تحلیل همدید سرماهای فرین ایران

نیاز انسان به زیستن در محیطی که گاه خشم آن، زیستن او را به خطر می اندازد، او را وا می دارد که عوامل، عناصر و ‏نیروهای طبیعی موثر بر آن را بطور دقیق بشناسد. در این پژوهش فرین های پایین دما یعنی سرماهای فرین بررسی شده ‏است. رخداد سرماهای فرین، شرایط خاصی را می طلبد. هدف این پژوهش شناسایی و تحلیل الگوهای سامانه های جوی ‏موثر بر رخداد سرماهای فرین در ایران است. با توجه به هدف این پژوهش، برای انجام این پژوهش دو نوع پایگاه داده ‏مورد نیاز است: یکی داده های مربوط به مقادیر میانگین دمای روزانه ی تمامی پیمونگاه های کشور است. در این پژوهش از ‏داده های روزانه ی 663 پیمونگاه همدید و اقلیمی از تاریخ 1/1/1340 تا 11/10/1383 به مدت 15992 روز استفاده شده ‏است. سپس این پایگاه داده، به کمک روش کریگینگ بر روی یاخته های 15*15 کیلومتر میان یابی شد. در نهایت یک ‏پایگاه داده با ابعاد 7187*15992 بدست آمد که برروی سطرها روزها(15992 روز) و بروی ستون ها یاخته ها(7187 یاخته) ‏قرار داشت. این پایگاه داده از تارنمای اسفَزَاری برداشت شد. دومی داده های مربوط به متغیرهای جوی در ترازهای مختلف ‏در بازه ی زمانی یاد شده(1/1/1340 تا 11/10/1383) بود که شامل فشار تراز دریا، باد مداری و نصف النهاری، ارتفاع ‏ژئوپتانسیل و دما است. این پایگاه داده از تارنمای ‏www.esrl.noaa.gov‏ برداشت شد. برای شناسایی روزهای فرین ‏سرد از شاخص بهنجار شده ی دمای فوجیبه فومیاکی بهره بردیم. از اینرو برای هر یک از 7187 یاخته ی مختلف ایران ‏مقدار نمایه ی انحراف دمای بهنجار شده به کمک این شاخص محاسبه شد و سپس میانگین این نمایه بر روی ایران برای ‏هر یک از 15992 روز به دست آمد. توجه به آماره ی گستره ی سرما بسیار اساسی است. از این رو برای هر یک از روزها ‏درصدی از گستره ی ایران که مقدار نمایه ی انحراف دمای بهنجار شده ی آن دست کم از 2- کمتر بود، محاسبه شد ‏‏(قلمرو سرد). در گام بعد 15992 روز یاد شده بر حسب مقادیر نمایه (از کوچک به بزرگ) و مقادیر درصد قلمرو سرد (از ‏بزرگ به کوچک) مرتب شد. به این ترتیب آرایه ای به دست آمد که دوره ی آماری بررسی شده را بر حسب شدت و ‏گستره ی سرما نشان می داد. از درون این آرایه شدیدترین و فراگیرترین پانصد سرمای ایران برای بررسی همدید برگزیده ‏شد. شدت سرمای این پانصد روز دست کم 2- بود. برای بررسی همدید و شناسایی الگوهای گردشی همراه با سردترین ‏و فراگیرترین سرماهای ایران، میانگین بلند مدت فشار تراز دریا محاسبه شد و ناهنجاری فشار تراز دریا در 500 روز ‏برگزیده بر حسب انحراف ازمیانگین بلندمدت به دست آمد. برای ارتفاع ژئوپتانسیل نیز دقیقاً همین مراحل طی شد. سپس ‏به کمک روش تحلیل خوشه ای با روش ادغام وارد، ناهنجاری فشار تراز دریا و ارتفاع ژئوپتانسیل 500 روز برگزیده، دسته ‏بندی شدند. پس از تعیین الگوهای گردشی هر یک از پانصد روز، نقشه های میانگین ناهنجاری دمایی ایران برای هر یک ‏از الگوهای گردشی به دست آمده محاسبه شد. بطور کلی پنج الگوی ناهنجاری فشار تراز دریا با آرایش های متمایز هنگام ‏رخداد سرماهای فرین دیده می شود. بر روی بخش های مختلف اروپا و شمال روسیه ناهنجاری ها با فازهای مختلف ‏رخنمود پیدا می کنند. زبانه ی سامانه ی سیبری منجر به رخداد ناهنجاری های مثبت در روسیه و بخش های شرقی اروپا ‏می شود. نفوذ هوای سرد ناشی از زبانه ی سیبری توسط پشته های(فراز) ترازهای بالایی جو تقویت می شود. البته بر روی ‏سیبری نیز در ترازهای بالایی یک پشته و فراز قرار دارد که شدت سامانه ی سیبری را تقویت می کند. تقویت کم فشار ‏جنب قطبی منجر به شکل گیری ناهنجاری