بخشی از مقاله
چکیده
بروز پدیده گرد و خاک طی چند سال گذشته در مناطق جنوب و جنوب غرب کشور که خسارات جبران ناپذیری را در بخشهای مختلف محیط زیست، بهداشت - سلامت و در نهایت اکوسیستم منطقه بهمراه داشته است، گسترده ای به مساحت بیش از یک میلیون کیلومتر مربع از ایران را تحت تاثیر قرار داده است.
الگوهای گردش جوی نقش اصلی را در پدیده گرد و خاک دارد. بدین منظور 20 ایستگاه سینوپتیکی واقع در غرب و جنوب غرب ایران طی دوره آماری 2000 تا 2007 انتخاب و در مطالعه حاضر به دو صورت آماری و گرافیکی - نقشه - تقسیم گردیده اند و با توجه به فراسنج دید افقی به همراه شناسایی کد پدیده، روزهای همراه با گرد و خاک شدید و فراگیر شناسایی شد، در نهایت الگوهای سینوپتیکی به وجود آورنده گرد و خاک مشخص شده است.
برای طبقه بندی الگوهای روزهای همراه با گرد و غبار از داده های میانگین روزانه تراز 500 هکتوپاسکال و فشار تراز دریا مربوط به داده های بازسازی شده NCEP1 استخراج شد.
مقدمه
طوفانهای خاک علاوه بر مشارکت ذرات ریز که دید را کم می نماید، معمولا همراه با مقادیر زیادی شن با اندازه های درشتری است که در مجاورت سطح زمین حرکت می نماید می باشد. در حالی که توفانهای گرد و غبار معمولا از ذرات بسیار ریزتر %5 - تا 0/1 میلیمتر و کمتر - تشکیل شده و در ارتفاع بسیار بالاتری از سطح زمین حرکت نموده و مسافتهای بسیار طولانی را می پیماند و می تواند تعداد از شهرهای یک یا چند کشور و یا حتی قاره ای را تحت تاثیر قرار دهد.
برای توصیف شدت گرد و خاک براساس دید و کاهش دید به سه دسته تقسیم می شوند. -1وزش خاک که دید افقی 11 کیلومتر است. -2گرد و خاک که دید افقی به 100 متر می رسد. -3گرد و خاک شدید که دید کمتر از 20 متر می رسد. در مناطق خاورمیانه 30درصد از گرد و خاک ها از نوع دوم می باشند.
برای تقسیم بندی گرد و خاک از نظر اندازه ذرات را می توان به چهار مورد ذیل اشاره کرد:
-1ذرات بزرگتر از 500 میکرون به سبب وزنی که دارند بدون کمترین تماس بر روی سطح غلت خورده یا می لغزند.
-2ذرات ریزتر که در محدوده بین 500 - و تقریبا 50 تا - 100 میکرون هستند - سیلت - از طریق جهش انتقال می یابند.
-3ذرات معلق از 10-50 میکرون کوچکتر - سیلت با دانه بندی ریز -
-4ذرات کوچکتر از 10 میکرون که گرد و غبار و غبار معمولا
در این اندازه می باشند این ذرات معلق به علت طبیعت متلاطم - تربولانسی - جریان هوا در بالا نگه داشته می شوند
پدیده گرد و غبار نه یک حادثه گذراست و نه یک واقعه موقت بلکه به دلیل تعدد و شدت این توفانها باعث بروز مشکلاتی در زمینه های حمل و نقل، بهداشت -، محصولات کشاورزی ... و در نهایت زندگی روزمره ساکنین می شود. بروز مکرر پدیده گرد و غبار و تداوم آن باعث شده است که دامنه ی گسترده پیدا کند، بطوریکه مساحتی بیش از 1 میلیون کیلومتر مربع از ایران را تحت تاثیر قرار داده است. از آنچایی که منطقه جنوب غرب ایران جز مناطق جنب حاره ای محسوب می شود در محدوده فرونشینی و پایداری هوا قرار گرفته است و بر طبق اصول دینامیکی جو، فرونشینی هوا نشان دهنده پایداری، عدم تشکیل ابرها و کاهش نزولات جوی است. کاهش شدید میزان بارندگی در منطقه، خشک شدن قسمتهای زیادی از تالاب های مسیر جریان باد از جمله هورالعظیم، کم شدن و تغییر مسیر رودخانه های دجله و فرات که به مرور زمان تغییر اکوسیستم را در پی خواهد داشت، از جمله عواملی هستند که در بروز پدیده فوق نقش اساسی داشته است.
از بین 20 ایستگاههای سینوپتیک منتخب تعداد روزهای همراه با گرد و غبار - روزهای شاهد - ایستگاه های دزفول - اهواز - بستان به ترتیب 533-427-348 بالاترین روزهای شاهد را داشته اند.
طبق تعریف سازمان هواشناسایی کشور هرگاه سرعت باد که از 15 متر بر ثانیه تجاوز کند و دید افقی به علت گرد و خاک به کمتر از یک کیلومتر برسد، طوفان گرد و خاک ریشه در آرایش مکانی الگوهای سینوپتیکی دارد. الگوهای سینوپتیکی خشکی زا و خشکسالی فراگیر منطقه ای عامل ایجاد و تشدید گرد و خاک است. فراوانی پدیده گرد و خاک از یک روند افزایشی برخوردار بوده و فراوانی آن طی دوره گرم سال بیشتر است.
شناسایی و گروهبندی الگوهای گردش جوی و شناخت رابطه بین الگوها با پدیده گردوخاک میتواند در ایجاد و تقویت توان پیش بینی پدیده در مقیاس زمان و فضا نقش اصلی را ایفا کند که از اهداف این مطالعه می باشد. وزش بادهای سهمگین و همراه با گرد و خاک منحصر به ایران نیست و در بسیاری از مناطق دیگر جهان نیز چنین توفانهایی چه بسا دوره ای اتفاق می افتد. اندرو گودی از دانشگاه، آکسفورد و مدعی است که تا 3 میلیون تن گرد و غبار سالانه در سراسر جهان پخش می شود. در ساهای اخیر افزایش تکرار توفانهای ماسه، زنگ خطر رسمی برای گسترش این توفانها به حساب می آید
درنتیجه با شناخت پدیده گرد و غبار و شناسایی علل آن مستلزم برخوردها و روش های مناسبی برای کنترل آن است که به سلامت و امنیت و آرامش روانی ساکنین منطقه منجر شود، زیرا که روش های شناسایی منبع های اصلی در این مطالعه ما را وادار می کند روی مناطق حساس متمرکز شویم و شرایط زیست محیطی را ارزیابی کنیم. بنابراین در سطح جهانی مطالعات گسترده ای صورت گرفته است.
وانگ و همکاران - 2003 - انواع آب و هوای دارای گرد و غبار با استفاده از داده های 338 ایستگاه های هواشناسی چین را مورد بررسی قرار دادند. این مطالعه بر فراز چین فراز اقیانوس در سطح جهانی انجام شد هدف از انجام این بررسی به کارگیری شاخص غبار یکی بعنوان شاخص گبی - GDI - Gobi و دیگری شاخص بیابان تا کلاماکان - TPI - است که خلاصه ای از شاخص های آماری رویداد غبار در سراسر این دو منطقه را نشان می دهد و نیز امکان راهکار مناسبی برای ایجاد ارتباط علمی با تغییرات اتمسفری را می دهد.
