بخشی از مقاله
چکیده
هدف نهایی از این تحقیق شناخت عوامل مؤثر دینامیکی و همدیدي بر پدیده یخبندان در غرب کشوراست، براي این کار از دادههاي حداقل دماي 20 ایستگاه سینوپتیکی در دوره آماري - 2000-1990 - روز 17 ژانویه 1998 ازآنجاکه دماي حداقل زیر صفر درجه را تجربه کردند بهعنوان روز یخبندان انتخاب و موردمطالعه قرارگرفته است سپس با استفاده از نرمافزار گردس در سطوح 500، 850 و 1000 هکتوپاسکال اقدام به ترسیم نقشه شده است. نتایج نشان میدهد سامانه-هاي منجر به یخبندان روز 17 ژانویه 1998 از شرایط سینوپتیک زیر پیروي میکند.
نقشه هاي تراز دریا نشان میدهد که زبانه سردي از پرفشار سیبري از مرزهاي شرقی و شمال شرقی وارد کشور شده است و سبب انتقال هواي سرد عرض-هاي بالا به سمت نواحی ایران شده است در تراز میانی جو 500 - هکتوپاسکال - در روز یخبندان یک کمفشار دینامیکی در نواحی شرقی و شمال شرقی دریاي خزر قرارگرفته است که درحرکت پادساعتگرد خود موجب ریزش و انتقال هواي سرد عرضهاي بالا به مناطق شمالی و غربی کشور شده است و از سوي دیگر قرارگیري پشته در شمال دریاي سیاه موجب قرارگیري شرق فراز بر روي نواحی غربی شده که موجب ایجاد جریانی سرد بهصورت فرارفت هواي سرد به منطقه غرب کشور شده است. نهایتاً وجود شرایط سینوپتیک در انتقال تودههواي سرد به منطقه غرب کشور موجب ایجاد سرماي خشک و شدید و احتمالاً وزش بادهاي شدید شده که با بروز پدیده یخبندان از نوع فرارفتی مواجه شده است.
-1 مقدمه
دما بهعنوان شاخصی از شدت گرما یکی از عناصر اساسی شناخت هواست و نظر به دریافت نامنظم انرژي خورشید توسط زمین دستخوش تغییرات بسیار است که بهنوبه خود سبب تغییرات گسترده دیگري در سایر عناصر هواشناسی میشود
یکی از عوامل مهم آبوهوایی که در دوره سرد سال در بیشتر مناطق کشور بروز میکند، پدیده سرما و یخبندان است. یخبندان با پایین آمدن دما و نزول آن به آستانه بحرانی مشخص میشود و با تأثیراتی که در سطح زمین ایجاد میکند، زندگی انسانها و همچنین فعالیتهاي عمرانی و رشد بازدهی محصولات زراعی را تحت تأثیر قرار میدهد
از نظر جوشناسی و اقلیمشناسی برودت هوا یا کاهش دما را سرما مینامند و یخبندان حالتی است که دماي هوا پایینتر از صفر درجه سانتیگراد برسد
فصل یا فصلهاي وقوع یخبندان بستگی به عواملی ازجمله عرض جغرافیایی دارد و ممکن است در هر فصلی روي دهد
خبندان مخاطرهاي اقلیمی است که به محصولات اقلیمهاي جنبحارهاي و معتدل آسیب جدي میرساند. با شناخت مناسب ویژگیهاي یخبندان میتوان از نگرانی بیشتر اجتناب کرد
بیشترین آسیب هاي یخبندان منحصر به فصل زمستان نیست، بلکه یخبندانهاي زودرس پاییزه و همچنین یخبندانهاي دیررس بهاره است که معمولاً پس از یک دوره هواي گرم رخ میدهند و معمولا آسیبهاي شدیدتري به گیاهان وارد میکنند. در ایران، در دهههاي اخیر با بروز پدیده یخبندان در اغلب نقاط، بهویژه در مناطق کوهستانی شمال غرب کشور، بسیاري از دانشمندان علوم کشاورزي و آبوهواشناسی پژوهشهاي خود را در این زمینه متمرکز کردهاند؛ و سعی در شناخت ویژگیها، چگونگی و تأثیرات این پدیده نموده اند
اقلیمشناسی همدیدي یک هدف بزرگ دنبال میکند و آن پیدا کردن روابط میان گردشهاي جوي با محیط سطحی است، بهطوريکه ابتدا ساختارهاي جوي را طبقهبندي میکند و بهاینترتیب وضع اقلیمشناختی گردشها را به دست میآورد
