نویسندگان
1 گروه هواشناسی، دانشکده علوم پایه، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 استادیار موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Introduction
Heavy precipitation are among those natural events that may lead to disasters like flood and landslides or both simultaneously. One of the occasions that these types of precipitations occur is after a prolonged drought. Heavy precipitation normally occur during transient seasons like autumn and spring. However, they may occur in winter or even in summer. Considering the atmospheric circulations diversity at different times of year, it does not seem wrong if suppose there must be significant differences between weather conditions that led to such precipitations would be of great assistance to weather forecasters to issue weather warnings that may help to prevent or reduce the impacts of those precipitations. To identify heavy precipitations, Brook’s statistical method has been used. In the course of the study upon the structure of atmospheric circulations during heavy precipitations over the city of Shiraz during autumns of 1371 to 1378(1992 and 2000), we came across with an interesting situation on 21th of December 1992, that is the subject of this article. Its atmospheric circulation structure examined by means of the meteorological quantities such as sea level pressure, geopotential height, relative humidity, horizontal wind divergence, vertical motion at 850 and 500 hPa surfaces, temperature at 850 hPa surface and horizontal wind speed at 300 hPa surface. Required data have been acquired from NCEP(National Center for Environmental Prediction (website and maps have been plotted by means of Grads software.
Results showed that a low pressure system that was formed over the Saudi Arabia and Red Sea some times before 21th of December 1992, entered Iran on that day. During its course towards the northeast of the country, it met with a high pressure system entering the country from Europe. This situation created a suitable condition for development of instability over the southwest of Iran. At 500 hPa surface intensive divergence area was located over west and southwest of Iran, supporting the vertical motion and the intensification of surface low pressure system. Subtropical Jet relative location to surface low pressure played important role in the development and intensification of the instability. In day after precipitation event the pressure system exits from northeast of Iran and high pressure system with moving in direction of northeast to southeast locates over the Mediterranean Sea.
Materials and methods
The data related to daily precipitation on 1371 to 1378 (1992-2000) of Shiraz station is received from IRIMO, the country meteorological organization. The data related to meteorological parameters is extracted from National Center for Environmental Prediction site (NCEP).
In this research the heavy precipitations of shiraz on 1371 to 1378 are determined by the Brooks statistical method. In this method the precipitation are divided to different groups according to the relations of (1) , (2) that the first group precipitation as known as heavy precipitation.
The number of groups = 5Log N (1)
The space of groups = maximum precipitation – minimum precipitation / number of groups (2)
That N is the number of days with precipitation on autumn.
According to the first group results that only have 75 mm precipitation, this number is known as heavy precipitation on autumn. This amount of precipitation occurs on the 30 day of Azar (21 December 1992).
To determine dominant atmospheric circulation of them, distribution of temperature, pressure and moisture quantities and their changes on the earth surface, levels of 850, 500 and 300 hPa on an area between the longitude of 20 degree of west to 90 degree of east and the latitude of 10 to 70 degree of north were investigated.
In the dynamical analysis the distribution of pressure, temperature, wind and moisture fields and the relation between them were investigated by using quantities like geopotential height, horizontal wind divergence and vertical motion. Distribution of above quantities will clear the atmospheric conditions that change of them by passing of time shows the way of forming, strengthening and weakness of systems and atmospheric circulations. The maps were prepare one day before to the day after the heavy precipitation on the time of 00UTC and 12UTC. The maps were prepared by programming on the GRADS of studied geographical area.
Results and Discussion
The atmospheric pattern of 21 December shows that a low pressure system that is formed on Arabia and Red Sea some days ago, has moved toward the north of Iran and penetrate inside of Iran. Then by encountering to a high pressure system entering the country from Europe moving toward the southwest, the system has made a proper condition on the southwest of Iran for instability and causes the value of -2*10-5 S-1 convergence on low levels of the area. On the 500 hPa level of area intensive divergence area (1*10-5 S-1) has located on the west and southwest of Iran that causes the strengthening of vertical motions about -0.4 PaS-1 and intensification of low pressure. Subtropical Jet also according to its position relative to surface low pressure played important role in the development and intensification of the instability. According to the high relative humidity on both levels (90 %and 75%), we will see heavy precipitation on this day. In the next day of heavy precipitation, the low pressure system is going out of Iran from the northeast side and the high pressure system is still on the Mediterranean Sea and its effect has increased on the northwest of Iran. Since the convergence on the low levels is less than divergence on the high levels on last day, the vertical motion on this day is weaken. The temperature at the beginning of day has increased as compared with the last day and regarding that weakening of vertical motions on this day there will be less precipitation.
Conclusion
Results showed that a low pressure system that was formed over the Saudi Arabia and Red Sea some times before 21th of December 1992, entered Iran on that day. During its course towards the northeast of the country, it met with a high pressure system entering the country from Europe. This situation created a suitable condition for development of instability over the southwest of Iran. At 500 hPa surface intensive divergence area was located over west and southwest of Iran, supporting the vertical motion and the intensification of surface low pressure system. Subtropical Jet relative location to surface low pressure played important role in the development and intensification of the instability. In day after precipitation event the pressure system exits from northeast of Iran and high pressure system with moving in direction of northeast to southeast locates over the Mediterranean Sea.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
بارش پدیدهای حاصل از برهمکنشها و اندرکنشهای پیچیده جوی است. این پدیده در میان رویدادهای جوی از اهمیتی ویژه و پیچیدهگی رفتاری بیشتری برخوردار است.
