واکاوی اثر رشته‌کوه‌های زاگرس بر تغییرات بارش‌های سودانی در غرب ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری اقلیم شناسی سینوپتیک، گروه علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشیار گروه اقلیم‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 استاد هواشناسی، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

10.22108/gep.2019.117653.1169

چکیده

رشته‌کوه‌های زاگرس به‌مثابة مهم‌ترین چهرة ناهمواری در غرب ایران علاوه بر اثر کوهساری بر وقوع بارش‌ها، بر فعالیت سامانه‌های بارشی نیز تأثیرگذارند. هدف اصلی مقالة حاضر، تحلیل اثر تقویت‌کنندة کوه‌های زاگرس بر سامانة سودانی است. برای این منظور با روش تحلیل عاملی از بین بارش‌های یک‌روزة سودانی در طول دورة 1996 تا 2017، سه نمونة بارش یک‌روزة 2 دسامبر 1999، 30 مارس 2012 و 20 مارس 2015 انتخاب و بررسی شد. روش مطالعه‌شده، استفاده از تحلیل همدیدی عناصر جوّی و مدل درون‌یابی بارش در محیط GIS بوده است. این مطالعه نشان داد وزش دمایی گرم و برخورد سامانة سودانی به دامنه‌های غربی و جنوب غربی زاگرس سبب کاهش ارتفاع ژئوپتانسیل و شکل‌گیری میدان تاوایی مثبت شده است. وزش تاوایی مثبت به سمت دامنه‌های جنوب شرقی و داخلی زاگرس نیز موجب تقویت حرکات صعودی در این دامنه‌ها شده است. در ترازهای بالاتر جوّ، وزش دمایی سرد در مجاورت با منطقة وزش دمایی گرم سطوح زیرین به کاهش ارتفاع ژئوپتانسیل تراز میانی جوّ انجامیده و حرکات صعودی هوا را تقویت کرده و شرایط مناسب ترمودینامیکی برای رشد و تقویت ابرهای همرفتی و بارش شدید بر سطح ناهمواری‌های منطقه فراهم شده است. در این پژوهش مشخص شد در همة نمونه‌ها جهت ورود سامانه و رطوبت به منطقه از دامنه و طول موج ناوة میانی جوّ پیروی کرده است. نتایج نشان داد بیشینة بارش‌ها در دامنه‌های واقع در مسیر ورود سامانه دیده شده است. همچنین تغییرات بارش بر شیب‌های تند زاگرس بیشتر از سطوح دیگر بوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Zagros Mountains Range on Sudanese Rainfall Changes in Western Iran

نویسندگان [English]

  • mehrdad kiani 1
  • hasan lashkari 2
  • houshang ghaemi 3
1 PhD Student of Synoptic Climatology, Earth Sciences Department, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Associate Professor of Climatology, Earth sciences Department, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Professor of Meteorology, Atmospheric Science & Meteorological Research Center, Tehran, Iran
چکیده [English]

Zagros Mountains range as the most important face of topography in western Iran can affect the activity of precipitation systems in addition to the effect of orography on the occurrence of precipitation. The objective of this paper is to analyze the enhancing effect of the Zagros Mountains on the Sudanese system. For this purpose, three one-day rainfall samples including December 2, 1999, March 30, 2012, and March 20, 2015 were selected and analyzed using factor analysis among one-day Sudanese rainfall systems during the period  from 1996 to 2017. The method used was synoptic analysis of atmospheric parameters and rainfall interpolation model in GIS environment. This study demonstrated that the warm air stream and contact of the Sudanese system with the western and southwestern slopes of Zagros reduced the geo-potential height and formatted a positive vorticity field. Positive vorticity blow to the southeast and inland slopes of Zagros caused upward movements on these slopes. At higher levels of atmosphere, cold air blow in adjacent to warm air blow area of lower levels of atmosphere reduced the geo-potential height of the atmosphere and enhanced the upward movement of the atmosphere. Thus, suitable thermodynamic conditions were provided for the growth and reinforcement of convective clouds and heavy rainfall over the topography surface. In this study, it was found that in all the studied rainfall samples, entrance direction of the system and humidity to region has followed from width and length of wave in middle layer of atmosphere. The results showed that the maximum precipitation was observed in the slopes located in direction of Sudanese rainfall system entrance. Also, precipitation changes on steep slopes of Zagros were also greater than other levels.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zagros
  • Sudanese
  • precipitation
  • direction
  • Topography