یخبندانها ممکن است علل متفاوتی داشته باشند. یخبندان تشعشعی از اتلاف شبانه حرارت زمین در اثر تشعشع زیاد ناشی میشود و در اواخر فصل پاییز و اوایل بهار در عرضهاي متوسط، در زمستان در عرضهاي پایین و در تابستان در بسیاري از مناطق عرضهاي بالا و نیز در بسیاري از ارتفاعات بالا روي میدهد. یخبندان تبخیري، علت وقوع این نوع یخبندان کمبود انرژي گرمایی در اثر تبخیر است و زمانی به وجود میآید که باران سطح برگها را خیس کرده و دماي آن کاهشیافته، سپس باد خنک جریان پیداکرده و باعث میشود که رگبرگها خشکشده و مدتی بعد دما به زیر نقطه انجماد کاهش پیدا میکند. یخبندانهاي انتقالی از انتقال تودههواي سرد در مقیاس وسیع به یک منطقه ناشی میشود و از علائم مشخصه آن میتوان به سرماي خشک و شدید، وزش بادهاي شدید و احتمالاً ابري و حتی برفی بودن هوا اشاره کرد. وسعت عمل این نوع یخبندان زیاد است و تداوم آن در منطقه ممکن است طولانی باشد
عزیزي در بررسی علل بروز سرما نیز به دو عامل بروز سرما و یخبندان اشارهکرده است. الف- سرما و یخبندانی که ریشه در داخل منطقه دارد و بهطور عمده به دلیل تابش موجبلند در شبهاي صاف و همراه با بیلان منفی تابش زمین، در هواي پایدار بروز میکند - سرما یا یخبندان تابشی - . چنین سرمایی ممکن است بهوسیله موقعیت توپوگرافی منطقه و خواص فیزیکی سطوح، تشدید یا تعدیل شود. ب- سرماي ناشی از عبور یا هجوم هواي سرد و متحرکی که منشأ آن بهطور عمده در خارج از منطقه است - سرما یا یخبندان فرارفتی - . با توجه به اهمیتی که نوع دوم بروز سرما و یخبندان دارد، در این پژوهش سعی شده است به علل بروز و چگونگی رخداد یخبندان فرارفتی در منطقه غرب کشور پرداخته شود.
- 2 پیشینه پژوهش
مطالعات صورت گرفته در زمینهي تحلیل الگوهاي یخبندان میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
وایلن و لیبوتلر، با استفاده از روشهاي آماري مختلف به مطالعه یخبندان در قسمتهاي شمالی مرکز ایالت فلوریداي آمریکا و کانادین پرایزر آمریکا پرداختند. آنها با استفاده از آزمون خی دو به برازش دادهها با توزیعهاي گوس و پواسون اقدام و درنهایت با مدل رگرسیونی، تاریخهاي وقوع یخبندان با تاریخ مشاهده شده آن تفاوت چندانی نداشته، ضرایب متفاوت تاریخ وقوع یخبندانها در هر دو ایستگاه یادشده بیشتر از شرایط محیطی نظیر توپوگرافی آنها ناشی میشود
باردوسی و همکاران جهت تعیین الگوي گردشی در اروپا از تکنیک آماري متفاوت استفاده کردند، آن ها نتایج قابل قبولی در رابطه با تأثیر نوسانات الگوي گردش هوا بر روي دما و بارش به دست آوردند.
کاسومنوس و همکاران در یک مطالعه موردي شرایط همدیدي به وجود آورندهي یخبندانهاي اواخر ماه مارس 1994 را در مقدونیه مرکزي یونان با استفاده از یک مدل عددي شبیهسازي نمودند. شرایط همدیدي اواخر این ماه نشان میدهد که یک جریان ضعیف باد، ناشی از یک گردش واچرخندي و وجود یک گرادیان ضعیف فشار در منطقه باعث به وجود آمدن رخداد یخبندان در این منطقه شده است
دینگ در بررسی خود بهمنظور مطالعهي موسمیهاي زمستانه و یورش هواي سرد در چین به تحلیل الگوهاي بزرگمقیاس و انتقال تودههاي هواي سرد و گسترش نفوذ زبانههاي سرد به سمت استوا پرداخت
چن و هلستوم نشان دادند که ناهنجاريهاي دماي زمستانه در جنوب سوئد با استفاده از تیپهاي هوا قابل توجیه است. آنها نشان دادند که هر تیپ هوا باعث ایجاد شرایط دمایی کاملاً متمایزي در منطقه میشود
در مطالعات صورت گرفته در ایران نیز خلجی، طی تحقیقی سرماي دیررس بهاره و یخبندانهاي زودرس پاییزه را در استان چهارمحال بختیاري با در نظر گرفتن سرحدهاي مضر حرارتی و حداقل مطلق دما، مطالعه نموده است