ایران کشوری خشک و نیمه خشک می باشد که میانگین نزولات جوی آن به کمتر از یک چهارم میانگین نزولات جوی جهان میرسد. یکی از ویژگیهای بارز این نزولات توزیع زمانی و مکانی غیر یکنواخت آنها است.(حجتی،1386) استان فارس نیز با توجه به وسعت زیاد، مجاورت با رشته کوههای زاگرس در غرب و نواحی کویری در شرق و نزدیکی به خلیج فارس و تنوع اقلیمی دارای رژیم بارشی متغیری در مقیاس زمانی ماهانه، فصلی و سالانه است که نتیجه آن تفاوت زیاد در بارش دریافتی استان میباشد. (صداقتزاده، 1376) میانگین بارش سالانه در نواحی مختلف استان بین 100 میلیمتر در شرق و جنوب تا 600 میلیمتر در نواحی غربی متغیر میباشد که بیشتر آن در فاصله ماههای آبان هر سال تا اردیبهشت سال بعد رخ میدهد.
دو عامل مهم در فرایند بارش رطوبت و صعود هوا میباشند. صعود هوا بسته به ویژگیهای هر سامانه به طرق زیر صورت میگیرد: صعود توده هوا روی سطوح جبهه، صعود توسط همگرایی در مرکز طوفان و صعود توسط عوارض سطحی مانند موانع کوهستانی. اگر پایداری ایستایی جو به گونهای باشد که توده هوا بتواند صعود کند و به تراز میعان فرازش برسد ابر شکل میگیرد و بارش میتواند صورت بگیرد. [1]
اما در میان بارشهایی که در هر منطقه رخ میدهند بارشهای سنگینی را میتوان مشاهده کرد که شرایط محیطی ویژهای را موجب میشوند. این بارشها حتی در نوع جبههای در شرایط همدیدی و دینامیکی خاصی رخ میدهند لذا شناخت ساز و کار شکلگیری آنها برای هر منطقه از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. بررسی نشان میدهد که شرایط حاکم بر شکلگیری این نوع بارش در استان فارس به طور کامل انجام نشده است. از دیگر عواملی که نقش مهمی در چگونگی شکلگیری این نوع بارش دارد فصل است. معمولا این نوع بارش در فصول گذر، از شانس وقوع بیشتری برخوردار است. همچنین بررسیهای اولیه نشان داد که علیرغم خشکسالی گستردهای که در طی دوره انتخابی در کشور رخ داده استان فارس بارش سالانهای بیشتر از میانگین بلند مدت داشته است.
به موجب شناخت ساز و کار شکلگیری سامانههای بارشزا و الگوهای گردش جوی آنها در نقاط مختلف دنیا مطالعاتی صورت گرفته است که از جمله میتوان به بررسی الگوهای گردش جوی بارشهای سنگین کالابریای ایتالیا(Feederico et al, 2008) ، الگوهای گردش جوی در زمان رخداد بارشهای سنگین در بلغارستان (Tsonevsky et al, 2010) و تحلیل سینوپتیکی و ارزیابی بارش فرین 20 فوریه 2010 در مادیرا[2] پرتغال(Fragoso et al, 2012) اشاره کرد. فدریکو و همکاران (Feederico et al, 2008) برای مطالعه همدیدی گردشهای جوی از دادههای میدانهای ژئوپتانسیل925 و500 هکتوپاسکال سامانه مدل سازی جو منطقهای 2(RAMS)[3] استفاده کردند. آنها به این نتیجه رسیدند طوفانهای همراه با بارش سنگین در کالابریا به چهار دسته تقسیم میشوند: 1)طوفانهایی که در پشت به باد کوه آلپ شکل میگیرند. 2)طوفانهایی که در شرق مدیترانه توسعه مییابند. 3)طوفانهایی که در شمال آفریقا توسعه مییابند و از طریق کالابریا وارد حوزه مدیترانه میشوند. 4) طوفانهایی که از بالکان و اروپای شرقی به سمت مرکز مدیترانه حرکت میکنند. طوفانهای نوع اول بیشترین فراوانی را دارند. طوفان نوع دوم باعث فرارفت تودههای هوا از جنوبشرق بهطرف کالابریا میشود و صعود توسط موانع کوهستانی نقش اساسی در رخداد بارش دارد. در طوفان نوع سوم تبادل بخار آب میان دریا و توده هوای بالای آن یک فاکتور فیزیکی مهم است. شکلگیری ناپایداری همرفتی توسط فرارفت هوای سرد برروی دریای گرم از ویژگیهای طوفان نوع چهارم است. تسونفسکی و همکاران (Tsonevsky et al, 2010) میدانهای جوی ارتفاع در ترازهای 1000و500 هکتوپاسکال، دما در تراز 850 هکتوپاسکال را مورد استفاده قرار دادند. سپس الگوهای جوی توسط آنالیز مولفه اصلی(PCA)[4] و تحلیل خوشهای[5](CA) طبقه بندی شدند. برخی بارشهای سنگین که در همه فصول اتفاق میافتند در ارتباط با چرخندهای تراز پایین و برخی دیگر که در فصل گرم اتفاق میافتند در ارتباط با چرخندهای تراز بالا بودند. فراگوسو و همکاران (Fragoso et al, 2012) در بررسی سیل 20 فوریه 2012 در مادریا نشان دادند که در این روز شرایط رطوبتی غیر عادی حاکم بوده است و شرایط دینامیکی که دسترسی به چنین رطوبتی را منجر شده است مورد مطالعه قرار دادند. آنها نشان دادند که واداشتهای بزرگ مقیاس شرایط را برای همرفت عمیق نزدیک مادریا فراهم میکنند. هنگامی که چرخند جبههای به سمت ناحیه حرکت میکند فعالیت آن افزایش یافته و واگرایی قوی سطوح بالا مربوط به ناحیه خروجی جت تراز بالا است که حرکات بالا رونده قوی را باعث میشود. همچنین در سطوح پایین همگرایی رطوبت صورت میگیرد. در کنار این شرایط توپوگرافی نیز برروی حرکات بالا رونده اثر میگذارد.
