سیستم های سینوپتیک

پیش بینی بارش در مدیریت و هشدار سیل نقش مهمی بر عهده دارد و با اطلاع از میزان بارندگی می توان امکان وقوع سیل را در یک منطقه پیش بینی و اقدامات لازم را به عمل آورد. به دلیل اینکه بارشهای سه ماه ژانویه، فوریه و مارس در اکثر مواقع سیل آسا می باشند و همچنین بیشتر بارشها در این سه ماه رخ می دهند، لذا در این پژوهش به بررسی عوامل موثر بر بارش و مدل سازی این سه ماه پرداخته شد. برای مدل سازی بارش از داده های بارش ماهانه ی ایستگاه همدید و بارانسنجی در بازه ی آماری (2014-1984) به مدت 30 سال بعنوان متغیر وابسته و شاخصهای اقلیمی، سیگنالهای بزرگ مقیاس اقلیمی شامل؛ دمای سطح دریا و دمای 1000 میلی باری، هم ارتفاع تراز 500 میلی باری ، امگای 200 میلی باری و عناصر اقلیمی بعنوان متغیر مستقل استفاده شده است. به دلیل رفتار غیرخطی بارش از شبکه های عصبی مصنوعی جهت مدل سازی بهره گرفته شد. جهت مشخص شدن بهترین معماری برای ورود به شبکه ی عصبی از تحلیل عاملی استفاده شد. برای پیش بینی بارش از داده هایی که بیشترین ارتباط را با بارش نشان دادند بصورت چهار الگو استفاده گردید که در ماه ژانویه الگوی چهارم با خطای آنتروپی 045/0، تعداد لایه های ورودی 91 واحد ، بهترین آرایش 15-1 و ضریب همبستگی 94 درصد بود. در ماه فوریه، الگوی سوم با ضریب همبستگی 97 درصد، خطای آنتروپی 036/. درصد ، تعداد واحدهای ورودی 8 واحد و بهترین نوع آرایش لایه ی پنهان 10-1 بود. بارش ماه مارس با تمام الگوها ضریب پیش آگاهی بالا بود که الگوی اول با خطای آنتروپی 038/.، تعداد واحدهای ورودی 67، نوع آرایش لایه ی پنهان، 17-1، ضریب همبستگی 98 درصد بود.

به منظور بررسی اثر الگوهای سینوپتیک در تغییرات زمانی سیلاب های جنوب دریای خزر دبی دو رودخانه تالار در شرق و شفارود در غرب سواحل جنوبی خزر طی دوره آماری 1998-1961 مطالعه شده است . در این پژوهش سعی بر این بوده است تا علاوه بر معرفی الگوهای سینوپتیکی منجر به سیل، آرایش این الگوها و گستره تحت نفوذ هر سیستم و تغییرات این سیستم ها از نظر زمانی بررسی گردد . در این دوره 558 سیل در دو حوضه رخ داده است، 59 درصد از این سیل ها مربوط به حوضه تالار و 41 درصد آن نیز مربوط به حوضه شفارود است . نتایج حاصل از بررسی اطلاعات دبی و بارش ایستگاه های دو حوضه و نقشه های سینوپتیک نشان می دهد که 11 درصد سیلاب ها همزمان و درصد مستقل از یکدیگر بوده اند. حدود 70/6 درصد سیلاب های حوضه تالار و 63/2 درصد سیلاب های شفارود در نتیجه آرایش سیستم های سینوپتیکی سطوح بالا و قرارگیری حوضه ها در جلوی ناوه بادهای غربی ایجاد شده اند. بقیه سیلاب ها نیز نتیجه حضور سیستم های چرخندی و واچرخندی در سطح زمین به وجود آمده اند. همچنین 65 درصد سیلاب های حوضه تالار و 53 درصد از سیلاب های حوضه شفارود از منشأ مستقیم بارش و بقیه در اثر ذوب برف یا ترکیبی از بارش و ذوب برف رخ داده است . تمام سیلاب های همزمان در فاصله ماه های اسفند و فروردین و منشأ رطوبت آن از مدیترانه است . منابع رطوبتی سایر سیلاب ها نیز علاوه بر دریای مدیترانه، دریای خزر، دریای سیاه و یا ترکیب منابع فوق است.

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.