موج گرمایی

روند تغییرات دما در چند دهه اخیر در حال افزایش بوده و این تغییرات در مناطقی همچون ایران- که در کمربند خشک و نیمه خشک دنیا واقع شده است- چشمگیرتر است. در این پزوهش وقوع امواج گرمایی با تداوم های مختلف در استان کرمان به کمک زنجیره مارکف و آمار بلند مدت 20 ساله دمای حداکثر روزانه (1986- 2005) انجام گرفته است. داده های آماری حداکثر دمای روزانه پنج ایستگاه همدید در استان که دارای حداقل بیست سال آمار روزانه بودند، انتخاب شدند و با طرح یک شاخص آماری بر روی این داده ها در تک تک ایستگاه های منطقه مورد مطالعه، دماهای حداکثری که از شاخص مورد نظر بیشتر بودند، به عنوان موج گرمایی تعریف شدند. پس از استخراج، داده های مورد نظر در هر یک از ایستگاه ها به دو دسته امواج کوتاه مدت و بلند مدت تقسیم شدند و روند آنها بررسی شد. در نهایت، با استفاده از زنجیره مارکف دوره تداوم و دوره بازگشت این امواج گرمایی شناسایی و تجزیه و تحلیل شد. تحلیل روند حداکثر دمایی در استان کرمان نشان داد که بیشترین موج گرمایی رخ داده در ماه آوریل و می بوده است که این تغییرات روندی افزایشی در طول دوره آماری داشته اند، بخصوص در سال 2000 میلادی به حداکثر اوج خود رسیده و پس از آن دوباره طبق روند قبلی در حال افزایش است. در نهایت، نسبت به برآورد احتمال وقوع دوره های موج گرمایی 1 تا 9 روزه در ایستگاه های مطالعاتی اقدام شد.

امواج گرمایی تأثیرات گسترده ای بر فعالیت های مختلف انسانی دارند و زمانی که از شدت و فراوانی بالایی برخوردار شوند، می توانند معضلات عمده ای تولید نمایند. هدف از این تحقیق، بررسی دماهای بالای 40 درجه سلسیوس و شناسایی الگوهای همدید ایجادکننده آن ها در غرب کشور به روش آماری- همدیدی است. به این منظور آمار دمای حداکثر روزانه شش ایستگاه سینوپتیک منطقه غرب کشور در یک دورة 32 ساله (2007-1976) جمع آوری و پس از بررسی های آماری، نقشه های همدید موج های گرمایی مربوطه تحلیل گردید. نقشه های همدید با استفاده از نرم افزار GrADS بر اساس داده های فشار سطح دریا، ارتفاع ژئوپتانسیلی تراز 500 هکتوپاسکال و مؤلفه نصف النهاری باد 200 هکتوپاسکالی تهیه شدند. بررسی های کمّی، تعداد 27 موج گرمایی را در طی دوره مورد مطالعه مشخص نمود. زمان معمول آغاز موج گرما در منطقه، اول مردادماه است. بیشترین امواج گرمایی در سال 1977 با فراوانی 4 موج، طولانی ترین موج در سال 1995 با تداوم 28 روز، و شدیدترین موج در سال 1998 با دمای میانگین 4/42 درجه رخ داده است. ایستگاه های خرم آباد و کرمانشاه بالاترین تعداد روزهای با دمای 40 درجه را در منطقه داشته اند. تعداد روزهای فوق گرم در ایستگاه های منطقه در دوره آماری به طور متوسط 06/2 روز افزایش یافته است. بر اساس نقشه های همدیدی، دو الگوی کلی برای ایجاد امواج گرمایی در منطقه تشخیص داده شد. الگوی اول (امواج نزدیک به حالت نرمال) که در آن پر ارتفاع آزور پر ارتفاع ثانویه ای بر روی عربستان ایجاد می کند و به دلیل اینکه در عرض های جنوبی تر ایجاد می شود، تأثیرات کمتری بر روی نیمه غربی ایران دارد. الگوی دوم (امواج شدیدتر) که پر ارتفاع جنب حاره ای آزور تا عرض های شمالی تر گسترش یافته و زبانه آن به-صورت کمربندی از شمال آفریقا تا روی ایران کشیده می شود (مانند موج گرمایی شدید سال 1998). در هر دو الگو، شکل گیری مراکز کم فشار حرارتی در سطح زمین در جنوب غرب ایران و مکش هوای گرم و خشک بیابان های عربستان به سمت منطقة مورد مطالعه، با رخداد امواج گرمایی همزمان بوده است.

