بررسی اثر انسو (ENSO) بر توزیع فشار سطحی بر روی خاورمیانه در دوره 2000-1971

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری هواشناسی، سازمان هواشناسی کشور

2 دکتری هواشناسی، عضو هیات علمی موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران

چکیده

در این پژوهش اثر انسو بر توزیع فشار سطحی بر روی ایران و خاورمیانه بررسی شده است. دوره سی ساله از 1971 تا 2000 میلادی به عنوان پایه مطالعه انتخاب و داده‌های فشار سطحی و شاخص نینوی اقیانوسی از پایگاه‌های اینترنتی نوآی آمریکا گرفته شد. بخش ایستای فشار سطحی که مستقل از نوسانات جوی است، از بخش گذرا جدا شده و بخش گذرا مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که بخش گذرا از انسو تبعیت نکرده و لذا در سال‌های هم فاز انسو، توریع‌های متفاوتی از بی‌هنجاری‌ها به چشم می‌خورد. اما با جداسازی اثر انسو از اثر سایر نوسان‌های جوی، مشاهده می‌گردد که فاز گرم انسو باعث توسعه پر فشار بر روی اروپای شرقی و دریای سیاه در فصول سرد سال می‌شود که پی آمد آن عبور چرخندهای عرض‌های میانی و مدیترانه از روی ایران و شکل دهی بارش‌های زمستانی در منطقه خواهد بود. این وضعیت برای لانینا، تنها در فصل پاییز آن هم با شدت کمتر دیده می‌شود. نتایج هم چنین نشانگر آن هستند که در شرایط النینو، میانگین مداری بی‌هنجاری‌های فشار در تمامی عرض‌های جغرافیایی منطقه خاورمیانه، نسبت به لانینا دارای مقادیر مثبت‌ بزرگتر است. علاوه بر این، نتایج نشان می‌دهند که لانینا سبب می‌گردد که کم فشار گرمایی ایران در تابستان در عرض‌های بالاتری نسبت به شرایط النینو قرار گرفته و امکان عبور امواج شرقی از روی جنوب شرق و جنوب ایران را فراهم نماید که پی آمد آن رخ‌داد بارش‌های تابستانی در منطقه یاد شده در شرایط لانینا است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

ENSO Impact on the Surface Pressure Distribution over the Middle East for the Period 1971 to 2000

نویسندگان [English]

  • D Parhizkar 1
  • F Ahmadi Givi 2
چکیده [English]

Introduction:

In recent years, many researchers have studied the effect of ENSO’s teleconnection on the precipitation over various parts of Iran; however, few studies have been done to investigate the effect of ENSO on meteorological parameters. This paper aims to study the effect of ENSO on the surface pressure over Iran and the Middle East. 

 

Materials and methods

In order for this to be done, a 30-year era (1971-2000) has been selected as the base of research and the sea surface pressure data, as well as the Oceanic Nino Index (ONI) data, has been obtained from the NOAA website. ONI is the difference of the 30 years average of the Sea Surface Temperature (SST) over the NINO3/4 region from its three months running average. Nine ENSO years including three warm phases (El-Nino), three cold phases (La-Nina) and three neutral phases were collected. El-Nino years are 1972, 1982 and 1997, La-Nina years are 1973, 1975 and 1988 and neutral years are 1979, 1980 and 1981. At first, the stationary part of surface pressure data has been separated from the transient part. Since the stationary part is independent from oscillations like ENSO, then only the transient part of pressure has been studied for three El-Nino and three La-Nina years, which are the strongest in the era.

In the next part of the research, the partial (net) effect of ENSO has been separated from the effects of other oscillations (i.e. MJO and NAO). The main theory is based on this fact that there are three years (1979, 1980 and 1981) that ENSO were not active and six years with the strongest presence of ENSO. If it is supposed that in all nine selected years all of the oscillations were active, then by subtracting the neutral phase anomalies from warm and cold phase anomalies, the roughly net effect of ENSO will be gotten. In order to do this, at first the mean of anomalies for any phase is computed and then subtracting is done. The most important effect of this averaging is modification of the effect of other oscillation and maintaining the effect of ENSO. Because in these six years ENSO had been very active (SST anomaly more than 1.5 ºc) and the averaging has no any modifier effect on its impact.

In continue, the zonal averaging of the net anomalies over the Middle East (from 30 degree east to 70 degree east) for any latitude has been done and the curves of meridianal distribution of it have been investigated.

Finally, the correlation coefficient between sea surface pressure and SST of Nino3/4 area is computed by the Pearson product-moment method.

 

Results and discussion

The results show that the distributions of anomalies in the same phase (warm or cold) of ENSO years are different. For example, in winter of 1972 all of the Middle East were beholder of positive anomaly whereas in 1982 and 1997, positive anomalies are only seen in the west part of the region (Figures are not shown). In other words, the distribution of the transient part of surface pressure over the Middle East does not follow the ENSO phases. The existences of weak correlation coefficient amounts between ONI and surface pressure data, which are computed by the Pearson method, emphasize these results, especially over northern Middle East and Iran.

