بخشی از مقاله
چکیده
رخداد گرمایش ناگهانی استراتوسفری موجب آشفتگی در میدان باد و دما در زمستان استراتوسفر قطبی میشود. این رخداد که در استراتوسفر میانی رخ میدهد میتواند اقلیم سطحی را تا چند هفته تحت تأثیر قرار دهد. در این مقاله با استفاده از داده های مرکز NCEP-NCAR به بررسی استراتوسفری علت رخداد سرمایش و یخبندان در شرق ایران پرداخته شده است. پارامتر انتخابی گرمایش ناگهانی استراتوسفری انتخاب گردیده و برای نمونه سرمایش دی ماه سال 1392 مشهد برای مطالعه موردی انتخاب شد. مشاهده گردید که با توجه به رخداد گرمایش ناگهانی استراتوسفری در آخرین روزهای ماه دسامبر و گسترش و استقرار ورتکس قطبی به سمت شمال شرق ایران و تغذیه رطوبتی از روی دریای خزر موجب بارش برف و وقوع یخبندان در شهر مشهد گردید.
واژههای کلیدی: گرمایش ناگهانی استراتوسفری، اقلیم سطحی،ورتکس قطبی،NCEP-NCAR
مقدمه
گرمایش ناگهانی استراتوسفری یکی از پدیدههای مهم در گردش عمومی جو، رخداد SSW است. رخدادگرمایش ناگهانی موجب آشفتگی در میدانهای باد و دما در زمستان استراتوسفر قطبی میشود ؛ نیومن و نَش، مطابق با تعریف سازمان جهانی هواشناسی برای وقوع SSW سه شرط ذیل ضروری است اول: اینکه بادهای مداری شرقی در 60 درجه شمالی در تراز 10hPa دوم: گرادیان افقی قطب سوی دما در 60 درجه شمالی در تراز 10hPa سوم: برگشت بادهای مداری شرقی به حالت اولیه غربی در طی 30 روز بر اساس تعریف فوق، رخدادهایSSW به سه دسته شامل گرمایش قوی،گرمایش ضعیف و گرمایش نهایی تقسیم میشوند.
شایان ذکر است در صورتی گرمایش در دو دسته قوی یا ضعیف قرار میگیرد که تاوهی قطبی بیست روز بعد از وقوع گرمایش دوباره ساخته شود، یعنی تندی میانگین باد مداری جریان جتی واقع بر لبه آن به 20 متر بر ثانیه برسد. در حین گرمایش قوی استراتوسفر، چینش قائم سرعت و گرادیان نصف النهاری دما معکوس میشوند. میانگین مداری باد مداری شرق سو با تندیهای حدود 80 متر برثانیه به باد غرب سو تبدیل شده و دما نیز بیش از چند ده درجه افزایش مییابد. رخداد SSWبه صورت تضعیف درون فصلی تاوه قطبی در هنگام زمستان تعریف میشود.
ویژگیهای اصلی آن شامل تغییر جهت میانگین مداری باد مداری، تقویت امواج سیارهای، شارهای الیاسین پالم - - EP بالاسوی بزرگ و شکافت تاوه قطبی است چشمه شار انرژی میتواند به بندال وردسپهری ارتباط داشته باشد. مطالعات مشاهداتی متعددی ارتباط بینSSW و بندال وردسپهری در هر دو نیمکره شمالی و جنوبی را نشان دادهاند برای مثال، آلن و همکاران2006 ارتباط گرمایش قوی نیمکره جنوبی در سال 2002 میلادی با شارهای موج سیارهای حاصل از پشته بندال وردسپهری بر روی اقیانوس اطلس جنوبی را مورد بررسی قرار دادند.
این پشته بخشی از یک قطار موج راسبی ناشی از همرفت عمیق در اطراف منطقه همگرایی اقیانوس آرام جنوبی بود. انتشار بالاسوی انرژی از سطح 500 hPa در منطقه بندال قوی که بر روی اقیانوس اطلس جنوبی قرار داشت، موجب ظهور شارهای گرمایی بسیار بزرگ در سطح 100 hPa شده که در نهایت رخداد SSW را در بر داشت. بنابراین یکی از نکات لازم در پیشبینی رخدادSSW پیشبینی درست و دقیق پدیده بندال در وردسپهر است.
