بخشی از مقاله
چکیده
پوشش برف یک فراسنج مهم آب و هوایی است و تنوع آن به طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع بستگی دارد. رخداد بارش برف یک پدیده نسبتا غیر معمول در مناطق جنوبی ایران بهشمار میآید؛ بدین جهت بررسی همدید این رویداد هدف این نوشتار قرار گرفته است. در این راستا به منظور شناسایی الگوهای همدید موثر بر رخداد بارش برف با رویکرد محیطی به گردشی، نخست دادههای روزانه بارش برف ماه ژانویه سال 2014 ایستگاههای همدید استان فارس دریافت. سپس نقشههای مربوط به درصد پوشش برف، فشار و ناهنجاریهای فشاری تراز دریا و ناهنجاریهای ارتفاعی تراز 500 هکتوپاسکال و مولفه مداری باد در قلمرو جغرافیایی 10 درجه باختری تا 100 درجه خاوری طول جغرافیایی و 10 تا 90 درجه عرض شمالی مورد بررسی قرار گرفت. یافتههای پژوهش نشان داد توده هوای پرفشار سیبری نقش اصلی را به عنوان الگوی غالب توده هوای سطح زمین بر عهده دارد. همزمان در تراز 500 هکتوپاسکال عمیق شدن ناوه مستقر بر روی منطقه همزمان با استقرار یک پشته ارتفاعی در مرکز اروپا باعث ریزش هوای سرد توسط زبانه خاوری این پشته بر روی منطقه شده است. همچنین بیشینه ناهنجاری منفی ارتفاعی - -7/5 - تراز پانصد منطبق بر پیچانههای منفی شرایط را برای ایجاد ناپایداری و صعود هوا در منطقه فراهم کرده است. ناهنجاری باد مداری تراز پانصد هکتوپاسکال، با ناهنجاری منفی - -2/5 - نشان میدهد که این شرایط باعث افزایش جریانات نصف النهاری و ریزش هوای سرد بر روی منطقه مورد پژوهش شده است.
واژههای کلیدی: برف، الگوهای همدید، ناهنجاری فشاری، استان فارس
مقدمه
یکی از اشکال بارش، برف میباشد. برف از چگالش تودههای هوای مرطوب در طی صعود و در شرایطی که درجه حرارت کمتر از نقطه انجماد باشد صورت میگیرد .[1] پوشش برف یک متغیر مهم آب و هوایی به ویژه در عرضهای معتدل جغرافیایی است [2]، که تنوع آن به شدت در عرض جغرافیایی بستگی دارد .[3] همچنین ویژگیهای فیزیکی آن - بازتاب زیاد، رسانایی کم - به شدت آب و هوا لایه مرزی را تحت تأثیر قرار میدهد .[4] بارش برف مهمترین عامل تأثیرگذار در میزان ذخایر آب، به ویژه در فصول گرم سال، محسوب میگردد؛ بهعلاوه، برف یکی از عاملهای مهم کنترل کنندهی هیدرو اقلیم هر ناحیهی جغرافیایی است .[5] پوشش برف و آب معادل برف - SWE - 1 یکی از متغیرهای مهم در برنامهریزی منابع آب به حساب میآید، از طرفی در حدود 60 درصد از آبهای سطحی و 57 درصد آبهای زیر زمینی کشور از ذوب برف تغذیه میشود .[6] این در حالی ایست که این رقم در برخی مناطق جهان بالغ بر 95 درصد میشود .[7] کمیت و کیفت برف بر قدرت تخریبی بهمن، منابع آب زیرزمینی، کاهش دید افقی، اختلال در ترابری درون و برون شهری، از بین رفتن احشام، تعطیل کردن مراکز آموزشی تأثیر گذار است. همچنین بارش برف سنگین بر روی سطوح شیب دار و انباشتگی لایههای مختلف آن میتواند به رخداد بهمن منجر شود .[8] از طرفی پس از رخداد بارش برف؛ بررسی الگوهای آب و هوایی که موجب ذوب سریع برف و شناسایی ارتباط الگوهای گردشی که با تغییر ژرفا و گستره برف مرتبط میباشد، در ارزیابی فضایی فرساب ناشی از ذوب برف میتواند بسیار سودمند باشد.
