نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دکتری هواشناسی، سازمان هواشناسی کشور
2 دکتری هواشناسی، عضو هیات علمی موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [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]
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.
http://www.cdc.noaa.gov/cdc/data.ncep.reanalysis.pressure.html.
)