بررسی تشکیل و انتشار طوفان‌های گرد و خاک ورودی به غرب و جنوب‌غرب ایران با استفاده از مدل پخش لاگرانژی ذرات HYSPLIT

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد هواشناسی، گروه فیزیک، دانشگاه یزد

2 استادیار گروه فیزیک، دانشگاه یزد

3 دانشجوی دکتری هواشناسی، گروه فیزیک، دانشگاه هرمزگان

چکیده

امروزه معضل افزایش فرسایش بادی و طوفان‌های گردوخاک بعلت تغیرات اقلیمی و خشکسالی‌های متوالی به بحرانی منطقه‌ای جهانی تبدیل شده است. برای منشأیابی، پیش‌بینی شدت و گستردگی و سرعت انتقال این طوفان‌ها از روش‌های مختلفی همچون مدل‌های عددی، تصاویر ماهواره‌ای و تحلیل‌های همدیدی استفاده می‌شود. در این مطالعه با بررسی و تحلیل نقشه‌های فشاری سطوح مختلف جوی، به اثر پارامترهای دما، فشار و سرعت باد در سطوح مختلف جو مؤثر بر انتشار طوفان‌های گردوخاک پرداخته شده است. در این مطالعه در مرحله اول به بررسی عوامل همدیدی موثر بر رخداد طوفان‌های گردوغباری ورودی از غرب و جنوب غرب به ایران پرداخته شده، در مرحله دوم برای مشخص کردن منشأ شکل گیری این طوفان‌ها از مدل پخش لاگرانژی HYSPLIT با استفاده از روش ردیابی پس‌رو استفاده شد. برای تایید خروجی این مدل عددی، از بررسی همدیدی استفاده گردید. خروجی‌های مدل نشان می‌دهد که به طور کلی منابع اصلی غبار برای طوفان‌های گردوغباری جنوب غرب ایران محدوده‎‌ای در حد فاصل مرکز تا شمال عراق، شرق سوریه تا شمال عربستان می‌باشد. برای مطالعه، یک دوره آماری 5 ساله از سال 1385 تا 1389 و 10 موج گردوغباری مهم در این دوره انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت. در این مطالعه برای ترسیم نقشه‌های همدیدی از داده‌های باز تحلیل NCEP/NCARبا دقت فضایی 5/2×5/2 درجه در راستاهای طول و عرض جغرافیایی استفاده شد.بنابراهمیتموجفراگیروگستردهگردوغباریروزهایسیزدهمتاشانزدهمتیرماه1388،الگوهایهمدیدومکانیسمتشکیل،انتقالوانتشار گردوغباردرآنبهتفصیلمطالعهشد درتمامموارد،استقراریکسامانهکمفشاربرمنطقهخاورمیانهوتقویتشرایطناپایداریدرسطح بیابان‌هاوهمچنینتاثیرهماهنگیکموجکمفشاردینامیکیبرفرازجومنطقه،زمینهمناسبرابرایانتقالریزگردهابهجومنطقهفراهم میآورد. در انتها نتایج با تصاویر ماهواره METEOSAT8 موجود در مرکز باروری ابرهای یزد مقایسه گردید که همخوانی بسیار زیادی مشاهده گردید.

 

 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Formation and Propagation of Dust Storms Entering to the West and Southwest of Iran Using Lagrangian Particle Diffusion Model, HYSPLIT

نویسندگان [English]

  • Amir Rivandi 1
  • Majid Mirrokni 2
  • Amir Mohammadiha 3
چکیده [English]

Introduction

More than half of our land area is desert or semi-desert areas constitute one-fifth of the total area of the country. The phenomenon of wind erosion and dust storms are with the onset of wilderness areas and expand into adjacent areas, causing many problems for health, transportation, economic, activities and …. . Wind erosion is a serious problem in many parts of the world, especially in arid and semi-arid regions prone to wind erosion in North Africa, Middle East, parts of south, central and East Asia, Siberia and scattered. Climate scientists are convinced that a strong high pressure process large volumes of the vast wilderness of the west and southwest Asia fine dusts and will be transferred to the layer above the troposphere. Afterwards a lot of other strong currents fine dusts will move to higher latitudes.

Materials and Methods

In this study the synoptical weather maps were received from I. R. of Iran Meteorological Organization, and data of the National Centers for Environmental Prediction/National center for Atmospheric Research NCEP/NCAR and synoptic for the region were plotted to obtain the particle trajectory using a numerical modal of particle diffusion Lagrangian model. HYSPLIT was used to obtain the region of the storm and its path to check the information of the satellite images and satellite center in Yazd METEOASAT8 cloud seeding was used. 10 Dust storms events in the south west were selected. The list is given in table 2 HYSPLIT model was run for all selected output produced by synoptic maps and satellite images were compared with the model in all cases. The high resolution model stream utput to predict the formation and distribution of storms because of the importance of learning to storm Persian on June 2009 storm was fully investigated and stated synoptic maps were analyzed with the model output. Abadan weather station in the south west of the country was selected for review.

Results and discussion

The dust is not an unknown phenomenon especially in the central and western parts of Iran. But the frequency of occurrence and concentration which sometimes causing loss of visibility below 50 meters in recent years is considered as new phenomenon. The upper levels of the Iranian plateau in summer are dominated by tropical pleural pressure. The low pressure at the surface temperate increases. Low pressure depends on the Arabian Peninsula in northern Iraq Syria and create the right conditions for the rise of large amounts of dust into the air

1- A critical region in northwestern Iraq as a new center is formed dust storm that previously have been treated.

2- Depending on Iraq and northern Saudi Arabia causing low pressure conditions to climb the huge amount of dust in the air is

Conclusion

HYSPLIT model can predict the storm path. Airlines and warnings can use this model to identify sources of storm formation in Iran and surrounding countries. This model also has the high ability to predict the direction of dust particles or dimensional model is applicable along with that particular satellite images.

 

 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate change
  • Windy erosion
  • Southwest of Iran
  • Lagrangian model
  • HYSPLIT
  • NCEP/NCAR