In next part of the study which is related to the net effect of ENSO, the results are very interesting. In the warm phase of ENSO, there is a wide and strong positive anomaly of pressure over the Black Sea and Eastern Europe during the cold seasons, which made the condition suitable for forming blocking high in these areas. The formation of blocking over Eastern Europe causes the mid latitude and Mediterranean cyclones to pass over Iran and to rain, frequently; whereas, in the cold phase of ENSO, only in autumn the same condition has been seen but with less intensity. These results are very close to the results of other Iranian researchers that say wet year is accompanied by El-Nino and dry year is accompanied by La-Nina. But it must be attended that this effect is not dominant at the presence of other oscillations (former discussion). It seems that the effect of ENSO is weakened or annihilated by the effect of other oscillation during a complicated non liner interaction. This study indicates also, in comparison to El-Nino, La-Nina keeps the Iranian heat low in higher latitudes in summer time. After this displacement the easterly waves may pass over southeast and south of Iran and forming the summery rainfalls of the mentioned areas. In other words, the probability of summery rainfalls over southeast and south of Iran in La-Nina condition is much more than it in El-Nino's.

The curves of the meridional distribution of the zonal mean of net anomalies of sea surface pressure are shown that the net anomalies in the El-Nino condition are more positive than those in the La-Nina condition for all latitudes (Figure 2). In winter season the slope of the El-Nino curve is more than La-Nina's at higher latitudes. It confirms the blocking high forming on the north part of the Middle East in wintertime of El-Nino. The results show similar variations for both El-Nino and La-Nina at lower latitudes. It is also seen that in summer season the anomalies of La-Nina at all latitudes are negative whereas the anomalies of El-Nino are positive for latitudes higher than 40 north degree. It means that Iranian heat low is kept at lower latitudes in El-Nino condition comparing to La-Nina's.  

 

Conclusion

Since there are different patterns in transient part of sea surface pressure over the Middle East for the same phases of ENSO, then it is concluded that ENSO has no predominant effect on the pressure distribution over the region. But the net effect of it shows that in the warm phase, the condition is suitable for passing the mid latitude and Mediterranean cyclones over Iran and to rain during the cold seasons, frequently; whereas, in the cold phase of ENSO, only in autumn the same condition has been seen but with less intensity. The slope of meridional distribution of net anomalies of the El-Nino which is more than La-Nina's at higher latitudes, confirms this subject. This study indicates also, in comparison to El-Nino, La-Nina keeps the Iranian heat low in higher latitudes in summer time. After this displacement the easterly waves may pass over southeast and south of Iran and forming the summery rainfalls of the mentioned areas. 

 

 

کلیدواژه‌ها [English]

  • ENSO
  • Sea surface pressure
  • Net effect
  • Middle East
  • teleconnection

مقدمه

گردش کلی جو یکی از عوامل مهم شکل‌گیری اقلیم‌های متفاوت بر روی کره زمین است. جنگل‌های انبوه مناطق حاره‌‌‌ای، کویرهای وسیع مناطق جنب ‌حاره‌ای، سرزمین‌های سر سبز عرض‌های میانی و آب‌ها و خشکی‌های یخ‌زده عظیم مناطق قطبی، همگی به طور مستقیم متاثر از گردش کلی جو هستند. گردش‌های جوی و اقیانوسی دو ساز و کار اصلی انتقال گرمای انباشته شده عرض‌‌های حاره‌ای به سمت قطب می­باشند. گردش کلی جو شامل سه سلول عمده استوایی (هادلی)، میانی (فرل) و قطبی است. دو سلول استوایی و قطبی ماهیت گرمایی داشته و گردش های گرمایی مستقیم نامیده می‌شوند که در آنها تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی صورت می‌گیرد (جیمز، 1994). از سوی دیگر، در سلول فرل که یک سلول دینامیکی بوده و گردش گرمایی غیرمستقیم نامیده می‌شود، انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل تبدیل می‌شود؛ به بیان دیگر انرژی این سلول از دو سلول دیگر به دست می‌آید. برای مثال، این سلول را می‌توان مانند چرخ‌دنده‌ای در نظر گرفت که بین دو چرخ‌دنده دیگر که متحرک هستند، قرار گرفته و با حرکت آنها می‌چرخد.

شاخه نزولی سلول استوایی سبب شکل­گیری مراکز واچرخندی جنب حاره­ای در سطح زمین و در عرض­های حوالی 30 درجه می­گردد. این مراکز به صورت یک کمربند، پیرامون کره زمین دیده می­شوند. از جمله این مراکز، مرکز واچرخندی جنب حاره­ای خاورمیانه است. این واچرخند در طی حرکت انتقالی زمین، دچار نوساناتی در موقعیت مکانی در راستای شمال- جنوب می­شود که پی آمد آن چیرگی گرته­های مختلف آب و هوایی در فصول مختلف سال بر منطقه است. در اواخر بهار، واچرخند یاد شده شروع به حرکت به سمت عرض­های بالا نموده و در تابستان تقریبا تمام ایران و خاورمیانه را تحت پوشش خود قرار می‌دهد. با استقرار این واچرخند، امکان نفوذ امواج عرض­های میانی به منطقه از بین رفته و آسمان صاف همراه با هوایی گرم و خشک، بخش بزرگی از کشور و خاورمیانه را در بر می‌گیرد. با پایان یافتن تابستان، واچرخند جنب حاره­ای رو به تضعیف گذاشته و کم کم به عرض­های پایین باز می‌گردد. با کاهش دامنه نفوذ این واچرخند، امواج عرض‌های میانی می‌توانند با عبور از روی ایران و خاورمیانه سبب وقوع بارش‌های زمستانی شوند که بخش اعظم بارش سالانه کشور را تشکیل می‌دهند.

