مدلHYSPLIT

استان یزد ازجمله استان های کم بارش ایران است که تقریباً نیمی از آن را بیابان و دشت کم آب وعلف پوشانده و همواره در معرض طوفان گرد و غبار است. در این مطالعه سعی شده است با استفاده از مدل های عددی، رویکردی مناسب برای تحلیل دینامیکی طوفان های گرد و غبار استان یزد به کار گرفته شود. ابتدا طوفان های گرد و غبار در دوره آماری1388-1379 بررسی شده و طوفان های گرد و غبار شدید (با دید زیر 1000 متر) انتخاب شدند که شامل 20 مورد می باشند. از بین تاریخ های استخراج شده یکی از شدیدترین طوفان های گرد و غبار که در تاریخ8 خرداد 1382 اتفاق افتاده و دید را در ایستگاه های یزد و میبد و طبس نزدیک به صفر رسانده بود، به تفصیل بررسی گردید. برای این منظور ابتدا با استفاده از خروجی های مدل WRF به تحلیل همدیدی و دینامیکی طوفان پرداخته شده است. سپس برای بررسی چشمه طوفان، خروجی های مدل WRFبه مدل HYSPLIT داده شد و مسیرهای برگشت رسیده به ایستگاه ها، به دست آمد. نتایج نشان می دهند که عبور سامانه های چرخندی از سطوح بالای جو و ریزش هوای سرد ناشی از آن ها همراه با گرمایش سطحی در سطح زمین، زمینه ایجاد ناپایداری در منطقه را ایجاد کرده است. این شرایط همراه باوجود لایه آمیخته عمیق در مناطق مرکزی و خشک ایران در ساعت های قبل از شروع طوفان و همچنین منطقه بیشینه همگرایی باد و سرعت سطحی قوی در ساعت وقوع طوفان، این طوفان را به وجود آورده است. بررسی مسیرهای برگشت نیز نشان دهنده وجود چشمه احتمالی طوفان در مناطق خشک و نمک زار حاصل از خشک شدن باتلاق گاوخونی و کویرهای اطراف آن است.

این تحقیق با هدف شناسایی کانون و عوامل همدید موج توفان گرد وغبار 1 تا 3 نوامبر 2017 در شهر کرمانشاه انجام گرفت. جهت بررسی شرایط همدیدی علل وقوع این پدیده، از مجموعه داده های پیش بینی میان مدت جوی مرکز اروپایی (ESMWF ) با قدرت تفکیک 125/0 درجه قوسی شامل، ارتفاع ژئوپتانسیل، امگا، فشار تراز دریا، مؤلفه های مداری و نصف النهاری، رطوبت ویژه ، رطوبت خاک تا عمق 10 سانتی متری و عمق اُپتیکی گرد وغبار استفاده گردید. جهت مسیر یابی منشأ ذرات گرد وغبار از روش لاگرانژی مدلHYSPLIT مورد استفاده شد. همچنین با استفاده از مدل جفت شده پیش بینی عددی وضع هوا WRF-chem توفان گرد وغبار شبیه سازی شد. و در نهایت از طریق پردازش تصاویر ماهواره ای MODIS قلمرو گسترش آن مشخص شد. بررسی نقشه های ردیابی HYSPLIT نشان می دهد که دو مسیر کلی برای انتقال گرد وغبار به منطقه قابل تشخیص است: 1- مسیر شمال غرب- جنوب شرقی که با عبور از روی هسته های گرد وغبار شکل گرفته در بیابان های عراق و سوریه عمل انتقال گرد وغبار به نیمه غربی ایران را انجام می دهد. 2- مسیر جنوب غرب به غرب ایران و شهرکرمانشاه که سرچشمه اصلی گرد وغبار در روز 2 و 3 نوامبر بوده و منبع ذرات کویت، شمال عربستان و بخشی از عراق می باشد. توزیع مکانی گرد وغبار تفسیر شده توسط تصاویر سنجنده MODIS با توزیع مکانی غلظت گرد وغبار شبیه سازی شده توسط مدل WRF-chem انطباق دارد.

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.