HYSPLIT

این تحقیق به منظور شناسایی منابع گردوغبار تهران با استفاده از مدل HYSPLITو سیستم های گردشی جو در سطوح مختلف انجام گرفت. بررسی آماری سال های 2005-1981 نشان داد، یکی از فراگیرترین وقایع گردوغباری در استان تهران در ماه می (اردیبهشت) سال 2000 رخ داده که بیش از 4 روز در ایستگاه های آبعلی، چیتگر، فیروزکوه، کرج و تهران شمال تداوم داشته است. برای رسیدن به هدف ذکر شده که تعیین کانون های ذرات گردوغبار و مسیر حرکت آن ها می باشد، ابتدا با استفاده از داده های جوی سطح بالا شامل: باد مداری، باد نصف النهاری و ارتفاع ژئوپتانسیل ترازهای 850 و 700 هکتوپاسکال، نقشه های گردشی جو از دو روز قبل از وقوع توفان روز یک می (30اردیبهشت) تا پایان روزهای دوم (31اردیبهشت)، چهارم (2 خرداد) و پنجم (3 خرداد) ماه می مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نقشه های گردشی جو سیستم های سینوپتیکی مؤثر در وقوع پدیده گردوغبار، جهت جریانات و سرعت آن ها تعیین گردید. مدلسازی با روش ردیابی پسگرد برای تعیین مسیر حرکت ذرات غباری در 48 ساعت قبل از وقوع پدیده غبار در تهران، در سه سطح ارتفاعی 100، 500 و 1000 متری اجرا شد. با توجه به آنکه در فصل انتقالی بهار هنوز سیستم های فشار عرض های شمالی بر روی ایران فعال هستند، بنابراین در مطالعه حاضر نتایج تحقیق بدون اثر این سیستم ها نبوده است. مشاهدات تراز 700 هکتوپاسکال نشان داد یکی از سیستم های فشاری مؤثر در وقوع گردوغبار و تعیین مسیر آن ها پرفشار مستقر بر روی عربستان است که در تمام روزهای غباری مورد مطالعه این سامانه حرکت و جابه جایی اندکی داشته و تقریباً به صورت یک سیستم دائمی در منطقه بوده است. سیستم فشاری مؤثر دیگر در وقوع گردوغبار روزهای یکم و دوم ماه می در تهران، کم فشار مستقر در شمال ایران می باشد. مطالعه مسیرهای انتقال ذرات از خروجی های مدل نشان داد که به طورکلی منابع اصلی غبار بر روی تهران در عرض های 25 تا 37 درجه شمالی، محدوده ای در حدفاصل عراق، عربستان و سوریه می باشد. بررسی ارتفاعی ذرات انتشار یافته نشان می دهد ذرات گردوغبار در لایه های بالایی به سمت ایران جریان پیدا کرده و در سطوح پائین تری به تهران رسیده است.

گردوغبار یکی از مخاطرات محیطی و از پدیده های جوی آشنا برای ساکنان مناطق جنوب و جنوب شرقی کشور است. که هر ساله خسارات فراوانی را به بخش های مختلف وارد می سازد. لذا در این پژوهش به بررسی و شناسایی منابع گردوغبار منطقه، شدت و فرکانس گردوغبار، الگوهای حاکم بر آن و مناطق تحت سیطره گردوغبار در طول دوره آماری 30 ساله (2013-1984) پرداخته شد . بدین منظور از ترکیب تحلیل های آماری، همدیدی و سنجش ازدوری و داده های GDAS ، داده های دما، سمت و سرعت باد و ارتفاع ژئوپتانسیل، تصاویر MODIS و داده های ساعتی ایستگاه های هواشناسی بهره گرفته شد. نتایج حاصل نشان داد که ماه های ژوئن، جولای ، اوت و می به ترتیب از نظر فراوانی و شدت با دید کمتر از 1000 متر بیشترین رخداد و ماه دسامبر کمترین رخداد گردوغبار را دارند و دریاچه خشک شده هامون، بیابان های افغانستان، حاشیه ها جنوبی و شرقی لوت، بیابان ربع الخالی، مناطق مرکزی و شمال شرقی عربستان و جنوب عراق، منابع اصلی و مولد گرد وغبار منطقه مورد مطالعه هستند. همچنین مسیر شمال – شمال غربی و شمال غربی - جنوب شرقی و در موارد محدودی غربی- شرقی مسیرهای اصلی ورود این پدیده به منطقه مورد مطالعه هستند. نتایج واکاوی همدیدی نیز نشان داد که در دوره گرم سال کم فشار موسمی و کم فشار جنوب شرق ایران با هم تلفیق شده و در نهایت در تقابل با پرفشار مستقر بر دریای خزر و شمال ایران سبب شیو فشار شدید و ایجاد بادهای پرسرعت بر روی جنوب شرق ایران می شود که با توجه به نبود رطوبت و خشکی منطقه، هسته گردوغبار شکل می گیرد و موقعیت مکانی کم فشار سبب مکش شدید هوا و انتقال این پدیده به جنوب شرق ایران می شود. در دوره سرد سال نیز با ورود بادهای غربی ناوه عمیقی بر روی مدیترانه در تراز میانی و پیرو آن ایجاد همگرایی سطحی و فعالیت بین دو مرکز واگرایی بالایی و همگرایی سطحی سبب ناپایداری شدید و صعود هوا روی عراق و عربستان می شود. نتیجه چنین سازوکاری ایجاد جریان های پر سرعت باد و در صورت کم بودن رطوبت، هسته گردوغبار بر روی منطقه شکل می گیرد.