بروز هرگونه ناهنجاری، به‌ ویژه بلند مدت، در تغییرپذیری طبیعی مکان واچرخند جنب حاره‌ای می‌تواند باعث به‌وجود آمدن بی‌هنجاری در رژیم‌های فشاری، دمایی و بارشی منطقه شود. عواملی که می­توانند در ایجاد این ناهنجاری مشارکت کنند، باید دارای مقیاس زمانی و مکانی در حد مقیاس زمانی و مکانی پدیده­های اقلیمی باشند. یکی از این عوامل، پدیده النینو- نوسان جنوبی (انسو) است که در منطقه اقیانوس آرام حاره­ای رخ می‌دهد. در سه دهه اخیر تحقیقات زیادی در رابطه با اثر انسو بر کمیت­های هواشناختی در مناطق مختلف جهان صورت گرفته و نشان داده شده است که این تاثیر از طریق سازوکار دور پیوند امکان پذیر است. برای نمونه، تارتاگلیون و همکاران در سال 2003 (Tartaglione et al, 2003)، نشان داده‌اند که النینو سبب تضعیف فعالیت هاریکن و بارش همراه آن در اقیانوس اطلس و دریای کارائیب شده و لانینا سبب تقویت آن می‌شود. نتیجه مطالعه اثرات انسو بر بیشینه مقدار بادهای جستی توسط انلو و همکاران در سال 2004 (Enloe et al, 2004) نشانگر آن است که در فاز سرد انسو در بخش وسیعی از ایالات متحده آمریکا شدت بادهای جستی افزایش یافته و به عکس، در فاز گرم ضعیف‌تر می‌شوند. پاور و همکاران در 2006 (Power et al, 2006)، به این نتیجه رسیده­اند که ارتباط انسو با بارش­ و دمای استرالیا غیرخطی است و در لانیناهای قوی، استرالیا معمولا شاهد ترسالی می‌باشد؛ اما در شرایط النینوی قوی الزاما خشکسالی رخ نداده و میزان خشک­سالی نیز ارتباط محکمی با شدت النینو ندارد. وانگ و همکاران در سال 2007 (Wang et al, 2007)، نشان داده‌اند که در شرایط لانینا، یک پرفشار غیر عادی در مقیاس قاره­ای بر بخش بزرگی از آمریکای شمالی چیره می­شود که پی آمد آن شکل­دهی تابستانی خشک و داغ برای مرکز آمریکا است؛ در حالی که اثر النینو بر روی آمریکای شمالی ضعیف و بسیار متغیر است.

پژوهش­های داخلی انجام شده در رابطه با اثر دورپیوند انسو، عمدتاً بر بارش­ ایران متمرکز بوده و مطالعه بسیار کمی در باره دیگر کمیت‌های هواشناختی انجام شده است. برای نمونه می­توان به: غیور و خسروی، 1380؛ قوی دل رحیمی، 1384؛ ناظم‌السادات، 1385؛ ناظم‌السادات و همکاران، 1386؛ اشاره کرد. غیور و عساکره (1381) در مطالعه ارتباط انسو با تغییرات میانگین ماهانه دمای جاسک به این نتیجه رسیده­اند که انسو به شدت بر دمای جاسک موثر بوده و در مجموع تا 40% از تغییرات مولفه های نوسانی دمای در دوره 104 ساله را توجیه می­کند. معتمدی و همکاران (1386) با بررسی ارتباط از دور اثر انسو بر نوسانات بارندگی و دما در استان خراسان نتیجه گرفته­اند که با افزایش مقادیر شاخص نوسان جنوبی، مقادیر بارندگی و دما در سطح استان خراسان در فصول و سال های مختلف کاهش می­یابد. نکته بسیار مهمی که در این نوع مطالعات و در نتایج حاصل از آنها باید در نظر داشت و در بالا به آن اشاره شد، همخوانی مقیاس زمانی و مکانی کمیت‌های اقلیمی مورد بررسی و تغییرات آنها با مقیاس‌های زمانی و مکانی پدیده انسو است. از نظر فیزیکی و دینامیکی نمی‌توان اثر تغییرات در مقیاس سیاره‌ای انسو (فازهای سرد و گرم) را بر تغییرات برخی کمیت‌های اقلیمی (مانند بارش و دما) در مقیاس بسیار کوچک محلی که به شدت متاثر از عوامل محلی می‌باشد، در نظر گرفت.

