بارش های سنگین

بیشتر مناطق ایران از بلای محیطی سیل آسیب پذیر هستند. از جمله عوامل مهمّ این آسیب پذیری، رخداد بارش های سنگین و ناهمواری ها است. با اینکه فراوانی منابع آب و خاک، غرب ایران را به دومین قطب کشاورزی ایران تبدیل کرده است؛ ولی کوهستانی بودن این سرزمین با بارش های سنگین بر آسیب پذیری منابع طبیعی، به ویژه منابع خاک، افزوده است. در این پژوهش با تهیّه و بررسی داده های بارش روزانه 30 میلی متر و بیشتر، به عنوان بارش های سنگین، طیِّ سال های 1997 تا 2006 در 9 ایستگاه داده سنجی جوّی از غرب ایران، 10 موج بارش استخراج شد. نتایج اوّلیّه نشان داد، طیّ روزهای پُربارش این 10 موج، شهر ایلام دچار بیشترین روزهای بارش سنگین بوده؛ یعنی در همه ی موج های بارش سنگین شرکت داشته است و در این حال همدان دارای کمترین روزهای بارش سنگین بوده؛ یعنی تنها دو موج شرکت داشته ا ست. همچنین نتایج نشان داد، سال 1997، سالی با بیشترین فراوانی امواج بارش سنگین بوده است. از 10 موج بارش سنگین مورد بررسی، حاکمیّت واچرخند طیّ 8 موج، روی محور زاگرس یا مناطق مرکزی و شرقی تر مشاهده شد. طیّ 5 مورد از این 8 مورد، سامانه ی داخل ایران، در دو مورد در شرق ایران و در یک مورد روی نواحی شمالی زاگرس و کشور ترکیه مشاهده شد. بازیابی سامانه های فشار عامل در تراز دریای آزاد و موقعیّت ناوه ها در تراز 500 هکتوپاسکال، از حدود دو روز پیش از آغاز تا پایان دوره ی بارش سنگین، نشان داد به تبع پیدایش واچرخند روی بامه ایران در موقعیّت میان دو ناوه یکی در غرب و دیگری در شرقِ سامانه ی بارش زا، جابه جایی شتابان و شرق سوی سامانه ی بارش زا کُند می شود. الگوهای شار افقی نم ویژه در تراز 700 هکتوپاسکال نشان دادند که این کُندی به پیدایش و تقویت هسته های تغذیه ی نم مطلق روی شرق دریای مدیترانه، شمال و میانه دریای سرخ و خلیج فارس کمک کرده است.

در این پژوهش سعی بر آن است تا منابع رطوبت و مسیر حرکت آن برای بارش های سنگین جنوب و جنوب غرب ایران با استفاده از الگوریتم جدیدی مبتنی بر رودخانه ی جوی شناسایی شود. به همین منظور از بارندگی روزانه ی 17 ایستگاه سینوپتیک در بازه ی زمانی 1986 تا 2015 در جنوب و جنوب غرب ایران که بازه ی زمانی مشترک دارند و منطقه ی مورد مطالعه را به طور کامل پوشش می دهند استفاده شده است. همچنین از مجموعه داده های مراکز ملی پیش بینی محیطی/ مرکز ملی تحقیقات جوی (NCEP/NCAR ) مرکز پیش بینی های میان مدت اروپا ​​(ECMWF) و داده های تحلیل مجدد (ERA-interim) با قدرت تفکیک مکانی 75/0 در75/0 طول و عرض جغرافیایی با تفکیک زمانی 6 ساعته استفاده شده است. متغیرهای استفاده شده شامل بخار آب یکپارچه (IWV)، رطوبت ویژه (q) و مولفه های مداری و نصف النهاری باد (u,v) می باشند. در این پژوهش برای شناسایی و مسیریابی رودخانه های جوی از الگوریتمی مبتنی بر محاسبه ی انتگرال قائم انتقال افقی بخار آب (IVT) استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که منبع اصلی رطوبت بارندگی در جنوب و جنوب غربی ایران، جنوب دریای سرخ و خلیج عدن می باشد. البته خروجی نقشه ها نشان می دهد که دریای عرب نیز در تامین رطوبت این بارش ها بی تاثیر نبوده است. شبه جزیره عربستان نیز با توجه به میزان بالای انتقال رطوبت، به عنوان مسیر انتقالی، حجم بسیار زیادی از رطوبت را به سمت منطقه ی مورد مطالعه گسیل می کند. در انتها، مسیر رطوبت به منطقه ی مورد مطالعه ترسیم و شناسایی شد و نتیجتا با در نظر گرفتن 3 شرط اصلی برای رودخانه ی جوی، میتوان گفت مسیر به دست آمده، همان مسیر رودخانه ی جوی می باشد.