در ایران نیز پژوهشهای مختلفی در زمینه شرایط همدید و دینامیکی در زمان رخداد بارش سنگین شده است. اطلاع از این شرایط جهت شناخت و پیشبینی شرایط محیطی لازم است. لشکری(1375)در تحلیل همدیدی بارشهای شدید جنوب غرب ایران به این نتیجه رسید که وقوع این بارشها نتیجه تقویت و تشدید مرکز کم فشار سودانی و منطقه همگرایی دریای سرخ و تبدیل آنها به سامانه دینامیکی میباشد. صادقی(1379)علاوه بر بررسی پرفشار جنبحاره، اثر پرفشار سیبری، کمفشار منطقه سودان در بارش و دما در نیمه جنوبی ایران پرداخته و به نتایج زیر رسیده است:
الف) سامانهها پس از ایجاد و توسعه برروی دریای مدیترانه و همچنین پر فشار سیبری با نفوذ به داخل ایران قسمت های جنوبی را نیز تحت تاثیر قرار میدهند.
ب) به طور کلی سامانه سودانی روی استانهای خوزستان، لرستان، فارس و نواحی مرکزی تاثیر بیشتری دارد.
غفاریان و همکاران(1389) به منظور تعیین ساختار الگوی همدیدی بارشهای فرین در شمال غرب ایران، برخی کمیتهای هواشناسی از قبیل فشار سطح دریا، ارتفاع تراز 500 هکتو پاسکال، رودباد 300 هکتوپاسکال و دمای سطح آب را بررسی کردهاند. آنها به این نتیجه رسیدند که برهم کنش دو رودباد جنبحاره و قطبی باعث چرخندزایی در شمال شرق دریای مدیترانه میشود و همچنین بیهنجاری فشار سطح متوسط دریا، ارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال و دمای سطح آب میتواند به عنوان ابزاری برای پیشبینی بارشهای شدید استفاده شوند. یاراحمدی و همکاران (1390) به تحلیل الگوی دینامیکی و همدیدی بارشهای سنگین در جنوبغرب خزر و غرب ایران (مطالعه موردی- بارش مورخ 14/8/1383) پرداختند و نشان دادند که در این روز در جنوبغرب خزر سامانه کمفشاری در سطح زمین گسترده شده و همچنین شکلگیری ناوه در ترازهای میانی جو و فرارفت هوای سرد نیز مشاهده شده است. مولفه نصفالنهاری باد باعث افزایش شیو افقی فشار شده که خود موجب افزایش همرفت و ایجاد تاوایی مثبت شده است. وضعیت همگرایی و تاوایی تراز 500 هکتوپاسکال نشاندهنده شرایط مساعد جریانهای صعودی در جنوبغرب خزر و نوار مرزی غرب کشور است. [6]
بارشهای سنگین به عنوان عاملی مخاطره انگیز در اثر بروز حوادث طبیعی مانند سیل مطرح میباشند و همچنین سامانههای بارشزا در تامین منابع آب نقش عمدهای دارند، از اینرو شناخت ویژگیهای آنها مانند نحوه شکلگیری، منابع تامین رطوبت و حرکت آنها از اهمیت زیادی برخوردار است.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه
شیراز در جنوب غربی کشور با مختصات جغرافیایی 32 درجه و 5 دقیقه طول شرقی و 36 درجه و 3 دقیقه عرض شمالی در ارتفاع بیش از 1500 متر از سطح دریا و تقریبا در مرکز استان قرار دارد و وسعت آن معادل 340 کیلومتر مربع است. میانگین سالیانه بارش شیراز 2/324 میلیمتر است. شهر شیراز یک منطقه کوهستانی به شمار میرود و اقلیم آن با توجه به روش دمارتن گسترش یافته نیمه خشک معتدل است.(سایت اداره هواشناسی شیراز)
دادههای مورد استفاده
دادههای مربوط به بارش روزانه در سالهای 1371 تا 1378 (2000-1992 ) ایستگاه شیراز از سازمان هواشناسی کشور دریافت گردید. دادههای مربوط به پارامترهای هواشناختی از سایت مرکز ملی پیشبینیهای محیطی امریکا (NCEP)[7] استخراج شد.
روش تحقیق
در این پژوهش با استفاده از روش آماری بروکس1[8]بارشهای سنگین شیراز برای سال های 1371تا 1378 در فصل پاییز تعیین گردیدند. در این روش بارشها را طبق روابط (1) و (2) به دستههای مختلف تقسیم میکنند که بارشهای اولین دسته به عنوان بارش سنگین در نظر گرفته میشوند.(حجام، 1389)
(1) LogN5 = تعداد دستهها
(2) تعداد دستهها / مینیمم بارش - ماگزیمم بارش =فاصله دستهها
که در آن N تعداد روزهای همراه با بارش در فصل پاییز است.
با توجه به نتایج دسته اول که فقط مقدار 75 میلیمتر را در خود جای داده است این عدد به عنوان بارش سنگین فصل پاییز در نظر گرفته شد. این مقدار بارش در روز 30 آذر 1371 (21 دسامبر 1992) رخ داده است.
