جنوب و جنوب غرب ایران

در این مقاله جهت پهنه بندی اقلیمی مناطق جنوب و جنوب غرب ایران، برای مطالعات کشاورزی، 44 ایستگاه سینوپتیک واقع در استانهای خوزستان، چهار محال بختیاری، ایلام، کهگیلویه و بویراحمد، هرمزگان، فارس و بوشهر انتخاب گردید. داده های حاصل از 15 پارامتر اقلیمی موثر بر محصولات کشاورزی برای یک دوره 20 ساله جمع آوری شد و جهت تعیین موثرترین پارامترهای اقلیمی - کشاورزی، روش تجزیه به مولفه های اصلی(PCA) مورد استفاده قرار گرفت. 3 مولفه اول که توجیه کننده 85 درصد واریانس متغیرها بود، انتخاب و از این 3 مولفه 11 متغیر به عنوان موثرترین پارامترهای اقلیمی- کشاورزی شناخته شد. این متغیرها عبارت بودند از: میانگین حداقل درجه حرارت، میانگین درجه حرارت روزانه، تعداد روزهای با ماکزیمم درجه حرارت 30 و بالاتر، تعداد روزهای بارانی، تعداد روزهای طوفانی (باد شدید و باران)، تعداد روزهای ابری کامل، میانگین رطوبت نسبی، کل بارش ماهانه، تعداد روزهای برفی، تعداد روزهای آفتابی و تعداد روزهای نیمه آفتابی. داده های حاصل از متغیرهای اقلیمی انتخاب شده، سپس توسط روش تجزیه خوشه ای همبستگی متوسط (Average linkage) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. پس از دستیابی به دندروگرام حاصل، برش دندروگرام از ناحیه ای زده شد که 9 پهنه اقلیمی برای 44 ایستگاه سینوپتیک انتخاب شده بدست آید. افزون بر این به منظور ارزیابی نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای، از روش تجزیه تابع تشخیص، در طبقه بندی اقلیمی کشور استفاده گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که 97.7 درصد ایستگاه ها بطور صحیح در گروه های مربوط به خود جای گرفته بودند. مشابهت نسبی نوع پوشش گیاهی مناطقی که در یک دسته قرار دارند و ارقام زراعی مورد کشت و کار در هر دسته نشان دهنده این مساله است که پهنه بندی اقلیمی مذکور به واقعیت امر بسیار نزدیک بوده و می تواند جهت مطالعات کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد.

پرفشارهای جنب حاره ای یکی از عناصر اصلی در استخوان بندی گردش عمومی جو است. جابه جایی سالانة این پرفشارها اثر بسیار مهمی بر پراکنش و توزیع زمانی و مکانی بارش و دما در پهنة بزرگی از سیارة زمین دارد. این کمربند پرفشاری که تعیین کنندة کمربند خشک سیارة زمین است، به صورت سلول های منفردی که مکان گزینی آنها ارتباط نزدیکی با امواج بزرگ مقیاس بادهای غربی و شرایط توپوگرافی و پراکنش آب ها و خشکی ها دارد ، ظاهر می شود. در این مقاله سعی شده است اثر جابه جایی مکانی سلول پرفشار عربستان بر بارش های شدید بخش جنوبی و جنوب غربی کشور تحلیل شود. به همین منظور، 41 سامانة بارشی شدید و موقعیت قرار گیری هستة مرکزی سلول پرفشار عربستان در ترازهای 1000، 700، 850 و 500 هکتوپاسکال تعیین شد. به طور تقریبی در تمام ترازهای بررسی شده، هستة مرکزی پرفشار بر روی دریاهای گرم عمان و عرب قرار داشت. در تمام این سامانه های بارشی، مؤلفه های مداری باد بر روی دریای عرب و عمان شرقی و مؤلفة نصف النهاری آنها شمالی بود که بیان کنندة فرارفت گرما و رطوبت از روی این دریاها به داخل کم فشار سودان است. بیشترین مقدار نم ویژه بر روی اتیوپی و جنوب دریای سرخ قرار داشت که بر اثر جریان های جنوبی زبانة کم فشار در تراز دریا و جریان های جلو ناوه در ترازهای بالا بر روی ایران فرارفت می شود.