در این پژوهش به تحلیل آماری رخداد طوفان های گرد و غبار با استفاده از داده های ایستگاه هواشناسی همدیدی خراسان رضوی پرداخته شد. بر اساس دستورالعمل سازمان جهانی هواشناسی، هرگاه در ایستگاهی سرعت باد از 30 نات بیشتر شود و دید افقی به علت پدیده گرد و غبار به کمتر از یک کیلومتر برسد، طوفان گرد و غبار گزارش می شود. کدهای 30 تا 35 مربوط به طوفان گرد و غبار یا شن معرفی می شود. در این تحقیق، نخست فراوانی رخداد طوفان های گرد و غبار در ایستگاه های همدیدی خراسان رضوی طی سال های 1331-1398 بررسی شد. سپس، به صورت موردی به بررسی رخداد طوفان گرد و غبار در مشهد به علت ایجاد وضعیت بحرانی در این کلان شهر در تاریخ 25/7/1396 برای بررسی مسیر ورودی این طوفان ها پرداخته شد. بررسی تصاویر ماهواره مودیس و تحلیلی الگوی گرد و غبار و همچنین ردیابی بسته های هوا حامل ذرات گرد و غبار با استفاده از مدل HYSPLIT با روش پسگرد و پیشگرد در ایستگاه مشهد به عنوان یکی از مهم ترین ایستگاه های هواشناسی شمال شرق کشور انجام شد. نتایج نشان داد بیشترین فراوانی طوفان های گرد و غبار در سطح استان مرتبط با سبزوار با 136 طوفان ملایم و 79 طوفان شدید و شهرهای سرخس و گناباد در رتبه های بعدی بوده اند. با ردیابی و آشکارسازی پدیده طوفان گرد و غبار به صورت موردی مشاهده شد که این پدیده نخست بر روی ترکمنستان شکل می گ ی ر د و با نفوذ به مرزهای شرقی کشور شهر مشهد را تحت تأثیر قرار می دهد.

رویدادهای طوفان گرد و غبار منطقه ای نگرانی اصلی بسیاری از کشورهای واقع در کمربند خشک جهان هستند. در حال حاضر گردوغبار در مقیاس جهانی و به ویژه در منطقه خاورمیانه به یک چالش جدی تبدیل شده است. با توجه به اثرات تغییر اقلیم و کاربری اراضی، در چند دهه اخیر خسارت بارترین و فراگیرترین بحران محیطی کشور، بروز طوفان گردوغبار قلمداد شده است. این تحقیق در نواحی جنوب غرب ایران با هدف ردیابی مسیر حرکت طوفان های گردوغبار فراگیر انجام شده است. بدین منظور تغییرات طوفان گردوغبار برای شش استان جنوب غرب ایران شامل: خوزستان، ایلام، کرمانشاه، چهارمحال و بختیاری، لرستان و کهگیلویه و بویراحمد با مساحتی در حدود 169266 کیلومترمربع در یک دوره زمانی 22 ساله (2016-1995) مورد آنالیز قرار گرفت. روش تحقیق با بکارگیری مدل ردیابی زمانی- مکانی HYSPLIT است. داده های مورد استفاده شامل: داده های GDAS، دما، جهت و سرعت باد، ارتفاع ژئوپتانسیل در ترازهای مختلف می باشند. از داده های GDAS برای ردیابی مسیر باد در محیط مدل HYSPLIT و داده های دما، ارتفاع ژئوپتانسیل، جهت و سرعت باد استفاده شده است. شبیه سازی مسیر حرکت ذرات گردوغبار نشان داد که اغلب مسیرها از مناطق شمالی و مرکزی عراق و سوریه گذشته و منشاء طوفان های گردوغبار، مناطق مرزی کویری و خشک شمال و مرکز عراق و سوریه هستند.