مقدمه
تغییرات مکانی بارش به‌طور وسیع در مجاورت قلمروهای کوهستانی روی می‌دهد. بارش عموماً در اشکال کوهستانی خود با جریان‌های صعودی هوا تقویت می‌شود. الگوی بارش مناطق کوهستانی پیچیدگی خاص خود را دارد. الگوی بارش در مناطق کوهستانی متأثر از روابط متقابل ناهمواری و گردش جوّی با صعود کوهستانی و آثار سایه‌بارانی است (Baker Perry‚ 2006: 35). مقادیر بارش در عرض‌های میانی کرة زمین عموماً با ارتفاع افزایش می‌یابد. این افزایش به آثار کوهساری وابسته است که جریان هوا را به صعود از قلمرو کوهستانی وامی‌دارد (1994: 71 ‚Basist 1992: 1305;‚Barry). رشته‌کوه‌های عمدة دنیا از قبیل آند، آلپ، هیمالیا، راکی، اطلس، البرز و زاگرس به‌طور مشخصی بر شرایط جوّی میان‌مقیاس و همدیدی تأثیرگذارند. کوهستان‌ها از راه‌های مختلف بر گردش عمومی جوّ تأثیر می‌گذارند؛ یکی از این راه‌ها، آثار مکانیکی آنهاست؛ زیرا نبود قلمروهای کوهستانی جریان بادهای برخوردکننده با آنها را تغییر می‌دهد؛ راه دیگر اینکه رشته‌کوه به‌مثابة منبعی برای انتقال و افزایش گرما عمل می‌کند و این زمانی است که سطح زمین انرژی را با گرمای محسوس و نهان گسیل می‌کند.