مقدمه

بیش از نیمی از مساحت کشور ما را مناطق بیابانی یا نیمه بیابانی تشکیل می‌دهند از این میان یک پنجم از مساحت کشور نیز در شمار بیابان‌های واقعی جهان قرار دارد. بیابان واقعی در تعریف اقلیمی یعنی جایی که زادآوری زیستی آن در حداقل ممکن است. مهم‌ترین پدیده‌هایی که در مناطق بیابانی می‌تواند سبب ایجاد مشکلات بسیاری برای مناطق مجاور گردد پدیده فرسایش بادی و طوفان‌های گردوخاک است که با شروع از مناطق بیابانی و گسترش آنها به مناطق مجاور سبب مشکلات زیادی برای سلامت, راه و ترابری , فعالیت‌های اقتصادی و ... می‌گردد. هر فرایند فرسایش خاک اعم از فرسایش آبی و بادی، شامل سه مرحله جدا شدن ذرات خاک از بستر، انتقال و رسوب است. در پدیده فرسایش بادی، ذرات تشکیل دهنده خاک پس از جدا شدن از بستر خود بسته به قطر آنها، عموماً به سه شکل جابجا می‌شوند: حرکت خزشی که بزرگ‌ترین ذرات تشکیل دهنده خاک از جمله شن‌های درشت و ریگ‌ها را شامل می‌شود، حرکت جهشی که عموماً مختص جابجایی دانه‌های ماسه است. دامنه این جابجایی در بادهای معمولی چندان گسترده نیست و ارتفاع برخاستن ماسه‌ها هم محدود است و اغلب در بادهای معمولی از چند متر تجاوز نمی کند. این ذرات عموماً در برخورد با موانعی یا کاسته شدن از شدت و سرعت باد، رسوب می‌کنند و تل ماسه‌ها یا تپه‌های ماسه‌ای منفرد یا بهم پیوسته‌ای را تشکیل می‌دهند. در کشور ما عموماً این عوارض به نام تپه‌های شنی یا ریگ روان نام گذاری شده است. نوع سوم، جابجایی ذرات خاک به صورت تعلیقی است. در این نوع حرکت، ذرات بسیار ریز خاک پس از برخاستن از زمین به سبب سبکی فوق العاده و سطح ویژه زیاد، به صورت معلق مدت‌ها در هوا باقی می‌مانند. و در صورت وجود جریانات مساعد جوی، گاهی صدها یا هزاران کیلومتر مسافت را طی می‌کنند و تا ارتفاعی بیش از چند هزار متر از سطح زمین گسترش می‌یابند و در مسیر خود می‌توانند دشت‌ها و کوهستان‌ها حتی دریاها را در نوردند و از کشوری به کشور دیگر و حتی از قاره‌ای به قاره‌ای دیگر منتقل شوند. فرسایش بادی مشکل جدی در بسیاری از نقاط جهان بویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است. زمین‌های مستعد برای فرسایش بادی در شمال افریقا، خاورمیانه، بخش‌هایی از جنوب، مرکز و شرق آسیا دشت سیبری و...پراکنده‌اند (مروتی، 1380). بر طبق تحقیقات اسکوویرس (Squires,2002) فرسایش بادی سالانه، حداقل161 میلیون تن خاک را در کانادا جابه جا می‌کند که ارزش آن 249 میلیون دلار می‌باشد. اثر فیزیکی خالصی که گردوخاک می‌تواند در جو داشته باشد کاهش دمای محلی جو می‌باشد (Werner, 2004). جکسون (Jackson, 1913) از اولین پژوهشگرانی است که درباره اثرات طوفان‌های گردوخاک بر جو، مطالعاتی انجام داده است. او تغییرات الکتریسیته جو را در زمان رویداد طوفان گردوخاک بررسی کرد. مطالعات عمیق‌تر و سیستماتیک بر روی پدیده گردوخاک، در اواخر دهه 1930 و در دهه 1960 شروع شد. مطالعات اورلوسکی (Orlovsky, 2004) در ترکمنستان، توزیعی فضایی زمانی از طوفان‌های گردوخاک را به وسیله یافته‌های 42 ایستگاه هواشناسی در دوره 1936- 1960 ثبت کرد. چن وینن (Chen, 1996) پژوهشی در فلات شمال چین انجام داد و بیان کرد که با افزایش رطوبت خاک، میزان فرسایش بادی کاهش می‌یابد. وی هنگ (Weihong, 2001) علل وقوع طوفان‌های گردوخاک را مطالعه و اثر آن را بر آب وهوای کشور چین بررسی کردند و دریافتند که گرمایش زمین در پهنه کشور مغولستان و سرمایش زمین در شمال کشور چین، عامل موثر در ایجاد گردوخاک در بخش‌های شمالی این کشور است. مطالعه طوفان‌های گردوغبار کشور مغولستان نشان می‌دهد که بیشترین فراوانی وقوع این طوفان‌ها در غرب مغولستان قرار دارد که تحت تاثیر بیابان گبی و دریاچه‌های بزرگ غرب مغولستان می‌باشد. بیشتراین نوع طوفان‌ها در بهار رخ می‌دهد که هوا و خاک خشک هستند. (Natsagdorj et al, 2002) در مطالعه دیگری که در باره طوفان‌های گردوغباری این کشور انجام گرفته است نشان داده شده است که علت تشکیل این طوفان سیکلونی است که در شمال چین فعالیت داشته و اختلاف شیب فشاری بین شمال چین و بیابان‌های گبی و ماسه زارهای جنوب و غرب مغولستان بوده است (Liu et al, 2004). چوون (Chun, 2001) در بررسی مشخصه‌های حمل و نقل گردوخاک آسیایی در کره به این نتیجه رسیده است که بادهای سطحی قوی و ناپایداری کژفشاری در سطح 5/1 کیلومتری زمین و همچنین بادهای قوی سطح 500 هکتوپاسکالی سبب انتقال گردوخاک اسیایی به شبه جزیره کره می‌گردد.

چانگ جین ما  (Chang-Jin Ma, 2003)ذرات منفرد موجود در طوفان‌های گردوخاک آسیایی را در یک ایستگاه زمینی در ساحل غربی جزیره چیجوی کره بررسی کردند. وانگ  (wang, 2006)گردوخاک را از نظر آماری و سینوپتیکی در آسیای شرقی بررسی کرده و دریافتند سیستم‌های سینوپتیکی که به سمت مناطق بیابانی شمال آسیا می‌وزند، اگر در سطح زمین بادهایی با سرعت بیشتر از 6 متر بر ثانیه ایجاد کنند، طوفان‌های گردوخاک شدیدی را ایجاد می‌کنند. لیو و پارک  (liu, 2007)گزارش‌های مربوط به طوفان‌های گردوخاک و ماسه را از 355 ایستگاه هواشناسی چین در دوره‌ی آماری 1961-2000 جمع آوری کردند. از نتیجه مطالعات آنها یک رابطه لگاریتمی به صورت
 Log 10 N= a – bt  ارائه شد که فراوانی وقوع طوفان‌های ماسه و گردوخاک نسبت به مدت استمرار آنها را بیان می‌کرد. در این رابطه N فراوانی رخداد طوفان با زمان استمرار معین زمان t استمرار طوفان است a ثابتی است که به شرایط مکان مورد نظر و  bثابتی است که به شرایط سطحی و آستانه سرعت باد بستگی دارد.

کارلسون و بنجامین (Carlson & Benjamin, 1980) محاسبه کردند که گردوخاک Saharan سبب کاهش دمای سطح و افزایش دمای اتمسفر و پایداری بیشتر قائم دما می‌شود. ببریسون و بایرس (Bryson & Baerreis,1967) تحقیقی انجام دادند روی بیابانThar  در هند و پاکستان و نشان دادند که گردوخاک سبب افزایش سرعت کاهش دمای درو در اتمسفر میانی می‌شود. فنگین به بررسی رابطه بین تعداد روزهای گرد وغبار در بیابان تاکلاماکان با پارامترهای اقلیمی مانند دما بارش و تعداد روزهای با سرعت باد بیشتر از 5 متر بر ثانیه در 112 ایستگاه هوشناسی در دوره زمانی 2005-1960 اقدام نمودند. نتایج نشان داد که پارامتر با تعداد روزهای با سرعت باد بیشتر از 5 متر بر ثانیه بیشترین همبستگی را با تعداد روزهای همراه گرد و غبار دارد. علیجانی 1376، حسینی 1379، کاویانی 1380، امیدوار 1385، خسروی 1387، لشکری و کیخسروی 1387، بر روی منشأ تشکیل و الگوها و مدل‌های همدیدی طوفان‌های گرد و غبار مطالعاتی انجام دادند. رشنو (۱۳۸۸)، پدیدة گرد و غبار را در استان خوزستان به لحاظ آماری و با استفاده از سنجش از دور بررسی و تحلیل کرد. وی عوامل ایجاد گرد و غبار در منطقه را به دو دسته عوامل انسانی و طبیعی تقسیم بندی می‌کند.خشکسالی‌های اخیر را یکی از مهم‌ترین دلایل طبیعی و جنگ تحمیلی، کشاورزی، سد سازی، جنگ آب و سیاست انتقال آب از مناطق پرآب به مناطق کم آب را از دلایل انسانی مؤثر در پدیده گرد و غبار ذکر می‌کند. طهماسبی بیرگانی و همکاران (۱۳۸۸) چگونگی طوفان‌های گرد و غبار و فرسایش بادی در استان خوزستان را بررسی کردند و راهکارهای مقابله با آن را ارائه دادند و اصلی ترین علت وقوع گرد و غبار را در نواحی جنوب غربی کشور، جریان‌های مربوط به وقوع طوفان در کشور عربستان و همچنین عراق می‌دانند و فرسایش بادی را که در اراضی کشور صورت می‌گیرد به عنوان عامل داخلی مؤثر در وقوع گرد و غبارها می‌دانند.

