عنوان

پژوهشی بر کلیماتولوژی ابرهای خزری

پ۲۹۱۲۴

per

پژوهشی بر کلیماتولوژی ابرهای خزری

شهناز راشدی

برنامه ریزی و علوم محیطی

۱۴۰۱

۹۴ص.

سی دی

دکتری

آب و هوا شناسی

۱۴۰۱/۰۶/۲۰

آنچه به ¬عنوان ابر شناخته می¬شود، در واقع تجمع ذرات بخارآب موجود در جو، به دور هسته¬های تراکم و سرد شدن آن¬هاست. منطقه مورد مطالعه در پژوهش حاضر سواحل جنوبی دریای خزر در کشور ایران می¬باشد. یکی از مهم¬ترین ویژگی¬های قابل توجه در این منطقه وجود ابرهای ویژه خزر است. ابر خزری نوع خاصی از ابر است که مختص اقلیم شناسی ایران می¬باشد. این ابرها تحت شرایط خاص محیط منطقه خزری و اقلیم سینوپتیک حاکم بر منطقه شکل می¬گیرد. ابرهای خزری از نظر توزیع مکانی در حد فاصل بین ساحل دریای خزر تا رشته کوه¬های البرز و از نظر توزیع زمانی در دوره گرم سال شکل می¬گیرند. با توجه به اینکه ابر¬های خزری از لحاظ سازوکارهای جوی متفاوت بوده و تحت شرایط محیطی ویژه سواحل خزر شکل می¬گیرند، بنابراین پژوهش حاضر با هدف معرفی و مطالعه کلیماتولوژی ابرهای خزری انجام گردید. به این منظور برای طول دوره آماری 21 ساله (2020-2000) با استفاده از تصاویر سنجنده مودیس موجود در پایگاه داده ناسا 636 روز از رخداد ابرهای خزری شناسایی و بررسی شد. در این پژوهش ابتدا برای انجام تحلیل¬های مربوط به توزیع فراوانی ابرهای خزری از داده¬های مشاهداتی 13 ایستگاه همدیدی مربوط به اطلاعات ابرها در بازه زمانی 3 ساعته استفاده شد. همچنین با بکار گیری داده¬های روزانه بارش 13 ایستگاه همدیدی و مهمترین پارامترهای ابر (دمای قله ابر، ارتفاع قله ابر، ضخامت نوری ابر، شعاع موثر قطر ذرات ابر و محتوای آب و یخ ابر) برگرفته از اطلاعات سنجش مودیس (ماهواره¬های ترا و آکوا) به بررسی ارتباط بین بارش ابرهای خزری با پارامترهای ابر پرداخته شد. برای شناسایی سازکارهای همدیدی منجر به شکل گیری ابرهای خزری از داده¬های بازکاوی شده ERA5 و NCEP/NCAR استفاده شد. در نهایت به منظور تعیین منبع رطوبت ابرهای خزری و مسیر جریان باد حامل رطوبت، مدل HYSPLIT به کار گرفته شد. یافته¬های مربوط به توزیع درصدهای فراوانی ماهانه و فصلی ابرهای خزری نشان دادند که بیشینه درصد فراوانی آنها از تیر ماه شروع و تا مهر ماه ادامه می¬یابد. در مقابل کمینه رخداد ماهانه در ماه¬های آبان تا خرداد رخ می¬دهد. همچنین بررسی¬های توزیع فصلی نشان داد که این ابرها در فصل تابستان با داشتن بیشینه رخداد (1/59 %)، تیپ غالب ابرهای تابستانه¬ منطقه¬ خزر می¬باشند که تحت شرایط محیطی و شرایط سینوپتیک حاکم بر منطقه شکل می¬گیرند. بررسی¬های مربوط به لایه¬های ارتفاعی ابرها و نوع آن نشان دادند که ابرهای خزری اغلب در قالب ابرهای پایین و میانی و از نوع ابرهای استراتوس و آلتوکومولوس شکل می¬گیرند. به منظور تحلیل بار رطوبتی ابرها خزری، از پارامتر آب و یخ ابر استفاد شد. نتایج مشخص کردند که بیشینه بار رطوبتی ابرهای مذکور بین 1 الی 100 گرم بر متر مربع می¬باشد. در همین راستا با بررسی توان بارش¬های روزانه ابرها مشخص شد که در اکثر روزهای بارانی، بارش¬های روزانه کمتر از 5 میلی متر است. تحلیل بارندگی¬های حاصل از ابرهای خزری حاکیست که سهم بارش¬های سالانه آنها در منطقه 4/115 میلی متر و در اکثر ایستگاه¬ها بیش از 70 میلی متر است و بیشترین مقادیر به ترتیب در فصل¬های تابستان و پاییز و کمینه آن در فصل بهار رخ می¬دهند. هسته بیشینه بارش در ایستگاه¬های بندرانزلی، آستارا، رشت، رامسر، نوشهر، ساری و بابلسر و کمینه آن نیز در ایستگاه¬های منجیل، مراوه تپه و گنبد طاووس مشاهد شد. بررسی توزیع مکانی میانگین درصد بارندگی¬های حاصل از ابرهای خزری نشان داد که گستره بیشینه آن در مقیاس سالانه و نیز در فصل¬های تابستان و پاییز در قسمت¬های غرب تا جنوب منطقه قرار می¬گیرد. همچنین با بررسی ارتباط پارامترهای ابر با بارش ابرهای خزری به وسیله مدل رگرسیون چند متغیره مشخص گردید که تمامی پارامترهای ابر (پنج پارامتر منتخب) 46 % از بارش ابرهای خزری را پیش بینی می¬کنند. در همین راستا به منظور تعیین مهمترین پارامتر تاثیر گذار بر بارش ابرهای خزری از روش رگرسیون گام به گام استفاده شد. نتایج نشان دادند که در بین پارامترهای منتخب ابر، محتوای آب و یخ ابر مهمترین و موثرترین پارامتر تاثیر گذار می¬باشد. بررسی نقشه-های همدیدی حاکیست که با استقرار مرکز پرفشار در شمال دریای خزر و امتداد زبانه¬های آن به سمت منطقه مورد مطالعه شرایط مساعدی را برای جریان باد و انتقال رطوبت دریای خزر به سمت سواحل جنوبی آن فراهم می¬کند. به طوری که برخورد توده هوای مرطوب به کوهستان البرز منجر به صعود اوروگرافیک و تشکیل ابر و بارندگی در منطقه می¬شود. مدل HYSPLIT انتقال رطوبت از روی دریای خزر را به منطقه مطالعاتی به خوبی تایید کرد.

