیده بانی مجموعا 18 متغیر را شامل می شود) از اول فروردین ماه 1358 تا بیست و نهم اسفندماه 1382 در ایستگاه سینوپتیک سمنان بررسی گردید. انجام تحلیل خوشه ای بر روی آرایة داده های استاندارد شده(9094×18) و ادغام روزها بر اساس روش «وارد» نشان داد؛ سمنان دارای 5 تیپ هوا می باشد که عبارتند از: 1- تیپ معتدل 2- تیپ گرم و بادی 3- تیپ بسیار سرد، بارشی و مه آگین 4- تیپ بسیار گرم، خشک و بادی و 5- تیپ بسیار سرد و یخبندان. بر اساس یافته های این پژوهش تیپ هوای بسیار گرم، خشک و بادی فراوان ترین و بادوام ترین و تیپ معتدل، کم بسامدترین و کم دوام ترین تیپ های هوای سمنان هستند. در ادامه برای هر تیپ یک روز به عنوان روز نماینده انتخاب گردید. فراوانی ماهانه و سالانه هر کدام از تیپ ها نیز محاسبه و مشخص گردید که فراوانی سالانه تیپ ها در سه دهه گذشته تغییر کرده است. در پایان به بررسی ارتباط این تیپ ها با الگوهای گردشی تراز میانی جو پرداخته شد و آشکار گردید که رخداد هر کدام از تیپ ها متأثر از الگوهای گردشی خاصی است.

برای شناخت الگوهای ضخامت صد بارش سنگین و فراگیر ناحیه ی بارشی زاگرس جنوبی، از پایگاه داده بارش اسفزاری و داده های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز هزار و تراز پانصد هکتوپاسکال بهره بردیم. داده های بارش از 1/1/1340 تا 10/11/1383 شامل 15992 روز و 362 یاخته به ابعاد 14×14 کیلومتر است. در این پژوهش رویکرد محیطی به گردشی به کار رفته است. تحلیل خوشه ای بر روی فواصل اقلیدسی به روش ادغام وارد بر روی داده های ضخامت نشان دادکه چهار الگوی اصلی ضخامت در فراهم نمودن شرایط مناسب بارش های سنگین و فراگیر ناحیه ی زاگرس جنوبی مؤثرند که در همه ی آنها فرود منتهی الیه شرق دریای مدیترانه با کمی تغییر موقعیت دیده شده است و بر روی جنوب غرب ایران منطقه ی کژفشاری شدیدی را ایجاد نموده که در رخداد این گونه بارش ها نقش مهمی را بازی کرده است.

کشور ایران به جهت قرار گیری بر روی کمربند بیابانی نیمکره شمالی، آب و هوای خشک و بیابانی بر قسمت های زیادی از آن مستولی است. به دلیل همین موقعیت جغرافیایی ریزش های جوی در حیات و زندگی انسانی و جانوری آن نقش بسیار مهمی دارد و با توجه به این که منابع رطوبتی کشور در خارج از آن قرار دارد و این ریزش های جوی از سالی به سال دیگر نوسان دارند نقش سامانه های باران زا پررنگ تر می شود. یکی از مکانیسم های مهمی که باعث ایجاد ناپایداری و تراکم می شود چرخندها می باشد. به همین جهت شناخت مراکز چرخندی و مناطق چرخندزایی می تواند در مطالعات محیطی، برنامه ریزی و مدیریت منابع آب و بلایای طبیعی ، پیش بینی های جوی و توسعه اجتماعی اقتصادی کشور بسیار مهم و ضروری می باشد. در این پژوهش از داده های بازکافت شده ارتفاع ژئوپتانسیل NCEP/NCAR در 6 تراز جو(1000، 925، 850، 700، 600، hpa 500 ) برای سال 1371 شمسی استفاده شده است. برای شناسایی و جایابی کنش های چرخندی دو شرط در نظر گرفته شده است که عبارت اند از: 1- ارتفاع ژئوپتانسیل یاخته مورد بررسی نسبت به هر 8 همسایه پیرامونش کمینه باشد. 2- بزرگی شیو ارتفاع ژئوپتانسیل بر روی کرنل مورد بررسی برابر یا بیشتر از 100 متر بر 1000 کیلومتر باشد. در این پژوهش مراکز چرخندی و مناطق چرخندزایی و شدیدترین مرکز چرخندی هر تراز شناسایی شده است. با توجه به محاسبات انجام شده مشخص گردید که بیشینه درصد فراوانی چرخندها در 3 فصل اول سال در تراز hpa 500 و در فصل زمستان در تراز hpa 1000 و کمینه آنها در دو تراز 850 و hpa 700 رخ داده است. همچنین مراکز چرخندزایی که چرخندهای آنها کشور ایران را تحت تأثیر قرار می دهند شامل منطقه چرخندزایی جنوا، جنوب ایتالیا، جزایر سیسیل و ساردنی، جنوب یونان، دریای آدریاتیک، غرب اسپانیا، لیبی و الجزایر، ایسلند می باشد. در پایان یک رابطه همبستگی بین درصد فراوانی فصلی چرخندها با میانگین بارش کشور برقرار شد که نشان می دهد بین درصد فراوانی چرخندها با میانگین بارش کشور رابطه همبستگی مثبت وجود دارد.