به‌علت شرایط اقلیمی و تشدید پدیده خشکسالی در منطقه معضل طوفان‌های گرد و خاک به بحرانی منطقه‌ای و حتی فرا منطقه‌ای تبدیل شده است. اگر یک خشکسالی سبب خشکی خاک شود و پوشش گیاهی سطح که به طور طبیعی به جلوگیری از فرسایش زمین کمک می‌کرد، از دست برود، گرد وخاک می‌تواند تولید شده و با حرکت باد به درون جو نفوذ کند. کشور ایران به دلیل قرارگیری در محل فرونشینی پرفشار دینامیکی جنب حاره، در طول دوره گرم سال نزول مداوم هوا را در ترازهای میانی و فوقانی وردسپهر تجربه می‌کند. گسترش عمودی پرفشار جنب حاره همراه با تداوم درازمدت آن بر روی ایران ضمن پایدار نمودن جو، شکل گیری توده هوای گرم و خشک را بر روی این سرزمین فلاتی در پی دارد. وجود این شرایط بطور محسوسی بر میزان تبخیر و تعرق، پراکندگی زمانی و مکانی بارش و سایر متغیرهای جوی اثر گذاشته و به تبع آن سبب خشکی در کشور می شود. تضاد حرارتی شدید و شیب فشاری که بواسطه تفاوت در میزان انرژی دریافتی در سطح حاصل می‌گردد در ترازهای زیرین وردسپهر، جریانات مداوم و بادهای شدیدی را در طول دوره گرم سال موجب می‌گردد. ساختار گردشی فوق در ترکیب با ویژگی‌های پوشش سطحی و آبرفت‌های ریز دانه فراوانی که در داخل کشور و کشورهای همسایه وجود دارد، منطقه خاورمیانه و ایران را به یکی از مهمترین مناطق وقوع طوفان‌های گردوغباری در دنیا مبدل ساخته است. در مطالعه طوفان‌های گردوخاک یکی از مهم‌ترین فاکتورهای مورد بررسی، منشأ شکل‌گیری این پدیده می‌باشد. گردوخاک‌ها بیشتر در مناطقی که سطح آنها فاقد پوشش گیاهی می‌باشد و پوشش آنها شن و خاک رس و گل خشک شده می‌باشد تولید می‌شوند. منابع طبیعی گردوخاک دشت‌های سیلابی و حوضه‌های آبرفتی و پهنه‌های نمکی و بیابان‌ها و کنار بستر دریاچه‌ها هست. به طور کلی می‌توان طوفان‌های گرد و خاکی ایران را به دو دسته مختلف طوفان‌های با منشأ داخلی و طوفان‌های با منشا خارجی تقسیم نمود. در این مطالعه به بررسی طوفان‌های با منشأ خارجی پرداخته می‌شود. کشور ایران به خاطر قرارگیری در منطقه خاورمیانه و کمربند بیابانی جهان و مجاورت با مهم‌ترین بیابان‌های منطقه از جمله صحرای عربستان در قسمت غرب و بیابان مارگو در پاکستان و بیابان ریگستان افغانستان در شرق همواره تحت نفوذ طوفان‌های گردوخاک محلی و همدیدی می‌باشد (ذوالفقاری و عابدزاده، 1384). شاید یکی از مهم‌ترین و مشهورترین آنها وزش بادهای 120روزه سیستان در شرق ایران باشد. در قسمت غربی ایران جریان‌هایی که بعلت وجود کم فشارهای حرارتی و دینامیکی از روی صحرای عربستان حرکت کرده و پس از عبور از بیابان‌های عراق و کویت وارد کشور می‌شوند سبب انتقال ذرات گردوغبار به مناطق غربی ایران می‌گردند. دو سیستم هوا در پیدایش طوفان‌های گردوخاک نقش موثر دارند یکی جت استریم جنب حاره که هوای فلات عربستان را به سمت بالا می‌کشد و دیگری جت استریم جبهه‌ی قطبی است که آن را به سمت پایین می‌کشد (Alghandi,2001). دمای هوا در فصل بهار و تابستان بعلت بیابانی بودن نواحی عراق و عربستان و بخش‌هایی از سوریه و اردن به شدت افزایش می‌یابد لذا شرایط برای صعود هوا در سطح زمین فراهم می‌گردد در این شرایط مرکز کم ارتفاع یا ناوه نسبا عمیقی روی منطقه شکل می‌گیرد و شرایط را برای انتقال ذرات گردوغبار از منابع تولید غبار فراهم می‌کند. بادهای سطوح پایین قدرت انتقال ذرات را تا مدت و مسافت زیادی ندارند بعلت اینکه عوارض طبیعی مانند سنگ‌ها و کوه‌ها مانع از تشدید و انتقال آن می‌گردند ولی بادهای سطوح بالا قادرند در صورتی که قطر ذرات گردوغبار کوچکتر از 100 میکرون باشند به مدت چند روز یا هفته تا مسافت چندین کیلومتر ذرات را جابه جا نمایند. همزمان با رشد شدت ناوه، طوفان‌های گردوخاک در بعد ظهر‌ها و اواخر صبح شدیدتر از اوایل صبح می‌باشند (Flyear,1990). گادی و میدلتن (Goudie & Middleton,2006) در ارائه یک تصویر جهانی از مناطق دارای طوفان‌های گردوغباری، وقوع طوفان‌های گردوغباری تابستانه در خاورمیانه را ناشی از استقرار یک مرکز کم فشار در جنوب ایران و یک مرکز پرفشار نیمه دائمی بر جانب شمالی شبه جزیره عربستان و در پی آن پیدایش یک باد شدید و مداوم موسوم به باد شمال بر روی منطقه دانسته‌اند در واقع گادی و میدلتن در تبیین الگوی گردشی حاکم بر وقوع طوفان‌های گردوغباری در منطقه خاورمیانه از نتایج پژوهش ممبری (Membery, 1983) در رابطه با باد شمال بهره جسته‌اند. با این وجود برخی از پژوهش‌های اخیر الگوی گردشی یاد شده را به  کل دیگری، الگوی اصلی وقوع طوفان‌ها ذکر نموده‌اند. بدین ترتیب که همراه شدن گسترش غرب سوی زبانه کم فشاری از جنوب آسیا با گسترش شرق سوی زبانه پرفشاری از مناطق بیابانی شمال آفریقا علت افزایش شیب فشار، پیدایش بادهای شمالی و طوفان‌های گرد و غباری در خاورمیانه دانسته شده است(Wilkerson, 1991; Bartlett, 2004; Crook, 2009). بارکان (Barkan, 2008) با بررسی الگوهای همدیدی سطح 500 و 700 هکتوپاسکالی برای دوره‌های پرگردوخاک و بدون گردوخاک در صحرای آفریقا، نشان داد که تفاوت معنی‌داری در متغیرهای جوی بین دو نوع از سال‌های فوق وجود دارد. در سال‌های پرگرد و خاک فصول پاییز، بهار و تابستان در اروپای غربی، آفریقای شمال‌غربی، یک جریان سیکلونی قوی باعث انتقال سرمای شدید و کاهش ارتفاع ژئوپتانسیلی در این منطقه می‌گردد ولی در شرق و مرکز صحرا و مرکز مدیترانه، جریانن آنتی‌سیکلونی غلبه داشته و گرمای نسبتا بالا همراه با افزایش ارتفاع ژئوپتانسیلی مشهود است.