برای تعیین گردش جوی حاکم بر آنها به روش همدیدی توزیع توزیع کمیتهای دما، فشار، رطوبت و تغییرات آنها برروی سطح زمین، سطوح 850 ، 500 و 300 هکتوپاسکال و در منطقهای مابین طول جغرافیایی 20 درجه غربی تا 90 درجه شرقی و عرض جغرافیایی 10 تا 70 درجه شمالی مورد بررسی قرار گرفته است.
در تحلیل دینامیکی، توزیع میدانهای فشار، دما، باد، رطوبت و ارتباط بین آنها با استفاده از کمیتهایی مانند ارتفاع ژئوپتانسیل، واگرایی باد افقی و تاوایی نسبی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفتند. توزیع کمیتهای فوق شرایط جوی را مشخص مینماید که چگونگی تغییرات آنها با زمان بیانگر چگونگی شکلگیری، تقویت و تضعیف سامانهها و گردشهای جوی است.
نقشهها از یک روز قبل تا یک روز بعد از وقوع بارش سنگین در ساعتهای 00UTC و 12UTC تهیه و مورد تحلیلی قرار گرفت. نقشهها با برنامهنویسی در محیط GRADS در محدوده جغرافیایی مورد نظر تهیه شدند.
بحث و نتایج
تعیین و تحلیل الگوهای گردش جوی روز 20 دسامبر 1992
در ساعت 00UTC با توجه به شکل1- الف مشاهده میکنیم که یک سامانه کمفشار برروی عربستان و دریای سرخ شکلگرفته است و یک سامانه پرفشار نیز که مرکز برروی اروپا قرار دارد قسمتهایی از ایران را فرا گرفته و تا منطقه مورد نظر پیشروی داشته است. همچنین یک سامانه پرفشار برروی غرب چین قرار دارد که تاثیری بر ناپایداری در منطقه ندارد. الگوی دما و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 هکتوپاسکال در شکل1- ب نشان میدهد که برروی جنوب ایران جو بهشدت کژفشار است و فرارفت هوای گرم داریم. از نقشه ارتفاع ژئوپتانسیل سطح 500 هکتوپاسکال در شکل1-ج میتوان دید که کمارتفاع بستهای بیشتر مناطق ایران را دربر گرفته و زبانههای آن تا جنوب دریای سرخ پیشروی نموده و با توجه به کژفشار بودن جو در بهوجود آمدن ناپایداری نقش اساسی دارد. نحوه قرارگیری آن و فرارفت تاوایی مثبت در جلو محور ناوه باعث تقویت حرکات صعودی و تقویت کمفشار سطحی مقیم روی عربستان میشود. شکل1- د و1- ذ نقشه واگرایی در سطوح 850 و 500 هکتوپاسکال را نشان میدهد که در سطح 850 هکتوپاسکال برروی استان فارس واگرایی داریم که مقدار آن برروی شیراز حدود s-1 5-10*5/0 است. البته در روی عربستان همگرایی جریان هوا صورت میگیرد. در سطح 500 هکتوپاسکال مقدار واگرایی تقریبا صفراست که این با ایجاد شرایط ناپایدار برروی منطقه مخالفت میکند. نقشه رطوبت نسبی در ترازهای 850 و 500 در شکلهای1- ر و 1- ز به ترتیب مقادیر 40 و30 درصد را برروی شیراز نشان میدهد. الگوی سرعت قائم با توجه به شکلهای 1- و و 1- ه در ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال مقادیر 1/0 و صفر(PaS-1) را برروی منطقه نشان میدهد که با الگوی واگرایی همخوانی دارد، یعنی در سطح 850 هکتوپاسکال حرکت نزولی(مقادیر مثبت ω) و در سطح 500 هکتوپاسکال هیچگونه حرکتی نداریم. در شکل 1- ی مربوط به نقشه سرعت باد در تراز 300 هکتوپاسکال مشاهده میکنیم که خروجی جت استریم و منطقه همگرایی آن برروی جنوبغرب ایران قرار دارد. با توجه به نحوه قرار گیری جتاستریم شرایط برای توسعه کمفشار سطح زمین قرار گرفته روی عربستان مهیا است. شرایط نشان میدهد که در طی این ساعت جوی پایدار و بدون بارش برروی جنوبغرب کشور داریم.
1- الف 1- ب
1- ج 1- د
1-ذ 1- ر
1- ز 1- و
1-ه 1- ی
شکل1. الف) الگوی فشار تراز دریا برحسب هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 20 دسامبر، ب) الگوی دما (خطچین) برحسب درجه سلسیوس و ارتفاع ژئوپتانسیل (خط ممتد) تراز 850 هکتوپاسکال بر حسب متر در ساعت 00UTC روز 20 دسامبر، ج) الگوی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال برحسب متر در ساعت 00UTC روز20 دسامبر، د) الگوی واگرایی در تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 20 دسامبر(5-10×)، ذ) الگوی واگرایی در تراز 500 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 20 دسامبر(5-10×)، ر) الگوی رطوبت نسبی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 20دسامبر، ز) الگوی رطوبت نسبی تراز 500هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 20 دسامبر، و) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 850 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 00UTC روز 20 دسامبر، ه) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 500 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 00UTC روز 20 دسامبر، ی) الگوی سرعت باد تراز 300 هکتوپاسکال برحسب(m/s) در ساعت 00UTC روز 20دسامبر.
