بخشی از مقاله
خلاصه
نوسانهای مادن جولیان چهره برتر تغییرپذیری زیرفصلی در سامانههای اقلیمی گسترههای گرمسیری است و نقش پر رنگی بر رخداد بارش و پیشبینی آن دارد. تاثیر نوسانهای مادن جولیان بر بارشهای فصل سرد - دسامبر-می - حوضه آبریز کشکان بر پایه دادههای روزانه 8 ایستگاه اندازهگیری بارش و نمایه نیرومندی بارش - TRI - مربوط به آنها در 37 سال - 1979-2015 - در این پژوهش ارزیابی شد. یافتهها نشان داد که این حوضه همزمان با چیرگی فاز 7 و 8 - فاز فعال همرفتی MJO در گسترههای مرکزی و شرقی اقیانوس آرام - دارای بیشترین نیرومندی بارش و همزمان با چیرگی فاز 3 و 4 - شرق اقیانوس هند و بخشهای غربی اقیانوسیه - دارای کمترین نیرومندی بارش میباشد. هر چند نوسانهای مادن جولیان بر بارشهای این حوضه تاثیر دارد، با این حال بزرگی تاثیرات با توجه به فاز این نوسانها و گستره مورد ارزیابی متغیر میباشد.
واژههای کلیدی: پدیدهی دورپیوند نوسانهای مادن-جولیان - MJO - ، فازهای نوسانهای مادن-جولیان، تغییرپذیری بارش، حوضه ابریز کشکان.
مقدمه
زیر حوضه کشکان از حوضه کرخه، یکی از مهمترین حوضههای آبریز کشور میباشد. وجود سد کرخه، بهرهبرداری آن از منظر تولید برق، مدیریت سیلاب و تامین آب شبکههای آبیاری گسترده پائین دست، همگی مستقیم و غیرمستقیم متاثر از بارشهای این حوضه هستند. لذا شناخت فرآیند بارندگیها و عوامل موثر برآن میتواند برای این مهم، نقش موثری داشته باشد. ارزیابی تاثیر نقش پدیدههای بزرگ مقیاس اقیانوسی-جوی یا الگوهای »پیوند از دور1« از محورهای قابل بررسی دراین راستا میباشد. نوسانهای جنوبی - - Southern Oscillation, ENSO و مادن جولیان - Madden Julian Oscillation, MJO - از مهم ترین الگوهای پیوند از دور هستند [1]، بخصوص ویژگی دینامیک بودن MJO آن را با مطلوبیت بیشتری همراه میسازد.
پدیدهی MJO یک توده هوای در حال حرکت است که از مناطق گرمسیری کرهی زمین عبور میکند و به طور متوسط پس از 30 تا 60 روز به نقطه شروع اولیه خود باز میگردد1؛ در این مسیر نیز باعث تغییراتی در آب و هوای جهانی میشود .[1] طبق شاخص ویلر و هندون دوره عمر 0-2 با توجه به موقعیت جغرافیایی هسته فعال همرفت آن به هشت فاز تقسیم می شود، بطوریکه مدت عمر هر فاز 4 الی 10 روز است. این فاز ها عبارتند از: فاز :1 برروی بخش هایی از قاره افریقا و غرب اقیانوس هند. فاز 2 و :3 برروی اقیانوس هند. فاز 4 و :5 بر روی اندونزی و قاره دریایی و کشور های همجوار .فاز 6 و :7 بر روی نیمه غربی اقیانوس آرام. فاز :8 اقیانوس آرام مرکزی .[2]
یافته های - 2012 - Goswami نشانگر ان است که نزدیک به 50 تا 80 درصد واریانس بارشهای موسمی تابستانه آسیا در پیوند با MJO میباشد که احتمال رخداد سیلاب را تا اندازه زیادی افزایش میدهد - 2012 - Barlow .[3] نشان داد که بارشهای شبه جزیره عربستان تا اندازه زیادی با پدیده MJO در پیوند بوده به گونهای که نزدیک به 80 رخدادهای نوامبر تا اوریل این سرزمین با چیرگی فازهای MJO توجیه میشود .[4] اما در برخی از تحقیقات، نقش MJO بربارشها با تحلیل فازهای 8 گانه آن به انجام رسیده است، مانند کار Hung و همکاران - - 2014 که نشان دادند در تایوان؛ همزمان با چیرگی فازهای 3 و 4 این پدیده، سامانههای همرفتی در شرق اقیانوس هند و منطقه اقیانوسیه فعال میباشند و بارش زمستانه این کشور افزایش مییابد. همچنین با چیرگی فازهای 7 و 8 در غرب و مرکز اقیانوس آرام، دوران خشک زمستانه پدیدار میگردد.[5]
ارزیابی این پدیده نیز در کشورمان مورد توجه بوده است. رخداد دورانهای تر و خشک و همچنین رخداد بارشهای مرزی %90 و %10 استان فارس پیوند معنیداری به ترتیب با چیرگی فازهای منفی و مثبت MJO دارند .[6] تحقیق دیگری در ارزیابی تأثیر این پدیده بر رخداد دورانهای تر و خشک ماههای نوامبر تا آوریل خوزستان نشان داده که مقدار بارش فصلی آن در فاز منفی MJO به طور معنیداری بیشتر از فاز مثبت این پدیده است - حدود 1/5 تا 3/0 برابر - .[7] بسامد دورانهای خشک و تر آن نیز به ترتیب با چیرگی فاز مثبت و منفی مربوط در پیوند بوده، به گونهای که همزمان با چیرگی فاز مثبت، احتمال رخداد خشکسالی در استان در بازه 50 تا 90 درصد و با چیرگی فاز منفی MJO، احتمال رخداد دوره تر در بازه 55 تا 80 درصد قرار میگیرد. با توجه به مقدمه بالا، تحقیق تلاش دارد تا تاثیر چگونگی چیرگی هر یک از فازهای 8 گانه پدیده MJO را بر بزرگی و اهمیت بارشهای حوضهی کرخه - زیر حوضه کشکان - مورد ارزیابی قرار دهد. لذا مقاله از منظر آماری رابطه این پدیده و بارشها را مورد ارزیابی قرار میدهد.
