بررسی و شبیه‌سازی گردوغبار تابستانی در غرب و جنوب‌غربی ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، رشته هواشناسی، پژوهشکده هواشناسی تهران

2 دانشیار گروه هواشناسی، پژوهشکده هواشناسی تهران

3 استادیار هواشناسی، پژوهشگاه ملی اقیانوس‌شناسی و علوم جوی تهران

چکیده

یکی از مهم­ترین چالش­های زیست محیطی سال­های اخیر در منطقه خاورمیانه و ایران،  پدیده گردوغبار است که عمدتاً در فصل تابستان رخ  می‌دهد. در این مطالعه، ابتدا کد سینوپتیکی 06 روزهای همراه با گردوغبار در بازه 5 ساله 2002 تا 2006 در 5 شهر غربی و جنوب‌غربی که بیشترین خسارت ناشی ازپدیده گردوغبار را متحمل می‌شوند مورد بررسی قرار گرفت که 80 روز مشترک همراه با گردوغبار به دست آمد. سپس با روش تحلیل عاملی PCA، 2 خوشه غالب به دست آمد که هر دوخوشه مبتنی بر الگوی همدیدی تابستانی گردوغبار بودند و  در زمان وقوع اغلب توفانها در فصل تابستان بر منطقه حاکم است. پس از آن  4 توفان شدید و فراگیر فصل تابستان در سالهای 2005، 2008، 2009 و 2012بررسی شد که در آنها بخش وسیعی از کشور ما  تحت تأثیر  قرار گرفته است. 2 مورد از این 4 توفان در خوشه اول و 2 مورد توفان گردوغبار دیگر در خوشه دوم قرار می‌گیرند. بررسی‌های همدیدی نشان می‌دهد که وجود گرادیان فشاری شدید بر روی کشور عراق در خوشه اول و کشور سوریه در خوشه دوم، سبب وزش باد شدید در بیابانهای واقع در این کشورها و گسیل گردوغبار می‌شود از طرف دیگر در سطوح بالا به دلیل وجود یک ناوه عمیق در منطقه در هر 2 خوشه، گردوغبار را تا ارتفاعات بالاتر جوی منتقل می‌شود و توسط بادهای غرب و شمال غربی به داخل ایران وارد می‌شوند. مقادیر مثبت تاوایی نسبی در این دو کشور ، نشان‌دهنده وجود حرکات صعودی در این منطقه است. تصاویر ماهواره نیز چشمه گسیل گردوغبار را در شرق کشور سوریه برای خوشه دوم و بیابانهای کشور عراق برای خوشه اول نشان می‌دهند. خروجی مدل WRF-Chem برای غلظت ذرات گردوغبار نیز شروع گسیل از شرق سوریه در خوشه دوم یعنی توفانهای تابستان 2005 و 2009 و به تدریج انتقال آن به سمت غرب و جنوب‌غربی و نفوذ آن به مناطق مرکزی ایران را به خوبی نشان می‌دهد. همچنین در موردهای 2008 و 2012  مرتبط با خوشه اول، مدل نشان می‌دهد گردوغبار برخاسته از کشور عراق، به  غرب و جنوب‌غربی ایران وارد می‌شوند.  می توان نتیجه گرفت که مدل WRF-Chem در هر 4 توفان، به خوبی چشمه گسیل، روند افزایش گردوغبار را نشان می‌دهد اما روز حداکثر گردوغبار را با تفاوت یک روزه  نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study and simulation of summer dust in West and Southwest of Iran

نویسندگان [English]

  • Nasim Hossein Hamzeh 1
  • Ebrahi, fattahi 2
  • mojtaba zoljodi 3
  • parvin Ghaffarian 3
  • abbas ranjbar 2
1 PhD. Student of Meteorology of Meteorological Institute, Tehran
2 Association Professor: Faculty of Meteorological Institute, Tehran
3 Assistant Professor: Iranian National Institute for Oceanography and Atmospheric Science, Tehran
چکیده [English]

Today powerful dust storm destroys people lives and causes severe damages to their life and also causes financial problems in most regions of the world especially in west and southwest of Asia. Dust storm is one of the most important natural phenomena and also a kind of severe natural disaster that influence Iran and its west and southwest parts. The location of Iran on the desert belt is accompanied by frequent increasing of sand and dust storms. Integral prediction of dust storm phenomena can be useful in decreasing damages caused by these storms. So synoptic-dynamic analysis of dust storms and their simulation plays an important role in achieving to this goal.
In this research, we investigate 4 severe dust storms in August 2005, September 2008, July 2009 and June 2012 that affected a large area of our country. Select of dusty days were based on minimum visibility and maximum durability of that dust storm. At first, we show the minimum of daily visibility table. These data has been provided by Meteorological Organization in 5 western cities. The synoptic maps were related to these phenomena derived from NOAA website and synoptic and dynamic interpretation has been done. We have got the data with resolution of 2.5 degree from NOAA website.
Then 700 hpa relative vorticity maps were drawn. We investigate MODIS images instrument on Aqua satellite and evaluate the amount of mass concentration of dust particles. Then the Lagrangian Integrated Trajectory Model has been used to determine the backward trajectory of dust particles. We run HYSPLIT model by GDAS data with a resolution of 0.5 degrees. At last we investigate the outputs of the WRE-CHEM model. This model was run to simulate dust storms by FNL data with a resolution 1 degree use for initial and boundary conditions. WRF-CHEM is used to simulate dust condition and transmission. As a part of WRF model, its main application is the study of atmosphere chemistry.
At 500 hpa a very strong ridge entered Iran from the southwest. It covered all areas of our country which prevents the transference of dust to high levels of atmosphere. In 700 hpa relative vorticity maps show one day before dust storms reach to Iran a Positive voriticity is located in Iraq and Syria. So dust comes up to higher levels of the atmosphere and in dusty days in our country. There is a negative voriticity located in our country and because of downside movement of the air, dust storm happen in Iran.
The time series of dust concentration of output models for Ahvaz are compared with the concentration data of Environmental Organization and visibility data. Results show that a low pressure system is located over the Oman sea that its blaze has been extended to the northwest of Iran. On the other hand a high pressure center is located in the Europe that extended to the east of Mediterranean. So strong pressure gradient were in Iraq and Syria and they caused the creation of strong winds in their deserts which caused dust emission.
Satellite images showed that WRF/CHEM model is simulated very well in emission, source, diffusion and the extent of the areas covered with dust. Comparing PM10 concentration of the model outputs with Environment Organization data, show that WRF/CHEM model forecast daily changes well. But model underestimate significantly in quantity of concentration. These errors may be are due to a model considering only dust quantity but other pollutants affected on visibility. In general it can be said that in this event, dust concentration has been underestimated by WRF/CHEM model especially in maximum amount of PM10 concentration.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dust Storms
  • WRF-CHEM model
  • satellite images
  • dust concentration