عنوان

برآورد و شبیه‌سازی بارش‌های سنگین با استفاده از مدل WRF ( مطالعه موردی حوضه‌ی آبریز دریاچه ارومیه )

پ۲۸۸۴۲

per

برآورد و شبیه‌سازی بارش‌های سنگین با استفاده از مدل WRF ( مطالعه موردی حوضه‌ی آبریز دریاچه ارومیه )

سمیرا اسکندرزاده

برنامه ریزی و علوم محیطی

۱۴۰۲

۹۱ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

آب‌و‌هواشناسی گرايش محیطی

۱۴۰۲/۰۲/۲۴

پیش‌بینی بارش خصوصاً بارش‌های سنگین از اهمیت زیادی برخوردار است. وقوع بارش‌های سنگین در حوضه‌های سیل‌خیز منجر به رخداد سیلاب و اثرات نامطلوبی می‌شود. در این پژوهش ابتدا داده‌های سی ساله‌ی (۱۹۹۰ تا ۲۰۲۰) بارش‌های روزانه‌ی ایستگاه‌های اصلی حوضه آبریز دریاچه ارومیه از سازمان هواشناسی استان اخذ شد، سپس روزهای دارای بارش بیش‌تر و مساوی ده میلی‌متر جدا گردید، بعد از جدا‌سازی روزهای دارای بارش سنگین، نمودار روند خطی بارش‌ها، میانگین، مد، واریانس، انحراف معیار، چولگی، کشیدگی، ماکزیمم و منیمم محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و با استفاده از نمودار هالت وینترز برای سی سال آینده پیش‌بینی انجام شد، سپس ۱۲ مورد از بارش‌های سنگین برای شبیه‌سازی با استفاده از مدل WRF انتخاب شد و در مجموع ۲۴ روز توسط مدل شبیه‌سازی شد. برای ایجاد شرایط مرزی و جانبی مدل از داده‌های شش ساعته FNL با تفکیک مکانی ۲/۵×۲/۵ درجه استفاده شد و مدل برای هر مورد به مدت ۴۸ ساعت اجرا گردید، داده‌های ۲۴ ساعت اول به عنوان اسکیناپ مدل در نظر گرفته شد. به منظور نمایش و پس‌پردازش خروجی‌های مدل WRF از نرم‌افزارNCL، Grads و ARWpost استفاده گردید. در نهایت ۴۰ مورد از این بارش‌های سنگین سی سال برای تحلیل سینوپتیکی انتخاب گردید، برای این منظور نقشه‌های سینوپتیکی تراز متوسط سطح دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، امگا، رطوبت ویژه، وزش رطوبتی، باد مداری و نصف‌النهاری برای تراز‌‌های ۵۰۰ و ۸۵۰ میلی‌بار در محیط نرم‌افزار Grads رسم و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان دادند، در هنگام وقوع بارش‌های سنگین سیستم کم‌فشار در سطح زمین مستقر بوده و در سطوح فوقانی (‌تراز ۵۰۰ میلی‌بار) در اکثر موارد کم‌ارتفاع بریده بر روی دریای مدیترانه یا شمال دریای خزر وجود داشته است که باعث استقرارسیکلون بسیار عمیق در اکثر موارد به صورت نصف‌النهاری شده که با گذر از روی منابع رطوبتی دریای مدیترانه و دریای سیاه رطوبت لازم برای وقوع بارش‌های سنگین را اخذ کرده و در این هنگام منطقه‌ی مورد مطالعه در سمت شرق محور سیکلون و در زیر منطقه‌ی واگرایی بالایی قرار داشته است. هم‌چنین مشخص شد بخشی از بارش‌های سنگین رخ داده در حوضه آبریز دریاچه ارومیه از نوع بارش‌های همرفتی بوده است. نتایج راست آزمایی پیش‌بینی‌های مدل WRF نشان دادند، مدل از قابلیت به نسبت مطلوبی در پیش‌بینی کمی بارش‌ها در این منطقه برخوردار است.

Abstract Rainfall is one of the important factors in the management of all kinds of agricultural and industrial projects, the changes in its amount and distribution pattern can have major and other compensable effects on the quality and accuracy of the projects. Investigating the precipitation factor as a highly variable and influential factor in each region is a priority. The occurrence of heavy rains in most of Iran's basins is the main cause of floods. In this research, first, the data of thirty years (1990 to 2020) of the daily rainfall of the main stations of the catchment area of Lake Urmia was obtained from the Meteorological Organization of the province, then the days with rainfall greater than or equal to ten millimeters were separated, after separating the days with heavy rainfall, a linear trend diagram was created. Precipitation, mean, mode, variance, standard deviation, skewness, kurtosis, maximum and minimum were calculated and analyzed and forecasted for the next thirty years using Holt-Winters diagram, then 12 cases of heavy precipitation were used for simulation with The use of the WRF model was chosen and a total of 24 days were simulated by the model. To create the boundary and side conditions of the model, six-hour FNL data with a spatial resolution of 2.5 x 2.5 degrees were used and the model was run for 48 hours for each case, the data of the first 24 hours was considered as the model scan. In order to display and post-process the outputs of the WRF model, NCL, Grads and ARWpost software were used. Finally, 40 cases of these heavy rains of thirty years were selected for synoptic analysis, for this purpose, synoptic maps of average sea level, geopotential height, omega, specific humidity, humidity wind, orbital and meridian winds for 500 and 850 millibar levels in the software environment. Grads were plotted and analyzed. The results showed that during the occurrence of heavy rains, the low pressure system was located on the surface of the earth and in the upper levels (500 millibar level) in most cases, there was a low-altitude cut over the Mediterranean Sea or the north of the Caspian Sea, which caused the establishment of a very deep cyclone in most cases. It has become a meridian, which by passing over the moisture sources of the Mediterranean Sea and the Black Sea, took the necessary moisture for the occurrence of heavy rains, and at this time, the studied area was located on the eastern side of the cyclone axis and under the high divergence zone. It was also found that part of the heavy rains that occurred in the catchment area of Lake Urmia was convective rains. The results of verification of WRF model predictions showed that the model has a relatively favorable ability in quantitatively predicting rainfall in this region.

Estimation and Simulation of heavy rainfall using WRF model ( Case Study of Urmia Lake Catchment )

اسکندرزاده،

‏‏سمیرا

تهیه کننده

خورشیددوست،‏

ساری‌صراف،

علی محمد

‏بهروز

استاد راهنما

استاد مشاور

‏تبریز