بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش کوشش شد تا توفان گرد و غبار فراگیر بهمن ماه 1393 که بخش عمده ای از جنوب غرب و غرب کشور را درگیر نمود با استفاده از مدل HYSPLIT و شاخص عمق نوری هواویز - AOD - تحلیل شود. بررسی نقشههای عمق نوری هواویز - AOD - ، بار گرد و غبار - Dust Load - ، غلظت گرد و غبار سطحی - Dust Surface Concentration - و رسوب خشک گرد و غبار - Dust Dry Deposition - مستخرج از سنجنده مودیس - Modis - حاکی از استقرار هسته اصلی گرد و غبار بر روی استان خوزستان است.
مطالعه سینوپتیک دوره مزبور نشان داد که آنومالی منفی رطوبت خاک 0-10 سانتیمتر نسبت به میانگین بلند مدت آن به همراهی آنومالی مثبت فشار سطح زمین باعث پایداری بیشتر جو منطقه شده و از این رو به دلیل انباشت هوا و عدم تخلیه آن سبب تداوم روزهای گرد و غباری در این ماه گردیده است. مدل رهگیری جریان باد - HYSPLIT - و روشهای سیر پس-گرد و جلوگرد نشان داد که جریانات از عربستان شروع شده و با جهتی تقریبا جنوب غربی- شمال شرقی به جنوب غرب ایران وارد شده و علاوه بر خوزستان تا مرکز ایران و شرق کشور پیشروی نموده است. به طور کلی می توان افزایش گرمایش جهانی و کاهش رطوبت خاک منطقه بر اثر خشک شدن تالاب هورالعظیم در سالهای اخیر را یکی از عوامل برخاستن گرد و غبار در این موقع از سال ذکر نمود. در نهایت نتایج این تحقیق حاکی از وقوع این توفان با منشاء خارجی بیابان عربستان و همچنین منابع داخلی است.
.1 مقدمه
توفانهای گرد و غبار نوعی رویداد اقلیمیاند که اغلب در نتیجه بادهای آشفته حاصل از جریانهای همرفتی ایجاد میشوند - ترابی میرزایی و همکاران، . - 1389 این پدیده امروزه به یکی از مشکلات اساسی در مناطق خشک و نیمه خشک تبدیل شده است. با توجه به اینکه کشور ایران در کمربند خشک و نیمه خشک جهان قرارگرفته و بیش از دو سوم مساحت ایران در اقلیم خشک و نیمهخشک است، از طرف دیگر میانگین بارش سالانه در کشور نصف میانگین بارش سالانه در جهان است، کشور ایران در معرض وقوع پدیده گرد و غبار هم در مقیاس محلی و هم در مقیاس منطقهای و جهانی قرار دارد.
پدیده گرد و غبار در سالهای اخیر از نظر غلظت و راه اندازی ذرات معلق، تداوم، وسعت و زمان آن متفاوت و بسیار بیشتر از توفانهای گرد و خاک گذشته است و این سبب نگرانیهای بسیاری در حوزههای انسانی و محیطی شده است. در بخشهای غربی و جنوب غربی ایران این پدیده اثرات مخرب تری داشته است و در کوتاه مدت اثرات نامطلوبی بر محیط زیست، اقتصاد و سلامت ساکنین استانهای درگیر با پدیده داشته است - شجاعی، - 1389 و به شرایط هوایی خشک - Mei et al, 2008 - ، رطوبت خاک، پوشش گیاهی - Huang et al, 2006 - ، سیستم هوای محلی و بیرونی، بارش کوتاه مدت، وسعت جنگل زدایی، خشک سالیهای بلند مدت، تغییرات کاربری زمین و فعالیتهای انسانی - John et al, 2006 - ، بستگی دارد.
باید در نظر داشت بستر دریاچهها و مناطق بیابانی همانند صحرای افریقا منابع مهم تولید گردو غبار و تراکم و ساختار پوشش گیاهی نیز به منزله دو عامل مهم در وقوع و فراوانی توفانهای گرد و غبار به شمار میروند . - مطالعات انجام شده در داخل کشور در مورد تحلیل مکانی این پدیده بیانگر آن است که مناطق عمده فعالیت توفانهای گرد و غبار در بیابانهای ماسهای و دیگر بیابانها، که اکوسیستم آنها به وسیله انسان متاثر شده، قرار گرفته است فرج زاده و علیزاده،1390و امیدوار و نکونام، . - 1390 تاثیر کم فشارها هم بر روی ایجاد توفان گرد و غبار بررسی شده و نتایج این تحقیقات نشان داد که کمفشارهای مستقر روی عراق و شمال عربستان سبب ایجاد شرایط مناسب برای صعود حجم عظیمی از گرد و غبار به هوا میشوند که در صورت خشک بودن منطقه و جنوب غربی و غربی بودن جریانات سطوح بالایی این غبار و گرد و خاک به وسیله سطوح میانی جو به نواحی جنوب غربی و غرب ایران منتقل میشود - ریوندی و همکاران،. - 1389 از این رو، در این پژوهش کوشش شد تا توفان گرد و غبار فراگیر بهمن ماه 1393 که بخش عمده ای از جنوب غرب و غرب کشور را درگیر نمود با استفاده از مدل HYSPLIT و شاخص عمق نوری هواویز - AOD - تحلیل شود.