قاسمی، بر روي آمار دماي حداقل روزانه شهر کرمانشاه مطالعهاي انجام داد و در آن با استفاده از سه تعریف یخبندان ملایم، متوسط و شدید، دورههاي برگشت هریک را براي این شهر تعیین نمود. وي همچنین طول دوره بدون یخبندان را از تفاضل دو تاریخ آغاز و پایان براي این شهر محاسبه کرد
توکلی و حسینی، باهدف ارزیابی شاخص یخبندان و تاریخ شروع آن در فصل پاییز، مطالعه موردي را بر رويدادههاي ایستگاه اکباتان همدان انجام دادند، آنها یک مدل همبستگی خطی رابین یخبندانهاي بهاره و پاییزه ارائه دادند که با داشتن شرایط و زمان وقوع یخبندان بهاره امکان پیشبینی یخبندان پاییزه فراهم میشود
براتی طراحی الگوهاي همدیدي یخبندانهاي بهاره ایران را انجام داده است، مطابق با نتایج این تحقیق، جابجایی سامانه-هاي پرفشار مهاجر از عرضهاي بالاتر - از سمت سیبري و اروپاي مرکزي - به یخبندانهاي شدید و فراگیر میانجامد و برعکس، جابجایی از عرضهاي پایینتر - از سمت دریاي مدیترانه - به یخبندانهاي ملایم و نیمهفراگیر منتهی میشود. ایشان در این پژوهش 62 مورد یخبندانهاي بهاره را طی 20 سال از سال 1347 الی 1366 با استفاده از آمار روزانه ایستگاههاي هواشناسی کشور ازنظر شدت، تداوم و گستره مکانی موردمطالعه قرار داده و نتیجه گرفت که بیشتر یخبندانهاي بهاره در ایران ریشه همدیدي دارند و از شمال غرب و غرب اروپا وارد کشور میشوند
پنجعلی زاده به تحلیل آماري و سینوپتیکی یخبندانهاي فراگیر شهر اردبیل پرداخت و به این نتیجه رسید که اکثر یخبندانهاي فراگیر از نوع فرا رفتی و ترکیبی میباشند
شناسایی الگوهاي گردشی در ترازهاي مختلف جوي در روزي که یخبندان رخ میدهد میتواند به آگاهسازي زود به هنگام از وقوع این پدیده کمک زیادي کرده تا در انجام اقدامات مؤثر در کاهش خسارت یخبندان نقش به سزایی داشته باشد. در این تحقیق با استفاده از دماهاي حداقل دادههاي روزانه و تحلیل نقشههاي سطوح بالا به شناسایی الگوهاي گردشی و تأثیر آنها بر وقوع یخبندان فراگیر در پهنهي غرب کشور روز 17 ژانویه 1998 پرداخته شده است.
- 3 مواد و روش
بهمنظور تحلیل الگوي سینوپتیکی یخبندان روز 17 ژانویه 1998 و چگونگی تأثیر این سامانه بر غرب کشور از رویکرد محیطی به گردشی استفادهشده است. براي این کار دو پایگاه داده مورداستفاده قرارگرفتهاند. - 1 پایگاه دادههاي محیطی مربوط به حداقل دماي روزانه 20 ایستگاه سینوپتیک میباشد که در روز موردمطالعه دمایی کمتر از صفر درجه سلسیوس داشتهاند و بهنوعی یخبندان را تجربه کردهاند
بر اساس تعریف یخبندان که عبارت است از روزي که حداقل دماي روزانه در آن به زیر صفر درجه میرسد
حداقل دماي روزانه ایستگاهها در دوره آماري 1990 تا 2000 از سازمان هواشناسی کشور استخراج و سپس روز 17 ژانویه را بهعنوان یک روز یخبندان در پهنه غرب کشور انتخاب و میزان فراگیري یخبندان ازآنجاکه دراکثرایستگاههاي پهنه غرب کشور اتفاق افتاده است مشخص شد.
- 2 پایگاه دادههاي جو بالا: شامل ترازهاي مختلف جو بوده که از پایگاه دادههاي NCEAP/NCAR استخراجشده است. متغیرهاي مورداستفاده در این پژوهش شامل مؤلفهي باد مداري، باد نصفالنهاري، رطوبت نسبی، امگا، فشار سطح دریا و ارتفاع ژئوپتانسیل و دما میباشد. در ادامه با استفاده از نرمافزارگردس به ترسیم نقشه هاي مورد مطالعه در مقیاس میانگین روزانه در سه سطح 500، 850 و 1000 هکتوپاسکال و تحلیل آنها پرداخته شده است.
جدول شماره - 1 - مشخصات مربوط به ایستگاههاي پهنه غرب کشور
