عنوان

واکاوی عوامل مؤثر بر الگوهای توزیع قائم سامانههای گردوغبارزا و بازخوردهای اقلیمی آن در غرب ایران

‭۱۶۲۱۹پ‬

per

واکاوی عوامل مؤثر بر الگوهای توزیع قائم سامانههای گردوغبارزا و بازخوردهای اقلیمی آن در غرب ایران

/محمد سعید نجفی

: جغرافیا و برنامه ریزی

، ‮‭۱۳۹۵‬

، راشدی

چاپی

دکتری

جغرافیای طبیعی - آب و هواشناسی

‮‭۱۳۹۵/۱۱/۲۰‬

تبریز

در این مطالعه عوامل جوی و سطحی مؤثر بر الگوهای متفاوت انتشار قائم گردوغبار در مسیر انتقال به غرب کشور بررسی گردید و سپس به بررسی اثرات اقلیمی مستقیم، نیمه مستقیم گردوغبار در غرب آسیا) قلمرو اول (و غرب ایران) قلمرو دوم (و با استفاده از روش‌های همدیدی و مدل‌سازی‮‭CHEM - (WRF‬و‮‭DUST) - RegCM۴‬و طی دوره آماری ‮‭۲۰۰۳‬ تا‮‭۲۰۱۳‬ ، پرداخته شد .الگوهای توزیع قائم سامانه‌های گردوغبارزا در غرب ایران به دودسته :الگوهای با توزیع قائم بین ‮‭۵‬ تا ‮‭۵/۶‬ کیلومتر و کمتر از ‮‭۵/۳‬ کیلومتر دسته‌بندی گردید .الگوهای همدید رخداد گردوغبار در دوره سرد به دودسته جبهه‌ای و غیرجبهه‌ای دسته‌بندی می‌شوند .در الگوی اول جبهه‌ای، بیشینه ارتفاع گردوغبار حدود ‮‭۵/۶‬ کیلومتر است و وابسته به‌شدت واگرایی در تراز میانی و سرعت قائم بالاسو و استقرار هسته جت بر فراز مناطق منشأ گردوغبار است .در الگوی دوم جبهه‌ای، بیشینه ارتفاع توده گردوغبار کمتر از ‮‭۴‬ کیلومتر است .در این الگو، ارتفاع محدودتر توده گردوغبار وابسته به‌شدت محدودتر چرخندگی در تراز میانی و موقعیت جت است که عمدتا بر فراز مناطق منشأ گردوغبار قرار ندارد .در الگوی غیرجبهه‌ای، پهنه‌های وسیعی از خاورمیانه، تحت تأثیر استقرار یک پشته قرار می‌گیرد و الگوی گردشی در تراز زیرین تروپوسفر در شکل‌گیری گردوغبار مؤثر است .ارتفاع گردوغبار در این الگو حدود ‮‭۵/۳‬ کیلومتر است .در دوره گرم سال، گردوغبار تحت تأثیر سه الگوی باد شمال) تلفیقی-تابستانه(، بادشمال-ناوه تابستانه و ناوه تابستانه ایجاد می‌شود .در الگوی باد شمال، تنها سامانه‌های حرارتی در تراز زیرین در شکل‌گیری گردوغبار مؤثر هستند و ارتفاع ستون گردوغبار در الگوی تابستانه بین ‮‭۵/۴‬ تا ‮‭۵‬ و در الگوی تلفیقی حدود ‮‭۵/۳‬ کیلومتر است .در این الگو، فرونشینی در تراز میانی مهم‌ترین عامل در جلوگیری از انتقال گردوغبار به بخش‌های میانی و فوقانی جو است .