پژوهش حاضر با هدف آنالیز زمانی و مکانی طوفان های گردوغبار طی بازه ی زمانی 2016 تا 2018 در شهر کرمانشاه با بهره گیری از مدل مسیریابی HYSPLIT و پروداکت MCD19A2 سنجنده ی مودیس در سامانه ی تحت وب گوگل ارث انجین انجام گرفت. جهت مسیریابی منشأ ذرات گردوغبار از روش لاگرانژی مدل HYSPLIT در 48 ساعت قبل از وقوع پدیده گردوغبار در کرمانشاه در سه سطح ارتفاعی 200، 1000 و 1500 متری مورد استفاده قرار گرفت. یافته های حاصل از نقشه های ردیابی مدل HYSPLIT حاکی از آن است که مسیر کلی برای انتقال گردوغبار به منطقه مورد مطالعه مسیر شمال غرب- جنوب شرق با منشأ بیابان های عراق و سوریه در سه ارتفاع 200، 1000 و 1500 متری در روز های 17 ژوئن 2016 و 27 اکتبر 2018 و همچنین مسیر جنوب غرب به غرب با منشأ کویت، شمال عربستان و بخشی از عراق در 2 نوامبر 2017 می باشد. نتایج نقشه های حاصل از پروداکت MCD19A2 سنجنده ی مودیس علی الخصوص نقشه های تناوب رخداد، غلظت تجمعی، تغییرات مکانی و نقشه بیشترین میزان AOD نشان از همبستگی بالا با نقشه های مسیریابی شده مستخرج از مدل HYSPLIT دارد. به طورکلی بر اساس یافته های حاصل از نقشه های مستخرج از پروداکت MCD19A2 سنجنده مودیس طی بازه ی زمانی 2016 تا 2018 شهر کرمانشاه، مناطق مرکزی و شرقی همواره بیشتر از دیگر مناطق شهر درگیر طوفان گردوغبار گردیده و در این راستا مناطق فوق به صورت متوسط، نسبت به دیگر مناطق شهر بیشتر با آلودگی ناشی از گردوغبار مواجه بوده اند. در این راستا نتایج نهایی نشان دهنده ی همبستگی بالا بین داده های PM10 واقعی و مقادیر AOD مشتق شده از سنجنده مودیس می باشد.

غرب ایران هرساله به طور مکرر تحت تأثیر پدیده گرد و غبار قرار می گیرد. این پدیده در سال های اخیر جنبه های مختلفی از زندگی مردم را در این منطقه متأثر ساخته است. هدف این تحقیق شناسایی منشأ گرد و غبارهای وارد شده به نیمه غربی ایران و ردیابی مسیر حرکت آن ها می باشد. روش تحقیق ترکیبی از بررسی های مدلی و سنجش از دوری می باشد. داده های مورد استفاده دوره زمانی 30 ساله از 1979-2008 را پوشش می دهد و شامل: داده های ساعتی گرد و غبار ایستگاه های سینوپتیک (8 نوبت در شبانه روز)، دمای درخشایی طول موج های 11 و 12 میکرومتر برای بارزسازی گرد و غبار در تصاویر MODIS، و داده های GDAS (امانه یکپارچه سازی داده های جهانی)، برای ردیابی مسیر ذرات در محیط مدل HYSPLIT می باشند. نتایج تحقیق نشان می دهد که ایستگاه های دزفول و بوشهر به عنوان دو مرکز بحرانی گرد و غبار در نیمه غربی ایران هستند. فصل بهار بیش ترین رخداد گرد و غبار را دارد. ماه های ژوئیه، مه و ژوئن بیش ترین و ماه دسامبر کم ترین رخداد را دارند. در طول شبانه روز نیز بیش ترین رخداد گرد و غبار بین ساعت های 9 صبح تا 6 بعدازظهر ثبت شده است. منطقه مرزی بین سوریه و عراق، غرب و جنوب غرب عراق به ترتیب دو کانون اصلی گرد و غبار برای منطقه مورد مطالعه هستند. هم چنین در موارد محدودی منطقه ی شرق و شمال شرق عربستان نیز یکی دیگر از کانون های گردوغبار شناسایی شد. نتایج حاصل از ردیابی نشان می دهد که دو مسیر اصلی برای انتقال گرد و غبار به منطقه مورد مطالعه قابل تشخیص است، 1- مسیر شمال غربی – جنوب شرقی 2- مسیر غربی- شرقی و در موارد محدودی مسیر شمالی – جنوبی است. بر اساس نتایج به دست آمده از پردازش تصاویر و خروجی های مدل منطقه ی مرزی بین سوریه و عراق و مسیر شمال غرب – جنوب شرق به ترتیب منشأ و مسیر اصلی ورود گرد و غبار برای نیمه غربی ایران محسوب می شوند.

