موج گرما

موج های گرمایی از مهم ترین بلایای آب و هوایی بوده که هر سال پیامدهای زیست محیطی مخربی را در طبیعت به جای می گذارند. بر این اساس هدف اصلی این پژوهش شناسایی موج های گرمایی ایران و ویژگی های آن ها مانند تداوم، شدت و فراوانی می باشد که در جهت نیل به آن از آمار روزانه ی حداکثر دما مربوط به 663 ایستگاه هم دید و اقلیمی در قلمرو مورد مطالعه، طیّ دوره ی آماری1/1/1340 تا 29/12/1382 (15705 روز) استفاده گردیده است. سپس با استفاده از روش درون یابی کریگینگ با یاخته های 18×18 کیلومتر یک ماتریس 7187×15705 آماده شده که بر روی سطرها روزها و بر روی ستون ها یاخته ها قرار گرفته است. در گام بعدی با استفاده از شاخص فومیاکی ماتریس مورد نظر استاندارد سازی و ماتریس انحراف دمای بهنجار ایران (NTD) شکل یافت. برای شناسایی موج های گرمایی ایران، با استفاده از برنامه نویسی در محیط Matlab. روزهایی را که دست کم 2 روز تداوم داشته و دمای آن 2+ انحراف معیار یا بالاتر از میانگین (NTD) بود، به عنوان موج گرما تعریف شد. از ماتریس NTD ایران 282 موج گرمای 2 تا 25 روزه شناسایی و دسته بندی گردید. این موج ها از کم تداوم ترین موج 2 روزه تا فراگیرترین موج 25 روزه در دوره ی گرم و سرد گروه بندی و تحلیل شد. نتایج پژوهش نشان داد که موج های گرمایی کوتاه رخداد بیشتری داشته است و تعداد امواج گرمایی پرتداوم کمتر رخ داده است. پایان زمستان و روزهای نخستین پاییز موج های گرمایی بیشتر و فراوان تر می باشد، این هنگام ها با گذار دوره ی سرد به گرم و گرم به سرد، همزمان است. موج های با تداوم بیشتر کم رخداد بوده ولی درصد بیشتری از مساحت ایران را در برگرفته اند و موج های کوتاه پررخداد بوده و در گستره ی کمتری از ایران اتفاق افتاده اند. در شمال و شمال غرب، مرکز ایران و سواحل جنوب رخداد موج گرما بیشتر بوده است. همچنین امواج گرم در دوره ی آماری روند افزایشی داشته و در سال های اخیر، پررخدادتر بوده اند.

امواج گرمایی از جمله مخاطرات مهم آب و هوایی دنیا خصوصاً ایران هستند و به نظر می رسد وقوع آن ها در سال های اخیر به واسطه تشدید گرمایش جهانی از فراوانی بیش تری نسبت به گذشته برخوردار شده است. پژوهش حاضر به بررسی کم و کیف وقوع و تحلیل سینوپتیک امواج گرمایی در استان کرمان پرداخته است. برای این کار ابتدا داده های دمای بیشینه روزانه ماه ژوئیه (به عنوان گرم ترین ماه سال) 4 ایستگاه سینوپتیک کرمان، بم، انار و سیرجان در یک دوره آماری 24 ساله (1986-2009) از سازمان هواشناسی کشور اخذ و مورد استفاده قرار گرفته اند. جهت طبقه بندی امواج گرمایی، داده های دما استاندارد شده و بر اساس آن، آنومالی های 0 تا 75/0 به عنوان موج گرم، 75/0 تا 5/1 موج گرم شدید و بالاتر از 5/1 به عنوان موج ابر گرم تعیین شدند. اعداد آستانه 2/41، 1/42 و 1/43 درجه سانتی گراد به ترتیب آستانه موج گرم، گرم شدید و ابر گرم برای مجموع ایستگاه ها مورد محاسبه و حداقل تداوم آن دو روز مد نظر قرار گرفته است. بر این اساس در طی دوره آماری مورد مطالعه، 7 موج گرمایی مشخص شد که از بین آن ها 3 موج گرم شدید و 1 موج ابر گرم شناسایی گردید. موج ابر گرم تیرماه 1377 جهت تحلیل سینوپتیک انتخاب شد. موج 3 روزه مذکور با میانگین دمایی 11/43 درجه سانتی گراد، شدیدترین موج گرمای استان کرمان در طول دوره آماری مورد مطالعه بوده است. ن تایج تحلیل سینوپتیک موج اب ر گرم نشان داد که استقرار کم فشار گنگ در سطح زمین و حاکمیت پرارتفاع جنب حاره ای آزور در سطوح بالا و هم چنین ضخامت زیاد جو بر روی منطقه مورد مطالعه، موجب فرونشینی هوای گرم و گرمایش بیش از حد سطح زمین شده و موج ابر گرم یاد شده را به وجود آورده است.

