بخشی از مقاله
چكيده
در اين پژوهش، چگونگي اثر تغييراقليم بر گردش موسمي تابستانة جنوبغرب آسيا براساس دادههاي خروجي مدل ماكس - پلانك در شبيهسازيهاي مرحلة پنجم از »پروژة مقايسة متقابل مدل جفتشده« موسوم به CMIP5 مورد بررسي قرار ميگيرد. سناريوي تاريخي - historical - براي دورة گذشته و سناريوي RCP8.5 براي دورة آينده بهكار رفته است.
مطالعه موسمي تابستانه مبتني بر ديدگاه فعاليت موج در ترازهاي فوقاني وردسپهر است. نتايج نشان ميدهد كه تا اواخر قرن بيستو-يكم، گردشهاي موسمي تابستانه در عرضهاي جنبحارهاي جنوبغرب و جنوب آسيا تضعيف خواهند شد؛ بدين صورت كه بيشينة فعاليت و شكست موج از عرضهاي جنبحارهاي به عرضهاي مياني و شمالي جابهجا ميشوند. همچنين، بستهموج مديترانهاي موسمي تضعيف و دچار عقبنشيني غربسو و قطبسو ميگردد كه نتيجهاي نامطلوب از نظر انتقال فعاليت سامانههاي همديدي به شمال و شمالغرب ايران است.
١ - مقدمه
شماري از مطالعات بر روي تغييرات اقليميِموس »مي تابستانة جنوب آسيا - SASM - « برمبناي مشاهدات و نيز مدلسازيها شامل دورة گذشته از شبيهسازيهاي »پروژة مقايسة متقابل مدل جفت-شده« موسوم به CMIP - فن و همكاران، ٢٠١٠ - و همچنين دورة آيندة CMIP - فن و همكاران، ٢٠١١ - نشاندهندة دوگانگي »تضعيف گردشموسمي تابستانه- تقويت بارش« در جنوب آسيا بر اثر گرمايش زمين ميباشند. ولي تاكنون مطالعات كمي دربارة چگونگي تغييرات گردش تابستانة جنوبغرب آسيا بر اثر تغيير اقليم انجام شده است.
بهطور مثال، مفيدي و همكاران - ١٣٨٩ - نشان دادند كه در دهههاي اخير شدت گردش بزرگمقياس تابستانه در جنوبغرب آسيا روند كاهشي داشته كه با كوتاه شدن فصل تابستان در اين نواحي همراه بوده است. تا جايي كه ما اطلاع داريم، هيچ مطالعة ديناميكي برمبناي فعاليت موج بر روي گردشهاي تابستانة جنوبغرب آسيا انجام نشده است. لذا در اين پژوهش، با ابزار فرايابي اويلري پايستاري فعاليت موجبه بررسي ديناميكي موسمي تابستانه و تغييرات اقليمي آن در جنوبغرب آسيا ميپردازيم. هدف اصلي در مطالعة حاضر، پاسخ به اين سؤال است كه برمبناي شبيه-سازيهاي CMIP، فعاليت، انتشار و شكست موج مرتبط با گردش تابستانة جنوبغرب آسيا تا اواخر قرن بيستويكم چه تغييري خواهد كرد و چه اثري بر گردش جوي تابستانة ايران خواهد داشت.
٢ دادهها و روش تحقيق
در اين پژوهش، دادههاي خروجي شبيهسازيهاي مدل MPI-ESM-LR در فاز پنجم از "پروژة مقايسه مدلهاي جفتشده" موسوم به CMIP5 - تيلور و همكاران، ٢٠١٢ - استفاده شده است. اين دادهها شامل ميانگين روزانة ارتفاع ژئوپتانسيلي در چندين تراز فشاري است و دو سناريوي تاريخي - دورة ٢٦ سالة ٢٠٠٥-١٩٨٠ - و RCP8.5 - دورة ٢٤ سالة ٢٠٩٩-٢٠٧٦ - را دربر ميگيرد. در سناريوي تاريخي، واداشت گازهاي گلخانهاي براساس مشاهدات گذشته در قرن ٢٠ام است و سناريوي RCP8.5 متناظر با آيندهاي است كه ميانگين جهاني واداشت تابشي كل ناشي از گسيل انساني گازهاي گلخانهاي تا سال ٢١٠٠ - پايان قرن ٢١ ام - به W/m2 ٥.٨ خواهد رسيد. براي بررسي فعاليت موج، از رابطپايستارية فعاليت موجِ اسلر و هينز - ١٩٩٩ - استفاده ميشود:
كه A ميدان فعاليت موج و F بردار سهبعدي شار فعاليت موج است. براي اطلاع از جزئيات روابط مؤلفههاي افقي و قائم شار فعاليت موج به احمدي گيوي و همكاران - ٢٠١٤ - و رضاييان و همكاران - ٢٠١٦ - مراجعه شود. آنها از اين رابطه براي فرايابي و تحليل انتشار بستهموجهاي راسبي در ناحية اطلسشمالي، مديترانه و جنوبغرب آسيا در فصل زمستان استفاده كردهاند.