در سال های اخیر، مطالعه فرین ها و حدی ها برای کارشناسان و دانشمندان اقلیم به علت تأثیرات شدید و مخربی که بر فعالیت های انسانی و فرایندهای طبیعی دارند، مورد توجه قرارگرفته اند که در کشور ما نیز به صورت پراکنده به این مهم پرداخته می شود. در این پژوهش سعی شده پیش بینی و تحلیل دماهای کرانگین بالای کرمانشاه با استفاده از داده های بیشینه مطلق سالانه ایستگاه کرمانشاه و ارتباط آن ها با شاخص اقلیمی اطلس شمالی طی یک دوره 50 ساله (2010- 1961) بررسی شود. از روش رگرسیون (پلی نومیال و لگاریتمی) و آماره من- کندال برای آزمون معنی داری روند تغییرات سری های دمایی استفاده شد و نمودار آن با استفاده از نرم افزار مطلب ترسیم گردید. با استفاده از ضرایب همبستگی پیرسون ارتباط آن ها با شاخص NAO و موج گرمایی بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که دمای 2 دهه 1970 و 1980 پایین تر و 3 دهه 1960، 1990 و 2000 بالاتر از متوسط طولانی مدت باشند و دهه 1980 سردترین و دهه 2000 گرم ترین دهه معلوم گردید. نتایج کلی این پژوهش بیانگر نوسانات فصلی در سری دماهای کرانگین بیشینه کرمانشاه است که این نوسانات معنی دار نیستند. برای پیش بینی دمای کرانگین بیشینه کرمانشاه مدل هالت وینترز بهترین مدل تشخیص داده شد که حاصل از این مدل نشان می-دهد در سال های 2014 و 2019 دما افزایش ناهنجاری خواهد داشت. بیشترین همبستگی بین نوسان اطلس شمالی و دماها در فصول سرد سال و در بازه زمانی یک ماهه و به صورت منفی نمود پیداکرده، درحالی که ضریب همبستگی در فصول گرم سال با وقفه سه ماهه و از رابطه ای مثبت برخوردار است.

در پژوهش حاضر وقوع امواج گرمایی با تداوم های مختلف در استان کرمانشاه به کمک زنجیره مارکوف و آمار بلندمدت 20 ساله دمای بیشینه روزانه دوره آماری (1372-1391) انجام شده است. داده های آماری بیشینه دمای روزانه شش ایستگاه همدید در استان که دارای حداقل 20 سال آمار روزانه پیوسته بودند انتخاب گردیدند و با طرح یک شاخص آماری بر روی این داده ها در یک یک ایستگاه های استان، دماهای بیشینه که از شاخص مورد نظر بیشتر بودند، به عنوان موج گرمایی معرفی شدند. پس از استخراج داده های مورد نظر در هر ایستگاه به دو دسته امواج کوتاه مدت و بلندمدت تقسیم و روند آنها بررسی شد سپس با بهره گیری از زنجیره مارکوف دوره تداوم بازگشت این امواج گرمایی شناسایی و مورد واکاوی قرار گرفت. نتیجه بدست آمده نشان داد در استان کرمانشاه بیشترین موج گرمایی رخ داده در ماه تیر و مرداد بوده است که این تغییرات روندی افزایشی در این دوره آماری داشته است، این مورد بویژه در سال 1380 نمود بیشتری پیدا کرده است که به بالاترین حد خود رسیده است. همچنین در راستای استدلال علمی قویتر تحقیق به تشریح همدیدی موج گرم 7 روزه از 2 تا 8 مرداد 1380 پرداخته شد . در نهایت نسبت به برآورد احتمال وقوع دوره های موج گرمایی 1 تا 9 روزه در ایستگاه های مورد مطالعه اقدام گردید. بیشترین موج گرمایی پیوسته چند روزه در ماه مرداد رخ داده، در این مورد بیشترین موج گرمایی 9 روزه در ماه تیر در ایستگاه کرمانشاه با تداوم 25 روز برآورد شده است

امواج گرمایی یکی از پیامدهای روند افزایش دما در دستگاه اقلیم است. غرب و جنوب غرب ایران از جمله مناطقی هستند که در سال های اخیر با موج گرمایی در فصل تابستان روبه رو بوده اند. امواج گرمایی منطقه با استفاده از شاخص بالدی و اعمال آن بر روی داده های حداکثر دمای روزانه 36 ایستگاه هواشناسی شناسایی شد. همچنین شرایط همدید موج های گرمایی با استفاده از داده های ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار تراز دریا، تاوایی قائم، باد مداری و نصف النهاری در تراز های 1000 تا 250 هکتو پاسکال در بازه زمانی 6 ساعته از سری داده های NCEP/NCAR تحلیل شد. بر اساس شاخص بالدی موج گرمایی بلند مدت از تاریخ 12/4/1389 تا 23/4/1389، ایستگاه های غرب کشور را در بر گرفته است. تحلیل نقشه های همدید نشان داد امواج گرمایی با استقرار سامانه های کم فشار حرارتی خلیج فارس و گنگ (موسومی ها) همراه با رطوبت، استقرار سیستم مانع در تراز 500 هکتوپاسکالی و گسترش پرفشار پویشی آزور، تاوایی منفی و رودباد جنب حاره ای بر روی منطقه شکل می گیرند. افزایش تبخیر و تعرق ، ایجاد تنش های آبی در گیاهان به ویژه در دوره خشکسالی، افزایش مصرف و استهلاک شبکه انتقال برق و افت تولید برق آبی و کاهش شرایط آسایش اقلیمی از نتایج استقرار شرایط همدید ادغام کم فشار حرارتی خلیج فارس و موسمی های شبه قاره، استقرار پرفشار دینامیکی آزور و ایجاد سیستم مانع بر روی منطقه به مدت بیش از 5 روز موجد امواج گرمایی متداوم بر روی منطقه است.