انتشار گردوغبار معلق در هوا ازجمله بزرگ ترین مشکلات جدی زیست محیطی در نواحی مختلف جهان است؛ این در حالی است که منشأ بیش ترین گردوغبار موجود در جو، ذرات ریزدانه است و این ذرات ریز در مناطق خشک و نیمه خشک از فراوانی بالاتری برخوردارند. پلایای طبس مسینا در ایران به دلیل داشتن آب وهوای گرم و خشک و عاری بودن از پوشش گیاهی و از طرفی به دلیل قرار گرفتن در مسیر باد 120 روزه ی سیستان، یکی از مناطق مستعد تولید گردوغبار است. پژوهش حاضر به بررسی نقش این پلایا بر ریزگردهای این منطقه پرداخته است. بدین منظور، نمونه برداری از پلایای طبس مسینا و ریزگردهای منطقه ی سیستان انجام پذیرفت. این رسوبات از حیث گرانولومتری، مورفوسکپی و کلسیمتری موردمطالعه قرار گرفتند. آزمایشات XRD نشان می دهد که کانی کوارتز و کلسیت در همه ی نمونه ها یافت می شود. همچنین در آزمایش XRF ترکیبات معدنی در همه ی نمونه ها سیلیس، اکسیدآلومینیوم، گازهای فرار و اکسید کلسیم نسبت به سایر ترکیبات معدنی بیش تر است. بر اساس این آزمایشات جنس رسوبات و نیز ترکیبات معدنی در دو منطقه ی پلایای مسینا و زابل یکسان شناسایی گردید. علاوه بر آن، طبق نتایج گرانولومتری رسوبات، حدود 6/59 درصد ماسه ریز بوده و با توجه به اینکه ذرات ریزدانه قادرند تا ارتفاع زیادی از سطح زمین بلند شوند و کیلومترها از مبدأ خود فاصله بگیرند؛ بنابراین پتانسیل انتقال به منطقه ی سیستان را دارا می باشند. با بهره گیری از مدل لاگرانژی  HYSPLITمسیر ذرات گردوغبار ردیابی شد. پس از مسیریابی پس گرد ذرات گردوغبار، پلایای طبس مسینا به عنوان یکی از کانون های شکل گیری گردوغبار در دشت سیستان شناسایی گردید.

ریزگردهای ورودی به کلانشهر تهران از الگوی خاصی پیروی می کند که در پژوهش حاضر علل آن در دوره زمانی 2005 تا 2017 بررسی می شود. داده های استفاده شده در این پژوهش شامل روزهای وقوع ریزگردها و داده های ایستگاه های سینوبتیک تهران بوده است. در این مطالعه از مدل رهگیری بسته های هوا (HYSPLIT)، شاخص های آشکار سازی ریزگردها و تعیین خصوصیات شیمیایی گرد و غبار (از جمله عناصر اصلی و کمیاب از پهنه های انتخابی از روش فولوئورسنس اشعه ایکس XRF) استفاده شده است. یافته ها نشان داد که منشأ اولیه ریزگردهای ورودی به تهران در منطقه های بیابانی و خشک کشور های غرب و جنوب غربی ایران قرار دارد. بخش اعظم منابع خارجی ریزگرد مانند صحاری شمال عربستان و صحاری شرق آفریقا پدیده های جدیدی نیست و به رخداد ریزگردها در دوران جدید مربوط نمی شود، بلکه از گذشته فعّال بوده است و هیچ گاه از منطقه های داخلی ایران، شبیه تهران عبور نمی کردند که علت آن را باید در خشک شدن تالاب ها و دریاچه های داخلی جست وجو کرد. به طور کلی، تغییرات فراوانی مسیر ریزگرد ها و ارتباط آنها را با منابع ورودی نمی توان تبیین کرد؛ اما بیشتر به نظر می رسد که سیستم حرکتی ریزگردها در صدد برقراری نظمی عمیق تر است؛ زیرا ورودی مواد به سیستم دینامیکی ریزگردها در طول حرکت تغییر کرده است؛ در حالی که در مبدأ و شروع سیستم ریزگردها تغییرات چشمگیری رخ نداده است.