هدف این پژوهش، تحلیل سینوپتیک و بررسی ساختار امواج گرمایی استان خوزستان است. برای شناسایی ساختار گردش جو، هنگام وقوع موج گرما در این منطقه، از بررسی های آماری، سینوپتیک و ریزگردانی استفاده شده است؛ بدین منظور داده های خام روزانه بیشترین دمای دوره ی گرم سال (ژوئن- سپتامبر) 13 [nyh1] ایستگاه سینوپتیک در منطقه ی جنوب غرب ایران با طول دوره ی آماری مختلف از سازمان هواشناسی کشور دریافت و استفاده شده است. براساس نتایج بررسی های آماری، روز 1 [nyh2] جولای 2000 به عنوان گرم ترین روز در گرم ترین موج دوره ی آماری به منظور انجام بررسی های دقیق تر و ریزگردانی انتخاب شد. نتایج تحلیل سینوپتیک نشان داد که از یک سو در سطح زمین به دلیل وجود شرایط وضعیت کم فشار با منشأ کم فشارهای حرارتی گنگ و شبه جزیره ی عربستان و پرارتفاع مستقل غرب آسیا در تراز 500 هکتوپاسکال و از طرف دیگر به دلیل انتقال هوای گرم، از عرض های پایین و هم از مناطق خشک داخل ایران به سوی منطقه ی مورد مطالعه، گرمای شدید روز یادشده به وقوع پیوسته است. نتایج خروجی از ریزگردانی مدل RegCM4 نشان داد که در سطح زمین بر زاگرس کم فشار قوی[nyh3] و در ترازهای بالای جو یک پرارتفاع دقیقاً بر آن منطبق شده است که این پرارتفاع سبب نزول بی درو[nyh4] هوای خشک شده و گرمای شدیدی را ایجاد کرده است. در این مطالعه معلوم شد که نقش پرارتفاع زاگرس در وقوع و تشدید امواج گرمایی خوزستان کاملاً بارز است.

از بین بلایای جوی، موج های گرمایی مهمترین بلایای جوّی بوده و بررسی میزان مرگ و میر سالانه ناشی از مخاطرات اقلیمی نشان می دهد که امواج گرمایی باعث بیشترین میزان مرگ و میر نسبت به دیگر رخدادهای اقلیمی می شوند. در این پژوهش مبنای محاسبات برای شناسایی امواج گرمایی ایران داده های شبکه بندی شده دماهای بیشینه ایستگاه های همدید و اقلیمی ایران می باشد که در دوره (1390-1360) برای هر روز اوضاع اقلیمی کشور را روی 7187 یاخته مشخص می سازد. در ادامه پس از برنامه نویسی در نرم افزار Mat lab روزهایی که ضریب انحراف معیار آنها بالاتر از 2 بود و حداقل 2 روز تداوم داشت توسط این برنامه از ماتریس دمای بیشینه ایران جدا و بنام امواج گرمایی ایران معرفی گردید. سپس امواج چهار روزه که گستردگی و فراوانی بیشتری داشت انتخاب و مورد تحلیل قرار گرفت. جهت مطالعه همدید موج های گرمایی از روش روز نماینده استفاده شد.کم فشار عربستان و کم فشار پاکستان مهمترین سامانه های رخداد این موج گرما بوده اند. در زمان رخداد این امواج پایداری شدیدی بر ایران حاکم است و در سطح زمین کم فشار و در سطح بالای جو پرفشار حاکم می باشد.