پیشینة پژوهش
رشته‌کوه‌ها بر فعالیت توده‌های هوا و سامانه‌های فشار تأثیر می‌گذارند. در تعدادی از مطالعات علمی انجام‌شده دربارة تأثیر و نفوذ کوهستان و ناهمواری بر بارش بحث شده است. این مطالعات روابط متقابل بین متغیرهای بارش، نمادهای ناهمواری از قبیل ارتفاع، شیب، فاصله از دریا، جهت و متغیر عرض جغرافیایی را با استفاده از مدل رگرسیون گسترش داده‌اند.
یوهانسون و همکاران (2003) اثر باد و ناهمواری را بر بارش در سوئد با مدل رگرسیون بررسی کردند.
انتوالی و همکاران (2016) در پژوهشی مشخص کردند کاهش در میزان ناهمواری به کاهش در مقادیر بارش منجر می‌شود.
واویز و بویس (2001) اثر آلپ‌های فرانسه را بر بارش سنگین با مدل رگرسیون آشکارسازی کرده‌اند. آنها در مطالعة خود مشخص کردند متغیر فاصله تا دریا بیش از سایر متغیرها بر وقوع بارش تأثیرگذار بوده است.
در مطالعات دیگر رابطة هرکدام از عوامل ناهمواری با بارش نشان داده شده است.
باسیست و همکاران (1994) در پژوهش خود بیان کردند جهت، مهم‌ترین عامل توپوگرافی در توزیع بارش بوده است.
سوبیانی (2000) در مطالعة موردی دربارة بارش و ناهمواری در شبه‌جزیرة عربستان اعتقاد دارد همبستگی بین بارش فصلی و ارتفاع به‌طور کامل برای همة فصل‌های سال در این منطقه واضح نیست.
پژوهشگرانی مانند ولتینگ و همکاران (2000)، ناینیرولا و همکاران (2000) و گودال و همکاران (1998) نیز، از مدل رگرسیون برای بررسی رابطة بارش و عوامل محلی و توپوگرافی استفاده کرده‌اند.
در کنار شرایط کوهساری، رشته‌کوه‌ها باعث ایجاد تغییرات دینامیکی جریان هوای صعودکرده به سمت ترازهای فوقانی جوّ می‌شوند. مک گینلیز (1982) نقش تاوایی افقی هوا را در تقویت چرخند در پشت به باد کوه‌های آلپ مطالعه کرد.
مرکین (1975) در پژوهش خود به این نتیجه رسید که ناهمواری به تقویت شرایط ناپایداری غیرایستایی در مناطق پشت به باد کمک می‌کند. او اعتقاد دارد جریان باد غربی با شرایط پایداری ایستایی در پشت به باد کوهستان به یک جریان ناپایدار غیرایستایی از هوا تبدیل و به چرخندزایی منجر می‌شود.
در مطالعه‌ای کانون و همکاران (2017) دریافتند شرایط توپوگرافی هموار گردش چرخندهای منطقة برون‌حاره را تقویت می‌کند و بر بارش کوهستانی تأثیر می‌گذارد.
از سویی موسکاتیلو و همکاران (2007) در پژوهش خود تعیین کرده‌اند کوههای اطلس به‌مثابة یک منبع ناهمواری در تغییرات چرخندها بر جنوب غربی ایتالیا تأثیرگذارند.
همچنین باتس (1990) در پژوهش‌های خود نشان داد کوهستان راکی چرخندگی مطلق را برای چرخندهای منطقه افزایش داده است.
از آنجایی که منطقة غرب ایران به سبب وجود تودة کوهستانی زاگرس، تنوع ناهمواری دارد و از سویی زیر نفوذ سامانه‌های آب‌وهوایی منطقة برون‌حاره قرار دارد، بارش در این منطقه به مکانیسم‌های بارش کوهستانی و روابط بین ناهمواری و سامانه‌های بارشی وابسته است. یکی از سامانه‌های عامل وقوع بارش‌ها در غرب ایران، سیستم کم‌فشارهای منطقة سودان و دریای سرخ است. به نقش این الگو در وقوع بارش‌های غرب ایران در بسیاری از منابع داخلی اشاره شده است.
محمدی و همکاران (1391) سامانه‌های سودانی را به‌مثابة کم‌فشارهایی معرفی می‌کنند که در مناطق اطراف دریای سرخ، سودان و اتیوپی تشکیل و پس از تکوین با عبور از مسیر جنوب غرب ایران سبب وقوع بارش‌های شدید در جنوب غرب و غرب ایران می‌شوند.
عساکره و همکاران (1395) بیشترین گسترش این سیستم‌های کم‌فشار را در ماه‌های آبان و آذر می‌دانند. محل تکوین سامانة سودانی، منطقة همگرایی دریای سرخ است.
لشکری (1379) در مطالعة خود به نقش سیستم‌های سینوپتیک دورة سرد سال اشاره کرده که سبب ایجاد جریان‌های جنوب و جنوب شرق در نیمة جنوبی و جریان‌های هوایی شمال و شمال غرب در نیمة شمالی شده است. همین فرایند باعث ایجاد همگرایی جریان‌ها روی دریای سرخ و تکوین مکانیسم منطقة همگرایی دریای سرخ شده است. در ارتباط با فعالیت سیستم کم‌فشار سودانی و دریای سرخ، نقش الگوهای ترازهای بالاتر جوّ نیز مهم است.
موقری و خسروی (1393) در بررسی‌های خود دربارة ارتباط کم‌فشار سودانی با بارش کرمانشاه در غرب ایران به این نتیجه رسیدند که با استقرار ناوة مدیترانه در ترازهای بالایی جوّ روی ترکیه و عراق و قرارگیری منطقة غرب ایران در قسمت جلوی آن و با همراهی کم‌فشار سودانی در سطح زمین، شرایط برای شروع بارش در غرب ایران فراهم شده است.
لشکری و خلیلیان (1391) در مطالعة خود به وجود ناوه‌ای با دامنة بلند در ترازهای میانی و بالایی جوّ اشاره کرده‌اند که سبب فعال‌شدن کم‌فشار سودانی می‌شود. رطوبت سامانة سودانی از راه دریاهای گرم عرض‌های پایین همانند دریای عمان و عرب تأمین می‌شود.
مفیدی و زرین (1384) مشخص کردند پشتة مستقر در شرق عربستان و دریای عرب در تراز میانی جوّ با ایجاد الگوی گردش واچرخندی روی دریای عمان و دریای عرب، نقش اصلی را در تغذیة رطوبتی سامانه‌های سودانی دارد؛ بنابراین محتوای رطوبتی سامانة سودانی از راه دریاهای واقع در عرض‌های پایین جغرافیایی تأمین می‌شود.
رشته‌کوه زاگرس به‌مثابة مانعی طبیعی در مسیر ورود این سامانه قرار می‌گیرد و بخش عمده‌ای از رطوبت فرارفت‌شده از سمت منطقة سودان و دریاهای نزدیک آن به شکل بارش در محدودة ناهمواری‌های زاگرس تخلیه می‌شود. از سویی رشته‌کوه زاگرس، مهم‌ترین چهرة ناهمواری در غرب ایران و یک عامل مهم تأثیرگذار در شرایط آب‌وهوایی غرب ایران است. در بعضی از منابع آب‌وهواشناسی روابط متقابل بین ناهمواری‌های زاگرس با فعالیت سامانه‌های همدیدی و وقوع بارش بررسی شده است؛ ازجمله زرین و همکاران (2011) به اهمیت اثر زاگرس بر گردش منطقه‌ای هوا اشاره کرده‌اند. این اثر به شکل‌گیری گردش چرخندی در جوّ زیرین و در فصل تابستان مربوط است.
علیجانی (2008) در پژوهش خود تأکید کرده است در دورة سرد سال بیشینة بارش در جهت غربی کوه‌های زاگرس، همبستگی بین بارش و توپوگرافی را نشان داده است.
زایتچیک و همکاران (2007) در پژوهش‌ خود نشان دادند آلبدوی موجود روی زاگرس به کاهش الگوی فرونشینی هوا منجر می‌شود که با گردش هدلی ایجاد شده است.
بارث و اشتینکول (2004) نقش کوههای زاگرس را در شکل‌گیری چرخندی روی عراق نشان دادند که به وقوع بارش در بخش‌هایی از عربستان منجر شده است.
در مطالعة سیمپسون و همکاران (2015) دربارة اقلیم خاورمیانه بیان شده است کوه‌های زاگرس گردش هوا را تا ارتفاعی از تروپوسفر تغییر می‌دهند و نقشی مهم در تعیین اقلیم خاورمیانه دارند. این نقش زاگرس زمانی است که یک سیستم کم‌فشار به‌صورت جریانی شرقی در تابستان و به علت گرمایش تراکمی قارة آسیا به کوه‌های زاگرس برخورد می‌کند.
در مطالعة حاضر چگونگی نفوذ جریان گرم و مرطوب سامانة سودانی و برخورد آن با ناهمواری‌های زاگرس و همچنین چگونگی نفوذ جریان نم ویژه و ناپایداری به نواحی غربی ایران به‌ویژه با بررسی میدان تاوایی و فرارفت نم ویژه در غرب ایران تحلیل می‌شود.

