الگوهای فشار

الگوهای فشار سطوح بالای جوّ، شرایط جوّی سطح زمین را کنترل می کنند. شناسایی این الگوها در سطح منطقه ای برای بررسی رفتار پارامترهای سطحی، تغییرات و پیش بینی ضروری می باشد. به منظور شناسایی الگوهای فشار کنترل کننده ی اقلیم ایران در دوره ی سرد سال، داده های روزانه ارتفاعی سطح 500 هکتوپاسکال با تلاقی های 5/2درجه در محدوده ی 10-70 شمالی و 10-80 شرقی از مرکز ملی پیش بینی محیطی (NCEP) برای دوره ی 2010-1948استفاده شده است. مراکز فعالیت یا کانون های کنترل کننده ی اقلیم ایران با روش تحلیل مؤلفه های عمده(PCA) تعیین شده اند. هرکدام از مراکز فعالیت با الگوی فشار خاصی، اقلیم ایران را کنترل می کنند. نتایج نشان می دهد که هشت مرکز کنترل کننده، اقلیم ایران در دوره ی سرد سال را تحت تأثیر قرار می دهند. سیبری شمالی، مهم ترین مرکز کنترل کننده ی اقلیم ایران می باشد. بیش تر مراکز فعالیت در شمال و فقط مونسون پاکستان در جنوب ایران قرار دارد. عمدتاً الگوهای فشار نصف النهاری، با پدیده های مانع و سردچال همراه است. تراف های عمیق و ریج های قوی، پدیده ی عمده بادهای غربی در ایران می باشند.

آلودگی هوا به عنوان یکی از مهم ترین مخاطرات فناوری عصر حاضرمی باشد. از آنجاییکه کلانشهر مشهد با این بحران شهری مواجه است، هدف مطالعه حاضر شناسایی الگوهای جوی مؤثر بر آلودگی هوای شهر مشهد طی دوره آماری 1389-1386می باشد. سوال پژوهش این است که آیا سامانه های جوی که وارد شهر مشهد می شوند در تشدید آلودگی هوا تاثیر گذارند؟ برای شناسایی الگوهای موثر در ایجاد آلودگی در روز دو آلاینده مونوکسیدکربن (CO) و مواد معلق (PM10) در نیمه سرد سال، داده های روزانه فشار سطح دریا (SLP) و 500 هکتوپاسکال به کار گرفته شد.همچنین از روش های چندمتغیره، تحلیل مؤلفه اصلی(PCA) و خوشه بندی(CL) استفاده شد و این روزها در 5 گروه قرار گرفت و برای هر گروه ، نقشه-های مرکب از داده های سطح متوسط دریا (SLP) و 500 هکتوپاسکال تهیه و تفسیر همدید گردید. نتایج نشان داد وجود ناوه در اطراف دریاچه آرال، موجب ریزش هوای سرد به شمال شرق ایران شده و در سطح زمین موجب قوی تر شدن پرفشار سیبری گردیده،از طرفی استقرار یک سامانه پرفشار در غرب ایران موجب ورود جریانات شمال غربی شده ، که این الگوهای فشار موجب کاهش شدید دما و پایداری هوا، تراکم غلظت آلاینده ها در شهر مشهد شده است. همچنین وجود کم فشارها ، باعث ناپایداری و انتقال ذرات گردوغبار از بیابان های ترکمنستان به شهر مشهد شده اند.

