پرفشار جنب حاره

به منظور بررسی زمانی و مکانی پرفشار جنب حاره بر منطقه آسیا- آفریقا، از داده¬های دوباره تحلیل شده میانگین ماهانهNCEP/NCAR با تفکیک افقی 5/2 درجه استفاده شد. ارتفاع ژئوپتانسیل و مؤلفه های مداری و نصف¬النهاری باد در ترازهای 1000، 500، 200 و100 هکتوپاسکال در یک دوره 30 ساله (1971-2000) برای تعیین ویژگیهای جغرافیایی مرکز پرفشار، فراوانی آن و تعیین جایگاه خط پشته در محدوده 70 درجه غربی تا 120 درجه شرقی از آوریل تا اکتبر مطالعه شده قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که تفاوت آشکاری در موقعیت استقرار مرکز پرفشار جنب حاره در ترازهای زیرین، میانی و فوقانی وردسپهر وجود دارد؛ به طوری که پرفشار جنب حاره¬ای آزور در شرق اقیانوس اطلس شمالی در تراز زیرین، پرفشار شمال غرب آفریقا و عربستان در تراز میانی و پرفشار تبت در تراز فوقانی وردسپهر به صورت مراکزی مستقل جای گرفته، در صورتی که مرکز پرفشار ایران هم در تراز میانی و هم فوقانی وردسپهر مشاهده می‌شود. الگوی موقعیت جغرافیایی مرکز پرفشار در فصل تابستان در ترازهای 1000 ، 500 ، 200 و 100 هکتوپاسکال بترتیب یک مُدی (شرق اقیانوس اطلس)، سه مُدی(شمال غرب آفریقا-عربستان- ایران)، پراکنده(از جنوب چین تا غرب ایران) و دو مُدی(فلات تبّت- فلات ایران) است. بیشینه عرض جغرافیایی خط پشته پرفشار جنب حاره در تمامی ترازها مربوط به ماه اوت است که در تراز 500 ، 200 و100هکتوپاسکال بترتیب روی ضلع شمالی فلات تبت، منطقه وسیعی از شرق تا غرب آسیا و ایران قرار گرفته است. بیشترین جهش خط پشته از نظر عرض جغرافیایی در سه تراز 500 ، 200 و 100 هکتوپاسکال از ماه ژوئن به ژوییه است که در امتداد برخی نصف النهارها حتّی به 10 درجه نیز می‌رسد

در این پژوهش، نخست رفتار مکانی و زمانی پرفشار جنب حاره در تراز 600 هکتوپاسکال با استفاده از داده های روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل ساعتGMT12 پایگاه داده (NCEP/NCAR) و با تفکیک مکانی 5/2×5/2 درجه قوسی در یک دوره زمانی 55 ساله، شامل 20089 روز، از اول ژانویه سال 1951 /11دی ماه 1329 تا 31 دسامبر سال 2005/ دهم دی ماه 1384 بررسی گردید. ابتدا برای تحلیل رفتار مکانی پرفشار جنب حاره و نحوه تعامل آن با الگوهای مجاور، میانگین ارتفاع ژئوپتانسیل ساعتGMT12 برای تمام روزهای تقویم خورشیدی محاسبه گردید. آنگاه، یک تحلیل خوشه ای پایگانی انباشتی به روش ادغام «وارد» بر روی این مقادیر انجام گرفت. بر پایه این تحلیل، آشکار گردید که چهار الگوی گردشی اصلی در قالب دوره های سرد، گذار و گرم در نیمکره شمالی قابل تشخیص است. به منظور تحلیل رفتار زمانی پرفشار جنب حاره، با انتخاب چارچوب پوش مناسب، میانگین ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 600 هکتوپاسکال برای هر یک از روزهای تقویم خورشیدی 1383-1330 محاسبه و استانداردسازی شد. بدین ترتیب، ماتریسی به ابعاد 1×19724 به دست آمد که شامل ناهنجاری های فاز مثبت و منفی( تشدید و تضعیف پرفشار جنب حاره) در هر روز بود. مقایسه فراوانی روزهای رخداد فاز مثبت با فراوانی روزهای رویداد فاز منفی در تراز مورد بررسی، نشان داد که در طی نیم سده گذشته روزهای تشدید و حضور قوی پرفشار جنب حاره نسبت به روزهای تضعیف این سامانـه پـویشی(دینامیکی) افزایش یافته است. اجرای روش جدول توافقی و محاسبه آماره کای دو(2 χ) در طول دوره آماری(1383-1330) نشان داد که رخداد بارش تقریباً در 3/3% از ایستگاه های بررسی شده(35 ایستگاه از مجموع 1066 ایستگاه) مستقل از تاثیر سامانه پرفشار جنب حاره است. این ایستگاه ها عمدتاً کرانه ها و پسکرانه های جنوبی خزر و نواحی شمال غرب کشور را در بر می گیرند. از سوی دیگر، رخداد بارش تقریباً در 7/96% ایستگاه های مورد بررسی(1031 ایستگاه از مجموع 1066 ایستگاه) مستقل از تاثیر سامانه پرفشار جنب حاره نیست و به شدت تحت کنترل پرفشار جنب حاره در زمان حاکمیت این سامانه بر روی ایران است.