Clouds are the result of the accumulation of water vapor particles in the atmosphere around condensation nuclei and their cooling. In this research, the studied area is the southern shores of the Caspian Sea in Iran. One of the most important remarkable features in the studied area is the presence of special Caspian clouds. The Caspian cloud is a special type of cloud that is specific to the climatology of Iran. These clouds are formed under the special conditions of the Caspian region and the synoptic climate that governs the region. Clouds form in terms of spatial distribution between the coast of the Caspian Sea and the Alborz mountain range and in terms of time distribution in the warm period of the year. Considering that the Caspian clouds are different in terms of atmospheric mechanisms and are formed under special environmental conditions of the Caspian coast. Therefore, the current research has introduced and studied the climatology of Caspian clouds. For this purpose, during the statistical period of 21 years (2000-2020), 636 days of the occurrence of Caspian clouds were identified and analyzed using MODIS sensor images available in the NASA database. In this research, the observational data of 13 synoptic stations related to cloud information in 3 hours were used to analyze the frequency distribution of Caspian clouds. Also, by using the daily precipitation data of 13 synoptic stations and the most important cloud parameters (cloud top temperature, cloud top height, cloud optical thickness, cloud effective radius and cloud water and ice path) taken from MODIS measurement data (satellites Tera and Aqua) investigated the relationship between Caspian cloud precipitation and cloud parameters. To identify synoptic mechanisms leading to the formation of Caspian clouds, the analyzed data of ERA5 and NCEP/NCAR were used. Finally, the HYSPLIT model was used to determine the moisture source of the Caspian clouds and the path of the moisture-carrying wind flow. The findings related to the distribution of the monthly and seasonal frequency of Caspian clouds showed that the maximum frequency of Caspian clouds starts from July and continues until October. On the other hand, its minimum monthly occurrence occurs in November to June. Also, the investigation of the seasonal distribution of Caspian clouds showed that Caspian clouds in the summer season with the highest occurrence (59.1%) are the dominant type of summer clouds in the Caspian region, which are formed under specific environmental conditions and the synoptic climate governing the region. Investigations related to the height layers of clouds and the type of clouds showed that Caspian clouds are often formed in the form of low and middle clouds and stratus and altocumulus clouds in the region. To analyze the moisture content of Caspian clouds, cloud water and ice path parameter were used. The results determined that the maximum moisture content of Caspian clouds is between 1 and 100 grams per square meter. In this regard, by examining the daily precipitation of the Caspian clouds, it was found that on most rainy days, the daily precipitation is less than 5 mm. The analysis of the precipitations resulting from Caspian clouds indicates that the contribution of annual precipitations of Caspian clouds in the region and most stations is more than 70 mm, and its maximum amount occurs in the summer and autumn seasons, respectively, and its minimum amount occurs in the spring season. The maximum rainfall core was observed in Bandar Anzali, Astara, Rasht, Ramsar, Nowshahr, Sari, and Babolsar stations and its minimum was also observed in Manjil, Maraveh Tape, and Gonbad Tavus stations. Investigating the spatial distribution of the average percentage of precipitation from Caspian clouds showed that its maximum extent is located in the western to southern parts of the region on the annual scale and the summer and autumn seasons. Also, by examining the relationship between cloud parameters and Caspian cloud precipitation in the multivariable regression model, it was determined that all cloud parameters (five selected parameters) predict 46% of Caspian cloud precipitation. To determine the most important parameter influencing the precipitation of Caspian clouds, the stepwise regression method was used, and the result showed that among the selected cloud parameters, the cloud water and ice path content parameter is the most important and effective parameter. The analysis of synoptic maps indicates that the establishment of a high-pressure center in the north of the Caspian Sea and the extension of its ridges towards the research area, has provided favorable conditions for the wind flow and the transfer of moisture from the Caspian Sea to its southern shores. So that the mass of moist air hitting the Alborz mountain range leads to orographic rise and the formation of clouds and rainfall in the region. The HYSPLIT model confirmed the moisture transfer from the Caspian Sea to the study area.

A research on the climatology of Khazar clouds

‏راشدی،

شهناز

تهیه کننده

‏‏جهانبخش اصل،

خورشید دوست،

محمّدی،

سروشیان،

سعید

علی محمد

غلامحسن

آرمین

استاد راهنما

استاد راهنما

استاد مشاور

استاد مشاور

‏تبریز