تحلیل همدید بارش های سنگین و فوق سنگین سواحل جنوبی دربای خزر

موقعیت جغرافیایی و گستردگی ایران زمین در بین برخی از مهم ترین و مشهور ترین پهنه های بزرگ آبی جهان سبب شده است که خصوصیات زمانی و مکانی بارش در این منطقه یکسان نباشد به طوری که شمال ایران، اقلیمی پر بارش و متفاوت از سایر بخش های ایران دارد. در این پژوهش، رویدادهای بارشی فوق سنگین و سنگین سواحل جنوبی خزر با منشا همرفت و غیر همرفت انتخاب و با توجه به موقعیت جغرافیایی آن ها، شرایط همدید موثر در رخداد آنها و نیز علل ترمودینامیک و دینامیک آن ها بررسی و مقایسه شد. به این منظور از داده های بارش روزانه مربوط به 1437 ایستگاه همدید، اقلیمی و باران سنجی کشور، پایگاه داده ای تشکیل شد. ابتدا نقشه ها ی همبارش ایران از روز 1/1/1340 تا 10/11/1383 با استفاده از میانیابی داده ها به روش کریجینگ بر روی یاخته هایی با ابعاد 14*14 کیلومتر و در 8230 یاخته ترسیم شد. از سوی دیگر با تعیین مرز منطقه مورد مطالعه در شمال ایران، برای هر روز بیشینه ی بارش و مختصات یاخته ا ی بیشینه، میانگین بارش و مختصات یاخته ا ی میانگین، مساحت پهنه ی زیر بارش و انحراف بارش از میانگین بلند مدت بارش در سواحل جنوبی خزر محاسبه شد. از سوی دیگر، با انتخاب 46 ایستگاه همدید، اقلیمی و باران سنجی که دارای آمار دراز مدت بودند، رویداد های بارشی ایستگاه ها ( یک روزه ، دو روزه و...) تفکیک شد. سپس با استفاده از تحلیل مولفه مبنا و تحلیل خوشه ای، چهار گروه بارشی فوق سنگین، سنگین، متوسط و سبک انتخاب و در این بین گروه های بارشی سنگین تر( فوق سنگین و سنگین) برای مطالعه و بررسی، برگزیده شدند. نظر به اهمیت شناخت علل همرفت یا غیر همرفت بارش های سنگین تر منطقه، در اولین تحلیل با شناسایی شناسه های همدید ابرها در ایستگاه های همدید منطقه و با کمک تصاویر ماهواره ای، پایگاه داده های سنگین و فوق سنگین با منشا همرفت و غیر همرفت تشکیل شد. به این ترتیب با توجه به نگاه منطقه ای به رویداهای بارشی سنگین تر، مبنای مطالعات شامل 2 گروه بارشی سنگین و فوق سنگین یک روزه و 4 گروه بارشی سنگین و فوق سنگین همرفت و غیر همرفت می باشد. برای شناخت مناسب بارشی از سواحل جنوبی خزر، ابتدا تحلیل زمانی مکانی بارش های منطقه و بارش های سنگین تر منطقه انجام شد. سپس برای همه گروه های بارشی، ابرها، نقشه های مربوط به فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، ضخامت لایه ی 500-1000 هکتوپاسکال، دمای سطح دریا و اختلاف آن با هوای 2 متری، فراوانی و مقایر رودبادها، فراوانی تابع جبهه زایی و فراوانی تابع همگرایی شار رطوبت، شاخص وضعیت دینامیکی و مدل های پیش بینی عددی تحلیل و مقایسه شد. نتایج نشان داد که رژیم فراوانی گروه های مختلف بارشی یکسان نیست و در سه گروه بارشی سبک، متوسط و سنگین، ماه اسفند و فصل زمستان و درگروه بارشی فوق سنگین ماه مهر و فصل پاییز، دارای بیش ترین فراوانی رویدادها هستند. نتایج تحلیل ابرها در منطقه نشان می دهد که درزمان رخداد بارش های سنگین و فوق سنگین، ابرهای کومولونیمبوس نوع 3 و 9 فراوانی بیش تری نسبت به بقیه دارند. سهم ابرهای جوششی به ابرهای پوششی در رویدادهای بارشی فوق