در این پژوهش، آرایش گردشی جو در تراز 500 هکتوپاسکال با استفاده از داده های روزانه ارتفاع ژئوپتانسیل ساعتGMT12 پایگاه داده (NCEP/NCAR) و با تفکیک مکانی 5/2×5/2 درجه قوسی در یک دوره زمانی 55 ساله شامل 20089 روز از اول ژانویه سال 1951(یازدهم دی ماه 1329) تا 31 دسامبر سال 2005 (دهم دی ماه 1384) بررسی گردید. ابتدا برای تحلیل آرایش فضایی و نحوه تعامل این الگوها، میانگین ارتفاع ژئوپتانسیل ساعتGMT12 برای تمام روزهای تقویم خورشیدی محاسبه گردید. آنگاه، یک تحلیل خوشه ای پایگانی انباشتی به روش ادغام «وارد» بر روی این مقادیر انجام گرفت. بر پایه این تحلیل آشکار گردید که پنج آرایش گردشی در قالب دوره های سرد، گذار و گرم در نیمکره شمالی قابل تشخیص است. آرایش گردشی دوره سرد سال در مجموع، تضعیف حداکثری پرفشار جنب حاره و سیطره بادهای غربی همراه با امواج بلند رزبای را بر ایران آشکار می سازد. آرایش گردشی دوره گرم سال نیز اوج کنش پرفشار جنب حاره و حاکمیت این سامانه را بر ایران نشان می دهد.

خشکسالی یکی از مخاطرات طبیعی است، که در بیشتر نقاط جهان اتفاق می افتد ولی نمود آن در مناطق خشک و نیمه خشک بیشتر است. هدف این مطالعه، بررسی پدیده خشکسالی و شناخت الگوهای همدیدی مؤثر بر رخداد آن و مقایسه با شرایط ترسالی است. بدین منظور داده های روزانه و ماهانه بارش طی یک دوره آماری مشترک 20 ساله (2008- 1989)، برای 20 ایستگاه در جنوب غرب ایران، از سازمان هواشناسی دریافت و با روشهای آماری از جمله شاخص Z مورد واکاوی قرار گرفت. نتایج اولیه نشان داد فراوانی دوره های خشکسالی در منطقه بیش از دوره های ترسالی است. روند دوره های کاهش بارش بویژه در سالهای اخیر رو به افزایش است. همچنین هرچند ژانویه و دسامبر دارای حداکثر فراوانی رخداد خشکسالی هستند اما روند این پدیده در آنها رو به کاهش است؛ در حالی که در ماه های مارس و فوریه با فراوانی کمتر رخداد خشکسالی، روند افزایشی دارند. از نظر همدید، جابجایی سالانه کمربند پرفشارجنب حاره بویژه پرفشار جنوب عربستان نقش مهمی در نوسان بارش زمستانه جنوب غرب کشور ایفا می کند، بطوری که دوره های خشک معمولاً همراه با جابجایی غرب سو، قرارگیری بر روی شبه جزیره و افزایش ارتفاع ژئوپتانسیلی و دوره های مرطوب با جابجایی شرق سو، قرارگیری بر روی دریای عرب و کاهش ارتفاع ژئوپتانسیلی این مرکز پرارتفاع همراه می باشد. همچنین موقعیت مکانی محور ناوه دریای مدیترانه در تغییرات بارش جنوب­غرب ایران نقش بسزایی دارد. هر چه ناوه به شرق دریا نزدیکتر و بصورت شمال غرب-جنوب شرق جهت گیری داشته باشد، بارش ها افزایش و فاصله بیشتر ناوه از شرق مدیترانه و جهت گیری شمال شرق- جنوب غرب آن معمولاً با دوره های کاهش بارش و رخداد خشکسالی همراه است.