روش‌شناسی پژوهش
داده‌های استفاده‌شده
داده‌های استفاده‌شده در این مطالعه متشکل از مشاهدات اندازه‌گیری‌شدة بارش روزانة 22 ایستگاه سینوپتیک در غرب ایران (شکل 2) و داده‌های جوّی روزانة پایگاه NCEP/NCAR شامل پارامترهای ارتفاع ژئوپتانسیل (Hgt)، حرکات قائم جوّ (Omega)، دمای هوا (Air)، نم ویژه (Specific Humidity)، ترکیب مؤلفه‌مداری و مؤلفة نصف‌النهاری (Stream) در ترازهای استاندارد 850، 700 و 500 هکتوپاسکال جوّ برای شبکه‌ای جغرافیایی با مقیاس ریزنمایی (رزولوشن) 5/2 در 5/2 درجه در محدودة عرض‌های 10 تا 50 درجة شمالی و طول‌های 10 تا 70 درجة شرقی است که غرب ایران، بخشی از آن را تشکیل می‌دهد.
بارش اندازه‌گیری ایستگاه‌ها شامل داده‌های بارش روزانه در دورة 1996 تا 2017 میلادی است. این دورة آماری، طولانی‌ترین دورة آماری در غرب ایران است که بیشترین تعداد ایستگاه سینوپتیک در طول آن، آمار بارش ثبت‌شده و کامل داشته است.