منفی می شود و برعکس. در همه ی الگوها، ناهنجاری دمای مطلق ایران ‏هماهنگ با مسیر ورود زبانه ی سامانه ی سیبری و ناهنجاری های مثبت فشار تراز دریا به سمت ایران است. بیشترین و ‏شدیدترین ناهنجاری های دما بر روی شمال شرق، شرق و شمال غرب کشور دیده می شود. مناطق جنوبی ایران و ‏ساحل جنوبی دریای خزر به دلیل وجود رطوبت جوی، ناهنجاری دمایی کمتری را نسبت به سایر مناطق نشان می دهند. ‏آرایش و شدت کم فشار جنب قطبی تأثیر بسیار زیادی بر رفتار سامانه های واچرخندی که منجر به سرماهای فرین ایران ‏می شوند، دارد. نتایج حاصل از دسته بندی کردن داده های ناهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل 500 روز برگزیده نشان داد که ‏شش الگوی ناهنجاری متمایز هنگام رخداد سرماهای فرین ایران مشاهده می شود. در همه ی الگوهای ناهنجاری، ‏ناهنجاری منفی قوی بر روی شرق ایران دیده می شود. درحالیکه ناهنجاری مثبت، در بیشتر الگوها بر روی اروپا دیده می ‏شود. در برخی موارد ناهنجاری مثبت به سمت اسکاندیناوی و شمال روسیه جابجا شده اند. در همه ی الگوها ایران در ‏بخش غربی ناوه قرار دارد، جائیکه تاوایی منفی است و ریزش هوای سرد توسط سامانه های پرارتفاع به سمت ایران جریان ‏دارند. میزان ناهنجاری دمای مطلق ایران نیز هماهنگ با رفتار الگوهای ناهنجاری است. هرکدام از الگوهای ناهنجاری ‏ارتفاع ژئوپتانسیل با یکی از الگوهای ناهنجاری فشار تراز دریا هماهنگ است. این نشان می دهد که نفوذ هوای سرد ‏توسط زبانه ی سامانه های سیبری و اروپایی به کمک بخش غربی فرود بادهای غربی(محل وزش چرخندگی منفی) تقویت ‏می شود و بر سختی رخداد سرما می افزاید. بطور کلی می توان گفت که رخداد سرماهای فرین ایران ناشی از شدت ‏سامانه های سیبری و اروپایی نیست بلکه ناشی از نحوه ی آرایش و چیدمان کم فشار جنب قطبی است. نتایج حاصل از ‏فرارفت هوای سرد در روزهای نماینده ی الگوهای ناهنجاری فشار تراز دریا نشان داد که بیشترین فرارفت هوای سرد در ‏ترازهای زیرین جو صورت می گیرد. در نیمه ی غربی کشور فرارفت هوای سرد در اثر چرخش ساعتگرد سامانه ی پرفشار ‏شرق اروپا و چرخش پادساعتگرد کم فشار جنب قطبی صورت می گیرد. در نیمه ی شرقی کشور فرارافت هوای سرد در اثر ‏زبانه ی پرفشار سیبری صورت می گیرد. نتایج حاصل از روند تعداد روزهای فرین سرد نشان داد که از لحاظ پراکنش ‏مکانی روند منفی تعداد روزهای فرین سرد بیشتر در نیمه ی مرکزی و جنوبی ایران دیده می شود. در حالیکه روند مثبت ‏بر روی پهنه ی بسیار کوچکی از ایران بر روی ناهمواریها دیده می شود. همچنین به نظر می رسد که رفتار زمانی رخداد ‏سرماهای فرین ایران نیز تغییر یافته است. نتایج نشان داد که روند تعداد روزهای فرین سرد برج دی در گستره ی بزرگی ‏از ایران منفی است. در حالیکه روند تعداد روزهای فرین سرد برج تیر در گستره ی بزرگی از ایران مثبت است. این نشان ‏می دهد که به جای آنکه سرماهای فرین در برج های سرد سال رخ بدهند، در برج های گرم سال بیشتر دیده می شوند. ‏دور شدن از حالت نرمال و متمرکز شدن رخداد سرماهای فرین در برج هایی از سال که از قبل میزان رخداد سرمای فرین ‏کمتری را تجربه می کردند، بسیار خطرناک است و مدیریت بهتر و قدرتمندتر را می طلبد. پهنه بندی نواحی دمای فرین ‏سرد نشان داد که ایران را می توان به شش ناحیه ی همگون از نظر رخداد سرمای فرین تقسیم کرد. لانه گزینی نواحی ‏دمای فرین سرد، هماهنگ با پیکربندی ناهمواری ها و مسیر سرماهای وزشی ناشی از سامانه های واچرخندی موثر بر ‏رخداد سرماهای فرین ایران است. عرض جغرافیایی و پهنه های بزرگ آب بر میزان شدت رخداد سرماهای فرین ایران ‏اثر گذارند. ‏