فصل تابستان بخصوص در نیمه جنوبی ایران با حاکمیت شرایط گرما و خشکی هوا شناخته شده است. به منظور بررسی شرایط همدید- پویشی موثر بر رخداد غیر معمول بارش تابستانه 12 – 6 سپتامبر 2008 (22-16 شهریور ماه 1387) در محدوده زاگرس جنوبی، با رویکرد محیطی به گردشی و با استفاده از آمار روزانه 270 ایستگاه ثبت داده، روزهای بارشی شناسایی شد. سپس داده های فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، وزش رطوبتی و همگرائی رطوبت تراز 500 هکتوپاسکال از پایگاه داده های مرکز ملی پیش بینی محیطی و تحقیقات جوی ایالات متحده (نوا) استخراج و آنومالی این پارامترها با توجه به میانگین درازمدت 65 ساله (2012-1948) محاسبه و با شرایط روزهای مذکور مقایسه شد. بررسی الگوی حاکم براین روزها به کلی ارتباط این بارش ها را با فرایند موسمی منتفی و آنرا وابسته به الگویی مشابه الگوهای فصل سرد میداند. انحراف از میانگین شدید فشار تراز دریا در کم فشار خلیج فارس و پر فشار شمالی دریای خزر و شیب تغییرات فشار حاصله در راستای رشته کوه زاگرس و تشکیل جبهه ساکن بر فراز این منطقه و فراز و فرودهای مانع ایجاد شده در مسیر بادهای غربی بعلاوه آنومالی منفی تراز 500 هکتوپاسکال موجبات صعود رطوبت وارده به منطقه از سوی دریاهای مدیترانه و سرخ را فراهم ساخته و منجر به ریزش باران شده است.

در پژوهش حاضر به منظور واکاوی همدید سیلاب 29 آبان 1390 (20 نوامبر 2011) که در شرق خوزستان و غرب کهگیلویه و بویراحمد رخ داد، تغییرات الگوهای همدید در نقشه های سطح زمین و تراز 500 هکتوپاسکال از دو روز پیش از رخداد سیلاب تا یک روز پس از آن واکاوی شد. بررسی های انجام شده نشان داد که تشکیل و گسترش مراکز کم فشار مدیترانه- سودانی به دلیل قرارگیری بین مراکز پرفشار اروپا و پرفشار جنب حاره ای جنوب شرق عربستان، سبب تشکیل کمربند همگرایی روی سودان و دریای سرخ می شود. وجود دو مرکز پرفشار یادشده به ترتیب سبب فرارفت هوای سرد و گرم به درون کمربند همگرایی دریای سرخ و سامانة سودانی می شود و موجبات تقویت آن را فراهم می کند. همچنین، وجود ناوه عمیق شمال آفریقا که محور آن از شرق مدیترانه تا شمال سودان امتداد دارد، سبب تشدید تضاد دمایی در ترازهای بالای جوّ و پویایی بیشتر این سامانه شد. قرارگیری منطقة پژوهش در خروجی جت باد جنب حاره ای نقش مهمی در تقویت و عمیق شدن کم فشار مدیترانه- سودانی و حرکت شرق سوی آن داشته است. در این شرایط آرایش الگوهای همدید به نحوی بود که منجر به ورود رطوبت از منابع رطوبتی دریای عرب، دریای سرخ و خلیج فارس به منطقة پژوهش شد و سبب شد تا در روز بیستم نوامبر در منطقة پژوهش بارش شدید و در نهایت سیلاب رخ دهد.

هدف این مقاله واکاوی همدیدی هماهنگی نوسانات دما در ایران و اروپا در راستای استفاده از این ارتباط برای تحلیل اقلیم گذشتة ایران است. بدین منظور از داده های سی ایستگاه در داخل کشور و نوزده ایستگاه در اروپا با طول دورة آماری پنجاه سال و بیشتر (1951-2010) استفاده شد. داده ها عبارت بود از متوسط دماهای حداقل، حداکثر و میانگین روزانه؛ فشار تراز دریا؛ ارتفاع ژئوپتانسیلی؛ و مؤلفة نصف النهاری (v). به منظور گروه بندی الگوهای گردشی از حالت S تحلیل مؤلفه های اصلی و تحلیل خوشه ای سلسه مراتبی وارد (Ward) استفاده شد. نتایج نشان داد چهار حالت مختلف دمایی (سرد/ گرم هماهنگ و دوره های سرد/ گرم مخالف) بین ایران و اروپا مشاهده می شود. در ایران، سال 2010 گرم ترین و سال 1972 سردترین سال شناخته شد. واکاوی نقشه های همدید در تراز های مختلف جوی طی دوره های سرد نقش مهم شکل گیری سامانه های بندالی و پشتة قوی روی اروپا و اطلس را در وقوع دمای حداقل فرین در ایستگاه های ایران نشان داد، به طوری که شکل گیری این سامانه ها در ابتدا سبب رخداد سرما برای اروپا و در ادامه به دنبال جابه جایی سامانه های جوی، سبب فرارفت سرمای شدید عرض های بالایی به ایران شده است. طی دوره های گرم، تقویت و تغییر در موقعیت پرفشار جنب حاره عامل اصلی ثبت دماهای فرین حداکثر بوده است.