بررسی روابط مکانی داده های محیطی به عنوان یکی از مهمترین اهداف آمار فضایی برای تحلیل الگوهای فضایی و درک وابستگی های فضایی به حساب می آید. در این راستا تحلیل اکتشافی داده های فضایی ( ESDA ) به خوبی توانسته است روش هایی را برای تمایز بین الگوهای فضایی تصادفی و غیرتصادفی فراهم آورد. لذا مقاله حاضر تلاش دارد تا با استفاده از ESDA به تبیین الگوهای مکانی یکی از عناصر مهم اقلیمی یعنی فشار بخار آب بپردازد. در این راستا آماره های موران عمومی ( Moran’s I ) و موران محلی (Local Moran’s Anselin) و LISA به عنوان رویکردهای ESDA به منظور تحلیل خودهمبستگی فضایی الگوهای مکانی فشار بخار آب بر اساس عوامل اقلیمی مورد استفاده قرار گرفت. یافته های آماره ی موران عمومی نشان داد که فشار بخار آب در جنوب و جنوبغرب ایران دارای ساختار فضایی بوده و به شکل خوشه ای توزیع شده اند. بررسی های ماهانه نشان داد که فشار بخار آب در ماه های گرم سال نسبت به ماه های سرد از خودهمبستگی فضایی بالاتری برخوردار می باشد و در نتیجه تمایل بیشتری به خوشه ای شدن دارد. همچنین نتایج نشان داد که با گذشت زمان فشار بخار آب در جنوب و جنوبغرب ایران تمایل بیشتری به پراکنده شدن و عدم خوشه ای شدن در فضا پیدا کرده است. آماره موران دومتغیره برای فشار بخار آب و طول جغرافیایی، نشاندهنده خودهمبستگی فضایی قوی و مثبت و یک الگوی خوشه ای می باشد. از طرف دیگر رابطه بین فشار بخار آب و متغیرهای عرض جغرافیایی، ارتفاع و شیب حاکی از یک توزیع فضایی پراکنده و ناهمگنی خصوصیات آنها با مقادیر فشار بخار آب است. نتایج رابطه دو متغیره فشار بخار آب و جهات جغرافیایی شیب نیز، بیانگر ناپیوستگی و تصادفی بودن رابطه بین این دو متغیر است.

اگرچه بارش در هر اقلیمی از اهمیت اساسی برخوردار است، در اقلیم های خشک نقشی حیاتی در زندگی انسان ها پیدا می کند. نوار جنوبی کشور ایران در هم جواری دو سامانه اقلیمی مهم قرار دارد که آرایش مکانی و ساختار دینامیکی آن ها الگو، شدت، و گستره بارش ها را تعیین می کند. بررسی انجام شده بر روی نقشه ترازهای زیرین، میانی، و بالایی وردسپهر به صورت چشمی و استفاده از تحلیل عاملی نشان داد که در همه روزهای بارشی، در دو ترسالی شدید، منطقه پُرفشارِ عربستان جابه جایی شرق سویِ قابل توجه داشته و در نمونه های فراگیر در شرق طول 55 درجه شرقی قرار داشته است. مهم ترین منبع رطوبتی در همه سامانه های بارشی در لایه وردسپهر زیرین دریاهای عرب و عمان هست؛ این رطوبت از طریق جریانات شرقی گردش واچرخندی پُرفشار عربستان به درون سامانه سودانی و سپس در امتداد زبانه کم فشار بر روی منطقه منتقل شده است. درصورتی که در لایه میانی وردسپهر این رطوبت به صورت شاخه ای از جریانات شرقی منطقه TICZ به جلوی ناوه مدیترانه ای که در این شرایط تا جنوب عرض 15 درجه شمالی گسترش دارد فرارفت می شود. مناسب ترین موقعیت رودباد جنب حاره ای برای تشدید ناپایداری های لایه زیرین محدوده ای بین مصر تا غرب خلیج فارس است که هسته مرکزی رودباد در جنوب اردن استقرار می یابد.