در ایران همتی 16 - 1374 - ایستگاه در محدوده ی بین عرض جغرافیایی 28 تا 36/5 درجه شمالی و طول جغرافیایی 42 تا 45 درجه شرقی در سال 1981 تا 1990، به تحلیل سینوپتیکی علت و زمان وقوع طوفان پرداخته است و نتیجه توفان جنوب غرب و جلگه خوزستان را حضور سیستم چرخندی که از نواحی شمالی عراق و مرکز عربستان را منشا گرفته می داند که همراه آن مقدار زیاد گرد و خاک و ماسه را به دنبال دارد و اغلب در اثر جبهه سرد و گردایان نسبتا شدیدی صورت گرفت است و معمولا در اثر فرا رفت هوای سرد کمتر از -1 درجه در سه ساعت −1°c/3h و هوای گرم بیشتر از +1 درجه +1 /3ℎایجاد می گردد که این گردایان فشار زیاد را بر روی منطقه بوجود می آورد و سرعت باد ایجاد شده حدود 50 نات 25 - متر بر ثانیه - را می توان مشاهده کرد. در نهایت اغلب بررسی ها نشان می دهند که الگوهای حاکم در شبه جزیره عربستان و شمال آفریقا باعث انتقال جریانهای گرم و خشکی در جنوب غرب ایران می شوند
-2مواد و روش
تمامی مطالعات اقلیم شناسی سینوپتیک از دو روش بنیادی - - گردش به محیط - - و - - محیط به گردش - - استفاده میکنند - مفیدی و همکار، . - 1384 در روش - - محیط به گردش - - که الگوهای گردشی و تحلیل های سینوپتیکی براساس متغیرای محیطی نقش دارند، این مطالعه براساس روش تحلیل محیط به گردش متمرکز می باشد، به طوری که براساس رخداد پدیده گرد و خاک الگوهای سینوپتیکی این پدیده شناسایی شده است. بدین منظور ابتدا داده های دید افقی به همراه کد پدیده آن روز برای هر یک از ایستگاه های سینوپتیک منتخب از سازمان هواشناسایی کشور اخذ گردیده است. ایستگاههای معرف از 6 استان ایلام - لرستان - کهگیلویه و بویر احمد - چهار محال و بختیاری - خوزستان - بوشهر واقع در جنوب و جنوب غربی ایران می باشند. جدول شماره - 1 - مشخصات هر یک از ایستگاهها را نمایش می دهد. پس از آن در این پژوهش از داده های میانگین روزانه فشار ترازهای 500 هکتوپاسکال و سطح دریا طی دوره آماری 8 ساله استفاده شده است. شکل شماره - 1 - محدوده مورد مطالعه را نشان می دهد.
-3روش پژوهش
در روش - - محیط به گردش - که الگوهای گردشی و تحلیل های سینوپتیکی براساس متغیرهای محیطی نقش دارند؛ همچون اغلب بررسی های سینوپتیکی در ایران، در تحقیق حاضر مدنظر قرار گرفت است.
در سازمان هواشناسی کشور برای بیان هوای حاضر اعداد رمزی - کد - 00 تا 99 استفاده می کنند. طبق این کد بندی، کد 50 را به پدیده هیز، کد 06 را به گرد و خاک معلق در هوا که در اثر توفان شن و یا خاک از نقاط خارج از ایستگاه آمده و کد 07 را به گرد و خاک یا شنی که بوسیله باد در ایستگاه و یا نزدیکی آن در ساعت دیده بانی بلند شده است. اختصاص داده اند. بنابراین که پدیده هر روز نیز از سازمان مربوطه دریافت گردید. قابل ذکر است که به علت عدم در دسترس بودن داده های روزانه طولانی مدت ایستگاهها و همچنین کیفیت پایین داده ها و نیز داده های گم شده طول دوره ی آماری 8 ساله 2000- 2007 درنظر گرفته شده است.
همچنین به منظور بررسی های مربوط به اطمینان از صحت و سقم داده ها، داده های سنجنده مودیس، تصاویر رخداد پدیده گرد و خاک مربوط به همان روزهای شاهد نیز دریافت گردید. زیرا که استفاده از سنجنده ی MODIS امکان پایش به هنگام این پدیده را به ما ارائه می دهد. بدین ترتیب داده ها برای مرحله محاسبه و تحلیل آماده ردیده است. همچنین به منظور بررسی چگونگی توزیع ماهانه این پدیده در طول سال، نمودار ماهانه هر یک از ایستگاهها بوسیله نرم افزار Excel، نقشه توزیع مکانی گرد و خاک جهت نمایش پراکندگی آن توسط نرم افزار ArcGIS ترسیم گردید تا نتیجه گیری مناسب گرفته شود و به صورت نمودار به نمایش درآمد. درآخر با درفات نقشه های الگوهای میانگین از مرکز پیش بینی اقلیمی امریکا NCEP به تفسیر مسیر جریانهای ورودی منابع گرد و خاک پرداخته شد.