به منظور تبیین اندرکنش بنیادین هواسپهر و محیط سطحی و کشف الگوهای گردشی موجد بارش سنگین استان خراسان رضوی بارش 29/03/2007 میلادی به عنوان یک روز شاخص انتخاب گردید. مبتنی بر برونداد پایگاه یاخته ایی داده بارش آفرودیت کانون اصلی ریزش های این روز شرق درگز با 43/66 میلی متر برآورد گردید. به منظور تعیین الگوهای همدید تابع های جبهه زایی، شار رطوبت، چرخندگی، نقشه های فشار سطح زمین و سطوح 500، 700 و 850 ه.پ به صورت 6 ساعته از پایگاه NCEP/NCAR اخذ و با رویکرد محیط به گردش تحلیل شدند. نتایج نشان داد که الگوی هواسپهر در هنگام رخداد بارش سنگین ناوه ژرف مدیترانه است که محور فرود آن در شرق دریای مدیترانه قرار گرفته و دریای سرخ به عنوان منبع اصلی این بارش ها ایفای نقش می نماید. در زمان در زمان حدوث چنین شرایطی یک سیستم مانع بر روی شمال ایران مستقر و باعث خواهد شد تا شاخه جنوبی سامانه غربی از روی دریای عرب و خلیج فارس به نواحی غربی کشور کشیده شود. در چنین شرایطی میزان رطوبت در نواحی سودان و دریای سرخ بالاست و نحوه وزش باد نیز به گونه ای است که رطوبت را از دریای سرخ و عرب مکیده و به نواحی غربی ایران هدایت می کند. مسیر کلی سامانه یاد شده در بدو تشکیل غربی - شرقی بوده اما پس از ورود به ایران مسیر آن به سمت شمال شرق تغییر جهت خواهد داد. تصاویر ماهواره ای نیز بخوبی تاییدی بر سازوکار نامبرده می باشند.

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.

شمال شرق ایران بعضی اوقات تحت تأثیر بارش های شدید قرار گرفته و همین عامل باعث خسارات فراوانی می گردد. این مطالعه از طریق طبقه بندی الگوهای همدیدی مرتبط با بارش های سنگین، به بالابردن درک ما از مکانیزم های دینامیکی که چنین بارش هایی را تولید کرده کمک می کند. در این مطالعه یک روز بارش سنگین، روزی تعریف شد که کل بارش روزانه در حداقل 3 ایستگاه، برابر یا بیشتر از 15 میلی متر ثبت شده باشد. بر این اساس 186 روز در ماه های اکتبر تا می سال های 1970 تا 2006 انتخاب شدند. علاوه بر آن از میانگین روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال، فشار تراز دریا و مؤلفه های باد مداری (U) و نصف النهاری (V) در تراز 500 و 850 هکتوپاسکال در روزهای وقوع بارش های سنگین با تفکیک مکانی 5/2 درجه در شبکه مختصاتی 20-60 درجه شمالی و 70-20 درجه شرقی نیز استفاده شده است. جهت طبقه بندی داده های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال و استخراج الگوهای آن از روش ترکیبی کمی و کیفی بهره برده شده است. ابتدا تحلیل مؤلفه های اصلی با آرایه S بر روی ماتریس داده ها انجام شدند و به کمک آزمون غربالی 9 مؤلفه نخست - که 91 درصد واریانس داده ها را توجیه می کردند- انتخاب و به روش وریمکس چرخانده شدند. سپس روش خوشه بندی K-means به منظور طبقه بندی نمرات عاملی که از روش PCA بدست آمده بودند، بکار برده شد . همچنین با استفاده از روش دستی نقشه های 6 ساعته ی هر روز بارش، تا حداکثر 72 ساعت قبل از شروع بارش بررسی گردیدند. نتایج حاصله بیانگر آن است که سه نوع الگو در ریزش بارش های سنگین منطقه مورد مطالعه موثر هستند: کم فشارهای سودانی، کم-فشارهای ترکیبی سودانی- مدیترانه ای و کم فشارهای مدیترانه های. در بین این سه الگو، سنگین ترین بارش ها مربوط به الگوی سودانی است.

بارش متغیری است که مقدار، شدت و نوع آن، در ابعاد زمانی و مکانی تغییر می کند. وقوع بارش های سنگین نمودی از این تغییرات است که عاملی مخاطره آمیز در بروز حوادث طبیعی مثل سیل می باشد. در این پژوهش با هدف بررسی رفتار بارش و دبی حوضه ی آبریز بابلرود، ایستگاه قران تالار، به عنوان ایستگاه شاخص انتخاب گردید. سپس چرخه های حاکم بر پارامترهای بارش و دبی ایستگاه مزبور در مقیاس سالانه (1391-1355) بر اساس تکنیک تحلیل طیفی تخمین زده شد. نتایج حاصله از تحلیل طیفی بر روی سری های زمانی دبی و بارش در سطح %95 اطمینان، نشان دهنده ی وجود یک چرخه 2 سالانه مشترک در دبی و بارش سالانه است. همزمانی وقوع چرخه ی معنی دار 2 ساله در سری زمانی بارش و دبی بدین معنی است که در هر 2 سال، تکرار رویدادهای بارشی سالانه، دبی سالانه را نیز متأثر می سازد. سپس با استخراج روزهای توام با بارش های سنگین در حوضه ی آبریز بابلرود، به بررسی رفتار جو در سطح زمین (SLP) و ارتفاع سطح میانی جو (سطح 500 هکتوپاسکال) در زمان وقوع آنها پرداخته شد. پس از گروه بندی این روزها بر اساس تکنیک تحلیل خوشه ای، سه الگو به عنوان الگوهای غالب بارش های سنگین در حوضه ی آبریز بابلرود، تعیین گردید. مشخص شد که شکل گیری امواج کوتاه در بستر امواج بلند و هدایت آن به سمت ایران و تأثیر عوامل جوی فوقانی مهم ترین عامل ایجاد بارش های سنگین در سواحل خزری و حوضه ی آبریز بابل رود می باشند.