همچنين، رابطة فعاليت موج A به صورت زير است:
كه a شعاع زمين، λ طول جغرافيايي و عرض جغرافيايي است. پاييننويسهاي λ و بهترتيب مشتقات جزئي نسبت به طول جغرافيايي، عرض جغرافيايي و فشار هستند. همچنين، بالانويس e به معناي »پريشيدگي« - انحراف از حالت پايه - و بالانويس 0، نشاندهندة »حالت پايه« است. بنابراين، qe "پريشيدگي" تاوايي پتانسيلي شبهزمينگرد و Q0 تاوايي پتانسيلي شبهزمينگرد »حالت پايه« هستند.
٣ تحليل نتايج
در تابستان با توجه به وجود گردشموسمي در عرضهاي حارهاي و جنبحارهاي، مبنا و اصول تحليلهاي ديناميكي نوسانات ميدانهاي مرتبط با فعاليت موج در اين نواحي مجزا از ديناميك عرضهاي مياني است. در اين فصل، در اثر گردش موسمي جنوب و جنوبغرب آسيا، جت جنبحارة آفريقا- آسيا تضعيف ميشود. با تضعيف اين جت در شرق مديترانه و براساس وارون-پذيري تاوايي پتانسيلي - PV - ، شيو تاوايي پتانسيلي كاهش مييابد.
با توجه به رابطة - ٣ - ، فعاليت موج با شيو نصفالنهاري تاوايي پتانسيلي رابطة عكس دارد. بنابراين، با كاهش شيو تاوايي پتانسيلي در محل جت جنبحاره، فعاليت موج افزايش مي-يابد و يك مركز بيشينة فعاليت موج در شرق مديترانه شكل ميگيرد - شكل ١الف، پربندها - . متناظر با آن در همين ناحيه، يك ناوة بيشينة شار مداري فعاليت موج - شكل ١ب، پربندها - ، يك مركز بيشينة شار استواسوي فعاليت موج يا شكست واچرخندي موج - شكل ١ج، پربندها - و يكزوجِ واگرايي-همگرايي شار فعاليت موج - شكل ٢الف - تشكيل ميشود كه تا شمالغرب و غرب ايران را دربر ميگيرد.
در واقع با كاهش شيو تاوايي پتانسيلي در تابستان، بنابر اثر فيليپس-PV - مكاينتاير، ٢٠٠٨ - ، كشساني موج راسبي كاهش يافته و رفتارهاي تلاطمي و غيرخطي موج و به عبارتي شكست موج قويتر ميشود و اين به معناي افزايش فعاليت موج است. به همين علت، مراكز بيشينهاي از فعاليت موج در مناطق موسمي آمريكاي لاتين، شمال آفريقا و جنوبغرب آسيا تشكيل ميشود - شكل ١الف، پربندها - .
شكل ١. تغييرات از دورة تاريخي به دورة آينده - ساية رنگي - براساس سناريوي - RCP8.5 -historical - RCP8.5 به همراه ميانگين دورة تاريخي - پربندها - در تراز ٣٠٠ هكتوپاسكال و فصل تابستان براي ميدانهاي: - الف - فعاليت موج، - ب - شار مداري فعاليت موج و - ج - شار نصفالنهاري فعاليت موج. مقادير مثبت و صفر با خط پر و مقادير منفي با نقطهچين نشان داده شده است. بازة پربندها در »الفm s-1 « ٥ و m s-1 ١٠ بهترتيب براي مقادير كمتر و بيشتر از ٣٠، در »بm2 s -2 « ١٠٠ و در »جm2 s -2 « ٥ است.
با توجه به شكل ١الف - ساية رنگي - ، در كل حوزة مورد بررسي از اطلس تا آسيا، تغييرات فعاليت موج در آينده در عرضهاي جنبحارهاي - واقع در استواسوي ٥٠ درجة شمالي - كاهشي است؛ از جمله، در شرق مديترانه و جنوبغرب آسيا بيشينهاي از كاهش فعاليت موج در اين شكل ديده ميشود. در آينده - در شكل نشان داده نشده - ، ناحية كمينة فعاليت موج در ايران گستردهتر خواهد شد و مركز بيشينة فعاليتموجِ شرق مديترانه به سمت غرب عقبنشيني كرده و مساحت نفوذ آن در خاورميانه و غرب ايران كاهش خواهد يافت.
متناظر با اين تغييرات، در همين ناحيه - شرق مديترانه - زوج گسيل- دريافت موج در آينده - شكل ٢ب - نسبت به موقعيت گذشتة خود - شكل ٢الف - به سمت غرب جابهجا خواهد شد و علاوه بر آن، مركز دريافت اين زوج كمي به عرضهاي شماليتر انتقال مييابد.
همچنين، مركز گسيل آن كمي كوچكتر و ضعيفتر ميشود. نتايج مذكور به معناي تضعيف مشخصههاي گردش موسمي تابستانة جنوبغرب آسيا بر اثر گرمايش زمين ميباشد. اين تغييرات با تضعيف شار مداري فعاليت موج - شكل ١ب، ساية رنگي - و همچنين كاهش شار استواسوي فعاليت موج يا بهعبارتي تضعيف شكست موج - شكل١ج، ساية رنگي - از شرق مديترانه و نيمة شمالي خاورميانه تا درياي خزر، درياچة آرال و فلات تبت