نگارندگان این مقاله در پژوهش‌های دیگر (احمدی گیوی و پرهیزکار، 1387؛ احمدی گیوی و همکاران، 1388) در خصوص ارتباط انسو با توزیع بی‌هنجاری‌های بارش فصلی و سالانه ایران در یک دوره سی ساله، نشان داده‌اند‌ که در هیچ یک از فازهای انسو (النینو و لانینا)، توزیع بارش فصلی و سالانه از الگو و روندی خاص تبعیت نمی‌کند. مقایسه بی‌هنجاری‌های بارش فصلی و سالانه کل کشور و شاخص نینوی اقیانوسی نیز حاکی از آن است که هم علامت و هم شدت بی‌هنجاری‌های بارش در هر یک از فازها متفاوت بوده و در سال‌های النینو (یا لانینای) بررسی شده، هم بی‌هنجاری مثبت و هم بی هنجاری منفی بارش وجود دارد. در نتیجه‌گیری این پژوهش‌ها ذکر شده است که علت احتمالی می‌تواند مربوط به برهم‌کنش پیچیده و غیر خطی اثر انسو با دیگر پدیده‌های بزرگ مقیاس جوی و اقیانوسی مانند نوسان اطلس شمالی، نوسان مادن-جولین و مانسون باشد.

هدف اصلی پژوهش حاضر، مطالعه اثر انسو بر توزیع فشار سطحی بر روی خاورمیانه و ایران است. در این راستا، بخش ایستا از بخش گذرای فشار سطحی جدا شده و بخش گذرا در سه سال از قوی­ترین سال­های النینو و سه سال از قوی­ترین سال­های لانینا در دوره سی ساله، مورد مطالعه قرار گرفته است. به علاوه، در ارتباط با اثر خالص انسو بر بخش گذرای فشار سطحی نیز سعی شده است که با جداسازی اثر احتمالی انسو از اثر سایر نوسان­های جوی، این بررسی صورت گیرد.

 

داده‌ها و روش کار

در این پژوهش، دوره سی ساله 1971 تا 2000 میلادی به عنوان پایه مطالعات انتخاب گردیده و داده‌های فشار سطحی از بانک داده تحلیل مجدد پایگاه اینترنتی نوآی آمریکا تهیه شده است. سه نمونه از سال‌‌های فعالیت انسو در فازهای گرم (سال­های 1972، 1982 و 1997)، سه نمونه سرد (1973، 1975 و 1988) و سه نمونه خنثی (1979، 1980 و 1981) در دوره سی ساله انتخاب شدند. فازهای گرم و سرد انسو بر اساس عبور شاخص نینوی اقیانوسی (Oceanic Nino Index) از مقدار آستانه 5/0± درجه سلسیوس تعریف می‌شوند. مقدار این شاخص با تفریق مقدار میانگین دوره سی ساله دمای سطح دریا(Sea Surface Temperature) در منطقه نینو 4/3، از میانگین رونده سه ماهه آن به دست می­آید. نمونه­های انتخاب شده فاز گرم و سرد، دارای بالاترین بی­هنجاری (بیش از 5/1 درجه سلسیوس) هستند. به عبارت دیگر قوی­تر­ین النینوها و لانیناهای موجود در دوره یاد شده انتخاب شده­اند. فاز خنثی به شرایطی گفته می‌‌‌‌‌شود که مقدار شاخص نینوی اقیانوسی بین 5/0- تا 5/0+ درجه سلسیوس در نوسان باشد. مقدار میانگین سی ساله فصلی و سالانه فشار سطحی به روش زیر تعیین شده­ است:

(1)                                                                    

که در آن فشار فصلی یا سالانه سال i-ام و میانگین فشار فصلی یا سالانه نقطه شبکه­ای مورد نظر است. پریشیدگی فشار فصلی یا سالانه از مقدار میانگین آنها () نیز از رابطه زیر به دست می­آید:

(2)                                                                                   

که در آن  است. به بیان دیگر در رابطه فوق بخش ایستا و  بخش گذرای فشار سطحی را تشکیل می­دهند. بخش ایستا مستقل از زمان بوده و می‌توان گفت که پدیده انسو در آن نقشی ندارد. از سوی دیگر، بخش گذرا که تابع زمان است، تنها متاثر از انسو نبوده و سایر نوسان­های جوی که در آن بازه زمانی حضور داشته­اند نیز می­توانند اثری اساسی و متفاوت داشته باشند.

در گام بعدی سعی شده است با انتخاب روشی، تا حد امکان اثرات ناشی از انسو را از بقیه نوسان­ها جدا کرد. با شناختی که از مقیاس‌های زمانی و مکانی دیگر نوسان­های موثر بر منطقه خاورمیانه وجود دارد که همه آنها یا دارای مقیاس‌های ماهانه (مانند نوسان اطلس شمالی)، یا میان فصلی (مانند نوسان مادن- جولین) یا میان سالانه (مانند پرفشار سیبری) هستند، می‌توان فرض کرد که در نه سال انتخاب شده تمامی نوسان‌ها حضور داشته و اثرات ناشی از آن­ها در بخش گذرای فشار سطحی دخالت دارد. اما در سه سال از این نه سال، انسو در فاز خنثی بوده و نقشی در بی‌هنجاری فشار سطحی منطقه خاورمیانه نداشته است. بنابراین، از مقایسه بی­هنجاری­ سال­هایی که انسو فعال بوده با بی­هنجاری سال­هایی که انسو در فاز خنثی بوده است، می­توان تا حدود زیادی اثر انسو را از اثرات سایر نوسان­ها جدا کرد. برای این منظور، ابتدا میانگین بی­هنجاری­های بخش گذرای سال­های النینو، لانینا و خنثی به طورجداگانه از رابطه زیر به دست آمده­اند:

