شناسایی شرایط همدید همراه با بارش در پهنه‎ی نیمه پربارش خزری

در پژوهش حاضر، برای بررسی بارش که پدیده ی بسیار پیچیده ای است و تغییرات مکانی و زمانی بسیار شدید تری نسبت به دیگر متغیرهای اقلیمی دارد، رویکرد محیطی به گردشی به عنوان رهیافت اولیه پژوهش در نظر گرفته شد. برای دست یافتن به یک دید جامع از شرایط همدید و عوامل ترمودینامیک موثر بر بارش های سنگین ، شدید و فراگیر در پهنه نیمه پربارش خزری، از دو پایگاه داده استفاده شد. پایگاه اول، شامل داده های بارش روزانه با آرایه ای به ابعاد 276?15992 (روزها بر روی سطرها و یاخته های پهنه ی مورد مطالعه، روی ستون ها) است که از تاریخ 1/1/1340 تا 11/10/1383 از پایگاه داده بارش اسفزاری استفاده شد. برای هر روز، بیشینه ی بارش و مختصات یاخته ی بیشینه، میانگین بارش، مساحت پهنه ی زیر بارش، گرانیگاه بارش و انحراف بارش از میانگین بلندمدت محاسبه گردید. در نهایت این پایگاه بر حسب میانگین بارش، بیشینه بارش و درصد پهنه ی زیر بارش مرتب شد و 100 روز مورد مطالعه از میان بیشینه های این پایگاه داده انتخاب گردید. پایگاه دوم، شامل متغیرهای جوی است که از پایگاه داده های جوی مرکز پیش یابی اقلیم ncep/ncar وابسته به سازمان ملی جو و اقیانوس شناسی ایالات متحده از تارنمای www.esrl.noaa.gov به صورت دیده بانی های شش ساعته به وقت گرینویچ(00:00، 06:00، 12:00 و 18:00) برداشت شده است. این متغیرها عبارتند از: فشار تراز دریا(برحسب هکتوپاسکال )، دمای هوا(برحسب کلوین ) و نم ویژه(برحسب گرم برکیلوگرم( ) در ترازهای 1000، 925، 850، 700، 600 ،500 هکتوپاسکال، ارتفاع ژئوپتانسیل(برحسب متر ) ضخامت لایه ی 500 تا 1000 هکتوپاسکال، مولفه باد مداری و باد نصف النهاری(برحسب متر بر ثانیه ) در ترازهای 700، 600، 500، 400،300 ،250 هکتوپاسکال. چون تفکیک مکانی داده های جوی 5/2?5/2 درجه قوسی است، چارچوب مورد مطالعه(صفر تا 120 درجه شرقی و 0تا 80 درجه شمالی) ابعادی برابر 49?33 دارد و شامل 1617 یاخته مکانی و هر یک از داده های جوی نیز آرایه ای به ابعاد 1617?100 یاخته می باشد. سپس در نرم افزار مت لب، با انجام تحلیل خوشه ای و فاصله اقلیدسی به روش ادغام وارد بر روی داده های روزانه فشار تراز دریا و ضخامت، چهار الگوی همدید متفاوت شناسایی شد. جهت مطالعه ی دقیق و جامع تر از میان این الگوهای همدید به روش همبستگی، روزهای نماینده ای شناسایی شد. به این صورت که، میانگین همبستگی هر نقشه با همه ی نقشه های همگروه با خود محاسبه گردید، نقشه ای که با دیگر نقشه ها بالاترین میانگین همبستگی را داشت به عنوان روز نماینده انتخاب شد و در نهایت با استفاده از نقشه های متغیرهای مختلف جوی که در نرم افزار گرادس و سرفر ترسیم شده اند به تجزیه و تحلیل روزهای نماینده پرداخته شد. نتایج همدیدی- آماری این پژوهش به صورت خلاصه نشان می دهد که بارش های سنگین، شدید و فراگیر پهنه ی نیمه پربارش خزری بر روی نقشه های فشار تراز دریا، عمدتاً تحت چهار الگوی کلی رخ می دهند : الگوی همدید اول(پرفشار سیبری- قفقاز/ فرودخلیج فارس)، الگویی کاملاً زمستانه است و 14 درصد بارش های پهنه ی مورد مطالعه در زمان حاکمیت این الگو رخ داده است و در هر بار حاکمیت این الگو، 96 درصد از پهنه ی خزری، بارش دریافت کرده است. الگوی همدید دوم(پرفشار سیاه- غرب اروپا/فرود گنگ)، برخلاف الگوی اول، کاملاً تابستانه است و 16 درصد بارش های پهنه ی مورد مطالعه در زمان حاکمیت این الگو رخ داده است و 92 درصد از پهنه ی خزری در زمان حاکمیت این الگو بارش دریافت کرده است. الگوی همدید سوم(پرفشار سیبری- قفقاز/فرودخلیج فارس- دریای سرخ)، تقریباً الگویی زمستانه است که در زمان حاکمیت آن، 14 درصد از بارش های پهنه ی خزری و همچنین نزدیک به 94 درصد از کرانه های خزری شاهد بارش های چشمگیری خواهند بود. الگوی همدید چهارم(پرفشار سیاه / فرود خلیج فارس)، غالباً الگویی پاییزه است و در این الگو، پرفشار دریای سیاه به شمال غرب