.2 مواد و روشها
عمق اُپتیکی ائروسل - AOD=Aerosol Optical Depth - یکی از پارامترهای مهم در مطالعه گرد و غبارها می باشد. عمق اُپتیکی آئروسل در واقع به توزیع آئروسل های گرد و غبار موجود در جو اشاره دارد. این کمیت وابسته به طول موج، به صورت کاهش نور در واحد طول برروی یک مسیر مشخص تعریف می شود. مسیر اُپتیکی عمودی، فاصله عمودی از سطح زمین در قسمت فوقانی جو میباشد. مقدار عمق اُپتیکی می تواند با تراکم تعداد هواویزهها - آئروسلها - و ویژگیهای آن ذرات متفاوت باشد.
دامنه ی تغییرات عمق اُپتیکی 0/1 تا 0/2 را برای شرایط هوای قارهای صاف و 0/1 تا 0/5 را برای هوای بحری صاف پیشنهاد می نمایند. بیشتر بودن مقادیر AOD از این مقدار نشان دهندهی تراکم هواویزهها در امتداد ستون عمودی هوا بوده و به عبارتی دید در امتداد آن ستون کم میباشد. محصولات سنجندهی مودیس از عمق اُپتیکی هواویزه مشخص می کند که چه مقدار از عبور نور پس از عبور از درون ستونی از هوا در جو زمین توسط ذرات گرد و غبار موجود در هوا جلوگیری میشود.
در این مقاله از نقشه های مربوط به پیش بینی عمق نوری هواویزها، بار گرد و غبار - Dust Load - ، غلظت گرد و غبار سطحی - Dust Surface Concentration - و رسوب خشک گرد و غبار - Dust Dry Deposition - با تفکیک مکانی 0/1 در 0/1 درجه و در دوره های زمانی سه ساعته متعلق به سنجنده مودیس استفاده گردید. از مدل HYSPLIT که مدلی دوگانه است برای محاسبات خط سیر حرکت گرد و غبار، پراکندگی و شبیهسازی تهنشینی آن استفاده شد. در این مدل محاسبه مسیر و غلظت آلاینده با استفاده از حداقل پارامترهای هواشناسی انجام میگیرد.
زیربخش تعیین غلظت مدل، نیاز به دادههای کامل هواشناسی از جمله سرعت باد - در سه جهت مداری، نصف النهاری و قائم - ، ارتفاع لایهی مرزی، دما و فشار سطحی،میزان اختلاط اُفقی و عمودی، میزان رطوبت، شار گرمای سطحی و پنهان، شار تلاطمی و مقادیر بارش دارد. در پایان نیز به تحلیل سینوپتیک عامل وقوع این توفان با استفاده از داده های فشار سطح زمین، رطوبت خاک و جریان باد اقدام گردید.
.3 یافتهها و بحث
در ابتدا، ماه بهمن از لحاظ فراوانی روزهای گرد و غباری و شدت آن مورد بررسی قرار گرفت و روز 9 بهمن 29 - ژانویه - 2015 به عنوان روز شاخص تعیین گردید. نقشه های عمق نوری هواویز، بار گرد و غبار، غلظت سطحی گرد و غبار و رسوب خشک گرد و غبار این روز در شکل 1 نمایش داده شده است. همانگونه که دیده می شود هر چهار نقشه حاکی از استقرار هسته گرد و غبار بر روی استان خوزستان است که میزان رسوبات خشک به بیش از 800 میلی گرم بر متر مربع نیز می رسد. همانگونه که از نقشه ها بر می آید هسته ثانویه دیگری با شدت کمتر بر روی بیابانهای عربستان شکل گرفته است. با استفاده از نقشههای مذکور امکان رد یابی منشاء گرد و غبار کشور در این روز میسر نمیباشد، از این روی در مرحله بعد با استفاده از ترسیم مدل HYSPLIT به ردیابی توفان گرد وغبار اقدام گردید.