(3)                                                       

سپس بی­هنجاری (تقریبا) خالص فشار سطحی ناشی از اثر فازهای گرم و سرد انسو به روش زیر محاسبه شده­ است:

(4)                                

                    

که در آن و  به ترتیب بی‌هنجاری­های (تقریباً) خالص ناشی از النینو و لانینا هستند. مزیت دیگر میانگین­گیری از بخش گذرای سال­های انسو آن است که نقش انسو در ایجاد این بی­هنجاری­ها حفظ شده و نقش سایر نوسان­ها تعدیل می­شود؛ چرا که النینو و لانیناهای انتخاب شده از قوی­ترین­ها بوده و میانگین­گیری تاثیری در شدت آن­ها ندارد.

در ادامه مطالعه، از بی­هنجاری­های خالص فشار سطحی ناشی از انسو در محدوده خاورمیانه (از 30 تا 70 درجه شرقی) در راستای مداری میانگین­گیری شده و تغییرات آن در راستای نصف­النهاری مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش پایانی این پژوهش، میزان همبستگی بین داده­های فشار سطحی منطقه مورد مطالعه با دمای سطح دریای منطقه نینوی 4/3 اقیانوس آرام حاره­ای به روش گشتاور حاصل­ضرب پیرسن محاسبه و نقشه پهنه­بندی آن تهیه و با تمرکز بر منطقه خاورمیانه تحلیل شده است.

 

بحث

بی­هنجاری بخش گذرای فشار سطحی

در بخش گذرای فشار سطح دریای سالانه برای سال‌های 1972، 1982 و 1997، وجود بی­هنجاری منفی در بخش شرقی اقیانوس آرام حاره­ای مبین حضور شرایط النینو است که هر سال نسبت به سال دیگر متفاوت است. بر روی اقیانوس آرام شمالی در سال­های 1972 و 1982 بی­هنجاری مثبت مشاهده می­شود که با سال 1997 کاملا متضاد است. بر روی خاورمیانه نیز توزیع بی­هنجاری­های فشار، هم سالانه و هم فصلی، در سال های فوق متفاوت است (برای پرهیز از طولانی شدن مقاله، شکل‌ها نشان داده نشده‌اند). در سال 1972، یک بی­هنجاری منفی در منطقه خاورمیانه و در دو سال دیگر بی­هنجاری مثبت دیده می­شود. در فصل زمستان سال­های النینو، بی­هنجاری فشار سطحی در تمام نقاط خاورمیانه در سال 1972  مثبت بوده، حال آن که در دو سال دیگر تنها بخش غربی آن چنین وضعیتی داشته است. در بهار 1997، شمال خاورمیانه شاهد بی­هنجاری منفی و جنوب آن شاهد بی­هنجاری مثبت بوده و در دو سال دیگر، شکلی متفاوت وجود دارد. بی­هنجاری مثبت فشار در تابستان 1982 در منطقه خاورمیانه فراگیر بوده است، در صورتی که در دو تابستان دیگر بی­هنجاری منفی بر روی ایران وجود داشته است. در فصل پاییز از سال‌های النینو، هم چنان بر روی خاورمیانه توزیع هم­آهنگی از فشار وجود ندارد. در پاییز سال 1997، بخش شمالی و غربی خاورمیانه شاهد بی­هنجاری منفی است، ولی در دو سال دیگر وضعیت متفاوت است.

بخش گذرای فشار سطح دریای سالانه برای سال­های 1973، 1975 و 1988، حضور بی­هنجاری مثبت فشار در بخش شرقی اقیانوس آرام حاره­ای را نشان می­دهد که بیانگر استقرار شرایط لانینا است. با آن که بخش وسیعی از اقیانوس آرام شمالی شاهد بی­هنجاری مثبت فشار در هر سه سال بوده است، اما توزیع آن­ها متفاوت است. بر روی خاورمیانه نیز الگوهای متفاوتی از توزیع بی‌هنجاری فشار، هم سالانه و هم فصلی، در هر یک از این سال­ها دیده می‌شود (شکل‌ها نشان داده نشده‌اند). در زمستان سال­های 1973 و 1975، بر خلاف زمستان 1988، منطقه شرق آرام حاره­ای از یک بی­هنجاری منفی فشار برخوردار بوده است. بر روی خاورمیانه، در زمستان سال 1988 بی­هنجاری فشار تقریبا در تمامی نقاط مثبت می‌باشد که متفاوت با دو سال دیگر است. در فصل بهار، بی­هنجاری فشار سطحی در خاورمیانه نشانگر توزیع­های متفاوت و در برخی مناطق حتی متضاد است. در تابستان سال­های لانینا، با آن که در بخش جنوبی منطقه خاورمیانه تقریبا هم آهنگی در توزیع فشار دیده می­شود، اما در بخش شمالی آن، توزیع فشار در تابستان 1973 متفاوت با دو سال دیگر است. در فصل پاییز سال­های لانینا نیز بخش شمالی منطقه خاورمیانه در پاییز 1975 دارای توزیع متفاوتی نسبت به دو سال دیگر است.