لیدرز2 و الس - 1996 - 3 به بررسی ساز و کار همدید موثر بر افزایش ریزش برف در دریاچه ایری4 و انتاریو5 منطقه خاوری ایالات متحده آمریکا پرداختند [9]؛ در پژوهشی دیگر مکگینز - 2000 - 6 با تحلیل مولفههای اصلی7 در تراز 700 میلیبار به بررسی عوامل کنترل کننده همدید ویژگیهای بارش برف در طول حوضه رودخانه کلرادو8 در منطقه باختری آمریکا پرداخت .[10] استفان9 و همکاران - 2005 - الگوهای گردشی جو مرتبط با روزهای بارش برف سنگین در منطقه آندورا، واقع در کوههای پیرنه مابین فرانسه و اسپانیا با استفاده از تحلیل مولفههای اصلی مورد ارزیابی قرار دادند .[11]
بدنورس - 2008 - 1 الگوهای گردشی روزانه موثر در رخداد برف در بوداپست مورد بررسی قرار داد .[12] سونچینی2 و بوکچیوﻻ3 - 2011 - به ارزیابی و پیشبینی الگوی بارش برف با استفاده از مدل-های گردش عمومی جو در رشته کوههای آلپ ایتالیا پرداختند، یافتههای پژوهش نشان داد مدل CCSM3 نتایج بهتری نسبت به مدل HadCM3 فراهم مینماید .[13] بچ4 و همکاران - 2013 - رویداد بارش برف سنگین همراه با رعد و برق در منطقه کاتالونیا5 - شمال خاوری اسپانیا - در 8 مارس سال 2010 مورد واکاوی قرار دادند، الگوی همدید موثر بر رخداد این پدیده وجود یک سامانه پرفشار در سطح زمین و یک سامانه بندآیی در تراز بالا به همراه ریزش هواس سرد از مناطق شمالی بوده است .[14]
تاکنون پژوهشهای انجام شده در زمینه بارش برف در ایران بیشتر مبتنی بر ارزیابی روند نوسانات ریزش برف در مناطق گوناگون - امینینیا و همکاران، 1389؛ لشنیزند و همکاران، 1389؛ عبداللهی و همکاران، 1389 ؛ رحیمی و داناپور، [15] - 1391 الی [18]، همچنین محاسبه گستره پوشش برفی و نحوه پراکندگی آن با استفاده از خوارزمیکهای مختلف پردازش تصاویر ماهوارهای - میریعقوبزاده و قنبرپور، 1388؛ فتاحی و همکاران، 1388؛ شفیع-زاده مقدم و همکاران، 1389 ؛ طالبی و همکاران، 1390؛ ابراهیمی و همکاران، - 1391 بوده است [19] الی .[23] اما در زمینه واکاوی همدید الگوهای موثر در رخداد بارش برف، پژوهشها معطوف به بررسیهای - امینینیا و همکاران، 2010؛ صفری و صلاحی، 1389؛ پروانه و همکاران، 1389؛ قاسمی و همکاران، 1391؛ فهیمینژاد و همکاران، 1391 ؛ درگاهیان و علیجانی، 1392 و مومنپور و همکاران، - 1393 میباشد [24] الی .[30]
رخداد بارش برف یک پدیده کم و بیش غیر معمول در مناطق جنوبی ایران محسوب میشود؛ میانگین روزهای برفی در استان فارس کمتر از 3 روز در سال است، که بیشتر این بارشها در مناطق مرتفع شهرستان سپیدان و مرودشت و شهرستانهای شمالی استان رخ میدهد. هدف از این نوشتار شناسایی الگوهای همدید موثر در ریزش برف، همچنین بررسی ناهنجاریهای فشاری و ارتفاعی در منطقه مورد مطالعه میباشد.
مواد و روشها
محدوده منطقه مورد مطالعه بین طولهای جغرافیایی 50 درجه و 42 دقیقه باختری تا 55 درجه و 36 دقیقه خاوری و عرض جغرافیایی 27 درجه و 2 دقیقه و 31 درجه و 42 دقیقه شمالی واقع شده است. استان فارس با وسعت 125697 کیلومتر مربع حدود 7/5 درصد مساحت کشور را در بر میگیرد. این استان با جمعیتی بالغ بر - 1390 - 4596658 حدود 6 درصد جمعیت ایران را شامل میشود.