در الگوی ناوه تابستانه، گردوغبار دارای ارتفاعی بیش از ‮‭۶‬ کیلومتر است و در الگوی ناوه تابستانه باد شمال، ارتفاع ستون گردوغبار در حدود ‮‭۵/۶‬ کیلومتر است .همچنین مهم‌ترین عامل در محدود شدن ارتفاع توده گردوغبار در غرب ایران، ماهیت سامانه‌های جوی است و مانع کوهستانی زاگرس در انتشار قائم و افقی گردوغبار از اهمیت کمتری برخوردار است .اثرات اقلیمی گردوغبار در غرب ایران نشان می‌دهد که وجود گردوغبار، سالانه منجر به کاهش تابش موج‌کوتاه‮‭)-۲ ۸/۱۱- (Wm‬، افزایش تابش موج‌بلند‮‭۸/۴)- (Wm‬ ‮‭۲‬، کاهش تابش خالص‮‭۲ ۷-(Wm‬- (در بخش زیرین تروپوسفر مجاور سطح زمین- می‌شود .همچنین منجر به کاهش تابش موج‌کوتاه‮‭)-۲ ۷/۱- (Wm‬، افزایش تابش موج‌بلند‮‭۲۴/۲) - (Wm‬ ‮‭۲‬و افزایش تابش خالص‮‭۵۴/۰) -(Wm‬ ‮‭۲‬در بخش فوقانی جو می‌شود .این شرایط منجر به سرمایش سطحی‮‭(k۷۳/۰‬ - (و گرمایش بخش میانی ‮‭(k۴۳/۰)‬ و فوقانی جو می‌شود .با افزایش ارتفاع از جو، میزان اثرات مستقیم نیز کاهش میابد .همچنین گردوغبار منجر به تغییر در سامانه‌های فشار تراز زیرین در منطقه می‌شود و خود، یک عامل برای تضعیف گسیل گردوغبار در منطقه محسوب می‌شود .درنهایت گردوغبار علی‌رغم افزایش پوشش ابر به میزان سالانه ‮‭(۴۸/۰‬ درصد (و افزایش آب‌ابر ‮‭(g/m۲ ۵۶/۰)‬ در غرب ایران، به دلیل کاهش قطر قطرات آب‌ابر و کاهش پیوستگی ابر، منجر به کاهش بارش در غرب ایران به میزان سالانه ‮‭(۸۴/۰‬ میلی‌متر (در فصول بارشی می‌شود .با تغییر ارتفاع گردوغبار در سامانه‌های گردوغبارزا، اثرات مستقیم گردوغبار در غرب ایران متفاوت خواهد بود .درصورتی‌که ارتفاع گردوغبار زیاد) کم (باشد، تابش موج‌کوتاه‮‭(۷/۷-۲) ۸/۱۷- (Wm‬ - (در غرب کشور کاهش و تابش موج‌بلند‮‭۲) ۷/۷ (۵/۲) - (Wm‬افزایش می‌یابد .میزان تابش خالص‮‭SW) + (LW‬نیز مقادیر منفی را نشان می‌دهد‮‭(۵۲-۲) ۷۳- (Wm‬ - (و این شرایط منجر به کاهش دما به میزان‮‭(۰۸/۰- ۵۲/۰‬ - (درجه کلوین در سطح زمین می‌شود .همچنین مقادیر منفی تابش موج‌بلند خروجی از بخش فوقانی جو‮‭(OLR)‬ ، نشان می‌دهد که گردوغبار منجر به کاهش انرژی موج‌بلند خروجی از جو و درنتیجه افزایش دما در بخش فوقانی و میانی جو می‌شود .مقادیر ‮‭OLR‬ در رخدادهای با توزیع قائم گسترده) محدود‮‭(۳/۰-۲) ۱۷-) (Wm‬ - (است