با توجه به مطالب فوق مشاهده می‌شود که در سال­های هم فاز انسو، هیچ روند و آهنگ مشخصی در توزیع بخش گذرای بی­هنجاری فشار سطحی در منطقه خاورمیانه وجود ندارد. از این رو می‌توان نتیجه گرفت که انسو دارای اثر غالب و تعیین کننده بر توزیع میانگین سالانه و فصلی فشار در خاورمیانه نیست. این موضوع می‌تواند به علت اثرات دیگر نوسان‌ها و برهمکنش غیر خطی و پیچیده بین آنها و انسو باشد. در بخش بعد سعی شده است که اثر تقریبا خالص فازهای انسو بر بی‌هنجاری فشار سطحی در منطقه خاورمیانه مورد بررسی قرار گیرد.

 

بی­هنجاری فشار سطحی خالص ناشی از انسو

بی­هنجاری­های فشار سالانه و فصلی تنها ناشی از اثر النینو و لانینا برای منطقه خاورمیانه در شکل (1) نشان داده شده است. با توجه به شکل، در تمامی نقشه­ها اثر انسو (فازهای گرم و سرد) در عرض­های پایین بسیار اندک است. در نقشه­های سالانه (شکل‌های 1- الف و 1- ب)، مشاهده می­شود که در عرض­های بالا و در فاز گرم انسو، افزایش فشار گسترده نسبت به فاز خنثی وجود دارد. حال آن که در لانینا افزایش فشار محدودتر و کم­تر بوده و در بعضی مناطق حتی کاهش فشار نسبت به فاز خنثی دیده­ می­شود. زمستان النینو نیز با یک افزایش فشار قابل توجه در بخش شمال غرب منطقه خاورمیانه همراه بوده، اما در زمستان لانینا این وضعیت دیده نمی­شود (شکل‌های 1- ج و ا- د). شمال شرق منطقه در هر دو فاز، شاهد افت فشار نسبت به فاز خنثی است؛ هرچند این افت فشار در فاز گرم شدیدتر از فاز سرد است. در این فصل، کم فشار گرمایی سودان در فاز سرد قوی­تر از فاز گرم دیده می­شود. در فصل بهار (شکل‌های 1- ه و 1- و)، بخش جنوب شرق ایران، شرق شبه جزیره عربستان و دریای عمان از یک افزایش فشار در فاز گرم برخوردار بوده و سایر نقاط در هر دو فاز گرم و سرد کاهش فشار نشان می­دهند. در فصل تابستان لانینا، تمامی منطقه خاورمیانه با افت فشار و در تابستان النینو، شمال شرق منطقه و شمال عربستان با افزایش فشار و دریای سیاه و ایران با افت فشار همراه هستند (شکل‌های 1- ز و 1- ح). افت فشار شدید در فاز گرم بر روی ایران بیانگر آن است که کم فشار گرمایی ایران، در شرایط النینو قوی­تر از لانینا است. بی­هنجاری­های فصل پاییز هر دو فاز بسیار شبیه هم هستند (شکل‌های 1- ط و 1- ی)؛ با این تفاوت که در فاز گرم افزایش فشار کشیده شده تا دریای خزر و ترکمنستان، شدیدتر از فاز سرد است.

از مطالب فوق می­توان چنین نتیجه گرفت که در فصول سرد فاز گرم انسو، شرایط برای شکل­گیری و تقویت مرکز پرفشار بر روی اروپای شرقی فراهم­تر از فاز سرد است. این بدان معنی است که در شرایط النینو، با شکل‌گیری مرکز پرفشار بر روی اروپای شرقی، چرخندهای عرض­های میانی و مدیترانه در حرکت شرق­سوی خود به عرض­های پایین­تر منتقل شده و از روی ایران می‌گذرند. گذر این چرخندها از روی ایران، همراه با بارش­های پاییزی و زمستانی خواهد بود. این شرایط در فاز سرد انسو دیده نمی­شود. به بیان دیگر، اثر جزیی انسو بر توزیع فشار سطحی خاورمیانه به گونه­ای است که در هنگام النینو، شرایط برای افزایش بارش در فصول سرد بر روی ایران، نسبت به لانینا بهتر می‌باشد (این نتیجه با نتایج دیگر پژوهش‌گران ایرانی که در تحقیق خود به این نتیجه رسیده‌اند که النینو با ترسالی و لانینا با خشک سالی برای ایران همراه است هم خوانی دارد اما نباید فراموش کرد که همان گونه که در بالا نیز اشاره شد اثر انسو در حضور سایر نوسانات غالب نبوده و احتمالا در طی یک برهم­کنش غیر خطی پیچیده تضیف شده و حتی از بین می­رود). همچنین می‌توان گفت که در فصول گرم، در قیاس با النینو، لانینا باعث می‌شود که کم فشار گرمایی ایران به عرض­های بالاتر منتقل شده و در نتیجه این جا به جایی، شرایط برای عبور امواج شرقی از روی جنوب شرق و جنوب ایران فراهم گردد. در نتیجه، احتمال رخ­داد بارش­های تابستانی در منطقه جنوب شرق و جنوب ایران در شرایط لانینا بسیار بیش­تر از شرایط النینو است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل شماره 1- بی­هنجاری­های خالص فشار سطح دریا ناشی از انسو بر روی خاورمیانه: (الف) سالانه النینو، (ب) سالانه لانینا، (ج) زمستان النینو، (د) زمستان لانینا، (ه) بهار النینو، (و) بهار لانینا، (ز) تابستان النینو، (ح) تابستان لانینا، (ط) پاییز النینو و (ی) پاییز لانینا. رنگ آبی بی­هنجاری مثبت و رنگ قرمز بی هنجاری منفی است. خطوط هم­مقدار با پیمانه 5/0 هکتو پاسکال رسم شده­اند.