در این پژوهش به منظور شناسایی و تحلیل بارش های حدی و فراگیر در کرانه های شرقی خزر، ابتدا پایگاه داده بارش روزانه این پهنه، تشکیل و نقشه های هم بارش روزانه از تاریخ ۱/۱/۱۳۴۰ تا ۱۰/۱۱/۱۳۸۳ (۱۵۹۹۲ روز) بر روی یاخته هایی به ابعاد ۱۴*۱۴ کیلومتر به روش کریجینگ میانیابی و ترسیم شد. برای هر روز بارش، بیشینه و درصد مساحت زیر بارش محاسبه گردید. بر این اساس، حدی ترین و فراگیرترین بارش ها شناسایی و ۱۰۱ روز از شدیدترین و فراگیرترین بارش های منطقه بر اساس شاخص پایه صدک ۹۹ ام برای بررسی انتخاب شد. سپس، با بهره گیری از رویکرد محیطی به گردشی و تحلیل خوشه ای پایگانی انباشتی به روش ادغام ""وارد"" بر روی نقشه های فشار تراز دریا، ۵ الگویی که در بارش های حدی و فراگیر کرانه های شرقی خزر مؤثر بودند؛ شناسایی گردید. به منظور تحلیل این بارش ها در هر الگو، یک روز به عنوان روز نماینده بر اساس ضریب همبستگی با آستانه ۹۵ درصد تعیین و در این روزها نقشه های فشار تراز دریا، ضخامت جو در ترازهای ۵۰۰-۱۰۰۰ هکتوپاسکال، الگوی گردشی تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال، تابع جبهه زایی برای ترازهای ۱۰۰۰ و ۵۰۰ هکتوپاسکال و همگرایی شار رطوبت برای ترازهای ۹۲۵ و ۱۰۰۰ هکتوپاسکال ترسیم و تحلیل گردید. نتایج این پژوهش نشان از نمود آشکار پرفشار بر روی دریای سیاه در اغلب الگوها دارد. بررسی الگوی ضخامت جو نیز نشانگر دو فرود عمیق بر روی شرق مدیترانه و شمال غربی دریای خزر است. تحلیل تابع همگرایی شار رطوبت نیز آشکار ساخت که رطوبت بارش های حدی و فراگیر منطقه عمدتاً توسط جریان های بادی که از روی دریای خزر می وزند تأمین می شود و در درجه دوم دریاهای سیاه و مدیترانه در تغذیه رطوبت این بارش ها مؤثرند.

در پژوهش حاضر تلاش شده با استفاده از رویکرد محیطی به گردشی، الگوهای همدید توأم با موج های سرمای زمستانی در ایران شناسایی شود. براین اساس با استفاده از داده های میان یابی شده دمای کمینه برای زمستان های ۱۳۳۹ تا ۱۳۸۸ ضمن شناسایی روزهای همراه با سرمای فراگیر، داده های جوی شامل فشار تراز دریا و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال برای شناسایی الگوهای جوی همراه با موج-های سرمای فراگیر زمستانه در ایران بکار گرفته شد. با انجام تحلیل خوشه ای بر روی داده های فشار تراز دریا طی ۴۸۷ روز همراه با سرمای فراگیر، درنهایت ۵ الگوی همدید تشخیص داده شد. بررسی این الگوها نشان داد که تمامی موج های سرمای فراگیر در پهنه کشور با تکوین یک الگوی پرفشار گسترده بر روی ایران و مناطق همجوار آن توأم بوده است. برهمکنش سامانه های پرفشار سیبری و پرفشارهای اروپایی با کم فشارهای جنب قطبی در انتقال هوای سرد از نواحی قطبی و شمال اسکاندیناوی به عرض-های جنوبی نقش مهمی داشته است. همچنین استقرار پشته ها و سامانه های بندالی تراز میانی جو در بخش های مرکزی و شرقی اروپا و استقرار ناوه شرقی آن ها بر روی ایران با ریزش هوای سرد به قسمت عقب این ناوه توأم بوده و در ایجاد و تداوم موج های سرمایی در سطح کشور تأثیر زیادی داشته است.

بارش سنگین و تاثیرات مستقیم و غیرمستقیم آن بر روی زندگی انسان ها و فعالیت های انسانی نه تنها لزوم توجه به این پدیده محیطی را توجیه می کند. بلکه راه را برای پیش بینی رخداد آنها در آینده فراهم می سازد. دراین پژوهش معیار بارش سنگین، بارش بالای 100 میلی متر در یک روز و از رویکرد محیطی به گردشی استفاده شد شرایط همدیدی در زمان این رویداد ( 21 نوامبر 2011 ) بررسی گردید. جامعه آماری در این پژوهش دارای دو پایگاه می باشد. نتایج نشان می دهد پیشروی کم فشار سودانی از سمت جنوب و پرفشار اروپایی از سمت شمال و تشکیل جبهه در غرب و جنوب غرب کشور و در تراز میانی جو نیز عمیق تر شدن فرود مدیترانه و حرکت شرق سوی آن و وجود رطوبت زیاد وقرار گیری هسته سرعت رودباد جنب حاره ای بر روی دریای سرخ و شمال عربستان سبب بارش سنگین شده است.