روش مطالعه
در این پژوهش از روش تحلیل سینوپتیکی داده‌های جوّی و درون‌یابی داده‌های بارش در محیط GIS به‌منظور بررسی رخداد بارش یک‌روزة سودانی استفاده شده است. نخست براساس این ملاک که دست‌کم نیمی از ایستگاه‌ها رخداد بارش ثبت‌شده دارند، بارش یک‌روزه به تعداد 274 مورد در طول کل دوره تعیین شد. با آزمون Runtest در نرم‌افزار SPSS مشخص شد داده‌های بارش در سطح معناداری 95/0، توزیع همگن داشته‌اند. در ادامه میانگین بارش ایستگاه‌ها برای همة بارش‌های یک‌روزه تعیین شد. با نرم‌افزار SPSS و روش دهک‌ها، داده‌های میانگین بارش یک‌روزه در دهک‌های اول تا دهم قرار گرفت. درمجموع تعداد 26 بارش از بارش‌های یک‌روزه با دامنة میانگین بارش 9 تا 28 میلی‌متر در دهک بالا یا دهم قرار گرفتند که بارش‌های سنگین را شامل می‌شدند؛ علاوه بر اینها، نقشه‌های فشار تراز دریا برای 26 بارش روزانه با داده‌های فشار پایگاه NCCP\NCAR و نرم‌افزار GRADS تهیه و به روش کیفی و مشاهداتی الگویابی سامانه‌های عامل بارش انجام و مشخص شد الگوی بارشی 12 بارش از 26 بارش یک‌روزه از نوع سودانی بوده است. برای تعیین بهترین الگوی مناسب سودانی در محیط نرم‌افزار SPSS، یک ماتریس به ابعاد 12 در 957 تشکیل شد. هرکدام از 12 بارش یک‌روزه به‌مثابة یک متغیر در نظر گرفته و 957 پیکسل یا دادة فشار برای این متغیرها تعریف شد. با استفاده از تحلیل عاملی و چرخش واریماکس مشخص شد سه عامل اصلی 72درصد واریانس داده‌ها را تبیین کرده‌اند. عامل اول با حدود 26درصد بیشتر از سایر عوامل در واریانس داده‌ها نقش داشته است (جدول 1).
هرکدام از تاریخ‌های بارش یک‌روزه به‌مثابة یک متغیر در عامل اول، یک وزن یا اثر عاملی داشته است. متغیرها یا بارش‌های 2 دسامبر 1999 میلادی با میانگین بارش 15 میلی‌متر و وزن عاملی 906/0،
30 مارس 2012 با میانگین بارش 3/9 میلی‌متر و وزن عاملی 845/0 و 20 مارس 2015 با میانگین بارش 61/17 میلی‌متر و وزن عاملی 742/0، به ترتیب بیشترین وزن یا همبستگی را با عامل اول داشته‌اند (جدول 2). این عوامل براساس داده‌های فشار مشخص شده و درحقیقت عامل اول، پرتکرارترین مقادیر فشار را در شرایط وقوع بارش‌های سودانی داشته است؛ بارش‌های نام‌برده بیشترین همبستگی را با این عامل داشته و به‌مثابة نمونه‌هایی از سامانه‌های بارشی سودانی در این پژوهش تحلیل شده‌اند. در این مطالعه چرخش عوامل به‌منظور افزایش بار عاملی عوامل کم‌اثرتر و این موضوع اعمال شده است که متغیرها در هر عامل بیشترین وزن یا بار عاملی را داشته باشند. وزن یا بار عاملی عبارت است از همبستگی بین متغیرها با عوامل که رقمی بین 1+ و 1- را نشان می‌دهد.