هدف از این تحقیق بررسی عوامل دما و باد در سامانه کم فشار جنوبی و بارش ناشی از آن سامانه در مناطق جنوبی ایران می باشد. سامانه کم فشار جنوبی با عبور از مناطق جنوبی ایران سبب ریزش بارش های متوسط و سنگین در این مناطق می شود. در این مقاله دو سامانه کم فشار جنوبی که سبب ریزش باران شدید در تاریخ 11 مارس2015 و 17 ژانویه 2000 در مناطق جنوبی ایران شده، انتخاب و پس از تحلیل همدیدی، با استفاده از مدل عددی WRF شبیه سازی گردید. از آنجاییکه میدان باد و دما درتغییرات سامانه های کم فشار جنوبی نقش موثری دارند، با استفاده از چهار آزمایش شبیه سازی اثر تغییرات دما و باد در تقویت و تضعیف سامانه کم فشار جنوبی بررسی شد. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که افزایش (کاهش) دمای ورودی مدل نسبت به دمای اولیه سبب تضعیف (تقویت) کم فشار جنوبی در منطقه مورد مطالعه شده است. این نتیجه نشان داد که در هر دو مورد، ساختار قائم کم فشارهای جنوبی و خصوصیات فیزیکی آن مشابه چرخندهای عرض های میانی است. افزایش (کاهش) سرعت باد ورودی مدل نیز سبب افزایش (کاهش) حرکت چرخندی شد و کم فشار جنوبی در منطقه مورد مطالعه تقویت (تضعیف) گردید. بررسی نتایج خروجی بارش مدل نشان داد در مورد اول، 12-10 مارس 2015 که سیستم با کم فشارهای بریده همراه بود، کاهش دما سبب تقویت سامانه مورد نظر شد و با کاهش پذیرش بخار آب موجود در جو میزان بارش در مدت کوتاه به مقدار زیادی افزایش یافت. در مورد دوم، 18-16 ژانویه 2000 با وجود تقویت سامانه چرخندی در اثر کاهش دما، اما به دلیل جریان های جنوبی شرق ناوه فشاری در سطح زمین و فرارفت هوای گرم در ایستگاههای مورد نظر، دمای منطقه مطالعاتی افزایش یافته و در نتیجه فعالیت سیستم سرد کاهش و میزان بارش در این شبیه سازی تغییر زیادی نداشت. در هر دو مورد با افزایش سرعت باد، سامانه تقویت و مقدار بارش بیشتر شده است. در مورد دوم به دلیل وجود شرایط برای فرارفت نم ویژه، با افزایش سرعت باد، مقدار فرارفت نم ویژه افزایش یافته و میزان افزایش بارش بسیار بیشتر شد.

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.

بارش های زمستانه بخش جنوبی ایران به دلیل همزمانی با دوره کشت و تأمین بخشی از آب مورد نیاز زراعت اهمیت ویژه ای دارد. بررسی بارش ماهانه 30ساله ایستگاههای جنوبی ایران در این پژوهش و سایر پژوهش های انجام شده نشان داد مقادیر بارش و تعداد سامانه های ورودی به این منطقه در ماه فوریه نسبت به ماههای قبل و بعد کاهش محسوسی دارد. برای علت یابی این پدیده پیش فرض های مختلفی بررسی شد. شارش رطوبتی از دریاهای گرم اطراف و رطوبت شارش شده روی منطقه، موقعیت مکانی واچرخند عربستان و موقعیت محور ناوه مدیترانه ای در کل دوره آماری (1986- 2017) و در سال های نمونه و موقعیت محور جت جنب حاره ا ی فقط در سال های نمونه، از گزینه های پیش فرض مؤثر بر تغییرات بارشی سه ماه بودند. نتایج این پژوهش نشان داد جابه جایی مکانی واچرخند عربستان به ویژه در لایه زیرین وردسپهر و جابه جایی نصف النهاری جت جنب حاره ای، از مهم ترین عوامل در کاهش یا افزایش بارش های سه ماه نسبت به همدیگر در جنوب و جنوب غرب ایران بوده است. جت جنب حاره ای که مؤثرترین جت در تشدید ناپایداری های همرفتی بخش جنوبی ایران است، در ماه فوریه از منطقه دور است و جابه جایی شمال سوی کاملاً بارزی را نشان می دهد. همچنین سامانه های بارشی که از جنوب به منطقه وارد می شوند با جابه جایی شمالی تر و غرب سوتر، عموماً به صورت سامانه های ادغامی از غرب به ایران وارد می شوند. پدیده دیگر، جابه جایی غرب سوتر و گسترش مداری تر واچرخند عربستان در ماه فوریه نسبت به دو ماه دیگر است. این الگوی گسترش واچرخند مانع جدی فرارفت رطوبت و گسترش سامانه سودانی روی منطقه است.