فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مقدمه مطالعه مخاطرات اقلیمی نظیر بارش سنگین به دلیل تأثیر مستقیم در ایجاد سیل بسیار حائز اهمیت است. به دلیل تغییرات اقلیمی که جهان دچار آن شده است مخاطرات اقلیمی افزایش ‌یافته است. آنچه مسلم است انسان نمی‌تواند از بروز مخاطرات جوی جلوگیری کند ولی در پیش‌آگاهی از این رخدادها تحت­تأثیر پیش‌بینی‌های اقلیمی می‌تواند از نتایج مخرب این مخاطرات بکاهد. همچنین با توجه به نقش بسیار پررنگ انسان در افزایش مهم‌ترین واداشت اقلیمی یعنی گازهای گلخانه‌ای به‌طور ویژه گاز دی اکسید کربن، با مدیریت سوخت‌های فسیلی و افزایش نیروگاه‌های انرژی‌های نو که به انرژی‌های پاک معروف هستند می‌توان از تغییرات اقلیمی که مسبب رخدادهای حدی هستند کاست. مطلب دیگر مدیریت بارش سنگین برای مهار آب عظیم برای استفاده در کشاورزی است که به نظر می‌رسد با انجام تدابیر بتوان از این رخداد جوی بهره برد. نکته مهم دیگر در زمینه بارش سنگین در منطقه شمال غرب ایران توجه به احداث مناطق مسکونی در جاهای دور از مسیل‌ها می‌باشد که با شروع سیل ناشی از بارش سنگین آسیب‌پذیر هستند. مهم‌ترین مسبب رخدادهای حدی نظیر بارش سنگین در حال حاضر تغییرات اقلیمی است. عامل اصلی ایجاد تغییرات اقلیمی وادشت گازهای گلخانه‌ای می‌باشد. مهم‌ترین نوع گازهای گلخانه‌ای گازکربینک (دی اکسیدکربن) است. اصلی‌ترین دلیل افزایش این گاز که عمر زیاد داشته و تجزیه‌پذیری بسیار کمی دارد، انسان می‌باشد. به ‌عبارت دیگر، مسبب اصلی افزایش و تشدید رخدادهای حدی عملکرد نادرست انسان در مواجه با طبیعت است. منطقه شمال غرب ایران به علت توپوگرافی کوهستانی و قرارگیری در مسیر اصلی عبور سیکلون‌های مدیترانه، مستعد رخداد بارش­های سنگین است. این پژوهش با هدف شناسایی منابع رطوبتی بارش سنگین شمال غرب ایران و همچنین تحلیل شاخص‌های ناپایداری مرتبط با آن انجام گرفته است. مواد و روش­ها منطقه مورد مطالعه در این تحقیق، شمال غرب ایران شامل استان‌های آذربایجان غربی، آذربایجان شرقی، اردبیل، شمال کردستان و غرب زنجان می‌باشد. در این پژوهش داده‌های بارش به‌صورت روزانه و ساعتی (3 ساعته) و داده‌های باد (سرعت و جهت) به‌صورت ساعتی (3 ساعته) برای 23 ایستگاه سینوپتیک واقع در شمال غرب ایران در دوره 1990-2019 از سازمان هواشناسی ایران www.irimo.ir اخذ گردید. داده‌های جو بالای ایستگاه تبریز (تنها ایستگاه جو بالا در شمال غرب ایران) از طریق سایت دانشگاه وایومینگ امریکا http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html به دست آمد. داده‌های سطح فوقانی جوی این پژوهش از پایگاه NCEP/NCAR تارنمای www.cdc.noaa.gov اخذ شد. برآوردهای حاصل از آزمون و خطا نشان داد که اگر صدک بالاتر از 99 و مساحت تحت پوشش بارش سنگین بیش از 30 درصد انتخاب شود، شرایط همدید توجیه مناسبی برای بارش‌های سنگین ارائه خواهند داد. در این مقاله، روزهایی که حداقل 7 ایستگاه به‌طور هم‌زمان در منطقه مورد مطالعه دارای بارش حداقل 20 میلی‌متر بودند انتخاب شدند. در این مطالعه با استفاده از شاخص‌های TTI،CAPE ،KI ،LI ، SI و SWEAT  وضعیت ناپایداری جو در شمال غرب ایران در ایستگاه نماینده منطقه (تبریز)، در روزهای رخداد بارش سنگین (43 روز) مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس تحلیل‌ عاملی در محیط نرم‌افزار SPSS از بین 6 شاخص، عامل‌های اصلی شناسایی شد، سپس با استفاده از تحلیل ‌خوشه‌ای، خوشه‌های اصلی استخراج گردید و نمودار اسکیوتی روزهای نماینده هر خوشه در محیط نرم‌افزار RAOB ترسیم و تفسیر شدند. برای انتخاب ایستگاه‌های نماینده منطقه شمال غرب ایران، 15 درصد (3 ایستگاه همدید) ایستگاه‌های منطقه تحقیق، بر اساس ارتفاع از سطح دریا (متر)، اقلیم (تعداد بارش سنگین و میانگین بارش سنگین در بازه زمانی مورد مطالعه) و فاصله زیاد از همدیگر (بر اساس کیلومتر و موقعیت جغرافیایی) انتخاب شدند. با استفاده از تحلیل خوشه‌ای در محیط نرم‌افزار SPSS، بر اساس متغیرهای مؤثر (رطوبت نسبی، بردار باد، آب قابل بارش) تراز میانی جو در منطقه شمال غرب ایران، خوشه‌ها استخراج شدند. سپس نماینده هر خوشه تعیین گردید و برای هر روز نماینده­ی رخداد بارش سنگین (4 روز از 43 رخداد بارش سنگین)، در هر 3 ایستگاه نماینده­ی منطقه مورد مطالعه (3 ایستگاه از 23 ایستگاه همدیدی)، مسیر و منشأ رطوبت بارش‌های سنگین با روش پس‌رو (72 ساعت قبل از روزهای بارش سنگین در شمال غرب ایران) و با استفاده از داده‌های جهانی آنالیز شده در مرکز ملی پیش‌بینی محیطی و تحقیقات جوی آمریکا (NCEP/NCAR) با گام زمانی 6 ساعته با قدرت تفکیک مکانی 5/2× 5/2 طول و عرض جغرافیایی برای ترازهای 850، 700 و 550 هکتوپاسکال، با مدل تحت وب HYSPLIT ردیابی انجام شد. با استفاده از نرم‌افزار WRPLOT نمودار گلباد برای روزهای نماینده در ایستگاه‌های نماینده شمال غرب ایران ترسیم و تفسیر شد. نمودار ترکیبی باد و بارش به‌صورت ساعتی، در محیط نرم‌افزار Excel برای روزهای نماینده در ایستگاه‌های نماینده منطقه پژوهش ترسیم و تفسیر شد. نتایج با توجه به معیارهای بارش سنگین در این مطالعه، 43 رخداد حدی بارش در دوره مشاهداتی (1990-2019) شناسایی شد. با استفاده از تحلیل خوشه‌ای سلسه‌ مراتبی به روش وارد با فاصله اقلیدوسی، از 43 رخداد بارش حدی، 2 خوشه اصلی استخراج شد. خوشه اول، رخدادهای بارش سنگین با صعود دینامیکی در منطقه مطالعه را نشان می‌دهد و خوشه دوم، شامل رخدادهای بارش سنگین با صعود همرفتی در منطقه پژوهش هستند. از بین دو خوشه، خوشه اول فراوانی بیشتری دارد و نشان از غالب بودن بارش‌های سنگین با منشأ دینامیکی به بارش‌های سنگین با ماهیت ترمودینامیکی در منطقه مطالعه در دوره مورد بررسی را دارد. با ترسیم نمودار اسکیوتی در محیط نرم‌افزار RAOB برای روزهای نماینده هر خوشه، شرایط ناپایداری در روزهای نماینده نشان از تشدید و ثبات ناپایداری جو در ترازهای بالای 850 هکتوپاسکال برای نماینده خوشه دینامیکی را داشت. در نمودار اسکیوتی روز نماینده، خوشه ترمودینامیکی ناپایداری حداکثر تا تراز 850 هکتوپاسکال مشاهده گردید. محاسبات نشان داد که با ‌توجه‌ به شاخص‌های ناپایداری و نمودار ترمودینامیکی اسکیوتی، نقش عامل همرفت در بارش‌های سنگین شمال غرب ایران کم و عامل دینامیکی دلیل اصلی بارش‌های سنگین بوده است. نتایج مطالعه بر اساس نمودار گلباد، حاکی از آن است که بادهای غالب مسبب رخدادهای بارش سنگین از سمت جنوب غربی وزیده‌اند و به‌طور متوسط 5/3 متر بر ثانیه سرعت داشته‌اند. خروجی نمودار HYSPLIT نیز تأییدکنندۀ جهت جنوب غربی منطقه مطالعه برای مسیر ورودی رطوبت بارش‌های حدی است. همچنین