الگوهای گردش جوی

"یخبندان از جمله پدیده های جوی است که هر ساله خسارت های جبران ناپذیری بر بخش های مختلف وارد می سازد. در فصل زمستان رخداد این پدیده در جاده های مناطق کوهستانی مشکلات عدیده ای را بر بخش حمل و نقل و تصادفات جاده ای باعث می شود. الگوهای گردش عمومی جو، نقش اصلی را در بروز یخبندان ها و توزیع فضایی یخبندان ها در مناطق معتدله دارند. در مطالعه حاضر به منظور تحلیل الگوهای سینوپتیکی یخبندان های زمستانه ایران، داده های روزانه در ساعت UTC12 مربوط به تراز 500 هکتوپاسکال و فشار سطح دریا (SLP) فصل زمستان (دسامبر، ژانویه و فوریه) طی دوره آماری 2000-1960 در تلاقی های 2.5 درجه از مجموعه داده های بازسازی شده NCEP استخراج شد. محدوده انتخاب شده شامل 408 نقطه است که از عرض 20 تا 60 درجه شمالی و از 20 تا 80 درجه شرقی را پوشش می دهد. مجموع این داده ها ماتریسی به ابعاد 4050´408 را برای فصل زمستان تشکیل دادند. با استفاده از روش تحلیل عاملی نقاط وابسته به هم ادغام و ابعاد ماتریس ها کاهش داده شد. در تحقیق حاضر روش تحلیل مولفه های اصلی با آرایه S و چرخش واریماکس برای شناسایی تیپ های هوا به کار گرفته شد و برای طبقه بندی هوای روزانه روش خوشه بندی k-means اعمال گردید. نتایج بررسی حاضر نشان داد که تیپ های هوای پرفشار اروپای شمالی، پرفشار سیبری و پرفشار اروپای شرقی، بیشترین تاثیر را در رخداد یخبندان های شدید و فراگیر ایران داشته اند، به طوری که این تیپ های هوا، جریانات هوای سرد قطبی را از عرض های جغرافیایی بالا به سوی عرض های پایین منتقل کرده و به دنبال آن یخبندان های شدید و فراگیر در ایران به وقوع می پیوندد"

الگوهای مختلف گردش جوی شرایط آب و هوایی متفاوتی را باعث می شوند. تغییر در فراوانی وقوع الگوهای گردش جوی و تیپ های هوا منجر به تغییر الگوی بارش می شود. از این رو مطالعه و بررسی الگوهای گردش جوی می تواند به عنوان معیاری برای بررسی تغییرات الگوی بارش به کار گرفته شود. تغییرپذیری بارش یکی از مهمترین عوامل آب و هوایی است که سیستم های طبیعی و اقتصادی را کنترل می کند. این موضوع به ویژه در مناطقی نظیر ایران که در منطقه خشک و نیمه خشک واقع شده، چشمگیرتر است. در تحقیق حاضر رابطه فراوانی الگوهای هوا با شاخص ENSO مورد تحلیل قرار گرفته است. به منظور طبقه بندی الگوهای گردشی، داده های روزانه مربوط به تراز 500 هکتوپاسکال و فشار تراز دریا در فصل زمستان طی دوره آماری 1961-2003 از مرکز داده های NCEP تهیه گردید. برای طبقه بندی الگوهای هوای روزانه، از روش تحلیل عاملی و خوشه بندی استفاده شد و در نهایت هشت الگوی گردشی اصلی در فصل زمستان برای ایران شناسایی شد. به منظور شناسایی ارتباط بین فراوانی انواع الگوهای گردشی هوا با فازهای گرم، خنثی و سرد ENSO، داده های ماهانه شاخص فوق نیز از مجموعه داده های بازسازی شده NCEP استخراج گردید و فراوانی هر یک از الگوهای گردشی هوا طی فازهای گرم،‌ سرد و خنثی محاسبه شد. نتایج حاصل از این پردازش نشان داد که الگوهای هوای کم فشار مدیترانه، کم فشار جنب قطبی، پرفشار شرقی، پرفشار شمالی، پرفشار اروپای شرقی و تلفیق سامانه پرفشار سیبری با پرفشار اروپایی در فاز النینو از فراوانی بیشتری برخوردارند. در حالی که الگوهای هوای پرفشار سیبری و پرفشار مرکزی در دوره های لانینا بیشتر است.

