توفان گردوغبار

فرآیندهای جوّی خاص و برهمکنش آن ها با سطح زمین، عامل شکل گیری و تکامل یک توفان گردوغبار سنگین بشمار می آیند و در شناسایی مسیرهای انتقال توفان حائز اهمیت هستند. توزیع زمانی و مکانی غبار، در یک رخداد گردوغباری شدید در طول روزهای 4 تا 8 جولای 2009، با استفاده از شبیه سازی، به وسیله مدل WRF/Chem ، مشاهدات ایستگاهی و تصاویر ماهواره ای مورد تجزیه وتحلیل قرارگرفته است. آنالیز وضعیت جوی شبیه سازی شده نشان داد، در صورتی بیشینه غلظت گردوغبار در تراز پایین اتفاق می افتد که در ناحیه منشأ غبار، گرادیان فشاری افقی قابل قبول با همرفت قوی در توده هوای مستقر در سامانه های چرخندی همراه باشد. در مورد انتخابی وضعیت جوی باعث ایجاد یک برش باد سطحی قوی روی مناطق انتشار غبار شناخته شده روی عراق شده بود. چرخند جبهه ای در مورد مطالعه شده، خاک را مجبور به فرسایش و باعث پراکنش و انتقال گردوغبار تا مسافت های بسیار حتی تا صدها کیلومتر کرده است. نتایج شبیه سازی نشان می داد که ذرات گردوغبار با شعاع کمتر از یک میکرومتر و با غلظت قابل ملاحظه، از رشته کوه های زاگرس عبور کرده و در 6 جولای 2009 ایران مرکزی و حتی کلان شهر تهران را تحت تأثیر قرار داده و دو روز بعد ایران را از جهت شمال شرق ترک کرده است. غلظت های شبیه سازی شده، اعتبار خوبی را از توزیع زمانی و مکانی غلظت گردوغبار با توجه به تصاویر مرئی ماهواره ای از سنجنده مودیس و گزارش های ساعتی دید افقی در شبکه ایستگاه های همدیدی نشان داده بود. با توجه به اعتبارسنجی های انجام شده، کارایی مدل برای شبیه سازی توزیع زمانی و مکانی توفان گردوغبار در طول منطقه تحت تأثیر در دوره شبیه سازی مورد تأیید قرار گرفت. مدل عددی WRF/Chem می تواند جهت پیش بینی شکل گیری و تکامل این پدیده عملیاتی شود.

یکی از مشکلات زیست محیطی کشور ما وقوع رخداد توفانهای گردوغبار به ویژه در استانهای غربی و جنوبغرب کشور است. در این مطالعه، به بررسی توفان شدید و فراگیر مرداد ماه 1384 می پردازیم که در آن بخش وسیعی از کشور تحت تأثیر این توفان قرار گرفت. ملاک انتخاب روزهای گرد و غباری شاخص، گزارش گرد و غبار در اکثر ایستگاهها، حداقل دید و حداکثر تداوم می باشد. ابتدا جدول حداقل دید افقی روزانه با کمک داده های سازمان هواشناسی در 5 شهر غربی کشور ارائه می شود. سپس نقشه های همدیدی مربوط به این پدیده از وبگاه NOAA استخراج می شود و تفسیر همدیدی و دینامیکی آنها انجام می شود. سپس تصاویر سنجده MODIS ماهواره Aqua و میانگین غلظت جرمی ذرات گردوغبار این سنجنده در پدیده مورد نظر مورد بررسی قرار می گیرد. سپس با کمک مدل لاگرانژی HYSPLIT مسیر ذرات گردوغبار ردیابی می شوند. پس از مسیریابی پس گرد ذرات گردوغبار، مناطق بیابانی کشور سوریه بعنوان کانون شکل گیری گردوغبار شناسایی شدند. در آخر، خروجی های غلظت گردوغبار مدل WRF-Chem مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور صحت سنجی، خروجیهای مدل در شهر تبریز این خروجیها با داده های غلظت سازمان محیط زیست و داده های دید افقی سازمان هواشناسی کشور مقایسه می شود. نتایج خروجیهای مدل به خوبی روند افزایش گردوغبار و روز حداکثر گردوغبار را نشان می دهد، اما این خروجیهای غلظت گردوغبار تفاوت چشمگیری با مقادیر واقعی دارد