ساعت 12UTC کم فشار قرار گرفته برروی عربستان مطابق شکل 2- الف کمی به سمت شمالشرق متمایل شده و زبانههای آن تا خلیج فارس پیشروی کرده است. پرفشار اروپا نیز تا داخل آفریقا کشیده شده و همچنین تا شمال ایران نفوذ کرده است. با توجه به شکل2- ب مربوط به الگوی همزمان دما و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 هکتوپاسکال مشاهده میکنیم که مانند گذشته جو بهشدت کژفشار است و کمارتفاعی که تا مرکز عربستان کشیده شده باعث فرارفت هوای گرم به داخل غرب ایران میشود. از نقشه ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال در شکل2-ج میتوان مشاهده کرد که کمارتفاع قرار گرفته برروی ایران که تا جنوب دریای سرخ کشیده شده مانند قبل باعث تقویت کمفشار مقیم روی عربستان میشود. نقشه واگرایی سطح 850 هکتوپاسکال نشان میدهد که یک منطقه همگرایی قوی برروی عربستان قرار دارد و نسبت به ساعتهای قبل شدت بیشتری پیدا کرده است. همچنین در طی این ساعت برروی استان فارس همگرایی با شدت کمی صورت میگیرد و مقدار آن برروی شیراز تقریبا صفر است، شکل 2- د. الگوی واگرایی سطح 500 هکتوپاسکال در شکل2- ذ نیز همگرایی در این سطح(حدود 5-10*2/0-) را نشان میدهد. شکلهای2-ر و 2- ز رطوبت نسبی در ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکالی را نشان میدهد و نمایانگر رطوبت بالای 75 و 70 درصد در این ترازها است که نسبت به ساعتهای قبل افزایش چشمگیری داشته است. الگوی سرعت قائم در تراز 850 هکتوپاسکال مقدار صفر را نشان میدهد، یعنی حرکت صعودی صورت نمیگیرد اما در تراز 500 هکتوپاسکال منفی(حدود 2/0-) است بنابراین حرکات صعودی داریم، شکلهای2- و و 2- ه. الگوی سرعت باد در تراز 300 هکتوپاسکال در شکل2- ی نشان میدهد که هنوز خروجی جت برروی ایران قرار دارد و شرایط برای توسعه چرخند سطح زمین فراهم است. بنابراین با وجود چنین رطوبت بالایی و شرایط حاضر احتمال بارش وجود دارد که مقدار کمی بارش در پایان این روز گزارش شده است.
2- الف 2- ب
2- ج 2- د
2- ذ 2- ر
2- ر 2- و
2- ه 2- ی
شکل2. الف) الگوی فشار تراز دریا برحسب هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 20 دسامبر، ب) الگوی دما (خطچین) برحسب درجه سلسیوس و ارتفاع ژئوپتانسیل (خط ممتد) تراز 850 هکتوپاسکال بر حسب متر در ساعت 12UTC روز 20 دسامبر ، ج) الگوی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال برحسب متر در ساعت 12UTC روز20 دسامبر، د) الگوی واگرایی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 20 دسامبر(5-10×)، ذ) الگوی واگرایی تراز 500هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 20 دسامبر(5-10×)، ر) الگوی رطوبت نسبی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 20دسامبر، ز) الگوی رطوبت نسبی تراز 500 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 20دسامبر، و) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 850 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 12UTC روز 20 دسامبر، ه) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 500 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 12UTC روز 20 دسامبر، ی) الگوی سرعت باد تراز 300 هکتوپاسکال برحسب(m/s) در ساعت 12UTC روز 20دسامبر.
تعیین و تحلیل الگوهای گردش جوی روز 21 دسامبر 1992
در ساعت 00UTC روز 21 دسامبر با توجه با الگوی فشار تراز دریا در شکل3- الف مشاهده میکنیم که سامانه کمفشار شکلگرفته برروی عربستان شدت بیشتری پیدا کرده و تا مرکز ایران نیز نفوذ کرده است. همچنین مرکز پرفشار اروپا به سمت جنوب حرکت کرده و برروی دریای مدیترانه قرار گرفته و زبانههای آن هنوز روی شمال ایران قرار دارد و از اثر آن برروی منطقه کاسته شده است. نقشه همزمان دما و ارتفاع ژئوپتانسیل سطح 850 هکتوپاسکال در شکل3- ب نشان میدهد . سامانه کمفشار با توجه به شکل3- ج دقیقا در زیر و سمت راست و در قسمت واگرایی ناوه 500 هکتوپاسکال قرار دارد و باعث توسعه این کمفشار سطحی وتقویت حرکات صعودی برروی جنوبغرب کشور میشود. الگوی واگرایی در شکلهای3- د و 3- ذ ودر ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال به ترتیب همگرایی و واگرایی جریان هوا را نشان میدهند، یعنی در سطوح پایین ما همگرایی (5-10*7/0-) و بهتبع آن صعود هوا را داریم و در تراز بالا واگرایی جریان هوا(تقریبا 5-10*4/0) به صعود هوا در ترازهای پایین کمک میکند. شکل3- ر نقشه رطوبت نسبی در تراز 850 هکتوپاسکال را نشان میدهد که مقدار آن بالای 90 درصد است و رطوبت کافی برای بارش وجود دارد. در سطح 500 هکتوپاسکال نیز با توجه به شکل3- ز رطوبت 75 درصد را مشاهده میکنیم. نقشه امگا ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال با توجه به شکلهای 3- و و 3- ه مقادیر تقریبی 2/0- را در هر دو سطح نشان میدهد، شکل3- ی مربوط به سرعت باد در تراز 300 هکتوپاسکال نشان میدهد که جنوبغرب ایران بالاخص شیراز دقیقا در زیر منطقه خروجی جت و قسمت واگرایی قوی آن قرار دارد و حرکات صعودی سطوح زیرین را تقویت میکند. تمام موارد بالا از قبیل رطوبت بالا، تقویت حرکات صعودی، و کمفشار قرارگرفته برروی جنوب ایران شرایط را برای وقوع یک بارش سنگین فراهم میکند.