ویکتوریا و همکاران وقوع طوفان‌هاى گردوخاک در غرب و مرکز ایران را در زمستان 1386 و بهار 1387 با استفاده از تصاویرماهواره‌اى و نقشه‌هاى همدیدى بررسى کرده‌اند. نتایج اکثر این پژوهش‌ها نشان داده است، گرد و خاک موجود در هواى کشور به خصوص در غرب و جنوب‌غربى و شمال‌غرب یا از صحراى شمال و شمال شرق آفریقا و یا از کشورهاى عربستان و عراق و سوریه توسط جریانات جوى منتقل شده و پایدارى وضعیت جوى و افت سرعت باد در مرکز و غرب کشور عامل ثابت ماندن آن ها به مدت چند روز در مجاورت سطح زمین و ایجاد وضعیت بحرانى آلودگى هوا است. کویتیل و فورمن (Kuteil & Furman, 2003) منشأ و خصوصیت‌هاى زمانى طوفان‌هاى گرد و غبار در خاورمیانه را براى یک دوره آمارى 21 ساله از سال هاى 1973-1943 به صورت میانگین متوسط براى هر ماه مورد مطالعه قرار دادند. ابتدا چهار منطقه اصلى تعیین و سپس نقشه گرد و غبار مربوط به آن‌ها تهیه گردید. این پژوهشگران وقوع طوفان‌هاى گرد و غبار در ایران، شمال شرقى عراق و سوریه، خلیج فارس و جنوب عربستان، یمن و عمان را بیشتر به فصل تابستان نسبت دادند. از جمله مقالات مشابه با این تحقیق می‌توان به مقالات زیر اشاره کرد:

ذوالفقاری و همکاران (1390) به بررسی همدیدی طوفان‌های گردوغبار در مناطق غربی ایران طی سال‌های 1384-1388 پرداختند در این مطالعه آنها با هدف بررسی عوامل همدید موثر بر رخداد گردوغبار در بخش‌های غربی ایران، 10 موج گردوغباری مهم طی یک دوره آماری 5 ساله از سال 1384 تا سال 1388را انتخاب و مورد بررسی قرار دادند. نتایج آنها حاکی از این است که در تمام موارد، استقرار یک سامانه کم فشار بر منطقه خاورمیانه و تقویت شرایط ناپایداری در سطح بیابان‌ها و همچنین تاثیر هماهنگ یک موج کم فشار دینامیک بر فراز جو منطقه، زمینه  مناسب را برای انتقال ریزگردها به جو منطقه فراهم می‌آورد. همگرایی سامانه‌های پرفشار آزور، کم فشار حرارتی و افزایش شیب فشاری در روزهای اوج فعالیت پدیده، باعث تقویت سیستم‌های بادی سطح بالا گردیده و باعث انتقال و انتشار مقادیر انبوهی از ریزگردها در بخش‌های وسیعی از جنوب غرب، غرب و شمال غرب ایران می‌شود (ذوالفقاری، 1390). هامیش(Hamish,2008)  مسیرهای حمل گرد و غبار از دریاچه ایر استرالیا را با استفاده از مدل HYSPLIT بررسی نمودند و بیان کردند که گردوغبار این دریاچه تحت تاثیر جریانات جوی در طی یک مدت زمان کوتاه قادر است هزاران کیلومتر از قاره استرالیا را تحت تاثیر قرار دهد. وانگ (Wang, 2011) با استفاده از مدلHYSPLIT  طوفان‌های شن و گرد و غبار سال 2008 را بررسی کردند و چهار منطقه آفریقای شمالی، خاورمیانه، مغولستان و شمال غرب چین را با فراوانی بالای رخداد گرد و غبار بیان کردند.

مفیدی و جعفری به بررسی نقش گردش منطقه‌ای جو بر روی خاورمیانه در وقوع طوفان‌های گردوغباری تابستانه در جنوب غرب ایران پرداخته‌اند. آنها در این تحقیق به منظور تبیین علل وقوع طوفان‌های گردوغباری تابستانه در جنوب غرب ایران و منابع اصلی گردوغبار آنها، ساختار گردش منطقه‌ای جو را مورد بررسی قرار دادند، آنها ایتدا با توجه به داده‌های ساعتی میدان دید در 8 ایستگاه واقع در استان خوزستان 30 طوفان فراگیر را در یک دوره زمانی شش ساله استخراج کردند. آنها برای تعیین منابع اصلی گردوغبار برای هریک از طوفان‌های گردوغباری از مدل لاگرانژینی HYSPLIT و با استفاده از روش ردیابی پسگرد استفاده کردند. نتایج تحقیق بیانگر آنست که پرفشار عربستان و زبانه کم فشار زاگرس بیش از هر مؤلفه گردشی دیگری در شکل‌گیری طوفان‌های مقیاس منطقه‌ای در منطقه خلیج فارس و جنوب غرب ایران نقش دارند. خروجی‌های مدل HYSPLIT نشان می‌دهد که به طور کلی منابع اصلی غبار برای طوفان‌های گردوغباری جنوب غرب ایران محدوده‌ای در حد فاصل مرکز تا شمال عراق، شرق سوریه تا شمال عربستان می‌باشد. بررسی مسیرهای انتقال ذرات در طوفان‌های گرد و غباری از وجود یک جت تراز زیرین خبر می‌دهد که موجب انتقال افقی ذرات گرد و غبار در یک لایه یک عمق گردیده و از  پخش عمودی آن در لایه‌های  بالاتر جو جلوگیری می‌کند (مفیدی، 1390).

اقلیم شناسان به طور کلی، جابجایی پرفشارهای جنب حاره‌ای به سوی مناطق بیابانی و سمت و سوی بادها سطوح مختلف جوی را عامل اصلی در انتقال گرد و غبار بیابان‌های همسایه به ایران می‌دانند. آنها معتقد هستند که یک جریان فراباری قوی، حجم زیادی از ریزگردها را از بیابان‌های وسیع غرب و جنوب‌غرب آسیا روبیده و به لایه بالای تروپوسفر منتقل می‌نماید و سپس یک جریان قوی دیگر انبوهی از ریزگردها را به عرض‌های بالاتر منتقل می‌سازد.  موقعی که انرژی جریان افقی در ارتفاع بالای تروپوسفر کاهش می‌یابد این ریزگردها بر سر مناطق دور و نزدیک فرو می‌ریزد (کرمی، 1388).

دهقانپور (1384) نیز پیدایش طوفان‌های گردوغباری غرب ایران را با حاکمیت یک رودباد جنب حاره‌ای قوی که در دروه گرم سال در این منطقه حاکمیت داشته و می‌تواند باعث انتقال هوای شبه جزیره عربستان به سمت پایین گردد همراه می‌داند.

همتی (1374) نیز وقوع طوفان‌های گردوغباری جنوب ‌غرب ایران به ویژه جلگه خوزستان را با حضور سیستم‌های سیکلونی که از نواحی شمال عراق و بخش‌های مرکزی شبه جزیره عربستان می‌گذرند مرتبط می‌داند.

در سال‌های اخیر با تشدید خشکسالی در ایران و کشورهای همسایه به خصوص عراق و سوریه کانون‌های جدید فرسایش بادی و طوفان‌های گردوخاک در منطقه ایجاد شده و سبب وقوع طوفان‌های شدیدی در چند سال اخیر در منطقه گردیده است. شدت و گستردگی این پدیده با روندی افزایشی موجب بروز مشکلات زیادی برای استان‌های غربی و جنوبی ایران گردیده است. برای مثال با استفاده از اطلاعات سازمان هواشناسی برای استان خوزستان مشاهده گردید از سال 81 با 10 نوبت وقوع رخداد طوفان گرد و خاک به 55 نوبت در سال 87 افزایش یافته است که حداکثر وقوع این پدیده در خوزستان 84 ساعت و حداقل آن 36 ساعت بوده است.

 

جدول 1- آمار وقوع طوفان گردوخاک در استان خوزستان

نوبت رخداد طوفان گردوخاک

سال

10

1381

11

1382

9

1383

12

1384

19

1385

31

1386

55

1387

 

کانون‌هاى گرد و غبار در منطقه خاورمیانه در دو دهه اخیر تحت تأثیر فعالیت‌هاى انسانى افزایش یافته است، به طورى که در اوایل قرن بیستم طبق تحقیقات و بررسى‌هاى انجام گرفته توسط محققى به نام ویلى کرسون بر روى آخرین منشاء طوفان‌هاى مناطق جنوب غربى ایران و کشورهاى سوریه و عراق در بین سال‌هاى 63 تا 67 پراکنش مکانى، و منشأهاى گرد و غبار (شکل‌های 1 تا 3) همان طور که در شکل 1 دیده مى‌شود، در سال 1368 حدودد 14 کانون منفرد تعیین شده است. در حالى که تعداد این مکان‌ها در سال 1387 به بیش از 50 منشأ افزایش یافته است و پیش بینى مى‌شود در آینده افزایش یابد (درویش، 1388). که دلایل آن به کاهش نزولات جوى، کاهش رطوبت، افزایش دما و همچنین گسترش بیابان‌ها برمى‌گردد.