جدول 1. میزان واریانس تبیین‌شده با عوامل در بارش‌های یک‌روزة سودانی
عوامل بار عاملی پراش پراش تجمعی بار عاملی با چرخش پراش با چرخش پراش تجمعی با چرخش
عامل اول 812/3 765/31 765/31 102/3 847/25 847/25
عامل دوم 064/3 530/25 295/57 813/2 441/23 288/49
عامل سوم 800/1 999/14 294/72 761/2 007/23 294/72
جدول 2. میزان اثر عاملی یا وزن هر متغیر در عامل اول در حالت چرخشی
متغیر
(بارش یک‌روزه) وزن یا اثر عاملی میانگین بارش (mm) متغیر (بارش یک‌روزه) وزن یا اثر عاملی میانگین بارش (mm)
اول (21 فوریة 1996) 048/0- 21/13 هفتم (1 نوامبر 2008) 595/0 44/9
دوم (2 دسامبر 1999) 906/0 01/15 هشتم (30 نوامبر 2008) 073/0- 13/22
سوم (8 نوامبر 1999) 119/0- 6/28 نهم (30 مارس 2012) 845/0 3/9
چهارم (18 فوریة 2001) 653/0 64/10 دهم (18 ژانویة 2014) 105/0- 56/9
پنجم (31 مارس 2004) 165/0- 17/21 یازدهم (7 مارس 1997) 319/0 08/12
ششم (1 می 2004) 273/0 80/10 دوازدهم (20 مارس 2015) 742/0 61/17


پس از تعیین سامانه‌های سودانی مطالعه‌شده، از نقشه‌های ترکیبی فرارفت رطوبت و ارتفاع ژئوپتانسیل، وزش دمایی و تندی باد و تاوایی و تندی باد و نقشه‌های حرکات قائم (امگا) برای بررسی اثر دینامیکی زاگرس روی فعالیت این سامانه استفاده شده است. در این مطالعه با استفاده از تحلیل درون‌یابی کریجینگ در محیط GIS، نقشة توزیع بارش روز مدنظر تهیه شد؛ همچنین نقشه‌های ترکیبی توزیع نم ویژه و امگا در ترازهای 850 و 700 هکتوپاسکال، نقشة ترکیبی شیب منطقه و منحنی‌های هم‌بارش ترسیم شد.
با توجه به اینکه ایستگاه‌های مطالعه‌شده در جهات شیب مختلف رشته‌کوه‌های زاگرس قرار دارند
(شکل 1)، برای مطالعة نقش جهت کوه‌های زاگرس بر تغییرات بارش، 8 جهت اصلی و فرعی در نظر گرفته شد. ایستگاه‌هایی که در یک جهت مشابه نسبت به زاگرس قرار داشتند، در یک گروه یا جهت قرار گرفتند و میانگین بارش این ایستگاه‌ها به‌مثابة بارش آن جهت شیب زاگرس تعیین شد. به این ترتیب نمودار توزیع بارش در جهات مختلف رشته‌کوه زاگرس ترسیم شد.


شکل 1. جهت شیب ناهمواری‌های زاگرس در غرب ایران
جدول 3. میانگین بارش نمونه‌های بارش سودانی ایستگاه‌های واقع در جهت‌های شیب کوه‌های زاگرس
جهت جغرافیایی ایستگاه میانگین بارش
2 دسامبر 1999 30 مارس 2012 20 مارس 2015
شمال (N) زرینه اوباتو 1/3 6 3
شمال شرقی (NE) بیجار، سنندج 15/4 25/14 70/9
شرق (E) قروه، همدان - نوژه، الیگودرز 33/8 73/15 76/14
جنوب شرقی (SE) همدان - فرودگاه، کنگاور، نهاوند، ملایر، بروجرد 84/21 60/8 06/24
جنوب (S) کرمانشاه، خرم‌آباد، الشتر، کوهدشت 25/30 65/7 62/21
جنوب غربی (SW) دهلران 24 0 29
غرب (W) مریوان، روانسر، سرپل، اسلام‌آباد غرب، ایلام 4/7 92/7 15
شمال غربی (NW) سقز 7/2 11 10


