کم فشار بریده

در این مطالعه یک مدل ساده پیش بینی بارش که به دو پارامتر سرعت قائم و آب بارش شو وابسته است، به منظور برآورد میزان بارش بر روی ایران به کارگرفته شده است. در محاسبه سرعت قائم و آب بارش شو از روش های مختلفی استفاده شده است. روش جنبش شناختی با تابع تصحیح واگرائی و معادله امگای شبه زمینگرد برای برآورد سرعت قائم و انتگرال گیری قائم از نم ویژه در ترازوهای مختلف فشاری و استفاده از دما و دمای نقطه شبنم سطح زمین برای برآورد آب بارش شو به کار رفته است. با به کارگیری داده های مدل تمام کره ای AVN با گام افقی یک درجه و نیز داده های بایگانی مرکز NCEP/NCAR با گام افقی دو و نیم درجه ای در مختصات کروی و روی ترازهای فشاری مختلف، برای دو حالت موردی مشخص سرعت قائم و آب بارش شو به روش های مختلف محاسبه شدند. بررسی ها نشان می دهند که برای دو حالت موردی بیست و ششم تا بیست و هشتم دسامبر سال 2004 و دهم تا دوازدهم ژانویه 2002، استفاده از روش جنبش شناختی با تابع تصحیح واگرائی به سبب بستگی به واگرائی افقی، و در نتیجه به سبب بستگی به مولفه ای افقی باد، چون باد حاصل تمام کنش های انرژی زای درون جو می باشد، سرعت قائم نتیجه مناسبی را به دست می دهد. همچنین انتگرال گیری قائم از نم ویژه در ترازهای مختلف فشاری به سبب رابطه مستقیم آن با مجموع جرم بخار آب موجود در جو از سطح زمین تا پایان جو، نتیجه مناسبی از آب بارش شو را به دست می دهد. از این رو با مقایسه نتایج به دست آمده از مدل با میزان بارش واقعی ایستگاه های موجود، چنین بر می آید که این مدل ساده دو پارامتری با وجودی که میزان بارش را به سبب در نظر نگرفتن شار رطوبتی از عرض های جنوبی که سم بزرگی در ریزش های جوی ایران دارد، بیشتر از مقدار واقعی برآورد می کند ولی الگوی تغییرات فضایی و زمانی بارش را به خوبی نشان می دهد. به علاوه بررسی ها نشان می دهد که گرمای نهان آزاد شده در فرآیند های ترمودینامیکی و دینامیکی بر روی دریای عمان پیش از گرمای نهان آزاد شده بر روی شرق دریای مدیترانه است.

در بیشتر مناطق کشور به ویژه در ارتفاعات بلند، نوع غالب بارش به صورت برف است که می تواند منبع اصلی تأمین کننده آب رودها، چشمه ها، سفره های آبی زیر زمینی و قنات ها محسوب شود. به سبب موقعیت جغرافیایی و شرایط توپوگرافی، ارتفاعات بلند استان یزد نیز یکی از مناطق برف خیز کشور است. هدف این تحقیق شناخت، بررسی و تحلیل همدید- دینامیک ریزش برف در استان یزد است. بدین منظور پس از شناسایی موقعیت جغرافیایی منطقه و با توجه داده های مورد نیاز، 12دوره بارشی برف در طول دوره آماری 1999تا 2011 شناسایی شدند. برای شناسایی حرکت توده هوا و بررسی سامانه های همدید به استان، از داده های برف و بارش روزانه و نقشه های همدید سطح زمین و ترازهای فوقانی جو، رودباد، امگا، چرخندگی و وزش رطوبتی، از پایگاه NCEP/NCAR استخراج و نقشه های مربوطه در محیط GrADS ترسیم شده است: پس از بررسی های ترمودینامیکی هوایی که استان یزد را تحت تأثیر خود قرار می دهد و مطالعه ویژگی های دینامیکی از نظر تقویت و تضعیف سامانه های فشاری و تحلیل همدید آن ها، سه الگوی همدیدی و فشاری استخراج شده است. در الگوی اول سامانه های ترکیبی شرق مدیترانه و سودانی به همراه عمیق تر شدن ناوه شرق مدیترانه و نفوذ هوای سرد از زبانه های پرفشار عرض های بالا و شمال کشور، سبب ریزش برف به ویژه در ارتفاعات استان یزد می شود. در الگوی دوم با ایجاد پدیده بلوکینگ سبب ماندگاری هوای سرد به مدت چند روز در استان به همراه ناوه عمیق شرق مدیترانه و دریای سرخ و فعالیت همزمان این دو توده هوای جبهه ای سبب ریزش برف و سرمای شدید در استان یزد می شود. در الگوی سوم با استقرار و نفوذ پرفشار دریای خزر و سیبری و ایجاد پدیده کم فشار بریده (سردچال) در نواحی شمالی و مرکزی ایران باعث ریزش برف در نواحی مرکزی و استان یزد می شود.

در این پژوهش، دو سامانه بارشی زمستانه که در روزهای نهم تا دوازدهم ماه های ژانویه و فوریه سال 2020، به ترتیب سبب سیلاب در استان سیستان و بلوچستان و بارش برف سنگین در استان گیلان شده است، از دیدگاه همدیدی بررسی شد. نتایج نشان داد هرچند این دو سامانه از نظر شکل ظاهری با هم متفاوت اند، ولی هر دو هسته سردی دارند و از نظر نحوه تشکیل و تقویت مشابه هستند. تقویت ناوه ارتفاع تراز میانی، ایجاد حرکت چرخندی و فرارفت تاوائی نسبی مثبت در شرق ناوه، وجود همگرایی در سطوح پایین، ایجاد یا تقویت کم فشار در سطح زمین در موقعیت شرق ناوه، در تشکیل و تقویت این دو سامانه بارشی نقش اصلی را برعهده دارند. این سازوکارها با نظریه تشکیل و توسعه سامانه های کم فشار عرض های میانی هماهنگ است. یکی از تفاوت های آشکار این دو سامانه، تداوم و افزایش سرعت باد شمالی در سامانه اولی است که در اثر تغییر نصف النهاری جت قطبی ایجاد شده است. این شرایط سبب شده است تا انحناء چرخندی ایجاد شده در محور جت جنب حاره ای، در سامانه اولی بیشتر شود و به سوی جنوب نیز امتداد یابد. این انحناء در سامانه اولی در شرق دریای سرخ و در سامانه دومی در شمال شرق دریای مدیترانه قرار گرفته است. همچنین در سامانه اول فرارفت هوای گرم و مرطوب از دریای عرب و دریای عمان و در سامانه دوم فرارفت هوای سرد از روی دریای خزر شرایط مناسبی را برای به ترتیب بارش همرفتی و بارش برف سنگین فراهم کرده است.

بارش های سنگین امروزه به خاطر مخاطرات و خسارات وارده، از جنبه های مهم در مطالعات آب و هوایی هستند. کم فشارهای بریده با ایجاد ناپایداری جوی در رخداد بارش سنگین در ایران تأثیرگذار هستند. در این راستا ابتدا متغیرهای آب وهوایی دما، بارش و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال جو در ارتباط با تشکیل کم فشارهای بریده طی دوره (2018-1986) بررسی شد. سپس جهت پیش نگری تغییرات رخداد کم فشار بریده درآینده و اثر آن بر بارش سنگین، از پایگاه داده ECMWF نسخه ERA-Interim و مدل های CMIP5 با رویکرد ریزمقیاس نمایی CORDEX تحت دو سناریوی انتشار خوش بینانه RCP4.5  و بدبینانه RCP8.5 تا سال 2099 استفاده شد. نتایج نشان داد که در سناریوی RCP4.5 افزایش بارش به میزان حداقل 41/2 میلی متر و در سناریوی RCP8.5  کاهش بارش حداکثر به میزان 91 میلی متر برآورد شد. ناهنجاری های فشار سطح 500 هکتوپاسکال براساس RCP4.5 و RCP8.5 به میزان 5/61 و 5/92 ژئوپتانسیل متر افزایش خواهد داشت. کمترین فراوانی رخداد کم فشار بریده در سال های 1995 و 1996 به تعداد 10 رخداد، و بیشترین رخداد در سال های 1986 با 30 رخداد بوده است. با افزایش دمای هوا و پیش روی پرفشارجنب حاره ای به سمت عرض های بالا، محل تشکیل و مسیر حرکت کم فشارهای بریده در دوره 33 ساله به سمت عرض های جغرافیایی شمالی تر کشیده شده اند که می تواند شواهدی از اثرات تغییر اقلیم در ایران باشد. وجود رابطه مستقیم معنادار بین فراوانی رخداد کم فشار بریده و بارش سنگین در سطح خطای 5 درصد تأیید شد. همچنین میزان تأثیر کم فشارهای بریده در فراوانی بارش سنگین ایستگاه های ایران به ویژه ایستگاه های شمالی چشم گیرتر بوده است.