3- الف 3- ب
3- ج 3- د
3- ذ 3- ر
3- ز 3- و
3- ه 3- ی
شکل3. الف) الگوی فشار تراز دریا برحسب هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 21 دسامبر، ب) الگوی دما (خطچین) برحسب درجه سلسیوس و ارتفاع ژئوپتانسیل (خط ممتد) تراز 850 هکتوپاسکال بر حسب متر در ساعت 00UTC روز 21 دسامبر، ج) الگوی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال برحسب متر در ساعت 00UTC روز21 دسامبر، د) الگوی واگرایی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 21 دسامبر(5-10×)، ذ) الگوی واگرایی تراز 500 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 21 دسامبر(5-10×)، ر) الگوی رطوبت نسبی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 21دسامبر، ز) الگوی رطوبت نسبی تراز 500 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 21دسامبر، و) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 850 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 00UTC روز 21 دسامبر، ه) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 500 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 00UTC روز 21 دسامبر، ی) الگوی سرعت باد تراز 300 هکتوپاسکال برحسب(m/s) در ساعت 00UTC روز 21دسامبر.
در ساعت 12UTC روز 21 دسامبر با توجه به نقشه فشار تراز دریا در شکل4- الف میبینیم که کمفشار شکل گرفته برروی عربستان تا شمال ایران پیشروی کرده و همچنین پرفشار اروپا کاملا روی دریای مدیترانه قرار گرفته و اثر آن برروی ایران کاهش یافته است. ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 هکتوپاسکال در شکل4- ب نسبت به ساعات قبل تغییر خاصی نداشته و همچنان نشاندهنده کژفشاری جو است و با توجه به خطوط ارتفاع ژئوپتانسیل باعث فرارفت هوای گرم به داخل جنوب غربی ایران میشود. الگوی ناوه 500 هکتوپاسکال نیز گستردهتر شده و تا جنوب دریای سرخ پیش رفته است. قویتر شدن ناوه 500هکتوپاسکال باعث میشود کمفشار سطحی که درست در زیر سمت راست ناوه قرار دارد نیز تقویت شود، شکل4- ج. شکلهای 4- د و 4- ذ مربوط به الگوی واگرایی ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال به ترتیب مقادیر 2- و 1در 5-10 را در ترازهای مذکور نشان میدهند که همگرایی در سطح زمین با واگرایی در سطوح بالا جفت شده و باعث تقویت حرکت صعودی شده است و همانطور که انتظار میرفت اما در ساعتهای آینده چون واگرایی در سطوح بالا از همگرایی در سطوح پایین خیلی کمتر است حرکات صعودی هوا با شدت کمتری صورت میگیرد. با توجه به الگوهای رطوبت نسبی ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال در شکلهای4- ر و 4- ز مشاهده میکنیم که در تراز 850 هکتوپاسکال رطوبت نسبی هنوز بالای 90 درصد است و در تراز 500 هکتوپاسکال حدودا 50 درصد است. الگوی سرعت قائم ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال در شکلهای 4- و 4-ه نشان میدهد که در هر دو تراز مقادیر امگا منفی و بهترتیب برابر با 3/0- و 4/0- است، بنابراین در هر دو تراز حرکت صعودی هوا صورت میگیرد که در تراز 500 هکتوپاسکال این حرکت صعودی کمی قویتر است. موقعیت جت جنب حاره نسبت به ساعتهای قبل تغییر مشخصی نداشته و خروجی جت دقیقا برروی سامانه کمفشار سطح زمین قرار دارد، شکل4- ی. تمامی موارد بالا باعت ایجاد ناپایدار برروی استان فارس و شهر شیراز در طی این روز شدهاند و طبق گزارشات تا پایان این روز مقدار 75 میلیمتر بارش داشتهایم.
4- الف 4- ب
4- ج 4- د
4- ذ 4- ر
4- ر 4- و
4- ه 4- ی
شکل4- الف) الگوی فشار تراز دریا برحسب هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 21 دسامبر، ب) الگوی دما (خطچین) برحسب درجه سلسیوس و ارتفاع ژئوپتانسیل (خط ممتد) تراز 850 هکتوپاسکال بر حسب متر در ساعت 12UTC روز 21 دسامبر، ج) الگوی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال برحسب متر در ساعت 12UTC روز21 دسامبر، د) الگوی واگرایی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 21 دسامبر(5-10×)، ذ) الگوی واگرایی تراز 500هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 21 دسامبر(5-10×)، ر) الگوی رطوبت نسبی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 21دسامبر، ز) الگوی رطوبت نسبی تراز 500 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 21دسامبر، و) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 850 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 12UTC روز 21 دسامبر، ه) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 500 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 12UTC روز 21 دسامبر، ی) الگوی سرعت باد تراز 300 هکتوپاسکال برحسب(m/s) در ساعت 12UTC روز 21دسامبر.