نقشه تقسیمات کشوری ایران و موقعیت سیاسی استان فارس در - شکل - 1 نمایش داده شده است.
به منظور شناسایی الگوهای همدید موثر بر رخداد بارش برف با رویکرد محیطی به گردشی نخست دادههای روزانه بارش برف ایستگاههای همدید استان فارس دریافت گردید. سپس دادههای مربوط به درصد پوشش برف، فشار و ناهنجاریهای فشاری تراز دریا و ناهنجاریهای ارتفاعی تراز 500 هکتوپاسکال و مولفه مداری باد در قلمرو جغرافیایی 10 درجه باختری تا 100 درجه خاوری طول جغرافیایی و 10 تا 90 درجه عرض شمالی با قدرت تفکیکی مکانی 2/5 × 2/5 درجه از تارنمای6 مرکز ملی پیشبینی محیطی7 و مرکز ملی پژوهشهای هواشناسی - NCEP/NCAR - 8 دریافت گردید [31] و نقشهها مربوطه ترسیم و مورد پردازش قرار گرفت.
شکل :1 موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه
نتایج
شکل - 2 - میانگین درصد پوشش برف در دوره 25 ساله از سال 1971 تا سال 1995 را نشان میدهد. با توجه به این شکل بالاترین میانگین درصد پوشش برف در مناطق شمال باختری ایران و مناطق کوهستانی البرز مرکزی است. درصد پوشش برف در منطقه مورد مطالعه به کمتر از پنج درصد کاهش مییابد که در نواحی مرکزی استان به 1/5 درصد میرسد. میزان ارتفاع برف به سانتیمتر در ژانویه سال 1 - 2014 ژانویه تا 19 ژانویه - در شش ایستگاه همدید استان فارس در - جدول - 1 قابل مشاهده است. بر اساس این جدول ایستگاه سپیدان با مجموع ارتفاع برف 208 سانتیمتر بیشترین میزان ریزش برف را به خود اختصاص داده است. با توجه به مجموع بارش و فراوانی و تداوم بارش در ایستگاههای همدید 6 و 7 ژانویه به عنوان بازه زمانی مورد مطالعه در نظر گرفته شد.
جدول :1 میزان ارتفاع برف به سانتیمتر در ژانویه سال 2014
شکل :2 میانگین درصد پوشش برف 1995-1971
واکاوی نقشههای همدید:
جهت تعیین الگوهای و ناهنجاری های همدید در زمان رخداد برف از نقشههای فشار و ناهنجاری فشار در سطح دریا و ناهنجاری ارتفاعی تراز پانصد هکتوپاسکال در بازه زمانی 5 تا 8 ژانویه 2014 استفاده گردید.
در این روز 5 - ژانویه - بارش برف در ایستگاههای شمال استان - آباده و صفاشهر - آغاز میگردد. در روز 5 ژانویه سامانه پرفشار سیبری با فشار مرکزی 1045 هکتوپاسکال از شمال دریاچه آرال تا بر روی دریاچه بالخاش استقرار یافته است و زبانه این پرفشار با پربند بسته 1020 هکتوپاسکال تا جنوب ایران گسترش پیدا کرده است - شکل . - 3 نیمه شمالی ایران تا مناطق مرکزی روسیه در این روز با ناهنجاری مثبت و در شمال عربستان ناحیه کوچکی با ناهنجاری منفی همراه است - شکل . - 4 الگوی نقشهی تراز 500 هکتوپاسکال نشان میدهد که محور ناوهای با جهت شمال خاوری جنوب باختری از نواحی خاوری ترکیه تا شمال خاوری مصر امتداد یافته است و منطقه مورد پژوهش در مسیر محور پشته ضعیف مرکز ایران قرار دارد - شکل . - 5 نقشه ناهنجاریهای ارتفاعی در تراز 500 هکتوپاسکال در - شکل - 6 قابل مشاهده است، در این روز مرکز ناهنجاری منفی ارتفاعی با -7/5 ژئوپتانسیل متر در شمال شبه جزیره عربستان مستقر میباشد.
شکل :3 نقشه فشار سطح دریا 5 ژانویه 2014
شکل :4 نقشه ناهنجاری فشار سطح دریا 5 ژانویه 2014
شکل :5 نقشه تراز 500 هکتوپاسکال 5 ژانویه 2014
