باد شمال

نسیم دریا- خشکی به منزلة گردش محلی تحت تأثیر واداشت های بزرگ و مقیاس جوی است. در این تحقیق تأثیر الگوهای همدیدی باد شمال بر رفتار باد ساحلی در منطقة بوشهر بررسی شده است. الگوی فشاری خاص تراز پایین در فصل های گرم و گاهی در فصل های سرد، سبب ایجاد میدان باد شمال غربی در جنوب ترکیه، عراق و خلیج فارس می شود که عامل مهمی در برداشت و انتقال گردوغبار در این مناطق است. این پدیده، الگوی باد ساحلی را تحت تأثیر قرارمی دهد و در مواقعی محو می کند. مشاهده شد در سال2010 باد شمال تابستانی در ماه های می، ژوئن و ژوئیه رخداد بالایی داشته و باد شمال زمستانی در بازة زمانی دسامبر تا مارس و برای چند بازة چندروزه رخ داده است. تأثیر این پدیده بر نسیم دریا- خشکی در منطقة بوشهر با استفاده از داده های ایستگاه های اندازه گیری در منطقة بوشهر و مدل WRF بررسی شده است. در روزهایی که نسیم دریا- خشکی تحت واداشت بادشمال از بین برود، میانگین سرعت وزش باد روزانه بیش از روزهایی است که نسیم دریا- خشکی رخ داده است، به طوری که سرعت وزش باد در روزهایی که گردش نسیم دریا- خشکی شکل نمی گیرد، حدود 15 تا 18 متر بر ثانیه مشاهده شده است، در حالی که میانگین سرعت وزش باد در سایر روزها حدود 8 متر بر ثانیه بوده است.

در کار حاضر نقش ناوه پارسی و جت تراز پایین در تشدید باد شمال به عنوان عامل اصلی تشکیل طوفان های گردوغبار فراگیر دوره گرم سال غرب ایران بررسی شده است. به این منظور معیارهای کاهش دید افقی به کمتر از 1000متر در بیش از 50 درصد ایستگاه های منطقه و کد همدیدی 06(معرف پدیده گردوغبار) در 21 ایستگاه همدید غرب کشور(استان های خوزستان، ایلام و کرمانشاه) طی سالهای 2000 تا 2009 پالایش گردید. در مجموع از 346روز-ایستگاه غبارآلود، 28 گردوغبار فراگیر با تداوم 1 تا 12 روز شناسایی شد که 20 مورد از آنها مربوط به دوره گرم سال(به ویژه ماه های جون و جولای) می باشند. در ادامه الگوی سیستم های فشار، میدان تاوایی، دمای پتانسیل، میدان واگرایی، بردار باد و نیمرخ های قائم با استفاده از داده های NCEP/NCAR (با تفکیک 2.5*2.5 درجه) و داده هایی ERA-Interim (تفکیک 0.125 درجه) پایگاه ECMWF در محدوده 10 الی 60 عرض جغرافیایی شمالی و 20 الی 75 طول جغرافیایی شرقی در تمامی سطوح اتمسفر استخراج گردید. نتایج نشان داد که طوفان های گردوغبار دوره گرم سال در غرب ایران مربوط به گرادیان شیب فشار تراز پایین در ناوه پارسی بوده که اگرچه از منشأ کم فشار موسمی می باشد، لیکن تقویت این کم فشار بیش از هر چیز به عوامل محلی و توپوگرافی دامنه های روبه باد غربی زاگرس وابسته است. تعمیق این سامانه با تقویت باد شمال (شامال) عامل شکل گیری طوفان های گردوغبار فراگیر در غرب ایران می شود. علاوه بر آن، طوفان های گردوغبار فراگیر به دلیل محدودیت بادهای قوی به سطوح پایین به ندرت به ارتفاع فراتر از 1000متر توسعه می یابند. سرعت این بادها اغلب به فراتر از 50کیلومتر در ساعت می رسد. رخداد وارونگی شدید شبانه در دامنه های روبه باد زاگرس در ساحل خلیج فارس که عموماً در ارتفاع 400-450متری گسترش می یابد، باعث گرادیان سرعت باد شدید شده و یک جت زیرین اغلب شبانه در ارتفاع 250-350متری متأثر از سازوکار گرمایشی بلکادار توسعه می یابد.