 

 

 

شکل 2- پراکنش مکانی چشمه‌های طوفان‌های گردوخاک تا سال 1387

شکل 1- پراکنش مکانی چشمه‌های طوفان‌های               گردوخاک قبل از سال 1368

   

 

 

 

شکل 3- منطقه مورد مطالعه که شامل جنوب عراق و ایران می‌باشد

 


چگونگی تولید و انتقال و انتشار طوفان گرد و خاک در فصل گرم سال

در فصول گرم سال زبانه پر ارتفاع جنب حاره‌ای تقریباٌ با نوسانات اندکی بر فراز خاورمیانه و ایران حاکم است که در ترازهای 500 و 700 میلی‌باری جو به‌ خوبی مشخص است و از ورود بادهای غربی به منطقه جلوگیری می‌کند. اما در بعضی مواقع تحت عوامل سیاره‌ای با اندکی عقب نشینی و پسروی شرایط را برای ایجاد موج کوتاه و نفوذ بادهای غربی به منطقه مورد نظر مهیا می‌کند و با ایجاد این موج کوتاه شرایط برای صعود هوا و ناپایداری جوی در ناحیه کانون‌های گرد وخاک بیابان‌های غرب عراق و شرق سوریه فراهم می‌گردد و از طرفی کم‌فشار تابستانه مستقر بر روی جنوب‌شرق و جنوب‌غرب و غرب ایران که در اثر گرما و حرارت زیاد به‌طرف بیابان‌های غرب عراق و شرق سوریه نفوذ کرده با موج کوتاه بادهای غربی تشکیل شده هماهنگی ترمودینامیکی برقرار می‌کند که این ارتباط ترمودینامیکی منجر به ناپایداری و مکش و صعود هوا و ایجاد طوفان گردوخاک در بیابان‌های غرب عراق و شرق سوریه می‌شود و ذرات گردوخاک تولید شده بوسیله حرکات چرخندی و چرخشی کم‌فشار سطح زمین به قسمت‌های بالای جو منتقل و به‌وسیله جریانات افقی سطوح میانی جو به ‌طرف غرب و شمال‌ غرب و جنوب ‌غرب ایران منتشر می‌شوند. البته توده هوای خاکی که به سمت جنوب‌غرب و غرب حرکت می‌کند مربوط به سطوح پایین جو می‌باشد که بدلیل تغییر فشار شدید سطح زمین راهی استان‌های غربی و جنوب ‌غرب چون خوزستان می‌شود بطور کلی برای ایجاد طوفان گردوخاک وجود یک کم‌فشار در بیابان‌های عراق و سوریه لازم است ولی کافی نیست مثلا کم‌فشار تابستانه فقط می‌تواند تا ارتفاع حداکثر 850 و در نهایت تا 700 میلی‌باری هوا را صعود دهد و ایجاد ناپایداری کند. اما زمانی که با ناوه‌ای در سطوح میانی جو هماهنگ و ارتباط ترمودینامیکی پیدا کند مناسب‌ترین شرایط برای تشکیل طوفان گرد و خاک گسترده برروی بیابان‌های یاد شده مهیا می‌شود. کم‌فشار تابستانه ممکن هست بدلیل گرمایش بیابان‌های نام برده به آن مناطق گسترش یابد ولی ناوه سطوح بالای جو موجود نباشد و بدلیل پایداری جو بالا و وجود پرارتفاع جنب حاره‌ای شرایط برای صعود عمیق و تشکیل طوفان گردو غبار مهیا نمی‌شود و بیشتر اثرات این کم‌فشار ایجاد ناپایداری و صعود کم عمق تا ارتفاعات پایین جو و غالبا باعث گردوغبار محلی می‌باشد.

 

طوفان‌هایبا منشأ جنوب بغداد و حوضه دجله و فرات

در حوضه دجله و فرات طوفان‌های غبار و گرد و خاک از ماه می (11اردیبهشت تا 10 خرداد) شروع و در ماه ژولای (10 تیر تا 10مرداد ) به حداکثر خود می‌رسد. فعالیت این پدیده ابتدا از جنوب عراق شروع و سپس به شمال منطقه گسترش می‌یابد البته با توجه به مشاهدات ماهواره‌ای بیشترین فراوانی غبار و طوفان گرد و خاک در حوالی 200 کیلومتری جنوب بغداد می‌باشد. در منطقه‌ای که وسعت آن به بیشتراز 130000 کیلومتر مربع می‌رسد ارتفاع این منطقه کمتر از 100 متر از سطح دریا بوده و زهکشی طبیعی منطقه بسیار ضعیف می‌باشد. تابستان در این ناحیه داغ و خشک است و میزان بارندگی سالانه کمتر از 180-100 میلی‌متر بوده و فصل باران منحصر به زمستان است و باعث بوجود آمدن باتلاق‌های متعددی در منطقه می‌شود و در تابستان با خشک شدن سریع به نمک زارهای گسترده‌ای تبدیل می‌گردند که منابع مناسبی برای ایجاد گرد و خاک و غبار سبک می‌باشند در واقع بیشترین غبار نیز از جنوب این منطقه گزارش می‌شود. در صورتیکه جهت باد از شمال به جنوب باشد این غبار به شمال کویت و عربستان سعودی، خلیج فارس و جنوب‌ غرب ایران یعنی استان‌های خوزستان و بوشهر منتقـل می‌شود.

 

طوفان‌هایبا منشأ شمال‌غرب عراق و شرقسوریه

این کانون جدید تشکیل طوفان که در سال‌های اخیر سبب بوجود آمدن طوفان‌های با دید افقی کمتر از 500 متر در استان‌های غربی ایران شده است بدلیل خشکسالی‌های اخیر که در منطقه ایجاد شده است بوجود آمده و سبب کاهش دبی رودخانه‌ها درمنطقه بین النهرین شده است.

 

مواد و روش‌ها

در این مطالعه نقشه‌های هواشناسی مورد نیاز برای ایران از سازمان هواشناسی کشور دریافت گردید و برای داده‌های هواشناسی منطقه از داده‌های باز تحلیل دیده‌بانی شده کل زمین از مراکز ملی پیش‌بینی محیطی/ مرکز ملی پژوهش جوی NCEP/NCAR دریافت شده و نقشه‌های همدیدی مورد نیاز برای منطقه خاورمیانه رسم گردید. برای بدست آوردن مسیر حرکت ذرات با استفاده از مدل‌های عددی، از مدل پخش لاگرانژی ذرات HYSPLIT برای بدست آوردن منشأ طوفان و مسیر حرکت آن استفاده شد. برای بررسی صحت اطلاعات از تصاویر ماهواره‌ای موجود در مرکز باروری ابرها در یزد و ماهوارهMETEOSAT8  استفاده گردید. برای بررسی طوفان‌های گردوغباری ورودی به جنوب غرب ایران، 10 مورد از مهم‌ترین گردوغبارهایی که در طول دوره مورد مطالعه منظقه ایران را تحت تأثیر قرار داده‌اند انتخاب گردید که لیست آن در جدول 2 آورده شده است. مدل HYSPLIT برای تمام موارد انتخاب شده اجرا گردید و خروجی مدل با نقشه‌های همدیدی تهیه شده و تصاویر ماهواره‌ای مقایسه گردید که در تمام موارد خروجی مدل با دقت بسیار زیادی توانست منشا شکل گیری و نحوه انتشار طوفان‌ها را پیش‌بینی نماید. بعلت اهمیت و فراگیری طوفان تیر 1388 این طوفان به طور کامل مورد بررسی همدیدی قرا گرفت و خروجی مدل با نقشه‌های تهیه شده مورد تحلیل قرار گرفت. ایستگاه هواشناسی آبادان به عنوان ایستگاه شاخص در جنوب غرب کشور برای بررسی انتخاب گردید.

