انتقال رطوبت

بررسی سازوکار انتقال و شناسایی منابع تامین رطوبت بارش های یک منطقه و شناخت مولفه های چرخه آب بر روی آن از موضوعات مورد توجه در علوم جوی می باشد. پژوهش حاضر با هدف شناسایی منابع تامین کننده رطوبت بارش های ایران، از داده های دوباره واکاوی شدهERA-40 مرکز پیش بینی های میان مدت اروپا (ECMWF) با تفکیک مکانی 5/2 درجه قوسی و زمانی 6 ساعت و متغیرهای جوی نم ویژه، مولفه-های مداری و نصف النهاری باد را جهت محاسبه شار رطوبت استفاده کرده است. نتایج پژوهش مشخص کرد که دریاهای عرب و مدیترانه به علت انتقال حجم زیاد رطوبت بر روی ایران، مهم ترین منبع رطوبتی بارش های ایران بوده اند و دریاهای سرخ، خزر، عمان و خلیج فارس با اختلافی فاحش در رده های بعدی قرار دارند. همچنین 97 درصد از کل رطوبت منتقل شده مربوط به ترازهای زیر 500 هکتوپاسکال است. الگوی کلی انتقال رطوبت وابستگی شدیدی به الگوی جریان و گردش جو منطقه در ایام مختلف سال داشته و تاثیر زیادی از مناطق پرفشار مستقر در ترازهای پایین وردسپهر می پذیرند. بر این اساس می توان پرفشار شرق شبه جزیره عربستان (غرب دریای عرب) و پرفشار شمال آفریقا را تزریق کننده های اصلی رطوبت به داخل ایران دانست.

وقوع سیلاب های عظیم در نواحی جنوبی و کاهش میانگین بارش کل در کشور، حاکی از تأثیر پدیده های مخرب اقلیمی بر آب وهوای کشور است. برای پیش بینی سیلاب ها و مطابقت انواع فعالیت های اقتصادی وابسته به آب، ضروری است که منابع و عوامل انتقال رطوبت و نوع آن ها در سطوح مختلف جو شناسایی شود. در این پژوهش، حمل و انتقال بخار آب از طریق رودخانه های اتمسفری (ARS) بررسی شده است. در آغاز، داده های دوباره پردازش شدة رطوبت ویژه، برای دورة سه ساله (2011-2013) از مرکز داده های واکاوی شدة NCEP اخذ و نقشة ترازهای مختلف وردسپهری تهیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد که سالانه به طور میانگین، حدود دوازده رودخانة اتمسفری تشکیل می شود که رطوبت بخشی از بارش های ایران را تأمین می کند. بررسی ها نشان داد که رودبادها عامل به وجودآورندة این پدیده است. رطوبت موجود در این رودخانه ها به طور میانگین حدود شش برابر محیط اطرافشان است و در طول مسیر، از چشمه های اتمسفری تغذیه می کند. از نظر رطوبت، رودخانه های اتمسفری جنوبی و جنوب غربی بیشترین مقدار رطوبت را دارد و از نظر بارش، رودخانه های اتمسفری جنوبی دارای بیشترین مقدار بوده و حتی منجر به سیلاب و آب گرفتگی معابر در شهرهای جنوبی شده است.

تغییرات الگوهای گردش جوی به تغییر رژیم بارش منجر می شود و ره آورد آن تنوع آب وهوایی، همچون ترسالی ها و خشک سالی ها، است. بنابراین، با توجه به اینکه یکی از پارامترهای مهم در شرایط پیش گفته نایکنواختی در انتقال و تزریق رطوبت به سامانه های باران زای ایران است، در این پژوهش با رویکرد انتقال رطوبت در ایجاد بارش، با بهره گیری از داده های ساعتی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 ه.پ در دورة زمانی (2000 2010)، با تفکیک مکانی 1×1 درجة قوسی مرکز پیش بینی های میان مدت اروپا (ECMWF)، و با استفاده از تحلیل خوشه ای به روش همبستگی چگونگی رفتار مکانی پُرارتفاع عربستان در انتقال رطوبت بررسی شد؛ سرانجام، پنج الگوی بزرگ گردشی به دست آمد. نتایج نشان داد رفتار مکانی-زمانی پُرارتفاع عربستان، همچون جابه جایی شرقی- غربی، شمالی- جنوبی، و حتی کشیدگی هستة مرکزی آن، در تزریق و انتقال رطوبت و به تبع آن بارش بر روی ایران نقش بسزایی دارد. همچنین، توزیع مکانی بارش در سطح ایران به موقعیت مکانی، شکل، و پهنة گردشی این پُرارتفاع بستگی دارد. به طور کلی، پُرارتفاع عربستان در فصول سرد، با ایجاد جریان های جنوب- جنوب غربی، تأثیر فراوانی در رطوبت و بارش در ایران دارد. فراوانی بالا (کم) وقوع سالانة الگوی نوع دوم این پُرفشار همراه با بارش زیاد (کم) دریافتی ایران بوده است.