مواد و روش ها
منطقه مطالعاتی
حوضه آبریز کرخه در گستره غربی ایران با سطح 43 هزار کیلومتر مربع تا مرز، نزدیک به 3/13 درصد مساحت کشور را در برگرفته است. میانگین بارش سالانه این حوضه نزدیک به 290 میلیمتر میباشد که در بخشهای جنوبی نزدیک به 150 میلیمتر و در گسترههای شمال شرقی به 1000 میلیمتر هم میرسد .[8] برای اهداف این تحقیق، حوضه به 5 زیرحوضه شامل حوضههای گاماسیاب، کشکان، کرخه، قره سو و سیمره تقیسم شده است و موقعیت انها در شکل 1 قابل مشاهده هستند که در این مقاله تنها زیرحوضه کشکان مد نظر میباشد.
دادهها و اطلاعات نمایه MJO
نمایه MJO برای دوره زمانی 37 ساله - 1979-2015 - از پایگاه اطلاعاتی سازمان هواشناسی استرالیا بر پایه روش - 2004 - Wheeler and Hendon استخراج گردید .[9] این نمایه را بر مبنای تحلیل مؤلفههای اصلی متغیرهای تابش خروجی موج بلند - Outgoing Longwave Radiation, OLR - بادهای سطوح 850 و 250 میلیبار در 5 درجه جنوبی تا 5 درجه شمالی براورد شده است. سری زمانی این نمایه از تحلیل چند متغیره - Multivariate - پارامترهای یاد شده، به صورت دو سری زمانی شامل RMM1 و RMM2، 2 - ، - Real-time Multivariate MJO series 1 در دسترس میباشد. بزرگی نمایه - Amplitude - این پدیده از جمع برداری این دو نمایه با بکارگیری رابطه - 1 - برآورد میگردد:
Amplitude= - RMM12 + RMM22 - 0,5 - 1 - Amplitude برابر با بزرگی نمایه MJO ، RMM1 و RMM2 دو پارامتر اصلی این نمایه میباشند. دادههای روزانه متغیرهای فوق از پایگاه دادههای 1NOAA برای فازهای 8 گانه MJO و بزرگی نمایه بیشتر از 1 استخراج گردید. تجزیه و تحلیل دادهها و تهیه نقشههای مورد نظر در محیط نرم افزار GrADS صورت پذیرفت.
داده های بارش
با توجه به رژیم بارش حوضه و رخداد اصلی ریزشها در بازه دسامبر تا می - معادل دهم آذر ماه هر سال تا دهم خرداد سال بعد - ، این دوره به عنوان فصل بارش و مابقی سال به عنوان فصل خشک مد نظر قرار گرفت. در تحقیق - 2014 - Hung نیز تمایزی مشابه بدین منظور بکار گرفته شده است .[5] ایستگاههای زیادی در حوضه کرخه قرار دارد، ولی نهایتا برای زیر حوضه کشکان؛ 8 ایستگاه از سازمان هواشناسی ایران و وزارت نیرو که آمار لازم را در یک دوره زمانی 37 ساله - 1979-2015 - دارا بود، انتخاب شدند - شکل . - 1 از این روی دوره آماری هر ایستگاه متفاوت میباشد. موقعیت و مشخصات این ایستگاهها در شکل و جدول 1 قابل مشاهده است. تجزیه و تحلیلهای اولیه نشان داد که بارشهای فصل تر حوضه بخش بزرگی از بارشهای سالانه را در بر گرفته به گونه-ای که در بخشهای شمالی نزدیک به %70 و در گسترههای جنوبی بیش از %80 بارشهای سالانه را شامل میشود. از این روی، بررسی نوسانات بارش این دوره زمانی میتواند تا اندازه زیادی پاسخگوی اهداف این تحقیق و کاربردهای بعدی آن باشد. شکل 1 جایگاه ایستگاهها و منحنی تیسن مربوط به سهم هر زیر حوضه از این ایستگاهها را نشان می دهد. رسم منحنی