ایران نفوذ کرده و شیو فشار قابل توجهی را ایجاد نموده است و از سویی دیگر این سامانه، مسبب بیش از نیمی از بارش های کرانه های خزری است(56 درصد) است که در هر بار حاکمیت خود، 94 درصد از پهنه ی خزری، بارش دریافت کرده اند و این گستره ی فعالیت این سامانه را به خوبی نشان می دهد. به طور کلی، مناطقی همچون پهنه ی نیمه پربارش خزری که از لحاظ بارشی شرایط تقریبا یکسانی دارد از نظر الگوهای همدید مسبب بارش، بسیار متفاوتند. گاهی پرفشارهای مهاجری همچون پرفشار سیبری، پرفشار غرب اروپا و گاهی همراهی این پرفشارها با پرفشار سیاه و مهمتر از همه همراهی این مراکز پرفشار با فرودهای عرض های پایین تر سبب شده است که شرایط دگرفشاری شدیدی در منطقه حاصل شود و در نتیجه ، شرایط ناپایداری، صعود توده ی هوا و چگالش برای رخداد بارش در این پهنه تقویت شود. وقوع بارش در منطقه خزری، بیش از آن که به الگوی گردشی در وردسپهر میانی مرتبط باشد به موقعیت و شدت مراکز پرفشار در ترازهای زیرین جو وابسته است. نتایج حاصل از تحلیل نقشه های ضخامت لایه ی 500 تا 1000 هکتوپاسکال نیز نشان داد که بارش های سنگین، شدید و فراگیر پهنه ی مورد مطالعه عمدتاً تحت چهار الگوی کلی رخ می دهند: الگوی همدید اول، غالباً الگویی پاییزه است. 29 درصد بارش های پهنه ی مورد مطالعه در زمان حاکمیت این الگو رخ داده اند و در هر بار حاکمیت آن، 94 درصد از پهنه ی خزری، بارش دریافت کرده است. الگوی همدید دوم، عموماً در فصل های سرد سال گسترش بیشتری دارد. 16 درصد بارش های پهنه ی مورد مطالعه در زمان حاکمیت این الگو رخ داده اند و در هر بار حاکمیت این الگو، 91 درصد از پهنه ی خزری، بارش دریافت کرده است. الگوی همدید سوم، الگویی پاییزه است و 34 درصد از بارش های پهنه ی خزری در زمان حاکمیت این الگو رخ داده است و به طور متوسط در زمان حاکمیت این الگو، نزدیک 95 درصد از کرانه های خزری شاهد بارش های چشمگیری خواهند بود. الگوی همدید چهارم، از توزیع یکنواخت تری در طول سال برخوردار است و 21 درصد بارش های پهنه ی مورد مطالعه در زمان حاکمیت این الگو رخ داده اند و در هر بار حاکمیت این الگو، 94 درصد از پهنه ی خزری، بارش دریافت کرده است. به طور کلی، قرارگیری و گسترش ناوه عمیق تا نسبتاً عمیقی بر روی غرب یا میانه ی دریای خزر باعث شده است که نیمه شرقی(غربی) این ناوه بر روی پهنه ی خزری واقع شود و ناپایداری جوی در اثر شیو شدید ضخامت تقویت گردد و ریزش های جوی قابل ملاحظه ای ایجاد شود و این می تواند میزان سرد(گرم) بودن هوای ریزش کرده را تا حدودی تعیین کند و در نتیجه به میزان ناپایداری بیشتر(کمتر) کمک نماید. با بررسی نقشه های همگرایی شار رطوبت در ترازهای مختلف و دیده بانی های 6 ساعته مشخص شد که همگرایی شار رطوبت بیشتر در ساعت 00:00 به وقت گرینویچ(5/3 به وقت محلی ایران) و در ترازهای پایین تر(1000و 925 هکتوپاسکال) رطوبت اینگونه بارش ها، عمدتاً توسط جریان های بادی که از روی دریای خزر می وزند تأمین می شود و در درجه دوم، دریاهای مجاور همچون سیاه و مدیترانه در تغذیه رطوبت این بارش ها موثرند. گسترش و شکل گیری مراکز پرفشار در جانب غربی دریای خزر، تشدید و تداوم گردش واچرخندی و تقویت بادهای شمالی بر روی دریای خزر در نهایت موجب پیدایش یک منطقه ی همگرایی در سواحل جنوبی دریای خزر می شود. در نهایت این که، بررسی نقشه های رودباد و تابع جبهه زایی نشان داد که بیشترین گستره و نفوذ رودباد در تراز 250 و 300 هکتوپاسکال(و تا حدودی در تراز 400) در پهنه ی خزری دیده می شود که در ساعت 00:00 به وقت گرینویچ(5/3 به وقت محلی ایران)، رودباد از شدت بیشتری برخوردار است. از سوی دیگر، چون بارش های سنگین، شدید و فراگیر پهنه ی خزری اغلب در فصل پاییز رخ داده اند و در این فصل هنوز دریا گرمای ویژه خود را از دست نداده است، غالباً عامل صعود توده هوا و چگالش آن، همرفت(وزشی) دریای خزر است و جبهه زایی نقش چندان مهمی در رخداد بارش های این منطقه بر عهده ندارد.