بخشی از مقاله
چكيده
اين تحقيق با استفاده از دادههاي بازتحليل ERA-Interim و بهمنظور بررسي ديناميكي الگوهاي همديدي همراه با تاشدگيهاي عميق وردايست در منطقه جنوبغرب آسيا در سال ٢٠١٥ انجام شده است. تشخيص تاشدگي ها با استفاده از الگوريتم پيشنهادي شرلاك و همكاران - ٢٠١٤ - صورت گرفته و كميتهاي مختلف هواشناختي براي هر يك از نقاط شبكه واقع در يك محدوده افقي به ابعاد ٤٠×٤٠ درجه با مركزيت محل تاشدگي ميانگينگيري شده اند.
نتايج نشان ميدهد كه در مجاورت تاشدگي وردايست، پايداري ايستايي در لايههاي زيرين جو كاهش يافته و يك ناوه با محور كجشدگي در راستاي شمالشرق-جنوبغرب در ترازهاي زبرين شكل ميگيرد. همچنين بارشهاي رخ داده عمدتاً در جريانسوي تاشدگي و به فاصله حدود ١٠٠ كيلومتري از آن بوده و بيشتر ناشي از ساختار ناوه بزرگمقياس هستند.
١ مقدمه
تاشدگي وردايست، ناحيهاي است كه در آن ميانگين ارتفاع وردايست بهصورت تابع چندمتغيره نسبت به راستاي عرض جبهه تغيير ميكند - كنت مور، ١٩٩٣ - . اين تاشدگيها معمولاً به شكل زبانههاي نفوذي باريكي از هواي پوشنسپهر به داخل وردسپهر هستند كه در نواحي همراه با شيو شديد نصفالنهاري دما حاصل از برخورد توده هواي گرم حارهاي و توده هواي سرد قطبي در سطوح زيرين و نيز چينش قائم شديد باد و در نتيجه جريان جتي در سطوح زِبرين، در تمام ايام سال رخ ميدهند و موقعيت جغرافيايي آنها با جابهجايي جت تغيير ميكند.
نزول هواي پوشنسپهري در يك تاشدگي وردايست نسبتاً باريك سبب كشيدگي ستون هوا و در نتيجه ايجاد تاوايي مثبت شديد همراه با افزايش چرخش چرخندي است - براي مثال ويرس، ٢٠٠٠ - ؛ لذا تاشدگي وردايست توانايي لازم براي تحريك پديدههاي جوي ميانمقياس دارد - برونينگ و رينولدز، ١٩٩٤؛ تورپ، ١٩٩٧؛ گريفيت و همكاران، ٢٠٠٠؛ گورينگ و همكاران، ٢٠٠١ - . در اين مطالعه به بررسي ديناميكي تاشدگيهاي عميق وردايست رخ داده در منطقه جنوبغرب آسيا در سال ٢٠١٥ مي پردازيم.
٢ روش تحقيق
اين تحقيق با بهكار بردن دادههاي بازتحليل مركز اروپايي پيشبيني ميانمدت وضع هوا - ECMWF - در سال ٢٠١٥ انجام شده است. در اينجا از دادههاي بازتحليل ميانيابي شده ERA-Interim مدل IFS - Cy31r2 - با تفكيك افقي يك درجه و با فاصله زماني ٦ ساعته استفاده شده است. وردايست ديناميكي بهعنوان سطح با مقدار ثابت دو واحد تاوايي پتانسيلي PVU - ٢ - تعريف شده است كه يك واحد تاوايي پتانسيلي برابر با m2s-1 K kg-1 ٦-١٠ است.
براي تشخيص تاشدگي ها يك شبكه منظم افقي در منطقه جنوبغرب آسيا - عرض جغرافيايي ١٥ تا ٥٠ درجه شمالي و طول جغرافيايي ٣٠ تا ٧٥ درجه شرقي - با فاصله نقاط شبكهاي يك درجه در دو راستاي مداري و نصفالنهاري درنظر ميگيريم. سپس با اقتباس از روش شرلاك و همكاران - ٢٠١٤ - بهصورت مجازي يك نيمرخ قائم از تاوايي پتانسيلي در هر يك از نقاط شبكه زده و تاشدگي وردايست بهطور هندسي از تقاطع چندباره وردايست ديناميكي با نيمرخ قائم ترسيم شده تعيين ميشود. دستهبندي تاشدگيهاي وردايست برمبناي گسترش قائم آنها - ∆p - براساس جدول زير انجام شده است.
جدول١ دسته بندي تاشدگيهاي وردايست برحسب گسترش قائم آنها - تيرلس و همكاران، ٢٠١٤ - .
با اين روش تمامي زمانهايي كه در سال ٢٠١٥ يك تاشدگي عميق در منطقه مورد مطالعه مشاهده شده است، مشخص مي-شود. سپس براي هر نقطه شبكه همراه با تاشدگي عميق، ميدانهاي مختلف هواشناختي در يك دامنه ٤٠×٤٠ درجه - حدود ٤٤٠٠×٤٤٠٠كيلومتر - با مركزيت موقعيت تاشدگي بهصورت همادي ميانگينگيري شدهاند. در واقع، موقعيت نقطه مركزي در اين دامنه داراي طول و عرض صفر درجه بوده و مرزهاي شمالي-جنوبي و شرقي-غربي به فاصله ٢٠ درجه قرار دارند.