 

 

 

توزیع نصف­النهاری میانگین مداری بی‌هنجاری فشار سطحی ناشی از اثر انسو    

شکل (2) توزیع نصف­النهاری میانگین مداری بی‌هنجاری­های سالانه و فصلی خالص فشار سطح دریا ناشی از فازهای گرم و سرد انسو را نشان می­دهد. چند نکته حائز اهمیت در نمودارهای ارائه شده در این شکل به چشم می­خورد. اول آن که منحنی تغییرات مربوط به النینو در تمامی فصول و کل سال، بالاتر از منحنی لانینا قرار دارد. به عبارت دیگر، بی­هنجاری­های فشار در فاز گرم انسو همواره مثبت­تر از فاز سرد است. نکته دوم مربوط به شیب تغییرات در شمال خاورمیانه، به ویژه در زمستان و پاییز، است که در فاز گرم بیش­تر از فاز سرد می‌باشد. این موضوع نیز تقویت پرفشار در عرض­های بالا در شرایط النینو را تایید می­کند. سومین نکته قابل توجه آن که در جنوب خاورمیانه و منطقه حاره­ای واقع در محدوده مورد نظر، روند تقریباً مشابهی در تغییرات منحنی­های مربوط به النینو و لانینا در همه موارد، به ویژه فصول پاییز و زمستان و هم­چنین سالانه دیده می‌شود؛ به طوری که می­توان با یک انتقال خطی ساده از یکی به دیگری رسید. نکته بعدی آن که در فصل بهار، بی‌هنجاری منفی قابل ملاحظه­ای در شمال خاورمیانه در فاز گرم رخ داده است. این موضوع می­تواند ناشی از میرایی پرفشار یاد شده بر روی اروپای شرقی باشد. و بالاخره این که در تابستان، بی­هنجاری­های لانینا در تمامی عرض­ها منفی است حال آن که برای النینو بی­هنجاری مثبت در عرض­های بالاتر از 40 درجه شمالی دیده می­شود. این به آن معنی است که کم فشار گرمایی ایران در تابستان النینو در عرض­های پایین­تری نسبت به تابستان لانینا قرار می­گیرد.


 

 

 

 

 

 

شکل شماره 2- توزیع نصف­النهاری میانگین مداری بی­هنجاری سالانه و فصلی فشار سطح دریا ناشی از اثر انسو.

رنگ قرمز تغییرات مربوط به النینو و رنگ آبی تغییرات مربوط به لانینا را نشان می­دهد.

 

 

ضریب هم بستگی

ضریب هم­بستگی بین میانگین سالانه و فصلی فشار سطح دریا در منطقه مورد مطالعه و دمای سطح دریا در منطقه نینوی 4/3 در شکل (3) ارائه شده است. در شکل مربوط به میانگین سالانه فشار (شکل 3- الف)، منطقه حاره دارای بیش­ترین هم­بستگی است، به طوری که بر روی اندونزی این مقدار بسیار نزدیک به یک است. در عرض‌های جنب حاره­ای از میزان ضریب همبستگی کاسته می­شود. در جنوب خاورمیانه ضریب هم­بستگی بالاتر از 8/0 است، اما با یک شیب تند به سوی شمال، سریعا در جنوب ایران از مقدار آن کاسته شده و به حدود صفر در شمال ایران می­رسد.

 

 

 

 

 

 

در فصل زمستان (شکل 3- ب)، بیش­ترین هم­بستگی در غرب اقیانوس آرام دیده می­شود. منطقه آرام حاره­ای در این فصل هم­بستگی ضعیفی را نشان می­دهد. در خاورمیانه نیز بخش بزرگی از منطقه دارای هم بستگی کمتر از 5/0 است، به گونه­ای که در شمال آن به صفر می­رسد. فشار سطح دریا در منطقه آرام حاره­ای هم­بستگی بیشتری را با دمای سطح دریا در فصل بهار (شکل 3- ج)، نسبت به زمستان نشان می­دهد. در جنوب خاورمیانه هم­بستگی بیش از 6/0 است که در این فصل نیز مانند دو مورد قبل با شیبی کاهشی در شمال آن به صفر می­رسد. به طور کلی، در بخش بزرگی از خاورمیانه ضریب هم­بستگی در این فصل کمتر از 5/0 است. در فصل تابستان نیز بیش­ترین مقادیر هم­بستگی در منطقه حاره دیده می­شود (شکل 3- د). در بخش غربی خاورمیانه شاهد ضریب هم­بستگی بیش از 7/0 بر روی عربستان بوده، اما در بخش شرقی به ویژه بر روی ایران، مقدار هم­بستگی بسیار پایین و در حد صفر است. منطقه آرام حاره­ای در فصل پاییز (شکل 3- ه) شاهد بیش­ترین مقادیر هم­بستگی می‌باشد؛ حال آن که در منطقه حاره اقیانوس هند، بر خلاف آرام حاره­ای، ضریب هم­بستگی بین فشار سطح دریا و دمای سطح دریای منطقه نینو 4/3 بسیار ضعیف است. در خاورمیانه نیز تنها دریای عمان دارای هم بستگی 5/0 بوده و در سایر نقاط، هم­بستگی ضعیف و بسیار کمتر از آن است.