نتایج نمودار ترکیبی سرعت باد و بارش به‌صورت ساعتی نشان داد که حداکثر سرعت باد و بیشینه بارش در روزهای بارش سنگین، ساعت 12 گرینویچ معادل 15:30 به‌وقت محلی بوده است که نشان از تقویت سیستم دینامیکی مؤثر در منطقه در این ساعت هست؛ به عبارت دیگر، چرخند مستقر در این ساعت با همگرایی ایجاد شده، بیشینه رطوبت را به منطقه کشانده و با صعود شدید موجبات رخداد بارش‌های سنگین شمال غرب ایران را مهیا کرده است. بر اساس محاسبات انجام‌گرفته متوسط متغیری‌های جوی آب قابل بارش، رطوبت نسبی و سرعت بردار باد در رخدادهای حدی بارش در شمال غرب ایران به ترتیب 16 کیلوگرم بر متر مربع، 68 درصد و 20 متر بر ثانیه بوده است. نتیجه­‌گیری بر اساس پژوهش انجام ‌شده در منطقه شمال غرب ایران، در دوره 1990-2019 در زمینه بارش سنگین، نتایج نشان دادند که با ‌توجه ‌به شاخص‌های ناپایداری و نمودار ترمودینامیکی اسکیوتی، نقش عامل همرفت در بارش‌های سنگین بسیار کم و عامل دینامیکی دلیل اصلی بارش‌های سنگین بوده است. نتایج مطالعه بر اساس مدل HYSPLIT نشان داد که مسیر اصلی ورود رطوبت به منطقه مورد مطالعه، سمت جنوب غربی است و منشأ اصلی تأمین رطوبت بارش سنگین، دریای سرخ است. نتایج مطالعه بر اساس نمودار گلباد، حاکی از آن است که بادهای غالب در رخدادهای بارش سنگین از سمت جنوب غربی وزیده‌اند و سرعت آن‌ها به‌طور متوسط 5/3 متر بر ثانیه بوده است. نمودار ترکیبی سرعت باد و بارش به‌صورت ساعتی نشان داد که حداکثر سرعت باد در روزهای بارش سنگین، ساعت 12 گرینویچ معادل 15:30 به‌وقت محلی بوده است که نشان از تقویت سیستم دینامیکی مؤثر در منطقه مورد مطالعه در این ساعت است. انسان توانایی حذف مخاطرات جوی را ندارد. مخاطرات جوی جزئی از طبیعت هستند و انسان فقط قادر است از فراوانی و شدت این رخدادها بکاهد. در شمال غرب ایران نیز بهترین راهکار مقابله با خطرات ناشی از بارش سنگین، شناسایی علل پیدایش این رخداد، از قبیل منابع رطوبتی تأمین‌ کننده بارش سنگین و ارزیابی شاخص‌های ناپایداری که نشان از شرایط صعود برای تشکیل بارش سنگین هستند است. در گام بعدی اطلاع‌رسانی از وقوع این رخداد و هشدار بابت احتمال سیل به ساکنان منطقه نظیر کشاورزان، مسافران و ... است. بیمه کردن محصول و خانه‌های مسکونی، احداث خانه‌های مسکونی مناطق مستعد بر روی پایه‌های بلند با ارتفاع 3 یا 4 متری، افزایش پوشش گیاهی و نهال‌کاری با هدف افزایش نفوذپذیری خاک، لایروبی رودخانه‌ها برای جلوگیری از افزایش ارتفاع آب در اثر ته‌نشین شدن رسوبات، انجام اقدامات حفاظتی در ساحل رودخانه‌ها با هدف کاهش فرسایش خاک در مناطق ساحلی، استفاده از آب‌بندهای بتونی سیار در موقع بارش در مناطق کشاورزی و مسکونی با هدف جلوگیری از آسیب‌های سیل احتمالی در مواقع بارش سنگین و اجتناب از حمل ‌و نقل‌های غیر ضروری به دلیل کاهش دید، لغزندگی و آب‌گرفتگی معابر شهری و جاده‌ای از راهکارهای عمده برای کاهش تلفات ناشی از بارش سنگین محسوب می‌شوند. نتایج این پژوهش از لحاظ غالب بودن ناپایداری دینامیکی در بارش‌های سنگین، رخداد بارش سنگین در فصل بهار با علل همرفتی، رخداد بارش حدی با تأمین رطوبتی دریای سرخ توسط سیکلون مدیترانه و در تأیید تقویت سیکلون‌های مسبب بارش سنگین در ساعت 12 به‌وقت گرینویچ با نتایج سایر پژوهشگران همخوانی مطلوبی دارد.