با توجه به ارتباط تنگاتنگ الگوهای گردش جوی و عناصر اقلیمی، می توان پدیده های فرین آب وهوایی، مانند سیل و خشکسالی و دوره های خشک و تر را به تغییرات الگوهای گردش جوی نسبت داد. برای طبقه بندی الگوهای سینوپتیکی بارش زا، داده های گردآوری شده میانگین روزانه تراز 500 هکتوپاسکال و فشار سطح دریا طی دوره آماری 2008-1950 مورد استفاده قرار گرفت و برای ارزیابی نقشه الگوهای بارش، داده های مجموع بارش روزانه طی دوره آماری 2008-1960 جمع آوری شدند. با استفاده از روش تحلیل مؤلفه های اصلی، همه روزهای مورد مطالعه را به هجده گروه تقسیم بندی شدند و پس از آن، نقشه های ترکیبی تراز 500 هکتوپاسکال و فشار سطح دریا برای هر یک از تیپ های هوا تهیه شد. برای ارزیابی رابطه الگوهای گردش جوی بر احتمال وقوع بارش و شدت بارش، شاخص PI مورد استفاده قرار گرفت. نتایج پژوهش حاضر نشان داد، الگوهای گردش جوی 4CP، 5CP، 12CP، 1CP و 15CP، جزء الگوهای بارش زای شدید و فراگیر و الگوهای گردش جوی 7CP، 13CP، 16CP، 17CP و 18CP، جزء الگوهای بارش زای ملایم هستند. از نظر توزیع فراونی سالانه، الگوهای گردش جوی 3 CP، 5 CP، 13CP و 15CP در سرتاسر سال و الگوهای گردش جوی 2CP، 6CP و 10CP در فصل تابستان، فعالیت دارند.

در دوره ی سرد سال، ریزش برف سنگین باعث بروز مشکلات و خسارات زیادی می شود. وسعت خسارات ناشی از ریزش برف های بسیار سنگین در بخش های مختلف پیامدهای دارد، از جمله تخریب ساختمان ها و تاسیسات، اختلال در بخش هایی نظیر حمل و نقل و توزیع سوخت و انرژی در فعالیت های بخش صنعتی و کشاورزی. همچنین، وقوع پدیده ی یخبندان در چنین شرایطی باعث تشدید خسارات می شود. در دوره ی سرد سال، لزوم شناخت و آگاهی از مکانیسم تشکیل چنین پدیده ای، که ریشه در الگوهای گردش جوی در مقیاس سینوپتیکی دارد، می تواند نقش موثری در مدیریت خطر و بحران داشته باشد. هدف اصلی این مطالعه شناسایی الگوهای گردش جوی مربوط به روزهای همراه با ریزش برف سنگین در حوضه های غرب ایران است. در این مطالعه، روزهایی را که حداقل 15 سانتیمتر برف طی 24 ساعت داشتند و ریزش برف در سطح فراگیری گزارش شده بود به منزله ی روز با ریزش برف سنگین انتخاب شد. سپس، برای شناسایی و طبقه بندی الگوهای گردشی مربوط به روزهای فوق، داده های روزانه مربوط به تراز 500 هکتوپاسکال و فشار تراز دریا ی روزها مذکور از مرکز داده های NCEPتهیه شد. برای طبقه بندی الگوهای روزهای همراه با برف سنگین از روش تحلیل مولفه های اصلی و خوشه بندی استفاده شد. سرانجام، الگو های گردش اصلی ریزش برف سنگین در منطقه ی مطالعه شناسایی شد. الگوهای به دست آمده می تواند در امر پیش بینی روزهای همراه با برف سنگین کارایی داشته باشد.

توفان های تندری، به دلیل رفتار بسیار نامنظم در ابعاد مکانی و زمانی، در منطقه شمال غرب ایران از پدیده های آب و هوایی حائز اهمیت به شمار می روند، زیرا این نوع بارش ها نقش بسیار مهمی در فعالیت های اجتماعی و اقتصادی مانند تولید محصولات کشاورزی، استفاده از زمین زراعی، و مدیریت منابع آب دارند. در این پژوهش، به منظور شناسایی الگوهای سینوپتیک توفان های تندری طی بازه زمانی 1961-2016، از داده های ایستگاهی بارش شدید بیش از 50 میلی متر و داده های فشار ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال استفاده شده است. روش نقشه های خودسازمان دهSOM  و آزمون پتیت در نرم افزار  Rبه منظور شناسایی الگوهای بارش به کار گرفته شده است. براساس نتایج، نُه الگوی جوی در تراز 500 هکتوپاسکال نشان داده شده و تصاویر مربوط به هر الگو در نرم افزار Grads ترسیم شده است. این الگوها نشان می دهند که در بارش های شدید بهاره رخداد بلوکینگ امگایی شکل، تشکیل ناوه عمیقی بر روی شمال خزر، و پدیده بلوکینگ رکس؛ در الگوهای تابستان بلاکینگ حلقه آتش و بلاکینگ کم فشار بریده؛ در الگوی زمستان بلوکینگ رکس؛ و در الگوی پاییز یک ناوه عمیق در بخش شمالی ایران و بلوکینگ کم فشار بریده دیده می شود. بیشترین درصد بارش متعلق به الگوی B3 با 45درصد فراوانی و کمترین مقدار بارش متعلق به الگوی A1 با 20درصد است.