 

نتیجه­گیری

با توجه به آن چه که ارائه شد می­توان گفت که بی‌هنجاری­های بخش گذرای فشار که ناشی از حضور همه نوسان­های جوی از جمله انسو است، از فازهای گرم و سرد انسو تبعیت نمی­کند. مقادیر کم ضریب هم­بستگی نیز این موضوع را تایید می­کند. به بیان دیگر در حضور سایر نوسان­های جوی، انسو نقش تعیین کننده­ای بر توزیع فشار سطحی ایران و خاورمیانه نداشته و احتمالا اثر آن در طی یک برهم­کنش غیر خطی پیچیده با سایر نوسان­ها، تضعیف شده و یا از بین می­رود. در نتیجه نمی­توان تنها با توجه به فازهای انسو نسبت به توزیع فشار بر روی ایران و خاورمیانه اظهار نظر کرد. اما با توجه به اثر خالص انسو بر توزیع فشار سطحی در این منطقه، می­توان گفت که النینو در فصل زمستان فشار سطحی را به گونه­ای توزیع می­کند که شرایط برای عبور چرخندهای عرض­های میانی و مدیترانه‌ای از روی ایران فراهم گردد، که پی­آمد آن بارش‌های خوب زمستانی برای ایران خواهد بود. حال آن که لانینا در فصل تابستان فشار سطحی را به نوعی توزیع می­کند که شرایط برای عبور امواج شرقی از روی جنوب شرق و جنوب ایران فراهم شده و بارش­های تابستانی خوبی را به همراه بیاورد.

 

تشکر و قدردانی

این مقاله با حمایت سازمان هواشناسی کشور تهیه شده است که باعث تشکر و قدردانی است.

  1. Ahmadi Givi, F., D., Parhizkar, 2008, How ENSO Affects the Annual Precipitation Over Iran (1971-2000), Journal of Geophysics, Vol. 2, No. 2, pp. 25-37.
  2. Ahmadi Givi, F., D., Parhizkar and S., Hajam, 2009, How ENSO Affects the Seasonal Precipitation Over Iran (1971-2000), Journal of Earth & Space Sciences, Vol. 35, No. 4, pp. 95-113.
  3. Ghayour, H., M., Khosravi, 2001, Impacts of ENSO on Summertime and Autumnal Precipitation in South-West of Iran, Geographical Research Quarterly, No. 16, pp. 141-174.
  4. Ghayour, H., H. Asakereh, 2002, A Study on Impacts of Tele-Connections on Iran Climate: How NAO and SO Affect Mean Monthly Temperature Anomalies in Jask, Geographical Research Quarterly, No. 17, pp. 93-113.
  5. Ghavidel Rahimi, Y., 2005, Impacts of ENSO on Seasonal Climate Variability in Iran: The Impacts of El Nino and La Nina on Spring Precipitation Variability in East Azerbayejan Province, Modarres Magazine, No. 9, pp. 117-132.
  6. Motamedi, M., K., Ehteramian and A. Shahabfar, 2007, A Study on ENSO Impacts on Precipitation and Temperature Anomalies in Khorasan Province, Environmental Magazine, No. 4, pp. 75-90.
  7. NazemSadat, M., 2006, Impacts of ENSO on Climate Change in Iran Using Precipitation Data Analysis, Science & Technology Magazine, No. 30, pp. 555-565.
  8. NazemSadat, M., J. Ansari Basir and M. Pishvaei, 2007, Evaluating the Meaningful Level in Forecasting Drought and Wet Periods in Autumn and Winter Based on Summertime ENSO Phases, Water Resource Magazine, No. 3, pp. 12-24.
    1. Enloe, J., J. J. O'Brien and S. R. Smith, 2004: ENSO Impacts on peak wind gusts in the United States. J. Climate, 17, 1728-1737.
    2. James, I. N., 1994: Introduction to Circulating Atmospheres. Cambridge University Press, New York, 422pp.
    3. Power, S., M. Haylock, R. Colman, and X. Wang, 2006: The predictability of interdecadal changes in ENSO activity and ENSO teleconnections. J. Climate, 19, 4755-4771.
    4. Tartaglione, C. A., S. R. Smith, and J. J. O'Brien, 2003: ENSO impact on Hurricane landfall probabilities for the Caribbean. J. Climate, 17, 2925-2931.
    5. Wang, Z., C. P. Chang and B. Wang, 2007: Impacts of El Niño and La Niña on the U.S. climate during Northern Summer.  J.  Climate, 20, 2165-2177.
    6. http://www. cpc. ncep. noaa. gov/ products/ analysis_monitoring/ensostuff/ensoyears. shtml.
http://www.cdc.noaa.gov/cdc/data.ncep.reanalysis.pressure.html.