Being in vicinity of vast deserts, the west and southwest of Iran are characterized by high-levels of dust events, which have adverse consequences on human health, ecosystems and environment. The aim of this study is to underestanding the vertical distribution patterns of Middle Eastern Dust Storms (MEDS) associated with atmospheric circulation patterns and topography in the west of Iran. After that, direct and semi-direct effects of dust in the climate of western Iran have been analyzed. Using synoptic station data, reanalysis data (NCEP/NCAR, ERA-Interim) and outputs of Regional Climate Model (RegCM) and WRF-CHEM models, the aims of this study in the period of 2003-2013 have been investigated. The vertical distribution patterns of MEDS divided into two patterns: first pattern is the events that the height of mineral dust is varied between 5 to 6.5 km and the height of dust in the second pattern is less than 3.5 km. The atmospheric circulation patterns which lead to generation of dust in the west of Iran in the cold period of year are classified into frontal and non-frontal patterns. In the frontal events of MEDS that occur in the cold period of the year, dust is created under the influence of emigrate systems of westerly winds setting in the Middle East region. So that, formation of a divergence system in mid-level of troposphere (500 hPa) leads to formation of a surface convergence center as well as frontogenesis, air uplift and atmospheric instability condition in the source areas of MEDS. In addition the Polar Jetstream position as one of the enhancing factors of instabilities and air uplift in the region has a key function in vertical distribution of MEDS. Frontal patterns are divided into two patterns including Trough and Blocking. These two patterns are the dominant patterns of dust generation in November to May in this region in cold period. In frontal pattern the vertical distribution of column dust divided to two category: in first pattern the maximum height of dust is about 6.5 km and in second pattern the maximum height is below 4.5 km. These patterns to be related to the position and strengthen of Polar Jetstream, the strength of mid-levels vorticity and upward motions of air flow. In first vertical distribution pattern there is upward motion to the 9 km of the troposphere where as in second pattern the upward motion is to the 5 km of the troposphere. In non-frontal pattern neither frontogenesis happens nor there is a polar front Jetstream which causes instabilities in the Middle East dust storm sources. So that dust generation is due to the regional circulation system in the lower level of troposphere. In this pattern the concentration of dust load is less than frontal MEDS and the maximum height of column dust is below 3.5 km. In the warm period, dust is created by dominant of Shamal wind pattern, western trough pattern and synthetic pattern of Shamal wind and summer trough. In summer, the earth surface thermal condition plays an essential role in instability formation in desert areas of southwest of Asia. In some cases, when the surface thermal systems lead to formation of Shamal winds and/or a thermal-dynamic synthetic system in the Middle Eastern dust sources, they may cause dust generation over the region. In the Shamal wind pattern the height of dust is vary between 3.5 to 5 km and in the two other patterns, the height of dust is vary between 6 to 6.5 km. The impact of topography in vertical and horizontal distribution of MEDS results showed that the Zagros Mountains have a limit effect on the vertical and horizontal distribution of MEDS. However in the absence of the Zagros Mountains and the main factor which control the vertical and horizontal distribution of dust storm is the strength of atmospheric systems. Climate feedbacks of dust storm showed that, dust storm lead to decrease of shortwave radiation in the surface (-11.8 Wm-2 per year), increase of surface longwave radiation (4.8 Wm-2 per year), decrease of net radiation in the surface (-7 Wm-2 per year) and finally lead to reduction of surface temperature (-0.73k per year). In the top of atmosphere (TOA) dust lead to decrease of shortwave radiation (-1.7 Wm-2 per year), increase of TOA longwave radiation (2. 24 Wm-2 per year), increase of net radiation (0.54 Wm-2 per year) and finally cause increase of temperature (0.43k) in the middle of atmosphere in the west of Iran. In the other hand, dust storm by affecting regional pressure systems in the middle east in the surface, leads to decrease of dust emission in the west of Iran. Dust events, inspite of increase of cloud cover (0.48 ) and and cloud liquid water (0.56 g/m2) in the west of Iran, lead to decrease of precipitation (0.84 per year) in this region. By difference of dust height, the direct effects of dust events in the Middle East will be different, but this difference in the middle and top of the troposphere are more than surface

نجفی، محمد سعید

ساری صراف، بهروز، استاد راهنما

رسولی، علی‌اکبر، استاد مشاور

زرین، آذر، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی