تحلیل همدید

واچرخند عربستان یکی از مؤلفه های گردش جوی مؤثر بر بارش دوره سرد ایران است. هدف از این تحقیق بررسی موقعیت جغرافیایی این واچرخند در تراز 850 ﻫ .پ (هکتوپاسکال) هم زمان با بارش های ماهانه دوره سردِ ایران است. برای این هدف، از داده های بارش بازکاوی شده پایگاه interim ERA مرکز پیش بینی های میان مدت اروپا (ECMWF) و جوی مرکز ملی پیش بینی های محیطی و پژوهش های جوی ((NCEP / NCAR استفاده شد. موقعیت جغرافیایی مرکز واچرخند در روزهای بارشی استخراج شد. نتایج پژوهش نشان داد در روزهایی با بارش سبک، متوسط، و سنگین به ترتیب 2 / 80، 3 / 67، و 8 / 41 درصد از روزها واچرخند عربستان دارای مرکز بسته مستقل بوده است. هم زمان با رخداد بارش در ایران فراوانی مراکز واچرخندی بر ساحل جنوب شرقی شبه جزیره عربستان و دریای عرب متمرکز بوده است. اما بیشینه دریافت بارش (بارش سنگین) در ایران زمانی است که واچرخند در محدوده دریای عرب مستقر باشد. به طور کلی، حرکت شرق سوی واچرخند و استقرار آن بر روی دریاهای عرب و عمان با توجه به سازوکار گردش جوی حاکم مناسب ترین الگو برای انتقال رطوبت به سامانه های بارشی ورودی به ایران است. در کل، می توان گفت موقعیت این واچرخند و جا به جایی آن به خصوص به سمت شرق و شمال شرق، با میزان و موقعیت پهنه بارشی ایران ارتباط مستقیمی دارد.

توفان های گرد و غبار، یکی از پدیده های چیره در مناطق خشک و نیمه خشک جهان به شمار می رود و با توجه به اثرات شگرف در مسائل اقتصادی- اجتماعی، سلامتی انسان و محیط زیست، به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. این توفان ها در بیشتر موارد از بادهای آشفته (جبهه ها و همرفت ها) و نیرومند و سایش سطوح بیابانی حاصل می شوند و مقادیر زیادی گرد و غبار را از سطوح نرم و ریز بیابان بلند می کنند و توانایی دید را به کمتر از 1000 متر می رسانند. به علت گستردگی و فراوانی رخداد گرد و غبار در استان خوزستان و مناطق غربی ایران در پژوهش حاضر به تحلیل سینوپتیک شرایط و الگوهای رطوبتی و فشاری، روزهای گرد و غبار (با دید افقی کمتر از 1 کیلومتر) در سطح استان خوزستان در دوره آماری 11 ساله (2000-2010) و دوره مطالعاتی فصلی(گرم و سرد) پرداخته شده است. جهت تحلیل و مطالعه داده ها در بازه زمانیˏ ساعتی(میزان دید افقی، رطوبت نسبی، بارندگی، سرعت و جهت وزش باد) از اداره کل هواشناسی استان خوزستان اخذ شده است. همچنین جهت منشأیابی و جهت حرکت پدیده، تصاویر ماهواره ای در روز اوج رخداد مورد تحلیل قرارگرفته است. برای شناسایی دقیق الگوهای پایدار و ناپایدار جو، مقادیر شاخص های ناپایداری بر اساس نمودارهای اسکیوتی تعیین و تحلیل قرار گرفته است. واکاوی نقشه ها حاکی از حاکمیت الگوهای پرارتفاع سطوح میانی جو، پشته مدیترانه ای و گسترش مداری آن در جهت شرق و افزایش شیب فشاری پرفشار عربی همراه با کاهش رطوبت و افزایش گرادیان هسته های پرسرعت است که در تشدید کاهش دید افقی در دوره اول تأثیرگذار بوده است. در دوره دوم (الگوهای فشاری پدیده گرد و غبار، پشته شرق آفریقا همراه با گردش واچرخندی، جوی پایدار را حاکم ساخته است. در بازه سوم مورد مطالعه، با کاهش فشار در ساعاتی از شبانه روز، در برخی از ایستگاه ها بارندگی به ثبت رسیده که علت آن تمرکز هسته ی بیشینه تاوایی نسبی بر جو جنوب غرب ایران می باشد. تصاویر ماهواره ای نیز جهت حرکت و گسترش ریزگردها از مناطق جنوبی عراق و شمال و مرکز عربستان را نشان داده است.

یخبندان یکی از حوادث طبیعی است که رخداد زود رس و دیر رس آن می تواند جنبه های مختلف زندگی بشری را تحت تأثیر قرار دهد؛ بنابراین این پژوهش با هدف پیش بینی عوامل جوی رخداد این پدیده با رویکرد محیطی به گردشی انجام گرفته است. برای این کار داده های محیطی مربوط به دمای کمینه روزانه سال های 2001-2017، برای 9 ایستگاه سینوپتیکی واقع در استان های اردبیل، ارومیه و تبریز از سازمان هواشناسی کل کشور اخذ گردید و روز های با دمای زیر صفر درجه سانتی گراد که 40 درصد پهنه موردمطالعه را دربرگرفته بودند انتخاب شدند و با استفاده از روش خوشه ای سلسله مراتبی ward که بر روی نقشه های میانگین فشار تراز دریا مربوط به روزهای یخبندان اعمال شده بود طبقه بندی روز های فرین انجام گرفت. به منظور تعیین نماینده هر طبقه با استفاده از اسکریپت نویسی در محیط متلب، همبستگی لوند بین نقشه های روزهای مختلف هر طبقه ۲ تا ۵ گروهی با ضریب ۵/۰ محاسبه شد؛ و روز هایی که ضریب همبستگی 5/0 و بیشترین شباهت را با اکثر روز های آن طبقه داشت نماینده گروه معرفی شد. پس از تعیین روز نماینده داده های جوی از سایت نووا تهیه گردید و نقشه های فشار تراز سطح دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، بردار باد، دمای تراز 500 هکتوپاسکال و ضخامت جو در نرم افزار گردس ترسیم گردید. نتایج 4 الگو برای روز های یخبندان نشان داد بیش ترین سامانه های مؤثر بر روی شمال غرب ایران سامانه های پرفشار سیبری، کم فشار جنب قطبی و پرفشار اروپای شمالی بوده است و مناطق موردمطالعه در قسمت جلوی فراز واقع گشته و چرخندگی منفی هوا شرایط پایداری را به ارمغان آورده است. در بیش تر این الگو ها باد های غربی که در کانال تاوه قطبی حرکت داشته اند هوای سرد عرض های شمالی را وارد جو مناطق مطالعاتی کرده اند و دمای پایین هوا را موجب شده اند.

بارش های سیل آسا به دلیل ناگهانی بودن آن خسارات سنگینی در بخش های مختلف تأسیسات زیربنایی، عمرانی و کشاورزی برای مناطق مختلف کشورمان به ویژه مناطق پربارش به بار می آورند. در پژوهش حاضر به شناسایی الگوهای فشار تراز دریا و تحلیل شرایط همدید و ترمودینامیک روزهای بارش ابرسنگین در نیمه غربی ایران پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از داده های ایستگاه زمینی و در نظر گرفتن دو شرط آستانه بارش بالاتر از صدک 98 درصد و فراگیری بیش از 50 درصد، 20 روز بارش ابرسنگین طی فصل پاییز دوره آماری 1991- 2019 استخراج شد. داده های فشار تراز دریا بر روی یاخته هایی 2/5 در2/5 درجه ی قوسی در 10 تا 70 درجه ی عرض شمالی و 0 تا 80 درجه ی طول شرقی از مرکز جوی- اقیانوسی آمریکا (NCEP/NCAR) استخراج شدند. بر روی ماتریس هم پراش داده های فشار تراز دریا در 20 روز بارش ابرسنگین، تحلیل خوشه ای با روش ادغام وارد انجام شد و بعد از تحلیل چشمی در نهایت 3 الگوی همدید فشار هنگام رخداد بارش های ابرسنگین پاییزه در نیمه غربی کشور مشاهده شد. نتایج حاصل از تحلیل همدیدی نقشه ها نشان داد که به هنگام رخداد بارش های ابرسنگین، در تراز دریا از یک سو با گسترش مراکز کم فشار از سمت جنوب دریای سرخ و شرق آفریقا، مدیترانه، عرض های شمالی اقیانوس اطلس و اروپا و از سوی دیگر بانفوذ زبانه هایی از پرفشارهای سرد مستقر بر روی سیبری، فلات تبت- هیمالیا، اروپا و روسیه باعث شکل گیری مناطق جبهه زایی فعال و به تبع آن شیو فشاری شدید در خاورمیانه و نیمه غربی ایران شده و منجر به رخداد روزهای بارش ابرسنگین در منطقه موردمطالعه گردیده است. نتایج حاصل از تحلیل نقشه های ترکیبی وزش رطوبت و ارتفاع ژئوپتانسیل نشان داد که با گسترش ناوه های عمیق از عرض های فوقانی و نفوذ آن تا عرض های جنوبی و استقرار بر روی منابع رطوبتی شرایط را برای تزریق رطوبت در ترازهای زیرین جو (1000 و 850 هکتوپاسکال) از منابع آبی عرب، عمان و خلیج فارس و در ترازهای میانی جو (700 و 500 هکتوپاسکال) با مداری شدن جریان های جوی از منابع آبی مدیترانه و سرخ به سمت نیمه غربی کشور را فراهم کرده اند.

سیلاب به عنوان یکی از بلایای طبیعی با داشتن بیش ترین فراوانی نسبی وقوع همواره زندگی بشر را تهدید نموده است. هدف از انجام این تحقیق کشف روابط الگو های گردش جوی با سیلاب های حوضه آبخیز بالیخلو چای اردبیل به منظور جلو گیری از مخاطرات آن با رویکرد محیطی به گردشی است. برای این کار داده های دبی برای سه ایستگاه پل الماس، نیر، گیلانده از سال (1353-1392) از اداره آب منطقه ای استان اردبیل اخذ شد و با استفاده از روش خوشه بندی سلسله مراتبی ward دو مورد از سیلاب رخداده در تاریخ 16 اسفند 1388 و 17 آذر 1389 به عنوان فرین انتخاب و تحلیل گردید. داده های مربوط به سطوح فوقانی جو از سایت مرکز ملی پیش بینی محیطی (NCEP-NCAR) تهیه شد و نقشه های ترکیبی فشار تراز سطح دریا با ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال، بردار باد با آب قابل بارش، امگا با تاوایی و هاف مولر رطوبت ویژه در محیط نرم افزار گردس ترسیم گشت. نتایج تحلیل سینوپتیکی نشان داد حاکمیت سامانه کم فشار حرارتی مدیترانه ای و پر فشار حرارتی چین عامل مهمی در اغتشاش جوی بوده و در کنار آن قرار گیری منطقه موردمطالعه در جلوی محور فرود ناوه ی شرق مدیترانه حرکات چرخندی هوا را در پی داشته و وضعیت سرعت قائم هوا و تاوایی روی منطقه موردمطالعه بیانگر جوی ناپایدار بوده است. مقدار نم ویژه نیز از روز قبل از وقوع سیل در لایه های پایینی اتمسفر افزایش یافته و شار رطوبت دریای مدیترانه از طریق باد های غربی جنب حاره ای بر جو منطقه موردمطالعه در ایجاد بارش های سیل آسا نقش مهمی داشته است.

سیل یکی از مخرب ترین بلایای طبیعی است که در طول تاریخ خسارت های زیادی را به مردم تحمیل کرده و می کند. از این رو، هدف غایی این مطالعه ی همدید، تبیین اندرکنش های کلیدی میان جو و محیط سطحی و به عبارتی کشف رابطه ی میان الگوی گردشی موجد بارش های سیل زا در منطقه ی قم به منظور پیش بینی وقوع رگبارهای منجر به سیل است. بدین منظور برای تحلیل همدید بارش های سنگین فروردین 1388 استان قم که پدیده ی سیل را به همراه داشت، با استفاده از رویکرد محیطی به گردشی، الگوهای گردشی ایجاد کننده ی بارش های سیل زا شناسایی شد و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که بارش های سیل زا در منطقه غالباً از ادغام دو سامانه ی کم فشار نشأت می گیرند: الف) کم فشارهای مهاجر همراه با جبهه از سمت شرق مدیترانه و ب) کم فشارهای منطقه دریای سرخ. در عین حال، الگوهای ضخامت جو، منطقه ی کژفشاری شدیدی را آشکار ساخت که ناشی از برخورد توده هوای سرد عرض های بالایی با هوای گرم و مرطوب نفوذی از سمت شمال آفریقا می باشد. تحلیل الگوهای تابع همگرایی شار رطوبت نیز نشان داد که بارش های سیل زا نتیجه ی شارش رطوبت از پهنه های آبی مدیترانه ی شرقی، دریای سرخ شمالی و خلیج فارس به منطقه ی قم و انباشت رطوبت در این پهنه است.

هدف از این مطالعه تحلیل و تعیین الگوهای همدید منجر به یخبندان های فراگیر ایران است. برای رسیدن به این هدف دمای حداقل روزانه 663 ایستگاه هواشناسی همدید و اقلیم شناسی کشور برای یک بازه زمانی 43 ساله از سال 1962 تا 2004 از سازمان هواشناسی ایران اخذ شد. در ادامه نقشه های همدمای حداقل روزانه کشور از 1/1/1962 تا 31/12/2004 به مدت 9116 روز و با استفاده از روش میانیابی کریگینگ تهیه شدند. سپس براساس یک معیار مکانی یخبندان ها به سه گروه یخبندان های جزئی (کمتر از 25 درصد از مساحت ایران)، یخبندان هائی نیمه فراگیر (بین 25 درصد تا 65 درصد) و یخبندان های فراگیر ( بیش از 65 درصد از مساحت ایران) تقسیم بندی شدند. سپس ماه ها، فصل ها و سال هایی ک یک واحد انحراف معیار پایین تر و یا بالاتر از میانگین بلندمدت روزهای همراه با یخبندان های فراگیر داشتند انتخاب و در نهایت میانگین الگوهای گردشی برای سال ها، فصل ها و ماه هایی که دارای حداکثر و حداقل فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر بودند مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در دوره های همراه با حداکثر فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر تقویت و گسترش نصف النهاری کم فشار جنب قطبی (کم فشار ایسلند) باعث جابجایی زبانه غربی پرفشار سیبری به سمت عرض های جغرافیایی پایین تر می شود. این جابجایی باعث استقرار یک پرفشار موضعی بر روی دریای مدیترانه می شود که گردش واچرخندی این پرفشار علاوه بر ریزش هوای سرد بر روی نیمه غربی ایران باعث عقب راندن زبانه نصف النهاری کم فشار موسمی سودان به سمت عرض های جغرافیایی پایین تر می شود که نتیجه آن چیزی جزء کاهش رطوبت و دما بر روی نیمه غربی ایران نیست. اما در دوره های با حداقل فراوانی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر شرایطی بر عکس دوره های حداکثری مشاهده می شود. بدین ترتیب که با تضعیف کم فشار جنب قطبی و متعاقب آن کاهش گستردگی مکانی مداری و نصف النهاری آن، پرفشار سیبری میل بیشتری به گسترش نصف النهاری در جهت شمالی کانون مرکزی خود پیدا می کند و از گستردگی زبانه غربی این سامانه پرفشار کاسته می شود. در نتیجه یک کم فشار موضعی بر روی دریای مدیترانه مستقر می شود. تحت چنین شرایطی، شاهد نفوذ بیشتر زبانه کم فشار موسمی سودان از طریق دریای سرخ به سمت عرض های جغرافیایی بالاتر است. لذا نفوذ این زبانه و ترکیب آن با کم فشار روی دریای مدیترانه باعث افزایش دما و همچنین رطوبت در جنوب، غرب و شمال غرب ایران می شود که این وضعیت تعدیل شرایط اقلیمی سرد بر روی نیمه غربی ایران را به همراه دارد. در سطح 250هکتوپاسکال نیز سرعت و موقعیت روباد حاکی از تضعیف سرعت آن بر روی ایران در زمان حداکثری روزهای همراه با یخبندان های فراگیر و تقویت سرعت آن در زمان حداقلی روزهای همراه با یخبندان های فراگیر یران دارد.

نوسانات اطلس شمالی الگوی مؤثری از تغییرپذیری گردش عمومی جو در محدوده ی برون حاره نیمکره ی شمالی و از عوامل اصلی کنترل عناصر اقلیمی مانند بارش و دما است. دارای اثرات اقتصادی و اجتماعی بزرگ بر بخش های انرژی، کشاورزی، صنعت و ... است. بنابراین با توجه به اهمیت این نوسان بر فعالیت های بشری و رابطه ی آن با عناصر اقلیمی و از جمله بارش، سبب گردید تا به شناسایی و تحلیل و گروه بندی فاز مثبت این نوسان و در پی آن استخراج الگوهای توام با آن پرداخته شود. داده های مورد نیاز این تحقیق شامل اندازه گیری های مقادیر بارش به صورت روزانه برای ایستگاه های سینوپتیک، اقلیمی و باران سنجی کل کشور از سال 1388-1340 می باشد که از دو منبع سازمان هواشناسی و وزارت نیرو گردآوری شد و با استفاده از روش آماری چندمتغیره و به کارگیری از نرم افزار matlab،surfer و grads به استخراج الگوهای همدیدی حاصل از این فاز پرداخته شده است. در نهایت پنج الگو استخراج و نشان داد که با وجود شرایط پایداری در پنج الگوی سطح زمین در این فاز، میزان ریزش های جوی بالا بوده است که توجیه این مطلب با استفاده از الگوهای تراز 500 هکتوپاسکال صورت گرفت. ایران در جلوی محور ناوه ی مربوط به مدیترانه واقع شده است. بنابراین ریزش های جوی کشور تحت تأثیر این ناوه در زمستان رخ داده است.