به دلیل شرایط اقلیمی خشک دشت کویر، پهنه های ماسه ای عمده ای در قسمت های مختلف آن پراکنده شده است. در مکان گزینی و جهت گیری این پهنه های ماسه ای، عوامل مختلفی نقش دارند که از مهم ترین آنها می توان به توپوگرافی و جهت باد غالب اشاره کرد. از آنجا که باد یکی از عوامل مؤثر در تولید تپه های ماسه ای و استقرار آنها است، می توان با استفاده از آمار باد ایستگاه های هواشناسی و رسم گل باد، جهت و سرعت باد را تعیین کرد. با توجه به اینکه در محدوده ی دشت کویر، به دلیل شرایط نامساعد طبیعی، ایستگاه های هواشناسی محدود است، بنابراین از داده های دینامیک جو برای مطالعه ی جهت باد در سطح دشت کویر و ریگزارهای مورد مطالعه استفاده شد. برای این امر با توجه به میانگین ارتفاع دشت کویر (درحدود 700 متر)، داده های مربوط به سطح فشار 925 هکتوپاسکال، برای تعیین نوع وزش بادهای فصل تابستان، به منزله دوره خشک دشت کویر مورد استفاده واقع شد. بادهای مداری غالب شرقی غربی و بادهای نصف النهاری شمالی جنوبی در سطح دشت کویر به همراه توپوگرافی قسمت های جنوبی و جنوب غربی، سبب تراکم بیشتر ریگزارها در این قسمت های دشت کویر شده است. با استفاده از داده های حاصل از بادهای مداری و نصف النهاری، جهت بادهای تابستانی در قسمت های مختلف دشت کویر مشخص شد که تا حدود زیادی با جهت گل بادهای ایستگاه های هواشناسی و نوع مورفولوژی عوارض ماسه ای در تصاویر ماهواره ای منطبق است. مطالعه جهت بادهای تابستانی، نشان دهنده وجود دو سامانه فشار متفاوت مؤثر در جهت گیری ریگزارهای واقع در نیمه شرقی و غربی دشت کویر است.

در این مطالعه به بررسی الگوهای فشار مسبب رخداد سامانه های همرفتی با بارش سنگین (بر اساس WMO با مجموع بارش بیش از 10 میلی متر) در جنوب غرب ایران، طی دوره آماری (2005-2001) پرداخته شده است. بدین منظور داده های بازکاوی شده NCEP با قدرت تفکیک شبکه های افقی 5/2 درجه طول و عرض جغرافیایی به کار گرفته شده است. برای استخراج الگوها از روش های همبستگی و بردار ویژه بهره جویی شد. نتایج حاصل از روش همبستگی به دلیل دقت بیشتر، در تحلیل های بعدی مورد استفاده قرار گرفت و درصد شکل گیری سامانه ها در هر الگوی ترکیبی از سطح زمین تا سطح 500 به دست آمد. فشار سطح دریا در هفت الگو، ارتفاع ژئوپتانسیل سطح 850 هکتوپاسکال در هشت الگو و ارتفاع ژئوپتانسیل سطح 500 هکتوپاسکال در پنج الگو طبقه بندی شدند. با بررسی شرایط همدیدی و الگوهای رخداد سامانه های همرفتی، معلوم شد که رخداد سامانه های همرفتی در جنوب غرب ایران تا اندازه زیادی وابسته به گسترش و نفوذ زبانه کم فشار سودانی بوده است. بخش گسترده ای از سامانه هایی که جنوب غرب ایران را تحت تأثیر قرار دادند، در امتداد منطقه همگرایی دریای سرخ (جنوب شرق عراق، کویت و شمال شرق شبه جزیره عربستان) شکل گرفتند.