-4نتایج
از بین 20 ایستگاههای سینوپتیک منتخب تعداد روزهای همراه با گرد و غبار - روزهای شاهد - ایستگاههای دزفول - اهواز - بستان به ترتیب 533-427-348 بالاترین تعداد روزهای شاهد را داشته اند. کمترین تعداد را ایستگاه کوهرنگ با 3 روز گرد و خاک دارد. در ماههای می، ژوئن و ژوئیه بیشترین روزهای گرد و خاک را شاهد هستیم. زیرا هر چه به سمت ماههای گرم سال نزدیک شویم، افزایش میزان تبخیر و کاهش سطح سبزینگی، شرایط را برای فرسایش خاک و وقوع پدیده گرد و غبار مستعد می کند. جدول - 2 - کتعداد روزهای همراه با گرد و خاک هر یک از ایستگاهها را نشان می دهد. شکل - 2 - توزیع مکانی پدیده گرد و خاک در محدوده مورد مطالعه را نشان می دهد.
براساس روش فوق، تمامی روزها 66 - روز - طی دوره آماری 2000-2007 به چهار گروه تقسیم بندی شدند، که ارائه دهنده متناوب ترین الگوهای گردش جوی روزهای همراه با گرد و غبار در ناحیه مورد مطالعه می باشند و در نهایت نقشه های ترکیبی فشار سطح دریا و تراز 500 هکتوپاسکال برای هر یک از تیپ های هوا ترسیم گردید.
الگوی گردشی :CP1
با توجه به شکل - 2 - حالت - A - که مربوط به نقشه ترکیبی ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال می باشد دو مرکز عمیق مشاهده می شود. یک مرکز کم ارتفاعی بر روی شرق روسیه در جهت غرب که تا ترکمنستان امتداد دارد و دیگری مرکز پرارتفاعی است که بر روی عربستان و دریای سرخ با مرکزیت 5900 هکتو پاسکال حاکمیت دارد: زبانه پرارتفاع از سمت شمال آفریقا تا نواحی جنوب و جنوب غرب ایران گسترش یافته است که با توجه به عمیق بودن این پرارتفاع و گسترش آن ماندگاری در منطقه دارد. در نقشه ترکیبی فشار سطح دریا کمفشاری در قسمت جنوب غرب ایران بروی عربستان، و کمفشار دیگری نیز در جهت جنوب شرقی ایران بروی پاکستان دیده میشود با این تفاوت که زبانه ی کمفشار واقع در عربستان به بخش اعظمی از نواحی غربی کشور امتداد یافته است. این الگو ریزش هوای گرمی را در مناطق مذکور بدنبال دارد که %22 از روزهای مورد مطالعه را دربر دارد.
الگوی گردشی :CP2
این الگو طی دوره مطالعه کمترین فراوانی را داشته است. %15 از روزهای فراگیر مربوط به این الگو می باشند. با توجه به شکل حالت - A - یک جریان پشته ای حاکم بر منطقه جنوبی کشور را نشان می دهد. این جریان پرارتفاع، هوای گرم و خشکی از روی شمال آفریقا به سمت شرق جریان داده است. گسترش این جریان پرارتفاع تا استانهای جنوب غرب ایران کشیده شده است. در نقشه ترکیبی فشار سطح دریا یک مرکز کم فشاری بروی جنوب شرق عربستان استقرار یافته بطوریکه زبانه های این کمفشار تا جنوب غرب ایران امتداد دارد. مرکز این کمفشار 1006 هکتوپاسکال میباشد که جریانات حاصله از عبور کمفشار هوای گرم و خشکی با زاویه 160 تا 240 درجه از سمت شبه جزیره عربستان به سمت منطقه مورد مطالعه می باشد.
الگوی :CP3
این الگو را می توان یک الگوی تابستانه پایدار دانست که بالاترین فراوانی آن مربوط به ماههای گرم سال است زیرا که در این الگو تراف بارزی بروی ایران مشاهده نمی شود. در نقشه تراز 500 هکتوپاسکال، پرارتفاعی بسته ای در شمال سیبری مشاهده میشود که زبان آن به ایران نمی رسد. نقشه حالت - c - کمفشاری واقع در ایران نشان می دهد که در حال خارج شدن از نواحی شرقی ایران می باشد. این الگو %19 از روزهای مورد مطالعه را دربر دارد.
الگوی گردشی :CP4
