الگوهای گردشی تراز دریا و ارتباط آ‌ن‌ها با رودخانه‌های جوی تأثیرگذار بر بارش‌های شدید ایران

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• امین الله قهرمانی ¹
• حسن ذوالفقاری ²
• جعفر معصوم پور سماکوش ²

¹ دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

² دانشیار آب و هواشناسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

https://doi.org/10.22067/jgrd.2022.68440.1008

چکیده

پژوهش حاضر با هدف شناسایی الگوهای مؤثر گردشی تراز دریا در تشکیل رودخانه‌های جوی انجام شد که رطوبت پهنه­ های آبی بزرگ را به مناطق دوردست در خشکی­ ها می‌رسانند و باعث بارش‌های شدید در ایران نیز می­‌شوند. بارش‌های شدید ایران براساس صدک نودم، از ژوئن 1988 تا می 2018 استخراج شدند و ۹۴۰ روز رخداد رودخانه­ های جوی توسط شار رطوبت مستخرج از مؤلفه‌های رطوبت ویژه، باد مداری و نصف‌النهاری شناسایی شدند. داده ­های فشار تراز دریا در روزهای مذکور در ماتریسی به ابعاد 940 در 8991 (8991 یاخته در 940 روز) با آرایه S، به روش چرخش واریماکس تحلیل مؤلفه‌های اصلی شد و 13 مؤلفه اصلی به دست آمد. این ۱۳ مؤلفه، ورودی­ های تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی وارد قرار گرفتند که درنهایت، 10 تیپ گردشی هوا در قالب 5 تیپ اصلی مشخص شد. تیپ ­ها براساس وضعیت فشار غالبشان به تیپ­ های کم‌فشارهای جنوبی و پرفشارهای شمالی (A)، پرفشار قوی آزور و کم‌فشار اسکاندیناوی (B)، کم‌فشارهای ایسلند و اسکاندیناوی و پرفشارهای سیبری و غربی (C)، کم‌فشار قوی شمالی و پرفشارهای قوی شرقی و غربی (D) و تیپ پرفشار قوی سیبری-کم‌فشار قوی سودانی (E) نام‌گذاری شدند. نتایج نشان داد، رودخانه­ های جوی مؤثر بر بارش‌های شدید ایران عمدتاً در فصل سرد و به‌ویژه در ماه مارس به بیشینه فراوانی خود می ­رسند. از نظر توزیع مکانی نیز دامنه ­های غربی زاگرس به‌ویژه جنوب غرب کشور تحت‌تأثیر این پدیده‌اند. رودخانه های جوی عمدتاً در تیپ­ های A1، A2، A3، C2، E1 و E2 با 50 درصد رخدادها، تحت‌تأثیر کم‌فشار سودانی قوی و نسبتاً قوی و در تیپ ­های دیگر نیز با قدرت کمتر، رطوبت منابع آبی بزرگ را به ایران می‌رسانند و باعث بارش‌های شدید می‌شوند. از طرف دیگر، حضور پرفشار سیبری و تبت در بیشتر تیپ­ ها مشاهده می­ شود که در برخی تیپ­ ها تا ایران گسترش داشته است. پرفشارهای غربی نیز در تیپ‌های B1، C1، D1 و D2 تأثیرشان را بر ایران نشان می‌دهند. همچنین تأثیر کم‌فشارهای جنوبی ازجمله سودانی و همگرایی دریای سرخ که عمدتاً از روی دریای سرخ و خلیج‌فارس تقویت می‌شوند و به‌سوی ایران می‌آیند، مشهود است. به‌طورکلی، وجود پرفشارهای شرقی و غربی و گسترش آ‌ن‌ها  در عرض ­های میانی و کم‌فشارهای قوی در عرض­ های بالایی به همراه کم‌فشارهای ضعیف تا قوی در عرض­ های پایینی منطقه موردمطالعه، در تمامی تیپ­ های گردشی، نشانگر نقش برجسته­ تر دو منشأ رطوبت اطلس شمالی و بخش شمالی اقیانوس هند بود که باعث تأمین و تقویت رطوبت رودخانه‌های جوی شدند.

