الگوهای جوی

آلودگی هوا از جمله موضوعات مهم در آب وهوای شهری است و به لحاظ این که تاثیر مستقیمی در انسان دارد، همواره مورد توجه محققان بوده است. این پژوهش با هدف تحلیل و خوشه بندی الگوهای همدیدی موثربرآلودگی های خطرناک PM10شهر تبریزانجام شده است. نخست داده های آلودگی PM10 بر حسب میکروگرم بر متر مکعب از سازمان حفاظت محیط زیست استان آذر بایجان شرقی برای پنج ایستگاه باغشمال، راه آهن، راسته کوچه، آبرسان و حکیم نظامی برای دوره 8 ساله(2005-2012) استخراج گردید. آستانه آلودگی خطرناک PM10 420 میکروگرم بر متر مکعب انتخاب گردید. داده های فشار متناظر با روزهای آلوده ازپایگاه داده های جوی مرکز پیش یابی اقلیم، وابسته به سازمان ملی جو واقیانوس شناسی ایالات متحده آمریکا NCEP/NCAR استخراج گردید. به منظور استخراج روزهای خطرناک آلودگی PM10روش تحلیل خوشه ای با یک رویکرد محیطی به گردشی و برای طبقه بندی نقشه های تراز دریا و استخراج الگوهای روزهای نماینده باآستانه 5/0، روش همبستگی لوند مورداستفاده قرارگرفت. با استفاده ازتحلیل خوشه ای با محاسبه ی فواصل اقلیدسی و پیوند آن به روش «وارد» در محیط نرم افزار متلب سه الگوی فشاری به دست آمد و برای هرخوشه یک روز به عنوان روز نماینده مشخص گردید. جهت تحلیل همدید آلودگی های خطرناک PM10، داده های فشار سطح دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل و مولفه های نصف النهاری و مداری باد در ترازهای 1000 و 500 هکتوپاسکال مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که آلودگی های خطرناک تبریز از سه الگوی اصلی ، پرفشار عربستان، پرفشار شرق اروپا و الگوی دو هسته ای ، پرفشار خاورمیانه (آزور) و سیبری تاثیر می پذیرند. از میان سه الگوی استخراج شده االگوی پرفشار سیبری و پرفشار شرق اروپا یشترین تاثیر را بر روی آلودگی های خطرناک PM10 تبریز دارد.

آهنگ افزایش دمای نامتناسب شمالگان نسبت به میانگین جهانی "تقویت شمالگان" نامیده می شود. هدف مطالعه حاضر بررسی تاثیر افزایش دمای سریع شمالگان در جنوب غرب و غرب آسیا، (20 تا 60 درجه شمالی و 20 تا 70 درجه شرقی) می باشد. بدین منظور از داده های بازتحلیل مرکز اروپایی پیش بینی های میان مدت وضع هوا (ECMWF) نسخه ERA-5 با تفکیک افقی 25/0 × 25/0 درجه در دوره (۲۰۲۱-۱۹۵۹) استفاده شده است. دوره پیش و پس از گرمایش سریع شمالگان به ترتیب (۱۹۸۵-۱۹۵۹) و (۲۰۲۱-۱۹۹۵) در نظر گرفته شده است. در دوره پس از گرمایش سریع شمالگان، افزایش دمای منطقه شمالگان نسبت به عرض های جغرافیایی پایین تر به جز فصل تابستان در همه فصول خصوصاً زمستان و پاییز بسیار بیشتر بوده است. بررسی وردایی دمای هوا نشان داد که تغییرپذیری دمای هوای نزدیک سطح زمین در شمالگان در دوره پس از گرمایش سریع شمالگان در همه فصول کاهش یافته است که به دلیل افزایش حجم آب اقیانوس ها در اثر از بین رفتن گستره یخ دریاها در این منطقه می تواند باشد. همچنین نتایج نشان دادند که در اثر گرمایش سریع شمالگان، گستره (دامنه) نصف النهاری خطوط هم مقدار ارتفاع ژئوپتانسیل تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال در منطقه مورد مطالعه به اندازه ۴ درجه در فصل تابستان و ارتفاع آن هم از ۵۵۰۰ متر به ۵۶۵۰ متر افزایش یافته که بیشترین تغییر بوده است. در فصول دیگر غیر از زمستان، افزایش دامنه امواج و تغییر مکان امواج به ارتفاعات بالاتر مشاهده شد و همچنین سرعت جریان جتی در جنوب غرب و غرب آسیا در دوره پس از گرمایش سریع شمالگان در همه فصول به جز پاییز کاهش یافته است که بیشترین کاهش در فصل تابستان بوده است، این تغییرات می تواند منجر به افزایش فراوانی رخدادهای فرین آب و هوایی در این منطقه خصوصاً در فصل تابستان گردد.  

به منظور بررسی شرایط جوی حاکم بر رخداد گردوخاک های شدید جنوب شرق ایران از داده های 12 ایستگاه همدیدی واقع در منطقه طی بازه زمانی 2000 تا 2020 میلادی استفاده شد. برای شناسایی دوره های همراه با گردوخاک شدید دید افقی زیر 200 و 100 متر برای هر یک از ایستگاه ها انتخاب شد. پس از شناسایی دوره های غبارآلود منطقه، برای تحلیل شرایط جوی با مراجعه به مرکز میان مدت پیش بینی های جو اروپا (ECMWF) بخشERA5 با تفکیک افقی 0.25×0.25 درجه جغرافیایی مقادیر مولفه های مداری و نصف النهاری باد، ارتفاع ژئوپتانسیل و فشار تراز دریا اخذ گردید. برای شناسایی مراکز و مسیر انتقال گردوخاک نیز از مقادیر AOD سنجنده MODIS و مدل لاگرانژی پسگرد ذرات معلق (HYSPLIT) بهره گیری شد. نتایج نشان داد 3 الگوی هواشناختی غالب کنترل کننده وضعیت جوی در زمان رخداد این پدیده در منطقه می باشد. به صورتی که با حاکمیت جریان شمالی در منطقه و افزایش سرعت باد در قسمت هایی از ایران مرکزی و شرق و شمال شرق ایران و با تقویت پرارتفاع تراز میانی ایران و تشکیل هسته تاوایی منفی و از طرفی تشکیل سلول کم ارتفاع در قسمت های جنوبی افغانستان و شمال پاکستان شرایط برای برداشت و انتقال ذرات به منطقه فراهم می گردد. وجود یک جریان زوجی که حاصل برهکنش جریان چرخندی و واچرخندی در منطقه بوده سبب رخداد گردوغبار در منطقه شده است که با حاکمیت جریانی جنوبی همراه می شود، ذرات گردوخاک را از روی تنگه هرمز به منطقه انتقال می دهد.