از آنجا كه تاشدگيها در يك زمان غالباً چند نقطه شبكه را ميپوشانند و تمام نقاط شبكه بهصورت يكسان وزندهي ميشوند، تاشدگيهاي بزرگتر تاثير بيشتري در تركيب حاصل خواهند داشت. بدين صورت در سال ٢٠١٥ يازده مورد تاشدگي عميق در منطقه جنوبغرب آسيا تشخيص داده شد كه با توجه به گسترش تاشدگيها، هر تاشدگي بين يك تا ده نقطه شبكه را پوشش ميدهد. لذا ميانگينگيري در مجموع بر روي ٦٥ نقطه شبكه داراي تاشدگي عميق انجام شده است.
٣ تحليل نتايج
تاشدگي وردايست در عرضهاي مياتي عمدتاً با افزايش ناپايداريهاي كژفشاري همراه است - هاسكينز و همكاران، ١٩٨٥ - . جريانات نزولي قوي ناشي از تاشدگي معمولاً باعث افزايش ناپايداري در وردسپهر و در نتيجه تشكيل و يا تقويت گردشهاي چرخندي در ترازهاي زيرين ميشود كه گاهي اين چرخندها تا نزديك سطح زمين نيز ميرسند. نزول هواي خشك و داراي PV زياد همراه با تاشدگي ضمن كاهش پايداري جو ميتواند منجر به وقوع بادهاي شديد و يا بارشهاي سنگين در مجاورت تاشدگي شود
بنابراين تشكيل امواج در ترازهاي زبرين، تقويت جت و متعاقب آن توسعه چرخندهاي سطحي همگي فرايندهايي هستند كه با يكديگر مرتبطاند. از آنجا كه تاشدگيهاي وردايست معمولاً ساختار ميانمقياس دارند كه در درون ناوه هاي بزرگمقياس تشكيل ميشوند، در هنگام بررسي ارتباط تاشدگي با پديدههاي سطح زمين بايد به اين نكته توجه داشت كه حتي بدون تشكيل تاشدگي نيز اين ناوهها توانايي تاثيرگذاري شديد بر شرايط جوي سطح زمين داشته و ميتوانند باعث ايجاد چرخندها و كاهش پايداري جو شوند
لذا پديدههاي حدي خيلي نزديك به موقعيت تاشدگي وردايست ميتواند منتسب به تاشدگي باشد، حال آنكه رخدادهاي حدي دور از تاشدگي به احتمال زياد مربوط به ناوه بزرگمقياس است. در ادامه، براي مطالعه ديناميكي سازوكارهاي مرتبط با تاشدگي وردايست در ترازهاي مختلف جو، نقشههاي ارتفاع ژئوپتانسيلي تراز ٥٠٠ هكتوپاسكال و تاوايي پتانسيلي در تراز K٣٥٠ - براي توضيح ساختار ناوه - ، ميدان باد افقي تراز ٧٠٠ و ناپايداري در تراز ٨٥٠ هكتوپاسكال - بهمنظور چگونگي گردش وردسپهر زيرين و پايداري ايستايي - ، فشار سطح دريا و بارش تجمعي ٦ ساعته بررسي شده است.
همانطور كه در شكل ١ ملاحظه ميشود، تاشدگي وردايست با يك ساختار ناوه مانند ميدان PV در ترازهاي زبرين - شكل ١الف - همراه بوده و ناپايداري ترازهاي زيرين در موقعيت تاشدگي افزايش يافته است - شكل ١ب - . جابهجايي هواي پوشنسپهري در راستاي سطوح همآنتروپي از محل شكست وردايست تا نزديكي چرخند سطحي باعث ظاهر شدن هواي با تاوايي پتانسيلي زياد در بخش پادجريانسو ميشود و براساس اصل پايستگي تاوايي پتانسيلي، در اثر كشيدگي ستون هوا در راستاي قائم، پايداري ايستايي در اين ناحيه كاهش مييابد
شكل ١ ميانگين همادي تاوايي پتانسيلي در سطح همدماي پتانسيلي K٣٥٠ برحسب PVU - الف - و ناپايداري ايستايي در تراز ٨٥٠ هكتوپاسكال برحسب كلوين بر پاسكال كه در ١٠٤ ضرب شده است - ب - در سال ٢٠١٥ براي ١١ مورد تاشدگي عميق شناسايي شده. مربع قرمز رنگ در شكل الف مركز تاشدگي را نشان ميدهد كه ميدانها در اطراف آن ميانگينگيري شده است. اعداد محورهاي افقي و قائم در دو شكل، بهترتيب فاصله از مركز تاشدگي برحسب درجه در راستاي طول و عرض جغرافيايي را نشان ميدهند. محدوده ميانگينگيري شده به صورت تقريبي بين طول جغرافيايي ٤٠ تا ٨٥ درجه شرقي و عرض جغرافيايي ٥ تا ٦٥ درجه شمالي قرار دارد.
شكل ٢ ميانگين همادي سرعت قائم برحسب هكتوپاسكال بر ثانيه - قسمتهاي رنگي - همراه با ميدان بردار افقي باد و پربندهاي هممقدار ارتفاع ژئوپتانسيلي در ترازهاي ٥٠٠ - الف - و ٧٠٠ هكتوپاسكال - ب - در سال ٢٠١٥ براي ١١ مورد تاشدگي عميق شناسايي شده.
بهطور همزمان، الگوي ارتفاع ژئوپتانسيلي در ترازهاي ٥٠٠ و ٧٠٠ هكتوپاسكال بهصورت نامتقارن شكل ميگيرد و ناوه تشكيل شده در محل تاشدگي داراي محور كجشده در راستاي شمالشرق- جنوب غرب است