کلیدواژه‌ها

• تیپ‌ها و الگوهای گردشی تراز دریا
• رودخانه‌های جوی
• بارش‌های شدید
• تحلیل خوشه-ای
• ایران

موضوعات

• جغرافیای طبیعی و بر نامه ریزی محیطی

مراجع

1. بلیانی، س. و سلیقه، م. (1395). تحلیل و استخراج الگوهای جوی منجر به بارش‌های سنگین روزانه منطقه شمالی خلیج‌فارس (موردمطالعه: حوضه‌های آبریز حله و منذ). نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 3(2)، 78-98.
2. جهانبخش اصل، س.، و ذوالفقاری، ح. (1381). بررسی الگوهای سینوپتیک بارش‌های روزانه در غرب ایران. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 16-17(1-4)، 234-258.
3. سلیمی، س؛ سلیقه، م. (1395). تأثیر رودخانه‌های اتمسفری (ARS) بر آب‌وهوای ایران. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 48(2)، 247-264.
4. شادمانی، ن. (1395). بررسی وجود و نقش رودخانه‌های جوی در ایجاد بارش‌های سیل‌آسا در غرب و جنوب کشور (مطالعه موردی: سیل‌های 9 و 21 آبان 1394) (پایان‌نامه منتشرنشده کارشناسی‌ارشد مهندسی آب)، دانشگاه شهرکرد، ایران.
5. عزیزی، ق و علیزاده، ت.(1393). ارتباط بین تیپ الگوهای گردشی تراز دریا، با بارش‌های فراگیر در ایران، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 46(3)، 297-310.
6. عزیزی، ق.، و علیزاده، ت. (1392). طبقه‌بندی همدید الگوهای گردشی مؤثر بر آب‌وهوای ایران در تراز دریا، مجله جغرافی و برنامه‌ریزی محیطی، 24(2)، 23-38.
7. عساکره، ح.، خوش‌رفتار، ر.، و ستوده، ف. (1391)،. تحلیل بر بارش‌های روزانه سپتامبردر ارتباط با الگوهای همدید استان گیلان. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 44(2)، 51-66.
8. قادری، ح.، و علیجانی، ب. (1389). تحلیل سینوپتیکی بارش‌های شدید لارستان. فصلنامه جغرافیای طبیعی، 3(8)، 36-17.
9. لشکری، ح. (1381). مسیریابی سامانه کم‌فشار، سودانی ورودی به ایران. مدرس، 6(2)، 133-156.
10. محمدی، ب.، قلی‌زاده، م.، و زارعی، ش. (1393). شناخت الگوهای همدید بارش‌های یک روزه در استان کردستان. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 14(35)، 7-27.
11. محمدی ب.، و مسعودیان ا. (1389). تحلیل همدید بارش‌های سنگین در ایران. مجله جغرافیا و توسعه، 8(19)، 47-70.
12. مفیدی، ع. (1383). اقلیم شناسی سینوپتیکی بارش‌های سیل زا با منشأ مرکز همگرایی دریای سرخ در خاورمیانه. فصلنامة تحقیقات جغرافیایی، 19(75)، 71-93.
13. مفیدی، ع. (1384). بررسی سینوپتیکی تأثیر سامانة کم‌فشار سودانی در وقوع بارش‌های سیل زا در ایران. فصلنامة تحقیقات جغرافیایی، 20(77)، 113-136.
14. مفیدی، ع.، زرین، آ.، و جانباز قبادی، غ. (1386). تعیین الگوی همدیدی بارش‌های شدید و حدی پاییزه در سواحل جنوبی دریای خزر. مجله زمین و فضا، 33(3)، 131-154.
15. یارنال، برنت. (1385). اقلیم‌شناسی همدید و کاربرد آن در مطالعات محیطی (س. ا. مسعودیان، مترجم) (چاپ اول). اصفهان: انتشارات دانشگاه اصفهان.

 