 

جدول 2- ده مورد از پدیده‌های گردوغبار انتخاب شده

برای مطالعه

ردیف

روز اوج پدیده

ماه

سال

1

16

تیر

1386

2

15

شهریور

1387

3

13

تیر

1387

4

9

اردیبهشت

1385

5

10

شهریور

1385

6

14

تیر

1388

7

9

خرداد

1385

8

12

تیر

1387

9

19

مرداد

1385

10

28

اردیبهشت

1386

 

 

 

 

 

 

مدل مورد استفاده

مدل مسیریابی لاگرانژی تک ذره‌ای هیبریدی[1] (HYSPLIT) برای اولین بار توسط آزمایشگاه منابع هوای NOAA (ARL)[2] در سال 1982 با کمک اداره هواشناسی استرالیا توسعه یافته که کاربردهای آن شامل ردیابی و پیش بینی مسیر مواد آلوده کننده آزاد، مسیریابی ذرات هوا، خاکسترهای آتشفشانی و دودهای ناشی از آتش سوز‌های جنگل‌ها می‌باشد. مدل HYSPLIT یک سیستم کاملی برای محاسبه مسیرهای ساده ذرات هوا و پراکندگی‌های پیچیده و شبیه سازی آنها می‌باشد. روش محاسبات مدل یک روش مختلط[3] بین روش لاگرانژی (که یک چارچوب متحرک برای حرکات ذرات را مورد استفاده قرار می‌دهد) و روش اویلری (که یک چارچوب ثابت سه بعدی را برای حرکت‌های ذرات مورد استفاده قرار می‌دهد) می‌باشد. در مدل فرارفت[4] و پخش ذرات محاسبات آنها در یک چارچوب لاگرانژی ساخته می‌شوند و در ادامه برای محاسبه انتقال ذرات هوا و غلظت مواد آلاینده از یک چارچوب اویلری استفاده می‌شود (Draxler, 2007). در سطح جهان مطالعات گوناگونی با استفاده از این مدل انجام گرفته است که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد. سکودرو(Escudero, 2006) به بررسی طوفان‌های ورودی به اسپانیا با منشأ صحرای آفریقا با استفاده از مدل HYSPLIT پرداختند. دراکسلر (Draxler, 2001) به مسیریابی طوفان‌های گرد و خاکی عراق و کویت با استفاده از مدل HYSPLIT پرداختند. استوندر (Stunder, 2007) به پیش بینی مسیر پخش ذرات آتشفشانی با استفاده از مدل پخش هیبریدی پرداخت.

 

تنظیمات مدل

جهت تعیین منابع اصلی گردوغبار برای هر یک از طوفان‌های گردوغباری نیز از یک مدل لاگرانژی با امکان ردیابی پسگرد ذرات در ترازهای مختلف جو موسوم به HYSPLIT استفاده شد . (Draxler, 2011)برای مسیریابی پسگرد، ذرات در ایستگاه آبادان در زمان اوج وقوع هر یک از طوفان‌های گردوغباری در نظر گرفته شد. در این مطالعه نسخه 4.9 مدل HYSPLIT مورد استفاده قرار گرفت و ذرات در سه سطح 500 و 1000 و 1500 متری از سطح زمین و در حد فاصل زمانی 24 ساعت قبل ردیابی شدند. برای اجرای مدل از مجموع داده‌های FNL استفاده شد. داده‌های (Final) FNL در واقع داده‌های NCEP هستند که توسط لابراتوار منابع هوا وابسته به NOAA مورد پردازش مجدد قرار گرفته است. این داده‌ها با قدرت تفکیک افقی 1×1 درجه، برای 26 تراز فشاری 1000-100 هکتوپاسکال و با گام زمانی 6 ساعته از جولای 1999 در دسترس می‌باشند. داده‌های تحلیل شده عملیاتی مقیاس جهانی نهایی انسپ یا به طور مختصر (Final) FNL از سامانه یکپارچه سازی داده‌های جهانی (GDAS[5]) برای تهیه داده‌های اولیه ورودی به سیستم استفاده می‌نماید. سامانه GDAS نیز وظیفه جمع آوری داده‌های مشاهداتی از سراسر جهان را با استفاده از سامانه ارتباطات از راه دور (GTS) و سایر منابع به صورت بی وقفه و پیوسته برعهده دارد. در نهایت داده‌های FNL با مدلی مشابه مدلی که مرکز ملی پیش بینی محیطی برای تولید داده‌های سامانه پیش بینی جهانی (Global Forecast System) استفاده می‌کند تولید می‌گردد .(Stunder, 1997)

 

بررسی همدیدی طوفان تیر 1388

برای بررسی موردی طوفان 11 تیر سال 1388 انتخاب گردید. علت انتخاب این طوفان گستردگی و تاثیر گذاری زیاد آن در سراسر ایران بود. در پنجشنبه 11 تیر، شیب فشار قابل ملاحظه‌ای در روی شمال ایران وجود داشته و همچنین سلول کم فشار حرارتی با همفشار 1000 هکتوپاسکالی تا شمال‌غرب عراق گسترده و در روز جمعه با تقویت شیب شمالی فشار و همچنین تقویت کم فشار حرارتی چرخند فعالی در روی عراق شکل می‌گیرد که تا لایه‌های 800-750 هکتوپاسکالی گسترش می‌یابد. فعالیت این چرخند بصورت وزش باد و ناپایداری هوا شرایط مناسب برای صعود هوا ستون‌های عظیمی از گردوخاک را در شمال‌غرب تا جنوب‌ غرب عراق ایجاد می‌نماید.

در فصول گرم سال بدلیل افزایش شار تابشی خورشید و افزایش دمای سطح زمین لایه هوای نزدیک به سطح نیز گرم شده و صعود می‌نماید و تشکیل کم فشارهای حرارتی را می‌دهد. بعلت اینکه این کم فشارها دینامیکی نمی‌باشند و هر چه از منبع انرژی خود دور می‌شوند تضعیف می‌گردند اثر این کم فشارها در سطوح پایین جو باقی می‌ماند و چون در مناطق بیابانی که مهمترین مناطق تشکیل این کم فشارها می‌باشد رطوبت بسیار کم می‌باشد و ثانیا این کم فشارها دارای اثر دینامیکی نمی‌باشند نمی‌توانند سبب بارندگی شوند و اثر خود را به صورت وزش باد و گردوخاک نشان می‌دهند (Byers, 1974 و تریپله، 1380) برای مشخص شدن بهتر این کم فشارها نقشه دمای سطح زمین برای روزهای 11 و 12 تیر ترسیم گردید که تایید کننده مطالب بالا می‌باشد (شکل 4 تا 6).

 

 

 

 

شکل 4- تشکیل و گسترش طوفان گرد و خاک تیر ماه 1388 از روی عراق و حرکت آن به سمت مناطق غربی ایران با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS

 

 

 

شکل 5- نقشه ارتفاع سطح ژئوپتانسیلی  mb1000 در دو روز متوالی 11 و 12 تیر 1388 که در آن روند

تقویت کم فشار سطحی مشخص است

 


اما در سطوح فوقانی جو پرفشار جنب حاره‌ای از روز جمعه شروع به تضعیف نمود و بنابراین در سطوح فوقانی جو بادهای غربی و شمال‌غربی تقویت شده و گرد و خاک برخاسته شده به وسیله چرخند سطح زمین ابتدا به سمت جنوب و سپس به سمت استان‌های کردستان و کرمانشاه سوق داده شد (شکل 7 تا 9).


 

شکل 6- نقشه باد سطح زمین در دو روز متوالی 11 و 12 تیر 1388 که در روند افزایشی آن مشخص می‌باشد.