تعیین و تحلیل الگوهای گردش جوی روز 22 دسامبر
در ساعت 00UTC روز 22 دسامبر که روز بعد از بارش سنگین است، الگوی فشار تراز دریا در شکل5- الف نشان میدهد که کمفشار شکلگرفته برروی عربستان به سمت شمال شرق متمایل و مرکز آن به روی خلیج فارس انتقال یافته است و بیشتر مناطق ایران را دربر گرفته است. همچنین دما در منطقه به دلیل فرارفت هوای گرم، نسبت به همین ساعت در روز قبل افزایش یافته و به مقدار حدود 10 درجه سانتیگراد رسیده است. ناوه 500 هکتوپاسکال با توجه به شکل5- ج هنوز برروی منطقه حاکم و نسبت به روز قبل تغییر خاصی نداشته است. الگوی واگرایی تراز 850 هکتوپاسکال، همگرایی در این سطح را نشان میدهد( حدود 5-10*1-) اما نسبت به ساعتهای قبل کمتر است بنابراین حرکات صعودی ضعیفتر است. با توجه به شکلهای4- د و 4- ذ نقشه واگرایی در سطح 500 هکتوپاسکال، واگرایی در این سطح را بیان میکند(5-10*3/0) اما به دلیل اینکه واگرایی در سطوح بالا کمتر از همگرایی در سطوح پایین است بنابراین حرکات صعودی تضعیف میشود. شکلهای4- ر و 4- ز، نقشه رطوبت نسبی در ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال را نشان میدهند و بیانگر این مطلب هستند که در تراز 850 هکتوپاسکال هنوز رطوبت هوا بالای 90 درصد و در تراز 500 هکتوپاسکال حدودا 60 درصد است. این رطوبت بالا همراه با حرکات صعودی هوا به احتمال زیاد بارش بهدنبال دارد. مقدار امگا هم با توجه به شکلهای4- و و 4- ه در هر دو تراز 850 و500 هکتوپاسکال مقادیر منفی را برروی منطقه نشان میدهد(2/0-)، یعنی در هر دو تراز حرکات صعودی هوا داریم اما نسبت به ساعتهای قبل کمتر است. نقشه سرعت باد در تراز 300 هکتوپاسکال در شکل4- ی نشان میدهد که جت جنبحاره کمی به سمت شرق نقلمکان کرده است. شرایط بالا همچنان بر وقوع شرایط ناپایدار دلالت دارد اما به دلیل تضعیف حرکات صعودی و افزایش دما در منطقه، بنابراین میزان بارش کمتری نسبت به ساعتهای قبل صورت میگیرد.
5- الف 5- ب
5- ج 5- د
5- ذ 5- ر
5- ز 5- و
5- ه 5- ی
شکل5. الف) الگوی فشار تراز دریا برحسب هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 22 دسامبر، ب) الگوی دما (خطچین) برحسب درجه سلسیوس و ارتفاع ژئوپتانسیل (خط ممتد) تراز 850 هکتوپاسکال بر حسب متر در ساعت 00UTC روز 22 دسامبر، ج) الگوی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال برحسب متر در ساعت 00UTC روز22 دسامبر، د) الگوی واگرایی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 22 دسامبر(5-10×)، ذ) الگوی واگرایی تراز 500هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 22 دسامبر(5-10×)، ر) الگوی رطوبت نسبی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 22دسامبر، ز) الگوی رطوبت نسبی تراز 500 هکتوپاسکال در ساعت 00UTC روز 22دسامبر، و) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 850 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 00UTC روز 22 دسامبر، ه) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 500 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 00UTC روز22 دسامبر، ی) الگوی سرعت باد تراز 300 هکتوپاسکال برحسب(m/s) در ساعت 00UTC روز 22دسامبر.
ساعت 12UTC الگوی فشار تراز دریا در شکل6- الف نشان میدهد که کمفشار سطح زمین از سمت شمالشرق در حال خارج شدن از کشور میباشد و تاثیر سامانه پرفشار اروپایی بر غرب ایران بیشتر شده است که ریزش هوای سرد را به درون کشور به دنبال دارد. شکل6- ب مربوط به نقشه دما و ارتفاع ژئوپتانسیل در تراز 850 هکتوپاسکال بیان میکند که جو همچنان کژفشار میباشد و با توجه به نحوه قرارگیری خطوط ژئوپتانسیل و دما فرارفت هوای سرد را در منطقه داریم. ناوه 500 هکتوپاسکال نیز با توجه به شکل4- ج همچنان برروی غرب ایران مستقر است و پشتهها و ناوه نسبت به روز قبل تغییر مکان خاصی نداشتهاند. الگوی واگرایی سطوح 850 و 500 هکتوپاسکال در شکلهای 4- د و 4- ذ نشان میدهد که در سطح 850 ما همگرایی در جریان هوا را داریم(حدود 5-10*2/1-) که البته نسبت به روز قبل در همین ساعت کمتر است. همچنین در تراز 500 هکتوپاسکال واگرایی در جریان هوا صورت میگیرد(5-10*3/0) که این واگرایی در تراز بالا کمتر از همگرایی درسطوح پایین است و مانند ساعتهای قبل حرکات صعودی توده هوا را تضعیف میکند. با توجه به الگوی رطوبت نسبی ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال در شکلهای4- ر و 4- ز مشاهده میکنیم رطوبت نسبی در سطوح پایین کمتر شده است و حدود 85 درصد است، اما در سطوح بالا رطوبت نسبی نسبت به ساعتهای قبل افزایش داشته است. الگوی سرعت قائم نیز با توجه به شکلهای4- و و 4- ه در ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال حرکات صعودی هوا را با مقادیر 2/0- و 4/0- نشان میدهد. اما این حرکات صعودی نسبت به روز قبل در همین ساعت در سطوح پایین کمتر است و با الگوی واگرایی همراهی میکند. نقشه سرعت باد در تراز 300 هکتوپاسکال نشان میدهد که جت جنبحاره به سمت شرق جابجا شده و تقریبا مرکز آن برروی ایران قرار دارد و بنابراین تاثیری در ناپایداری برروی منطقه ندارد، شکل4- ی. تمام تفاسیر بالا بیان میکند که هنوز حرکات صعودی هوا صورت میگیرد اما با توجه به کاهش حرکات صعودی، رطوبت نسبی و افزایش دما بارش کمتری در این روز شاهد هستیم و مقدار آن 10 میلیمتر میباشد.