واکاوی آمار بلندمدت رخداد گردو غبار استان خوزستان نشان می دهد که این استان از60 سال گذشته با پدیده گردو غبار مواجه بوده است اما طوفان های گردوغبار فراگیر با پوشش مکانی بیش از 50 درصدی و حداقل تداوم زمانی2 روزه در دو دهه اخیر مهمان این استان شده است. دو شرط لازم برای وقوع طوفان های گردو غبار فراگیر یکی فراهم بودن بستر و وجود ذرات ریزدانه با قطر کم و حجم زیادکه تشکیل منبع گردو غبار را داده باشد و یکی هم شرایط سینوپتیک - دینامیکی به عنوان نیروی محرکه و منتقل کننده ذرات گردو غبار از مناطق منشاء به سایر مناطق است. در همین راستا هدف از این تحقیق بررسی و تحلیل الگوی همدیدی گردوغبارهای فراگیر استان خوزستان در دوره گرم سال می باشد. برای این منظور داده های مربوط به کدهای گردو غبار 20 ایستگاه سینوپتیکی از سازمان هواشناسی اخذ گردید. سپس با اجرای تحلیل خوشه ای به شناسایی الگوی های موثر بر گردوغبارهای خوزستان پرداخته شد. نتایج نشان داد که در تعیین الگوهای همدیدی طوفان گردوغباری دوره گرم سال، پنج الگو نقش دارند که شامل: 1) کم فشارحرارتی گنگ. 2) کم فشار گنگ، کم فشار شرق اروپا، پرفشار شمال شرق اروپا. 3) کم فشار گنگ، پرفشار اروپا. 4) پرفشار عظیم اروپا، پرفشار قزاقستان. 5) پرفشار کلاهک قطبی، کم فشار گنگ، کم فشار ایسلند. سازوکارهای همدیدی رخداد گردوغبار در الگوهای اول تا چهارم نقش کم فشار گنگ که در فصل گرم سال با گرمایش شدید هوا و با ماهیت حرارتی بر روی جنوب آسیا شکل می گیرد، نقش اساسی در رخداد گردوغبار بر روی خوزستان داشته است. همچنین نفوذ و گسترش زبانه های کم فشار بر روی بخش های وسیعی از خاورمیانه و مخصوصاً بیابان های عراق، اردن، سوریه و شمال عربستان، موجب تقویت جریان بالاسو و به طبع در نبود رطوبت سبب صعود و انتقال ذرات ریز گردوغبار و دیگر آلاینده ها به سمت کشور بویژه استان خوزستان شده است.

بادهای توفنده از پدیده های مخرب اقلیمی می باشند که همه ساله خسارات جبران ناپذیری به مزارع، تاسیسات و جاده ها وارد می نمایند. با توجه به اینکه ِخطه شمال غرب ایران بخصوص استان اردبیل یکی از مناطق بادخیز کشور است، این پژوهش به منظور شناسایی الگوهای همدید مسبب بادهای شدید آن انجام گرفته است. بدین جهت با در نظرگیری سرعت باد برابر و بیش از 28 نات بر ثانیه، 783 روز به عنوان روزهای همراه با باد توفنده در استان اردبیل شناسایی شدند. سپس با انجام یک تحلیل مولفه مبنا برروی داده های ارتفاع ژئوپتانسیل در تراز 500 هکتوپاسکال این 783 روز، 7 مولفه تشخیص داده شد که 92% از واریانس داده ها را بیان می کرد. سرانجام با خوشه بندی این 7 مولفه 10 الگوی گردشی متمایز به عنوان الگوهای همدید عهده دار بادهای توفنده استان اردبیل شناسایی شدند. بررسی آرایش توپوگرافی تراز 500 هکتوپاسکال این الگوها گویای غلبه ی ناوه و پشته بر این الگوهاست. بدین معنی که این الگوهای عمدتاً شامل ناوه، پشته و یا ترکیبی از ناوه پشته بوده و سایر سامانه ها نظیر کم ارتفاع بریده، سامانه های بندالی و ..، در این الگوها قابل مشاهده نیستند. هر چند که ممکن است سامانه های یادشده در الگوهای تکی هر یک از 783 روز مشاهده شوند اما غلبه و تأثیر نفوذ بر عهده این سامانه ها نیست. از سوی پراکنش زمانی الگوها نشان داد، در تراز 1000 هکتوپاسکال الگوهای تابستانه مشابه الگوهای زمستان بهار پاییز است اما نکته قابل توجه معکوس شدن موقعیت مکانی سامانه های فشار تراز 1000 هکتوپاسکال در دو الگوی تابستانه است به طوری که یک کم فشار به جای پرفشار برروی زاگرس و یک پرفشار به جای کم فشار برری دریایی خزر قرار می گیرد.