 

 

 

       

شکل 7- نقشه دمای سطح زمین در دو روز متوالی 11 و 12 تیر 1388 که روند افزایشی را نشان می‌دهد

 

 

شکل 8 - نقشه ارتفاع سطح ژئوپتانسیلیmb 500 در دو روز متوالی 11 و 12 تیر 1388 که در آن روند تضعیف

پرفشار جنب حاره‌ای مشخص است

 


در روند بعدی حرکت ناوه سطوح فوقانی سمت بادها را به جنوب‌غربی و غربی تغییر داده و کم و بیش با حرکت چرخند سطح زمین هماهنگ شده بنابراین کل توده طوفان گردو خاک روی کشور عراق بتدریج بر روی ایران منتقل شد، اما در روزهای شنبه و یکشنبه اتفاقی که افتاد آن بود که در لایه‌های نزدیک سطح زمین هم کم فشار حرارتی و هم گرادیان فشار شمال ایران تضعیف شده بنابراین حالت سکون در عمق پایین جو منطقه ایجاد شد که شرایط مناسب برای حرکت تدریجی توده طوفانی گردوخاک را فراهم آورد که در حرکت بسیار کند و تدریجی به‌داخل کشور به‌دلیل عدم وزش باد در منطقه ستون‌های غبار، کم و بیش پیوستگی مادی خود را حفظ و الگوی انتشار آن غلتکی و سیال بوده و بسیار دیر در معرض واگرایی و پخش شدگی قرار گرفتند (شکل 10 و 11).

 

 

 

شکل 9- تقویت جریانات غربی و جنوب غربی سطح mb500 در روز 11 و12 تیر 1388 که باعث انتقال طوفان از عراق به ایران

 

 

شکل 10- نقشه روند کاهش دمای سطحی برای 14و15 تیر 1388

 

شکل 11- نقشه کاهش گرادیان فشار در شمال ایران برای 14 و15 تیر 1388

 


خروجی مدل HYSPLIT

در شکل 12 خروجی مدل بصورت نقشه برای روزهای ذکر شده ارائه گردیده است. هدف از استفاده از این مدل بررسی دقت این مدل برای مسیریابی و منشأیابی طوفان‌های گردوخاک برای منطقه خاورمیانه می‌باشد. برای سنجش دقت مسیریابی حرکت ذرات که توسط مدل پیش‌بینی شده است هم از تصاویر ماهواره‌ای و هم از نقشه‌های همدیدی و اطلاعات ایستگاه‌های زمینی استفاده گردید که این مدل با دقت زیادی مسیر حرکت را پیش بینی کرده است. برای شهر آبادان گردوغبار شکل گرفته با توجه به جریانات سطوح بالایی جو به سمت خوزستان و غرب کشور حرکت کرده است.

 

 

 

شکل 12- خروجی مدلHYSPLITبرای شهر آبادان در تاریخ 11و12 تیر1388

 


مدل لاگرانژینی یادشده امکان ردیابی پسگرد ذرات گردوغبار در ایستگاه آبادان را تا 24 ساعت قبل از زمان وقوع هر یک از طوفان‌ها فراهم نمود. برای تمامی طوفان‌ها، ذرات در سه ارتفاع 500 و 1000 و 1500 متری از سطح زمین در حدفاصل زمانی 24 ساعت ردیابی شدند. مدل امکان نمایش مسیر ردیابی شده را در دو نمای افقی (بخش بالا در شکل 12) و قائم (بخش پایین همین شکل) فراهم می نماید. بررسی مسیرهای انتقال ذرات در طوفان‌های گزارش شده، ذرات غبار مسیر مشابهی را از شمال غرب به جنوب شرق تا ایستگاه آبادان پیموده اند (شکل 13 و 14).

 

 

 

شکل 13- خروجی مدل برای طوفان‌ 11 و 12 تیر1387 در ایستگاه آبادان

 

شکل 14- خروجی مدل برای طوفان 16 تیر 1386

 


نتیجه گیری

اگرچه گردوغبار در ایران به ویژه در بخش‌های مرکزی و غربی پدیده ناشناخته‌ای نیست ولی فراوانی وقوع و غلظت آن که طی سال‌های اخیر گاهی باعث افت دید به زیر 50 متر رسیده است پدیده‌ای جدید و نوظهور است. آیا سامانه‌های جوی به وجود آورنده غبارها جدیدند یا عامل نوظهوری در منطقه باعث این امر می‌شود؟ آنچه مسلم است سامانه‌های جوی تغییر معناداری ندارند چه خود این سامانه‌ها دارای یک دامنه نوسان قابل ملاحظه‌اند که همواره این رفتار را داشته‌اند. سطوح فوقانی فلات ایران در تابستان تحت سیطره پرفشار جنب حاره‌ای است و در سطح زمین هم کم فشار حرارتی گسترش می‌یابد. کم فشارهای بسته به محل تشکیل، روی عراق و سوریه و شمال شبه جزیره عربستان سبب ایجاد شرایط مناسب برای صعود حجم عظیمی از گردوخاک به هوا می‌شود که در صورت خشک بودن منطقه و جنوب غربی و غربی بودن جریانات سطوح فوقانی این غبار و گردوخاک به وسیله باد به سطوح میانی جو نواحی جنوب غربی و غربی ایران منتقل می‌شود. بررسی ها نشان داد:

1-  منطقه بحرانی جدیدی در شمالغرب عراق بعنوان کانون جدید ایجاد طوفان گرد و خاک شکل گرفته است که قبلا دارای این رفتار نبوده است و استان‌های غربی و حتی مرکزی کشور را به دایره غبارهای غلیظ کشانده است.

2-  کم فشارهای بسته روی عراق و شمال عربستان سبب ایجاد شرایط مناسب برای صعود حجم عظیمی از گرد و خاک به هوا  می‌گردد که در صورت خشک بودن منطقه و جنوب غربی و غربی بودن جریانات سطوح فوقانی این غبار و گردوخاک بوسیله باد به سطوح میانی جو نواحی جنوب‌ غربی و غربی ایران منتقل می‌شود.

3-  در برخی شرایط وضعیت ناپایدار ایجاد شده در جلگه عراق به فلات ایران منتقل نمی‌شود و اگر بر روی غرب فلات ایران شرایط نسبتاً پایدار باشد در این شرایط غبار ایجاد شده بدلیل سکون و پایداری هوا در روی منطقه از نظر زمانی دوام بیشتری داشته و روند نشست آنها به سطح زمین و تهویه هوا از غبار بین 3 تا 5 روز و گاهی بیشتر دوام خواهد داشت.

4-  الگوی آشکار شده در سطح زمین در تاریخ12 تیر خبر از شکل گیری یک کم فشار نسبی بر روی عراق و سوریه دارد و در سطوح فوقانی یک تراف نسبتا عمیق در منطقه خاورمیانه وجود دارد.

5-  خروجی های مدل HYSPLIT نشان داد که بطور کلی منابع اصلی غبار برای طوفان های گردوغباری جنوب غرب ایران محدوده ای در حدفاصل مرکز تا شمال عراق، شرق سوریه تا شمال عربستان می باشد.   

 

 



2. Air Resources Laboratory

4. Advection

6. Global Telecommunications System

[4]

1. Hybrid Single-Particle Lagrangian integrated Trajectory

3. Hybrid

[5]. Global Data Assimilation System

. Alghandi A., 2000, on sand storms and energy recvovely from sand stored, Energy conversation and management, NO. 420, PP. 1142- 1156

2.   Alijani, b., 1385, Iran's climate, the publisher, 96

3.   Barkan, J., 2008, synopsis patterns associated with dusty and non-dusty seasons in the Sahara. Theor. Appl. climatolo. Vol: 10pp: 354-364

4.   Bartlett, S., 2004, Dust Storm Forecasting for Al Udeid Ab, Qatar: An Empirical Analysis, M.S. Thesis, Dept. of Meteorology, Air Force Institute of Technology, 103 pp.

5.   Bryson, R. A., and D. A. Baerreis, 1967, Possibilities of major climatic modification and their implications: Northwest India, case studies. Bull. Amer. Meteor. Soc, NO. 48, PP. 136–42.

6.   Byers, H. R1974, General meteorology, MC. Graw, Hill Inc.

7.   Carlson, T. N., and S. G. Benjamin, 1980, radioactive heating rates for Saharan dust. J. Atmos. Sci, NO. 37, PP. 193–213.

8.   Chen, W., 1996, Wind Tunnel Test of the Influence of Moisture on the Erdibility of Loessial Sandy Loam Soils by Wind, Journal of Arid Environments, 34, pp. 391-402.