هدف پژوهش تبیین فراوانی، توزیع زمانی، استمرار امواج گرمایی و شناسایی روند رخداد آن در دامنه های جنوبی البرز مرکزی است. بنابراین با استفاده از روش های آماری و داده های دمای بیشینه روزانه ایستگاه های همدیدی تهران (مهرآباد)، قزوین و سمنان برای دوره آماری 30 ساله (2016-1986) مشخصه های ذکر شده استخراج گردید، در گام نخست برای شناخت میزان تغییرپذیری و آگاهی از روند ماهانه دماهای بیشینه در دوره مورد پژوهش از روش ناپارامتری من کندال استفاده گردید. در ادامه برای شناسایی شدت، دوام و بسامد رخداد امواج گرمایی از نمایه های صدک (95. 98) و انحراف نرمال شده دما (NTD) استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد که فراوانی موج های گرمایی کوتاه مدت بیشتر بوده است. بیشترین فراوانی مربوط به امواج 2 روزه بوده، و به ترتیب ایستگاه های تهران (مهرآباد)، سمنان و قزوین فراوانی رخداد بیشتری دارند. بیشترین فراوانی رخداد سالانه به ترتیب در ایستگاه تهران (11موج در سال 2010)، در سمنان (9 موج در سال 2015) و قزوین (7 موج در سال 2015) شناسایی شد. بالاترین فراوانی ماهانه رخداد امواج گرمایی در ماه های ژوئن و سپتامبر ثبت شده است. بیشترین تداوم (15 روزه) در ماه مارس 2008 با روش صدک در ایستگاه مهرآباد بدست آمد. در روش انحراف نرمال شده دما در سال 2008 به صورت یک موج گرم (12روزه) محاسبه شد. بالاترین فراوانی سالانه رخداد اموج گرمایی در هر سه ایستگاه در سال 2015 رخداد داده است. واکاویی روند حاکی از افزایش رخداد امواج گرمایی در دوره سرد سال بوده، اما در دیگر فصل ها روند تغییرات معنی داری بدست نیامد. بطوریکه گویای کاهش شدت سرمای زمستانه در دامنه های جنوب البرز است. نتایج حاصل از دو روش نشان داد که در روش انحراف نرمال شده دما تعداد موج های گرمایی بیشتری نسبت به روش صدک ثبت گردید، ولی با این وجود در روش صدک شناسایی موج های گرمایی در دوره سرد سال نمایان تر بوده است.

در این پژوهش با استفاده از داده های مختلف ایستگاهی و داده های جو بالا، ابتدا ویژگی های آماری موج گرمایی به وقوع پیوسته از روز 6 تیر تا 5 مرداد 1389 مورد بررسی قرار گرفته و سپس با استفاده از روش تحلیل خوشه ای وارد، موج گرمایی مذکور از نظر شدت به 3 دوره گرم با 17 عضو و میانگین دمای بیشینه برابر با 17/37 درجه سانتی گراد، گرم شدید با 5 عضو و متوسط دمای بیشینه برابر با 2/38 درجه سانتی گراد و اَبَر گرم با 10 عضو و متوسط دمای بیشینه برابر با 28/39 درجه سانتی گراد طبقه بندی گردید. توزیع فضایی دمای بیشینه 2 متری بالای زمین نشان داد که منطقه ی بیشینه دمای ایران در بازه ی زمانی 13 تا 22 تیر ماه 1382، مناطق جنوب غرب و غرب ایران به ویژه ایستگاه های ماهشهر، دزفول، دهلران و قصر شیرین هستند. موج اَبَر گرم برای تحلیل سینوپتیک انتخاب گردید. نتایج حاصل از تهیه و تفسیر نقشه های سینوپتیک نشان داد که وجود یک کم فشار حرارتی بر روی شبه جزیره عربستان و اثرات ناشی از تسری و فعالیت و مهاجرت کم فشار مذکور به سمت ایران عامل اصلی گرمایش و گسیل موج اَبر گرم در دوره زمانی 13 تا 22 تیرماه 1389 بوده است. هم چنین بررسی نقشه های سطوح میانی نشان از افزایش ضخامت جو در بازه زمانی بروز موج اَبَر گرم داشته و نشان می دهد که کل منطقه خاورمیانه و ایران تحت استیلای کامل پرفشار جنب حاره ای قرار گرفته است. نقشه های مربوط به الگوی متوسط نقشه های ارتفاع ژئوپتانسیل در زمان وقوع موج اَبَر گرم حاکی از استقرار یک پر ارتفاع بسته، بر روی ایران دارد که در تراز 500 هکتوپاسکال ارتفاع آن به 5940 ژئوپتانسیل متر می رسد. پر ارتفاع مذکور در واقع پیچانه ای است که در مسیر راهش از شمال آفریقا و شبه جزیره عربستان، درونش گرمای بیشتری انباشته شده و شرایط بسیار داغ و سوزانی را حاکم می سازد. مسیر فرارفت گرما و منبع تأمین گرمای موج اَبَر گرم و میزان فرارفت دمای روزهای مختلف نشان دهنده فرارفتی بودن موج اَبَر گرمایی به وقوع پیوسته در تابستان 1389 است. بروز موج گرمایی مذکور در ایران با اثرات نامطلوب بسیار شدید محیطی، اقتصادی- اجتماعی و بهداشتی همراه بوده است.