فرود مدیترانه یکی از مهم ترین سیستم های کنترل کننده اقلیم ایران در فصل سرد است. در این مطالعه از داده های روزانه ساعت 12 گرینویچ در محدوده زمانی 1980-2010 و در محدوده مکانی 5/12 تا 70 درجه شرقی و 5/12 تا 70 درجه شمالی با قدرت تفکیک مکانی 5/2×5/2 درجه استفاده شد. این داده ها از سایت داده های محیطی آمریکا NCEP-NCER تهیه شد. در این مطالعه، هر سال از اکتبر تا مارس سال بعد به عنوان فصل سرد انتخاب شد. همچنین، از حالت T روش تحلیل مؤلفه های اصلی استفاده شد. ماتریس حاصل در تحلیل مؤلفه های اصلی دارای 576 سطر، نماینده نقاط و 186 ستون، نماینده روزهای هر سال هستند. نتایج تحلیل مؤلفه های اصلی نشان داد هر سال بین 6 تا 9 مؤلفه را در خود جای داده است و در این مطالعه فقط مولفه اول انتخاب و محور فرود مشخص شد. نتایج نشان داد محور فرود مدیترانه در 30 سال دردستِ مطالعه، 9 درجه به سمت غرب حرکت کرده و این مقدار از استوا به سمت قطب افزایش داشته است. همچنین، مشخص شد تغییرات فرود مدیترانه به علت رخداد تغییرات طولی، عرضی و ارتفاعی در پرفشار جنب حاره است.

این مطالعه با هدف بررسی اثر گرمایش جهانی بر رفتار پُرفشار جنب حاره به انجام رسید. بدین منظور، از داده های حداکثر دمای روزانه 49 ایستگاه سینوپتیک طی 1977 تا 2016 استفاده شد؛ با توجه به روند دماهای بالای صدک 95، سال 1996 مرز بین دو دوره قبل و بعد از تشدید گرمایش انتخاب شد. نتایج حاصل از تحلیل ها نشان داد در دوره اول مقدار دما به 39.5 درجه رسیده است؛ درحالی که در دوره دوم این مقدار به 40.5 درجه رسیده است و فراوانی دماهای آستانه در دوره اول بسیار کمتر از دوره دوم بوده است. به عبارت دیگر، رفتار گرمایش جهانی ثابت شد و فراوانی دماهای بالای 40.5 درجه در بیشتر ایستگاه ها فراگیر و به حالت عادی و نرمال درآمد. نتایج تحلیل سینوپتیک نشان داد میانگین بلندمدت ارتفاع هسته پُرفشار جنب حاره طی دوره اول نسبت به دوره دوم افزایشی دَه متری داشته است؛ اما میانگین بلندمدت اختلاف ارتفاع هسته پُرفشار جنب حاره در دوره دوم، نسبت به دوره اول، در ماه جولای، در طول 52.5 درجه شرقی به بیش از 100 متر رسیده است. همچنین، نتایج حاصل از رابطه متقابل دما و ارتفاع جو نشان داد که دلیل افزایش ارتفاع هسته پُرفشار جنب حاره افزایش دما در لایه های پایین اتمسفر است.

الگوهای گردشی بزرگ مقیاس، شرایط اقلیمی به ویژه بارش یک ناحیه را کنترل می کنند. هدف پژوهش حاضر بررسی ارتباط بین الگوهای گردشی پر ارتفاع جنب حاره ای عربستان در تراز میانی با بارش های ایران است. به این منظور با استفاده از داده های دوباره تحلیل ارتفاع ژئوپتانسیل مرکز پیش بینی های میان مدت اروپا (ECMWF) در ترازهای 700 و 500 هکتوپاسکال با تفکیک مکانی 1*1 درجه قوسی و تحلیل خوشه ای مبتنی بر فاصله همبستگی، الگوهای گردشی در محدوده 30 تا 80 درجه طول شرقی و 5 تا 30 درجه عرض شمالی و در دوره زمانی 11 سال (2010-2000) استخراج گردید. بر اساس نتایج حاصله می توان الگوها را از نظر زمان وقوع به الگوهای دوره سرد، دوره گرم و دوره گذار تقسیم بندی نمود. در دوره سرد، پر ارتفاع عربستان در عرض های پایین و بر روی دریای عرب و خلیج عدن قرار گرفته و بیشتر نواحی ایران بارش داشته که مقادیر بیشینه بارش مربوط به الگوی دوم است. در الگوهای دوره گذار، پر ارتفاع عربستان با جریان ساعتگرد جنوب غربی درجلوی ناوه شرق مدیترانه در وقوع بارش در شمال غرب کشور موثر بوده است. در الگوهای دوره گرم پرارتفاع عربستان باعث ایجاد شرایط واچرخندی بر روی کشور شده و به عنوان یک مانع برای ورود سامانه های بارشی بوده است.