9.   Chun, Y. 2001, synopsis, transport and physical characteristics of Asian dust in Korea. Journal of geophysical research. Vol: 106. pp: 18461-18469

10. Crook, J., 2009, Climate Analysis and Long Range Forecasting of Dust Storms In Iraq, M.S. Thesis, Dept. of Meteorology, Naval Postgraduate School, 85 pp.

11. Draxler RR., and Rolph, GD., 2011, HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory), Model access via NOAA ARL READY Website (http://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php). NOAA Air Resources Laboratory, Silver Spring, MD.

12. Draxler, R., D. A. Gillette, J. S. Kirkpatrick, and J. Heller, 2001, Estimating PM10 air concentrations from dust storms in Iraq, Kuwait, and Saudi Arabia, Atm. Environ.NO. 35, PP, 4315-4330.

13. Draxler, R. R., P. Ginoux, and A. F. Stein, 2010, an empirically derived emission algorithm for wind-blown dust, J. Geophys. Res., 115, D16212, doi: 10. 1029/ 2009 JD 013167.

14. Dehghanpur Frashah, AS., 1384 and synoptic analysis of dust storms on the plateau central thesis-Iran between 1990 to 2000, Tarbiat Moallem University of Tehran

15. Darvish, M.., 1388, and the occurrence of dust storms originating in southern Iran, websites, personal Tehran.

16. Escudero, M., A. Stein, R. R. Draxler, X. Querol, A. Alastuey, S. Castillo, and A. Avila, 2006, Determination of the contribution of northern Africa dust source areas to PM10 concentrations over the central Iberian Peninsula using the Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model (HYSPLIT) model, J. Geophys. Res, 111, D06210, doi: 10.1029/2005JD006395.

17. Ezzati, and, B., A., 1388, Analysis of dust storms using satellite images, Proceedings of National conference on climate mitigation and climate disasters, Ardabil.

18. Flyear.D. 1990, wind erosion: mechanics, prediction and control, Advanceinsoll science, NO. 130, 187-199, PP.

19. Goudic A., 2001, Saharan dust storms nature and consequences, Earth_science Revlews, NO. 56, 179-204, PP.

20. Goudie, A. and Middleton, NJ. 2006, Desert Dust in the Global System, Springer, Heidelberg. 1-90.

21. Goudie A. and Middleton NJ. 2000, Dust storms in South West Asia. Acta Univ Car., XXXV: 73–83.

22. Generosity, no., 1380, to study the relationship between surface soil erosion by wind is the physical and chemical properties in the area of plain, M.Sc. Thesis, Isfahan University of Technology

23. Hamish, M., Andrew, C, 2008. Identification of dust transport pathways from Lake Eyre,Australia using Hysplit, Atmospheric Environment 42, 6915- 6925.

24. Hosseini, b., 1379, Synoptic study of severe storms in Tehran, MSc thesis weather. University

25. Jackson, V.H., 1913, Atmospheric Electrification during Dust Storm, Journal of the Franklin Institute, Vol. 176, Issue 1, pp. 145.

26. Helpful, AS., S., Jafari, 1390, investigating the role of regional atmospheric circulation over the Middle East in summer dust storms in the South West of Iran, Journal of Geographical Studies of Arid Zones, second year, first issue, Spring 1391.

27. Khosravi, M.., 1387, Effects of climate change is increasing the intensity of local dust pollution in Zahedan, the Eleventh National Conference on Environmental Health, 159

28. Kuteil, H., H., Furman, 2003, Dust storms in middle East soureesog origin and Their temporal Charactistic, In door and Built Environment 12:419-426.

29. Kaviani, M., 1380, Mykrvklymatvlvzhy, the publisher

30. Karami, F.., 1388, Convergence of pressure systems and dust storms in Khuzestan, MA thesis, Department of Geography, University of Razi.

31. Liu, G., Park, S. U., 2007, The Logarithm-Linear Relationship of the Occurrence Frequency to the Duration of Sand-dust Storms: Evidencee from Observational Data in China, Journal of Arid Environments, Vol. 71, pp. 243-249.

32. Liu J. J, Jiang X. G,Zheng X. J, Kang L, and Qi F. Y. 2004, An Intensive Mongolian Cyclone

33. Lashkari, H and Keykhosravi, GH. (2008), Statistical analysis of dusts in Razavi Khorasan province from 1993 to 2005.physical geography researches No.65 pp: 17-33

34. Membery D. A., 1983, Low level wind profiles during the Gulf Shamal, Weather, 38, 18-24.

35. Natsagdorj L., Jugder D and Chung Y. S. 2002, Analysis of dust storms observed in Mongolia during 1937-1999. Atmospheric Environment 37:1401-1411

36. Rshnv, AS., 1388. Dust phenomenon Ghbardr Khuzestan province, quarterly rainfall, Ahvaz, Khuzestan province meteorological STATION.

37. Omidvar, K. (2006), Review and analysis of sand storms in Yazd-Ardakan basin. Geographical researches quarterly.No.81 pp: 43-58

38. Orlovsky, L., Orlovsky, N., Durdyev, A., 2004, Dust Storms in Turkmenistan, Journal of Arid Environments, Vol. 60, pp. 83-97.

39. Stunder, B., L. Heffter, R. Draxler, 2007, Airborne Volcanic Ash Forecast Area Reliability, Weather and Forecasting, NO. 22, PP. 1132-1139, DOI: 10.1175/WAF1042.1

40. Stunder B. J. B., 1997, NCEP Model Output– FNL ARCHIVE DATA, TD-6141, Prepared for National Climatic Data Center (NCDC). This document and archive grid domain maps are also available at http://www.arl.noaa.gov/ss/transport/archives.html.

41. Squires, V. R., 2002, Dust and storm: An early warning of impending disaster.

42. TAHMASBI Byrgany, AS. , Abdinejad, Gh., Nooshafarin, b. 1388, to study wind erosion and dust storms in Khuzestan and strategies to deal with it, grassland and forest Quarterly, No. 81, pp. 21 and 25

43. The Journal of Earth Sciences and Mining, Second Year, No. 12, April 1386, pp. 10

44. Wang, w., 2005, Asynoptic model on EST Asian dust emission and transport, Atmospheric science and air qulity conference, Bejin, China.

45. Wang, W., Fang, Z.Y., 2006, Numerical Simulation and Synoptic Analysis of Dust, Emission and Transport in East Asia, Global and planetary change, Vol. 52, pp. 57-70.

46. Wang, Y., Stein, A., Draxler, R., Rosa, D., and Zhang, X., 2011. Global sand and dust storms in 2008: Observation and HYSPLIT model verification, Atmospheric Environment 45, 6368-6381.

47. Weihong, Q., Shaoyinshi, 2001,Variations of The Dust Storm in China and Its Climatic Ontrol, Journal of climate, Vol. 15, pp. 357-368.

48. Wilkerson W.D., 1991, Dust and Sand Forecasting In Iraq and Adjoining Countries, AWS/TN--91/001, Air Weather Service, Scott Air Force Base, IL, 72 pp. [Available from USAF Environmental Technical Application Center, Scott Air Force Base, IL 62225-5008.].

49. Werner M, Tegen I, Harrison SP, Kohfeld KE, Prenctice IC. 2002, Seasonal and interannual variability of the mineral dust cycle under present and glacial climate conditions, J. Geophys. Res. 107:D24, doi: 10.1029/2002JD002365

50. Zarrin A., Ghaemi H., Azadi M., Mofidi A., and Mirzaei E., 2011, The effect of Zagros Mountains on the formation and maintenance of Iran anticyclone using RegCM4, Meteorology and Atmospheric Physics, 112(3-4): 91-100, DOI: 10.1007/s00703-011-0134.

51. Zolfaghari, c., C., ABEDZADEH., 1384, synoptic analysis of dust systems in West Iran, Journal of Geography and Development, No. 6, pp. 33-17.

52. Zolfaghari, c., C, Immaculate pour, no., Shayegan October, 1390, Synoptic study of dust storms in western Iran during 1384 to 1388 (inclusive of wave A Case Study July 1388), Journal of Geography and Environmental Planning, year 22, No. 43, pp. 17-34.