16. Akbary, M., Salimi, S., Hosseini, S ., & Hosseini, M. (2019). Spatio-temporal changes of atmospheric rivers in the Middle East and North Africa region. International Journal of Climatology, 2019,1–11.
17. Cordeira, ,M., Stock. J., Dettinger, M. D., Young, A. M., Kalansky, J. F., & Ralph, F. M. (2019). A 142-year climatology of Northern California landslides and atmospheric rivers. American Meteorological Society, 100(8), 1499-1509.
18. Corte-Real. J., Quian, B., & Xu, H. (1999). Circulation patterns daily precipitation in Portugal and implications for climate change simulated by the second Hadley Centre GCM. Climatic Dynamics, 15, 921-935.
19. Cortesi, N., Gonzalez-Hidalgo, J. C., Ricardo M. Trigo, B., Alexandre, M., & Ramos, B. (2014). Weather types and spatial variability of precipitation in the Iberian Peninsula. International Journal of Climatology, 34, 2661–2677.
20. Dettinger, M. D., Ralph, F. M., Das, T., Neiman, P. J., & Cayan, D. R. (2011). Atmospheric rivers, floods, and the water resources of California. Water, 3, 445–478.
21. Eiras-Barca, J., Brands, S., & Miguez-Macho, G. (2016). Seasonal variations in North Atlantic atmospheric river activity and associations with anomalous precipitation over the Iberian Atlantic Margin. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 121, 931–948.
22. Eiras-Barca, J., Ramos, A. M., Pinto, J. G., Trigo, R. M., Liberato, M. L. R., & Miguez-Macho, G. (2018). The concurrence of atmospheric rivers and explosive cyclogenesis in the North Atlantic and North Pacific basins. Earth System Dynamics, 9(1), 91–102.
23. Gimeno, L., Nieto, R., Vázquez, M., & Lavers, D. A. (2014). Atmospheric rivers:Amini-review. Frontiers in Earth Science, 2(2), 1-6.
24. Guan, B., & Waliser, E. (2015). Detection of atmospheric rivers: Evaluation and application of an algorithm for global studies. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 120, 12514–12535.
25. Kutiel, H., & Paz, S. (1998). Sea level pressure departures in the mediterranean and their relationship with monthly rainfall conditions in Israel. Theoretical and Applied Climatology, 60, 93–109.
26. Lamb, H. H. (1955). Two-way relationship between the snow or ice limit and 1000–500 mb thicknesses in the overlying atmosphere. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 348, 172–189.
27. Lamjiri, M. A., Dettinger, M. D., Ralph, F. M., & Guan, B. (2017). Hourly storm characteristics along the U.S. West Coast: Role of atmospheric rivers in extreme precipitation. Geophysical Research Letters, 44, 7020–7028.
28. Lavers, D. A., & Villarini, G. (2013). The nexus between atmospheric rivers and extreme precipitation across Europe. Geophysical Research Letters, 40, 3259–3264.
29. Lorenzo M. N., Taboadab, J. J., & Gimenoa, L. (2008). Links between circulation weather types and teleconnection patterns and their influence on precipitation patterns in Galicia (NW Spain). International Journal of Climatology, 28, 1493–1505.
30. Lund, I. A. (1963). Map-pattern classification by statistical methods. Journal of Applied Meteorology, 2, 56–65.
31. Mahoney, K., Jackson, D., Neiman, P., Hughes, M., Darby, L., Wick, G., …, & Cifelli, R. (2016). Understanding the role of atmospheric rivers in heavy precipitation in the southeast United States. Monthly WeatherReview, 144(4), 1617–1632.
32. Nayak, M. A., & Villarini, G. (2017). A long-term perspective of the hydroclimatological impacts of atmospheric rivers over the central United States. Water Resources Research, 53(2), 1144–1166.
33. Neiman, P. J., Schick, L. J., Ralph, F., Hughes, M., & Wick, G. (2011) Flooding in western Washington: The connection to atmospheric rivers. Journal of Hydrometeorology, 12, 1337–1358.
34. Ralph, F. M., & Dettinger, M. D. (2012). Historical and national perspectives on extreme west coast precipitation associated with atmospheric rivers during December 2010. Bulletin of American Meteorological Society, 93, 783–790,
35. Ralph, F. M., Dettinger, M. D., Lavers, D., Gorodetskaya, I. V., Martin, A., Viale, M., …, & Cordeira, J. (2017). Atmospheric rivers emerge as a global science and applications focus. Bulletin of American Meteorological Society, 98(9), 1969–1973.
36. Ralph, F. M., Dettinger, M., Cordeira, J. M., Rutz, J. J., Schick, L., Anderson, M., …, & Reynolds, D. (2019). A scale to characterize the strength and impacts of atmospheric rivers. Bulletin of American Meteorological Society, 100(2), 269-289.
37. Ralph, F. M., Neiman, P. J., & Wick, G. A. (2004). Satellite and CALJET aircraft observations of atmospheric rivers over the eastern North Pacific Ocean during the winter of 1997/98. Monthly WeatherReview, 132, 1721–1745.
38. Ralph, F. M., Wick, G. A., Gutman, S. I., Dettinger, M. D., Cayan, D. R., & and White, A. B. (2006). Flooding on California’s Russian river: Role of atmospheric rivers. Geophysical Research Letters, 33, L13801.
39. Ward, J. H. (1963). Hierarchical grouping to optimize an objective function. Journalof the AmericanStatistical Association, 58, 236–244.
40. Wilks, D. (2006). Statistical methods in the atmospheric sciences (2^nd ed.). Cambridge: Academic Press Elsevier.
41. Zhu, Y., & Newell, R. E. (1998). A proposed algorithm for moisture fluxes from atmospheric rivers. Monthly Weather Review, 126, 725–735/
42. Zhu, Y., Newell, R. E. (1994). Atmospheric rivers and bombs. Geophysical Research Letters, 21(18), 1999–2002.