در این پژوهش، بر اساس یک آستانه فضایی، خشکسالی ها یا ترسالی هایی که حدود 75 درصد و بیشتر ایستگاه های مورد مطالعه (43 ایستگاه همدید) را در دوره سرد سال (اکتبر-آوریل) در یک بازه زمانی 34 ساله (2009-1976) درگیر خود نموده بودند به عنوان خشکسالی ها یا ترسالی های فراگیر تعریف شدند. نقشه های ترکیبی ناهنجاری ها به تفکیک برای ماه ها و فصل های دارای خشکسالی ها و ترسالی های فراگیر برای متغیرهای دمای سطحی، رطوبت ویژه، فشار سطح دریا، تابع جریان، باد برداری و مؤلفه مداری آن از روی داده های مرکز ملی پیش بینی محیطی-مرکز ملی پژوهش های جوی (NCEP/NCAR) تهیه شدند. نتایج نشان می دهند که در زمان ترسالی های فراگیر، استقرار یک کم فشار بر روی اروپا، یک پرفشار بر روی دریای عرب و یک کم فشار بر روی دریای سرخ، شرایط را برای انتقال رطوبت هم از جانب غرب و هم از جانب جنوب و جنوب غرب بر روی ایران فراهم می کنند. اما در خشکسالی های فراگیر، استقرار یک پرفشار بر روی اروپا، استقرار یک کم فشار بر روی دریای عرب و وجود یک کم فشار بر روی دریای سرخ باعث اختلال در فرایند چرخند زایی دریای مدیترانه و همچنین انتقال رطوبت از دریای عرب و اقیانوس هند به داخل ایران می شوند.

سیل ناگهانی، یکی از خطرناکترین رویدادهای طبیعی است و اغلب باعث تلفات جانی و آسیب به زیر ساخت ها و محیط زیست می شود. در این پژوهش، رخداد شدیدترین طغیان های متداوم ماهانه (اکتبر- مارس) در بازه 2021-1989 بررسی شد. داده های بارش 115 ایستگاه سینوپتیک انتخاب شد. سپس مجموع بارش های 1تا 9 روزه بر اساس شدت، مرتب گردید. با استفاده از نرم افزار آماری مینی تب و شاخص آندرسن دارلینگ، بارش های شدید بر اساس صدک نود و پنجم، استخراج شد. سپس بر اساس معیار های بیشترین و کمترین تعداد روزهای بارشی، بیشترین و کمترین بارش تجمعی ریزش کرده، مرطوب ترین و خشک ترین ماه ها مشخص گردید. با در نظر گرفتن سه معیار شدت، تداوم و فراگیری بارش، قوی ترین توفان های رخداده در مرطوب ترین ماه ها انتخاب شد. داده های مورد استفاده، جهت بررسی همدیدی، شامل داده های فشار سطح متوسط دریا، ارتفاع و مولفه قائم باد تراز 500 هکتوپاسکال، میدان باد و نم ویژه ترازهای فشاری 925، 850 و 700 هکتوپاسکال و مقادیر شار افقی نم ویژه سطح فشاری 925، 850 و 700 هکتوپاسکال می باشند. احتمال رخداد رودخانه های جوی توسط شار رطوبت مستخرج از مولفه های رطوبت ویژه، باد مداری و نصف النهاری شناسایی شدند. نتایج نشان داد؛ توفان های 27تا 31 اکتبر 2015، 5تا 7 نوامبر 1994، 12تا 16 دسامبر 1991، 11 تا 15 ژانویه 2004، 3 تا 9 فوریه 1993 و 13تا 15 مارس 1996 شدیدترین توفان ها در مرطوب ترین ماه ها بوده اند. انتقال رطوبت در توفان های اکتبر، نوامبر، فوریه و مارس از جنوب غرب دریای سرخ توسط رودخانه های جوی، به نوار غربی، جنوبغرب، جنوب و جنوبشرق ایران انجام شده است.