تاوه قطبی

در پژوهش حاضر به تحلیل زمانی – مکانی تاوه قطبی و نقش آن در وقوع روزهای بارش سنگین حوضه آبریز قره سو پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا با روش صدک 95 درصد روزهای بارش سنگین حوضه استخراج شد. سپس با در نظر گرفتن شرط فراگیری، 79 روز بارش سنگین و فراگیر طی دوره آماری 1979-2015 تعیین شد. در ادامه با در نظر گرفتن پربندهای معرف تاوه قطبی در نقشه های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال موقعیت تاوه در هر یک از روزهای بارش سنگین بر مبنای بیشترین گسترشی که بر روی پهنه همدید داشته، شناسایی گردید. تحلیل همدید موقعیت زمانی و مکانی تاوه قطبی طی روزهای منتخب بارش سنگین و فراگیر نشان می دهد که 4 الگو طی 79 روز بارش سنگین قابل شناسایی است. موقعیت و تمرکز الگوهای تاوه در هر یک از فصول، تغییر پیدا کرده اند. به نحوی که کمترین نفوذ تاوه طی فصل پاییز و بیشترین نفوذ در فصل زمستان دیده می شود. در تمامی موارد روزهای بارش سنگین و فراگیر در اثر قرارگیری ناوه حاصل از تاوه قطبی بر روی منطقه مورد مطالعه می باشد که همزمان استقرار بندالهای عظیم رکس و امگایی بر روی اروپا است. بیشترین ارتباط بین عرض جغرافیایی تاوه و شدت بارش در الگوی سوم (دریای سرخ تا غرب خلیج فارس) که بیشترین نفوذ تاوه بر روی منطقه صورت گرفته، دیده می شود. در هر یک از موقعیت های مکانی تاوه، موقعیت، امتداد و عمق ناوه نیز متغیر شده است. به نحوی که بهترین موقعیت و بیشترین اثرگذاری تاوه در الگوهای سوم و چهارم که ناوه های حاصل ازتاوه بیشترین عمق و گستردگی را بر روی منابع آبی مجاور دارند، رخ داده است.

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.

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.

رخداد فرین برفی که ممکن است در هر زمانی از دوره سرد سال رخ دهد، اثرات اقتصادی و اجتماعی مهمی را به همراه دارد. بنابراین، پیامدهای اقتصادی و اجتماعی ناشی از این رخدادها، اهمیت شناسایی سازوکارهای همدیدی مرتبط با رخدادهای فرین برفی را آشکار می سازد. به منظور دست یابی به این هدف، با استفاده از داده های روزانه بارش و دمای ایران در دوره آماری 2016-1951 و براساس معیارهای چندگانه، دو دوره سه-روزه رخداد فرین برفی ایران در دوره های 9-7 فوریه 1972 و 4-2 فوریه 1988، شناسایی شد. پس از انتخاب نمونه ها، واکاوی آماری نمایه های پیوندازدور انجام شد و سپس، با استفاده از داده های بازواکاوی NCEP-NCAR، به ترسیم الگوهای ترکیبی از وضعیت سطح زمین و وردسپهر زیرین، میانی و زِبرین به شکل میانگین سه-روزه پرداخته شد. نتایج به دست آمده از واکاوی نمایه های پیوندازدور و مطابقت آن ها با الگوهای همدیدی، نشانگر ضعیف شدن تاوه قطبی وردسپهری و تقسیم شدن آن به شکل چند مرکز در دوره های رخداد فرین برفی مورد بررسی است. در رخداد 9-7 فوریه 1972، گرچه این مراکز به سمت عرض های میانی جابه جا شده اند ولی به طور کامل از منطقه شمالگان دور نشده و تا اندازه ای موقعیت خود را در این منطقه حفظ کرده اند. در رخداد 4-2 فوریه 1988، مراکز تاوه، جابه جایی استواسوی بیشتری به عرض های میانی نشان داده اند که پدیدار شدن فازهای منفی NAM و AO نیز نمایانگر چنین وضعیتی است. به هرحال، در هر دو رخداد، مرکز قوی و اصلی تاوه قطبی وردسپهری، در نیمکره شرقی و بنابراین در موقعیتی نزدیک به ایران قرار داشته است. ضعیف شدن رودباد جنب حاره در نیمکره شرقی و به ویژه در محدوده دریای مدیترانه، سبب انتقال زبانه هایی از تاوایی پتانسیل به سمت عرض های میانی شده است. پیشروی استواسوی این زبانه ها، شکل گیری ناوه های ارتفاعی را در مناطق غربی و شرقی دریای مدیترانه سبب شده که همراه با پشته پرارتفاع میان آن ها، به شکل گیری الگوهای بندال امگا و شارش شکافته شده به ترتیب در رخدادهای فوریه 1972 و 1988 در این محدوده جغرافیایی منجر شده است. مرز جنوبی پیشروی ناوه ها را پربند معرّف لبه تاوه با ارتفاع 552 ژئوپتانسیل دکامتر مشخص کرده که تا نیمه جنوبی ایران امتداد داشته است و در دوره رخداد فرین فوریه 1972 در مقایسه با الگوی مربوط به رخداد فرین فوریه 1988، پیشروی استوا سوی بیشتری به عرض های میانی و درنتیجه، بر فراز ایران داشته است.

کولاک، شکل شدید طوفان های برفی است که در عرض های میانی و بالای نیمکره شمالی در فصل زمستان رخ می دهد. فاجعه ویرانگر کولاک برف 14 تا 20  بهمن سال 1350(3 تا 9 فوریه 1972)، با بیش از 4000 کشته در ایران به عنوان سهمگین ترین بوران دنیا یکی از آن موارد است. در این بررسی، جنبه های همدید و دینامیک جو در زمان رخداد این پدیده با بهره گیری از داده های بازتحلیل شده پایگاه NCEP/NCAR و ECMWF بررسی شده است. متغیرهای مورداستفاده شامل ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار تراز دریا، دمای هوا، نم ویژه، نم نسبی و مؤلفه های مداری و نصف النهاری باد می باشند. مازاد برآن، پارامترهای شاخص اُمگا، تاوایی نسبی و شاخص مداری رودباد، جهت تبیین عملکرد سامانه جو محاسبه شده اند. یافته ها بیانگر حاکمیت الگوی جوی بلاکینک از نوع رکس در دو فاز جداگانه از 3 تا 6 فوریه و از 7 تا 9 فوریه بوده است. تاوه قطبی در تزریق هوای سرد به عرض های جغرافیایی پایین تر و کاهش محسوس دما پیش از رخداد طوفان برف و کولاک کاملاً تأثیرگذار بوده است. بنابراین، اشباع اتمسفر و تأمین رطوبت مورد نیاز بارش برف از طریق سرمایش رخ داده است. شاخص مداری رودباد بیانگر حرکت معنی دار هسته رودباد جنب حاره ای در زمان رخداد این پدیده فرین جوی است.