در این تحقیق به منظور تبیین علل وقوع توفان های گرد و غباری تابستانه درجنوب غرب ایران و منابع اصلی گرد وغبار آن ها، ساختار گردش منطقه ای جو مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا با بهره گیری از داده های ساعتی میزان دید در 8 ایستگاه هواشناسی واقع در استان های خوزستان و ایلام، تعداد 30 مورد توفان فراگیر برای یک دوره زمانی شش ساله (2003 1998) استخراج شد. سپس با بهره گیری از داده های شبکه بندی شده NCEP/NCAR و شاخص آیروسل سنجنده TOMS ویژگی های دینامیکی و همدیدی هریک از توفان های گرد و غباری از دو روز قبل از وقوع توفان تا زمان اوج در مقیاس6 ساعته مورد بررسی قرار گرفت. تعیین منابع اصلی گرد و غبار برای هر یک از توفان های گرد وغباری نیز با بهره گیری از مدل لاگرانژینی HYSPLIT و با استفاده از روش ردیابی پسگرد به انجام رسید. نتایج تحقیق بیانگر آن است که پرفشار عربستان و زبانه ی کم فشار زاگرس بیش از هر مؤلفه ی گردشی دیگری در شکل گیری توفان های مقیاس منطقه ای در منطقه ی خلیج فارس و جنوب غرب ایران نقش دارند. در بررسی الگوهای همدیدی توفان های گرد و غباری، سه الگوی زوجی، ناوه ی موج غربی و پرفشار به عنوان الگوهای همدیدی اصلی در زمان وقوع توفان ها تعیین گردید. در این میان الگوی زوجی خود به دو الگوی تابستانه و الگوی انتقالی تقسیم می گردد. به طور کلی در الگوی زوجی، بدنبال تقویت و گسترش جنوب سوی واچرخند ترکمنستان، شیو افقی باد در ترازهای زیرین جو افزایش می یابد که در ادامه با افزایش گردش چرخندی در زبانه ی کم فشار زاگرس همراه می گردد. این فرآیند در یک پسخور مثبت ضمن تقویت همزمان زبانه ی کم فشار زاگرس و پرفشار عربستان شکل گیری یک جت تراز زیرین موسوم به باد شمال را در منطقه همشارش دو سامانه در پی دارد. در پی استقرار چنین الگویی، باد شمال نقش مهمی در وقوع توفان های گرد و غباری تابستانه در جنوب غرب ایران دارد. در الگوی ناوه ی موج غربی به جهت گسترش و نفوذ ناوه ای بر غرب خاورمیانه و شکل گیری یک منطقه گردش چرخندی/ کم فشار بر شمال عراق و استقرار همزمان پرفشار عربستان بر جانب جنوبی آن، یک شیو افقی شدید باد در امتداد نصف النهاری با جریانات شرق سو از جانب عراق به سمت جنوب غرب ایران همراه می گردد. نهایتاً در الگوی پرفشار به سبب قرار گرفتن یک سامانه پرفشار بر روی منطقه ی جنوب غرب ایران، گرد و غبار از مرکز کم فشاری که در غرب سامانه پرفشار قرار گرفته، به داخل سامانه منتقل شده و از طریق پرفشار در سطح منطقه نزول یافته و پخش می گردد. خروجی های مدل HYSPLIT نشان می دهد که به طور کلی منابع اصلی غبار برای توفان های گرد و غباری جنوب غرب ایران محدوده ای در حدفاصل مرکز تا شمال عراق، شرق سوریه تا شمال عربستان می باشد. بررسی مسیرهای انتقال ذرات در توفانهای گرد و غباری از وجود یک جت تراز زیرین خبر می دهد که موجب انتقال افقی ذرات گرد و غبار در یک لایه کم عمق گردیده و از پخش عمودی آن در لایه های بالاتر جو جلوگیری می کند. مقایسه بین الگوها هم چنین آشکار ساخت که الگوی پرفشار از محدودترین و کوچکترین منطقه ی انتقال ذرات برخوردار است. در عین حال در الگوی زوجی تابستانه ذرات گرد و غبار اساساً یک مسیر شمال غرب جنوب شرق سو را تا رسیدن به منطقه ی مطالعه طی می نمایند. بهره گیری از شاخص AAI نشان می دهدکه الگوی زوجی تابستانه در قیاس با سایر الگوهای همدیدی، بیشترین گسترش افقی گرد و غبار را بر روی خاورمیانه تجربه می کند و در عین حال در بین سه الگوی همدیدی از بالاترین تمرکز منطقه ای گرد و غبار نیز برخوردار است.