6- الف 6- ب
6- ج 6- د
6- ذ 6- ر
6- ز 6- و
6- ه 6- ی
شکل6. الف) الگوی فشار تراز دریا برحسب هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 22 دسامبر، ب) الگوی دما (خطچین) برحسب درجه سلسیوس و ارتفاع ژئوپتانسیل (خط ممتد) تراز 850 هکتوپاسکال بر حسب متر در ساعت 12UTC روز 22 دسامبر، ج) الگوی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال برحسب متر در ساعت 12UTC روز22 دسامبر، د) الگوی واگرایی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 22 دسامبر(5-10×)، ذ) الگوی واگرایی تراز 500 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 22 دسامبر(5-10×)، ر) الگوی رطوبت نسبی تراز 850 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 22دسامبر، ز) الگوی رطوبت نسبی تراز 500 هکتوپاسکال در ساعت 12UTC روز 22دسامبر، و) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 850 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 12UTC روز 22 دسامبر، ه) الگوی سرعت قائم(امگا) تراز 500 هکتوپاسکال برحسب(PaS-1) در ساعت 12UTC روز 22 دسامبر، ی) الگوی سرعت باد تراز 300 هکتوپاسکال برحسب(m/s) در ساعت 12UTC روز 22دسامبر.
نتیجهگیری
در روز 20 دسامبر یک روز قبل از رخداد بارش سنگین، یک سامانه کمفشار برروی عربستان و دریای سرخ شکلگرفته است و یک سامانه پرفشار نیز که مرکز آن برروی اروپا قرار دارد در برخورد با کمفشار روی عربستان دو زبانه از آن به سمت جنوب امتداد یافته که یکی از آنها قسمتهایی از ایران تا منطقه مورد مطالعه را در بر گرفته است. در این روز با توجه به به الگوی دما و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 هکتوپاسکال فرارفت هوای گرم برروی منطقه داریم. همچنین در سطح 500 هکتوپاسکال کمارتفاع بستهای دیده میشود که زبانههای آن تا جنوب دریای سرخ کشیده شده است و منطقه واگرایی آن برروی غرب ایران قرار دارد. با توجه به کژفشار بودن جو این الگو موجب ناپایداری در سطوح پایین میشود و به دلیل فرارفت تاوایی مثبت در جلو ناوه 500 هکتوپاسکالی حرکات صعودی هوا و توسعه کمفشار سطحی را بهدنبال دارد. با توجه به نقشه واگرایی سطح 850 هکتوپاسکال مشاهده میکنیم که یک منطقه همگرایی قوی برروی عربستان قرار دارد که مربوط به توسعه کمفشار سطحی و حرکات صعودی قوی در آن منطقه است. البته در این روز برروی استان فارس و شهر شیراز همگرایی با شدت کمی صورت میگیرد و مقدار آن برروی شیراز تقریبا صفر است. اما در سطوح بالا واگرایی با مقدار s-1 5-10*2/0 صورت میگیرد. همچنین تنها در تراز 500 هکتوپاسکال برروی جنوبغرب ایران حرکات صعودی آن هم با شدت کمی صورت میگیرد. جت جنبحاره نیز خروجی آن( قسمت واگرایی شدید) برروی جنوبغربی ایران قرار دارد و در چرخندزایی سطحی تاثیر بهسزایی دارد. در روز 21 دسامبر سامانه کمفشار با حرکت به سمت شمالشرق به داخل ایران نفوذ کرده و در برخورد با پرفشار مستقر برروی اروپا که به سمت جنوبغرب حرکت کرده و مرکز آن برروی دریای مدیترانه قرار گرفته باعث افزایش همگرایی در سطوح پایین به میزان قابل توجه s-1 5-10*2- و استقرار ناوه در سمت غرب کمفشار سطحی برروی منطقه جنوبغرب منجر به واگرایی در سطح 500 هکتوپاسکال به مقدار s-1 5-10*1 میشود. بنابراین حرکات صعودی نیز قویتر و مقادیر 3- و 4- (PaS-1) را در هر دو سطح دارا میباشند و ناپایداری شدت یافته و با توجه به رطوبت نسبی بالا در هر دو سطح (90 و 75 درصد) بارش سنگینی را در این روز شاهد هستیم. در روز بعد از رخداد بارش سنگین سامانه کمفشار در حال خارج شدن از سمت شمالشرق ایران است و سامانه پرفشار همچنان برروی دریای مدیترانه مستقر است و تاثیر آن برروی شمالغرب ایران بیشتر شده است. به دلیل کمتر بودن همگرایی در سطوح پایین نسبت به واگرایی در سطوح بالا در روز قبل حرکات صعودی در این روز تضعیف شده است. دما در اوایل روز نسبت به روز قبل افزایش یافته است و با توجه به تضعیف حرکات صعودی در این روز بارش کمتری صورت میگیرد.
سپاسگزاری
در پایان از سازمان هواشناسی کشوری و همچنین اداره هواشناسی شیراز، جهت همکاری و ارائه آمار و اطلاعات کمال تشکر و قدردانی را داریم.
)