به طور کلی میتوان گفت که، شرای شارش در پوش سپهر نقش اساسی در رخداد گرمایش پوش سپهر دارد. در نیمکره شمالی و از دیدگاه همدیدی، بس و توسعه پرفشار مجاور تاوه قطبی در قالب ادغام پرفشارهای مهاجر با پرفشار الوشن، قبل از وقوعSSW امری قطعی به نظر میرسد. پرفشار الوشن، بر روی جزیره الوشن در ارتفاع حدود 30km - معادل تراز - 10 hPa از ابتدای اکتبر تا پایان مارس شکل میگیرد.
وردایی پرفشار الوشن به عوامل متعدد از قبیل وردایی تاوه قطبی، رخداد SSW و رخداد بندال وردسپهری بستگی دارد در بعضی از موارد، مهاجرت این پرفشار گرم به نزدیکی قطب موجب جابجایی تاوه قطبی شده، به طوری که بادهای غربی به بادهای شرقی تبدیل میشوند. این تغییر جهت باد، سبب گمراهی در تشخیص رخداد SSW است. در نیمکره جنوبی و در اوایل و اواس زمستان، پرفشار ها کم و بیش از نوع مهاجر هستند و فق در اوایل بهار و هنگام وقوع SSW به صورت ایستا در میآیند. بدین ترتیب دو سازوکار عمده در رخدادهای SSW شامل برهم کنش موج شارش میانگین و برهم کنش تاوه تاوه است.
دادهها و روش کار
دادههای هواشناختی ثبت شده در ایستگاههای هواشناسی به طور معمول سه بعدی هستند و این سه بعد شامل ایستگاهها - موقعیت - ، زمان و کمیتهای هواشناختی است. در سال 1991 پروژه معروف به باز تحلیل با همکاری NCAR و NCEP، که شامل مرکز مدلسازی محیطی و مرکز پیش بینی اقلیم است، انجام شد در این پروژه، داده های بازتحلیل NCEP/NCAR با استفاده از دادههای واقعی در یک دورهی 40 ساله از 1957 تا 1996به کمک سامانهی دادهگواری شکل گرفت.
در واقع هدف اصلی پروژهی باز تحلیل، ایجاد یک مجموعه دادهی مناسب برای آشکار سازی تغییر اقلیم بود در این مقاله با استفاده از دادههای فشار و دما در تراز 500 و 10 میلیباری به بررسی تغییرات گرمایش ناگهانی استراتوسفری و پارامترهای سطحی دما و فشار پرداخته شده است. این دادهها از مرکز NCEP/NCAR بصورت میانگین روزانه استخراج گردیده است.
نتایج
در شکل یک میانگین روزانه ارتفاع ژئوپتانسیلی تراز 500 هکتوپاسکال برای سه روز 29-27 دسامبر 2013 برای منطقه غرب و جنوب غربی آسیا آورده شده است. که نشاندهنده نفوذ کم راتفاع از سمت شرقی به کشور و استقرار این کم ارتفاع در منطقه شرقی ایران است. همچنین مشاهده میشود در این روزها یک الگوی بندالی امگا در روی ایران درحال شکلگیری میباشد. که باعث استقرار هوای سرد عرضهای شمالی بر روی این مناطق شده و استقرار این هوای سرد باعث کاهش دما و یخبندان شدید در مناطق شرقی ایران گردید.
میانگین دمای سطحی برای روزهای مورد مطالعه آورده شده است. نفوذ هوای سرد به مناطق شرقی ایران در روزهای 29-27 دسامبر 2013 باعث سرمایش شدید در این مناطق گردید. دمای هوا در ارتفاع 10 هکتوپاسکال را نشان میدهد گسترش هوای گرم استراتوسفری به سمت مناطق شرقی ایران که همراه با افزایش 20 درجهای دمای هوا در این مناطق است نشان دهنده نفوذ هوای گرم استراتوسفری به این مناطق است. میانگین ارتفاع ژئوپتانسیلی تراز 10 هکتوپاسکالی را برای نیمکره شمالی نشان میدهد. وزش رطوبتی تراز 850 هکتوپاسکال برای روزهای مورد مطالعه را نشان می دهد. همانگونه که مشاهده میشود در این روزها جریانهای شمالی با انتقال رطوبت از روی دریای خزر باعث برف و یخبندان در منطقه شرقی ایران گردید.