مراکز پُرفشار جنب حاره ابعاد ناشناخته ای دارند. در این تحقیق، نخست سیر تحول ماهانه پُرفشارهای آزورس و هاوایی با استفاده از داده های فشار سطح دریا و مؤلفه های مداری و نصف النهاری باد ارائه شده است. سپس، سطح مقطع قائم جریان واچرخندی، سرعت قائم، ارتفاع ژئوپتانسیل، و واگرایی افقی در موقعیت این سامانه ها تحلیل شده است. داده ها با تفکیک افقی 0.25×0.25 درجه از مرکز ECMWF و نسخه ERA5 در یک بازه زمانی چهل ساله (1979 تا 2018) انتخاب شده اند. نتایج نشان داد در جولای جریان واچرخندی و فشار سطح دریا دو عامل اساسی در شکل گیری سلول های پُرارتفاع در ترازهای زیرین اند و فرونشست هوا نقشی در شکل گیری بیشینه فشار سطح دریا و سلول های پُرارتفاع ندارد. سلول های پُرارتفاع در ترازهای بالاتر به سمت غرب تمایل پیدا می کنند. صعود هوای گرم و گرمای نهان آزادشده نقشی اساسی در شکل گیری زبانه های پُرارتفاع در جناح غربی دارند. اگرچه در جولای جریان واچرخندی و سلول های پُرارتفاع در ترازهای زیرین از شدت و گرادیان بیشتری برخوردارند، الگوهای استخراج شده از کمیت های مورد مطالعه نشان می دهند پُرفشارهای جنب حاره را نمی توان محدود به ترازهای زیرین دانست.

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.

واچرخند عربستان از جمله مهم ترین ارکان گردش جو منطقه جنوب غرب آسیا و موثر بر بارش ایران است. در این تحقیق ویژگی های جغرافیایی (موقعیت) و همدید آن (شدت، شکل و ارتباط با دیگر سامانه ها) در ارتباط با بارش های سنگین دوره سرد و بارشی ایران (اکتبر تا مارس) بررسی شد. به این منظور از داده های تحلیل مجدد ERA interim تراز 850 هکتوپاسکال (2010-1981) استفاده گردید. ابتدا بارش های سنگین (بیش از 30 میلیمتر) استخراج شد. سپس ویژگی های واچرخند (ذکر شده در بالا) در روزهای بارشی مشخص شد. نتایج نشان داد که موقعیت استقرار مراکز واچرخند عربستان در تراز 850 هکتوپاسکال پراکنده بوده و محدوده طول جغرافیایی50 تا 74 درجه شرقی را دربرگرفته است. بیشترین فراوانی تمرکز مراکز واچرخند در دو محدوده ساحل جنوب شرق شبه جزیره عربستان و دریای عرب مشاهده شد. شکل گسترش (جهت) مراکز واچرخندی بیشتر شرقی-غربی (10 مرکز) بوده است. این الگوی استقرار و گسترش واچرخند، مناسب ترین شرایط برای بارش به ترتیب در جنوب غرب و غرب بوده است. گسترش شرقی-غربی واچرخند و استقرار بر روی دریای عرب و جنوب شرق شبه جزیره عربستان و اندرکنش آن با سامانه های چرخندی بادهای غربی که بیشتر برروی عراق دیده می شوند، باعث افزایش عمق ناوه و ایجاد گرادیان شدید فشاری به سمت شمال و در ادامه ناپایداری های مناسب برروی ایران می شود. محرز گردید که علاوه بر شدت واچرخند، موقعیت قرارگیری و گستره فعالیت آن و وجود سیستم کم فشار در منطقه می تواند به عنوان عوامل تاثیرگذار در میزان بارش دریافتی ایران باشد. مادامی که واچرخند عربستان با زبانه های پرفشارسیبری و تبت تلفیق شده، گستره و شدت بارش ها در ایران افزایش یافته است.