مطالعه بارندگی به عنوان یک عنصر بسیار مهم آب و هوایی و رکن اصلی در مطالعات بیلان آب اساس برنامه ریزی های منابع طبیعی هر کشوری را تشکیل می دهد. بدین جهت در این تحقیق به منظور شناسایی نقش الگوهای فشار در بارش های سواحل جنوبی دریای خزر بارش روزانه ایستگاه های سینوپتیک و کلیماتولوژی سواحل جنوبی دریای خزر در دوره آماری 2003-1986 به صورت کنترل کیفیت شده از سازمان هواشناسی کشور تهیه شد. کل منطقه بر اساس بارش روزانه و به روش خوشه بندی ، پهنه بندی شده به سه ناحیه مجزا تقسیم شد. در هر ناحیه توالی های بارش 2 روزه و بیشتر برای دوره آماری مورد مطالعه استخراج شد. برای هر توالی یک نمونه معرف انتخاب گردید و سپس برای هر توالی نمونه در هر ناحیه نقشه های سطح زمین و سطح 500 هکتوپاسکال استخراج گردیده و بررسی گردید. بدین ترتیب الگوهای فشار برای توالی های بارش 2 روزه و بیشتر در هر ناحیه مشخص گردید. نتایج تحقیق نشان می دهد که: بیشتر بارش ها در توالی های دو و سه روزه رخ می دهند که نشان دهنده دینامیک بودن عامل آنها است. سیستم های سینوپتیک ایجاد کننده این بارشها پرفشار های دینامیک غربی هستند که غالبا در ماه اکتبر وارد منطقه می شوند. این سیستم ها با هدایت هوای سرد از روی آب گرم دریای خزر سبب ناپایداری شده و در سواحل ایران بارش ایجاد می کنند. علیرغم باور عمومی نقش پرفشار سیبری در ایجاد بارش های منطقه کم رنگ بود.  

ایران کشوری کم بارش همراه با ریزش های جوی با شدت بالا است که سیستم های سینوپتیکی مختلف بر روی آن تأثیرگذارند، از مهم ترین این سیستم ها کم فشار سودانی است، لذا شناخت کم فشارهای منطقه سودان از اهمیت خاصی برخوردار است، هدف از این مطالعه جمع آوری یک شناخت کامل و جامع از مجموعه مطالعات انجام شده در رابطه با این کم فشار، ساختار و شکل گیری و تأثیرات آن بر اقلیم مناطق اطراف است. مطالعه حاضر با استفاده از روش کتابخانه ای و جستجو در منابع معتبر علمی و پژوهشی در رابطه با تحقیقات انجام شده در مورد کم فشار سودان انجام گرفته است و هیچ گونه داده پردازی در آن انجام نشده است، به این گونه است که تغییرات زمانی و مکانی کم فشار سودان را طی چند سال و اثر آن بر اقلیم مناطق اطراف به ویژه ایران را موردبررسی و تحلیل قرار داده است. به طور کل نتایج این تحقیق را می توان به چند دسته تقسیم کرد که شامل مطالعات در رابطه با شناخت و مطالعه کم فشار سودان، ساختار و شکل گیری آن در طول زمان، الگوهای فشار مؤثر بر آن در سطوح مختلف اتمسفر و اثرات آن بر اقلیم مناطق اطراف به ویژه ایران موردبررسی قرارگرفته است، در ادامه تأثیر این کم فشار بر بارش های فصلی و بهاری ایران، بارش برف و تگرگ، سیل، طوفان های تندری و همچنین تأثیر الگوهای پیوند از دور بر این سامانه کم فشار نیز مطالعه شده است و در آخر تحلیل این یافته ها موردبررسی قرارگرفته است. می توان نتیجه گرفت که سامانه کم فشار سودانی یک ناوه معکوس در منطقه شمال شرق افریقا و جنوب غرب خاورمیانه می باشد که عامل تقویت و جابجایی آن در ترازهای بالایی ناوه مدیترانه و رودباد جنب حاره است و در سطح زیرین تزریق رطوبت از دریای عرب و عمان از طریق پرفشار عربستان به داخل آن است که عامل ناپایداری شدید بر روی ایران و یک عامل اصلی ایجاد بارش های سنگین در مناطق مختلف کشور می باشد.