سنگین بیش از رویدادهای بارشی سنگین است. نتیجه ی حاصل از تحلیل فشار تراز دریا نشان می دهد که 16 الگوی اصلی در گروه های بارشی سنگین تر منطقه وجود دارد. به طور کلی پرفشار اروپایی سنگین ترین و فراگیر ترین بارش های همرفت و پرفشار آسیایی یا سیبری سنگین ترین و فراگیر ترین بارش های غیرهمرفت را به وجود می آورند. نتایج تحلیل ارتفاع ژئوپتانسیل ترازهای مختلف نشان می دهد که بین گروه های مختلف بارشی، تفاوت هایی در مقدار ارتفاع، شکل و موقعیت هسته و زبانه سامانه ها وجود دارد. همچنین فرود ی عمیق در تراز های 700 تا 500 هکتوپاسکال مشاهده می شود. نتایج بررسی نقشه های ضخامت هوا نشان می دهد که در همه ی الگوهای مربوط به بارش های سنگین و فوق سنگین منطقه، فرود شرق مدیترانه و دریای خزر مشاهده می شود. بررسی نقشه های دمای 2متری هوا و دمای سطح دریا نشان می دهد که در تقابل جو و دریا، وجود سه شرط اصلی برای ایجاد بارش های سنگین و فوق سنگین منطقه الزامی است. افزایش تدریجی دمای سطح دریا همراه با آرایش مناسب از شمال تا جنوب، افزایش میانگین دمای سطح دریا و افزایش اختلاف میانگین دمای هوای 2متری و دمای سطح دریای خزر(شاخص دریافت رطوبت). این شاخص در گروه بارشی فوق سنگین کم تر از سنگین و در بارش های غیر همرفت کم تر از هم رفت است. نتایج بررسی رودبادها نشان می دهد که فراوانی رودبادها در گروه بارشی فوق سنگین حدود 10 درصد بیش تر از سنگین است. همچنین موقعیت هسته رودباد در بارش های فوق سنگین به سواحل جنوبی خزر نزدیک تر است. بررسی نقشه های تابع جبهه زایی نشان می دهد که مراکز اصلی جبهه ها که باعث ایجاد ناپایداری هوا در ترازهای مختلف جوی و ایجاد بارش های سنگین تر سواحل جنوبی خزر می شود، از شرق خزر تا نیمه شمالی کشور تشکیل می گردد. فراوانی و مقادیر هسته بیشینه تابع جبهه زایی در بارش های فوق سنگین بیش از سنگین است. بررسی نقشه های تابع شار رطوبت نشان می دهد که یک دو قطبی رطوبتی بین دریای خزر و سواحل جنوبی آن وجود دارد. این دو قطبی نقش مهم دریای خزر را در تامین رطوبت مورد نیاز بارش های سنگین و فوق سنگین سواحل جنوبی آن نشان می دهد. مقادیر این تابع در گروه بارشی فوق سنگین با منشا همرفت بیش تر از سایر گروه های بارشی است. بررسی نقشه های شاخص وضعیت دینامیکی هوا (dsi) نشان می دهد که برای همه گروه های بارشی سنگین تر منطقه در تراز های زیرین جو، شمال دریاچه خزر دارای مقادیر مثبت(فرونشینی هوا) و جنوب دریاچه خزر دارای مقادیر منفی(صعود هوا) است به طوریکه مقادیر و وسعت تحت پوشش آن در گروه های بارشی مختلف، یکسان نیست. نتایج تحلیل مدل های پیش بینی عددیwrf نشان می دهد که وضعیت متوسط سرعت باد(به طور معمول بین 6 تا 25 متر بر ثانیه)، افزایش اختلاف دمای هوای 2 متری و دمای سطح دریا، افزایش گرمای محسوس و به ویژه نامحسوس دریا تا نزدیک به 1000 وات بر متر مربع و کاهش ارتفاع ابر، از جمله مهم ترین علل موثر بر رخداد رویدادهای بارشی سنگین و فوق سنگین منطقه است. تغییر الگوی مکانی و مقدار بارش منطقه پس از حذف دریای خزر در مدل های پیش بینی عددی، اهمیت زیاد آن را در تامین گرما، رطوبت و ایجاد ناپایداری در سواحل جنوبی خزر نشان می دهد.