توفان گرد و غبار ازجمله پدیده هایی است که در سال های اخیر مشکلات فراوانی را برای مناطق مختلف کشور ایجاد کرده است. شناسایی چشمه این نوع توفان ها از اولین گام ها در مقابله با این پدیده مخرب است. از جمله روش هایی که برای این منظور استفاده می شود مدل سازی عددی است. در این مطالعه سعی شده است رویکرد مناسبی برای شناسایی چشمه توفان های گردوغبار با استفاده از مدل های عددی معرفی شود. برای این منظور توفان گردوغبار شدیدی که در روزهای 17-14 تیر 1388 (8 - 5 جولای 2009) انتخاب شد که تقریبا اکثر نقاط کشور را تحت تاثیر قرار داده بود.سپس با استفاده از مدل عددی مطالعه و پیش بینی جوی WRF و مدل محاسبه مسیرهای برگشت و پخش HYSPLT توفان مورد نظر،مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا مدل WRF برای شبیه سازی شرایط جوی حاکم بر توفان اجرا گردید و شرایط همدیدی حاکم بر این توفان با استفاده از تحلیل خروجی های این مدل به دست آمد. سپس خروجی های به دست آمده برای دست یابی به چشمه های احتمالی و تحلیل مسیر انتقال گردوغبار به مدل HYSPLT داده شد. سرانجام رویکرد پخش ذرات از مناطق احتمالی به دست آمده، برای دقیق تر شدن روی مناق چشمه، بکار گرفته شد. نتایج نشان داد که اغلب مسیرهای به دست آمده، از مناطق شمالی و مرکزی عراق و سوریه گذشته و منشا توفان گردوغبار ذکر شده، مناطق کویری و خشک شمال عراق و سوریه است. این نتایج مطابقت خوبی با مطالعات گذشته بر اساس سنجش از دور داشته و بیانگر این است که مدل های عددی ذکر شده توانایی پیش بینی توفان های گردوغبار را دارند.

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.

امروزه ریزگردها و توفان های گردوغبار به یکی از مسائل و مشکلات مهم کشور ایران و سایر مناطق جهان تبدیل شده است. این پژوهش درصدد استخراج الگوهای سینوپتیک توفان های گردوغبار استان اردبیل و پایش و منشأیابی مکان برخواست آن به انجام رسیده است. بازه زمانی موردمطالعه 34 ساله (2013 – 1979) می باشد. از داده های ایستگاه های سینوپتیک استان اردبیل و داده های سطوح فوقانی جو سازمان ناسا جهت انجام پژوهش پیش رو استفاده به عمل آمد. جهت نیل به اهداف پژوهش از روش های محیطی به گردشی، خوشه بندی سلسله مراتبی و مدل HYSPLIT بهره گرفته شد. با توجه به نتایج حاصل شده 3 الگوی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال شناسایی گردید. الگوی شماره 1 و 2 تقریباً مشابه به یکدیگر بوده و بیانگر رخ داد ناوه عمیق است که از اروپای مرکزی شکل گرفته و تا نیمه های دریای سرخ امتداد داشته است. در الگوهای یادشده منطقه مورد مطالعه در شرق ناوه مذکور قرار داشته است. الگوی سوم بیانگر رخ داد بلوکینگ بریده کم فشار بر فراز دریای سیاه و مناطق هم جوار و قرارگیری استان اردبیل در شرق ناوه متشکل از بلوکینگ می باشد. منشأ ریزگردها در الگوهای 1 و 2 نواحی شرقی کشور عراق و غرب کشور ایران و در الگوی شماره 3 در ارتفاع 500 هکتوپاسکال نواحی مرکزی کشور عراق و در ارتفاعات 850 و 1000 هکتوپاسکال نواحی مرکزی کشور سوریه می باشد. واژگان کلیدی: توفان گردوغبار؛ استخراج الگو؛ تحلیل سینوپتیک؛ مدل HYSPLIT؛ استان اردبیل