باد شمال یکی از رویدادهای جوّی مهم منطقه خاورمیانه و عراق است که در دوره گرم سال فعال شده و موجب رخداد توفان های گرد و غبار در منطقه می شود. هدف از این پژوهش، بررسی اقلیم شناسی باد شمال با استفاده از داده های بلندمدت است. برای دستیابی به این هدف، داده های ساعتی فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، بادِ مداری و باد نصف النهاری برای 4 تراز 1000، 850، 700 و 500 هکتو پاسکال و دوره 44 ساله و در تفکیک مکانی 25/0 درجه قوسی از پایگاه داده کوپرنیکوس برداشت شد. برای هر متغیر و هر تراز با توجه به محدوده مورد مطالعه، ماتریسی به ابعاد 365×17061 مهیا شد و درنهایت داده های بلندمدت فشار تراز دریا، مبنای کار قرار گرفت. تحلیل مؤلفه اصلی فشار تراز دریا نشان داد که مؤلفه اول معرّف سازوکار باد شمال تابستانه است. پراکنش مکانی این مؤلفه استقرار الگوی کم فشار در منطقه خلیج فارس و حاکمیت الگوهای پرفشار در ارتفاعات زاگرس، کوه های قفقاز و اروپای شرقی است. بازه زمانی حاکمیت باد شمال تابستانه از ماه می تا اواخر سپتامبر است. مؤلفه دوم تبیین کننده باد شمال زمستانه است. پراکنش مکانی این مؤلفه، استقرار الگوی کم فشار بر دریای سرخ و الگوی پرفشار بر کوه های زاگرس و قفقاز را نشان می دهد. پهنه بندی مکانی فشار تراز دریا، الگوی کلی استقرار سامانه های فشار شامل کم فشار خلیج فارس، منطقه پرفشار که بیشتر بخش های شمالی و غربی منطقه و بخش حایل که بین منطقه کم فشار و پرفشار رد و بدل می شود را شامل می شود. این نقشه نشان می دهد که وزش باد شمال تحت تأثیر شیو فشار کانون های فشار شمالی (ترکیه دریای سیاه) و غربی (مدیترانه، شمال آفریقا-عربستان) قرار دارد که باعث می شود شار هوا از سمت شمال غرب به سمت جنوب شرق و در امتداد زاگرس به حرکت درآید. باد شمال تابستانه در تراز 1000 هکتوپاسکال در امتداد جلگه بین النهرین از شمال غرب به سمت جنوب شرق می وزد و در ماه ژوئیه به اوج فعالیت خود می رسد. در نقشه تراز 1000 هکتوپاسکال، باد شمال در مرز سوریه غربی است اما در جنوب مدار 35 درجه تغییر جهت داده و به سمت جنوب شرق متمایل می شود. باد شمال در ترازهای پایین حرکت می کند و دیواره بلند رشته کوه زاگرس مانع گسترش باد شمال به بخش های داخلی ایران شده و آن را به سمت شمال خلیج فارس هدایت می کند. شدت باد شمال تابستانه در تراز 850 نسبت به تراز 1000 هکتوپاسکال بیشتر بوده و جهت شمال غربی دارد.