منطقة پژوهش
منطقة مطالعه‌شده برای این پژوهش، محدودة رشته‌کوه‌های زاگرس در غرب ایران شامل تمام نواحی استان‌های همدان، کردستان، کرمانشاه، ایلام و لرستان است. این منطقه، محدودة ویژه‌ای برای مطالعة روابط بین بارش و برجستگی‌های طبیعی به علت ویژگی‌های آب‌وهوایی و ناهمواری‌های آن است که بارش فصلی دورة سرد سال و بارش کوهستانی دارد و ارتفاع ناحیه از سطح دریا در بخش‌هایی از آن (بخش شرقی) به بیش از 4000 متر نیز می‌رسد.
روند عمومی ناهمواری‌های زاگرس و رشته‌کوه‌های آن، امتداد شمال غربی به جنوب شرقی دارد. بزرگ‌ترین و پیوسته‌ترین ارتفاعات در محدودة زاگرس شکسته در استان‌های همدان، کردستان و شرق لرستان یافت می‌شود؛ جایی که ارتفاع رشته‌کوه‌های بزرگ به بیش از 3000 متر می‌رسد (شکل 2).


شکل 2. موقعیت جغرافیایی و وضعیت ناهمواری‌های زاگرس در غرب ایران


یافته‌های پژوهش
توزیع بارش بر سطح منطقه
تحلیل درون‌یابی کریجینگ برای نمونة بارش سودانی 2 دسامبر 1999 میلادی (شکل 3- الف) نشان می‌دهد بیشینة بارش‌های روزانه در استان‌های غربی ایران در بخش جنوب شرقی روی داده و به سمت شمال غربی از شدت بارش‌ها کاسته شده است. هستة اصلی این بارش‌ها، منطقة خرم‌آباد و کوهدشت در سمت دامنه‌های جنوبی زاگرس بوده است. در نمونة دوم یعنی بارش 30 مارس 2012 (شکل 3- ب)، بیشینة بارش‌ها در بخش شمال شرقی، شرقی و مرکزی منطقه دیده می‌شود. قروه، هستة اصلی بیشینة بارش‌ها، در بخش دامنه‌های شمال شرقی زاگرس قرار دارد. بخش‌های جنوبی و جنوب غربی بارش کمتری داشته‌اند.
شکل (3- ج) توزیع بارش 30 مارس 2015 را بر سطح نواحی غربی ایران نشان می‌دهد. همان‌طور که روی شکل دیده می‌شود، بخش‌های جنوب شرقی و جنوبی از بیشینة بارش‌ها برخوردار بوده‌اند. هستة اصلی بارش‌ها روی منطقة بروجرد و نواحی پیرامون آن شامل خرم‌آباد، الشتر و نهاوند قرار دارد. درمجموع در هر سه نمونة بارش‌های سودانی، کمینة بارش‌ها در بخش شمالی دیده می‌شود.


شکل 3. توزیع درون‌یابی کریجینگ بارش‌های سودانی در غرب ایران؛ نمونه‌های بارشی 2 دسامبر 1999،
30 مارس 2012 و 20 مارس 2015 میلادی


توزیع فراوانی بارش در جهات مختلف کوهستان زاگرس
فراوانی میانگین بلندمدت بارش‌های یک‌روزة سودانی (1996-2017) نشان می‌دهد تجمع بیشینة بارش‌ها در جهت جنوبی و سپس جهات جنوب شرقی و جنوب غربی زاگرس روی داده است
(شکل 4). شکل (5)، توزیع فراوانی بارش را در جهات مختلف رشته‌کوه‌های زاگرس براساس موقعیت جغرافیایی ایستگاه و به‌ویژه محل قرارگیری آنها در دامنه‌های مختلف ناهمواری‌های زاگرس نشان می‌دهد. در نمونة بارشی 2 دسامبر 1999 (شکل 5- الف)، فراوانی بارش‌ها برای محدودة بین جهات جغرافیایی 135 تا 225 درجه محاسبه شده است؛ به بیان دیگر رخداد بیشینة بارش‌ها در دامنه‌های رو به باد جنوب شرقی، جنوب و جنوب غربی زاگرس شکل گرفته است. این پراکنش جغرافیایی از بارش‌ها ممکن است به جهت ورود سامانة سودانی و مسیر فرارفت نم ویژة آن به منطقة مرتبط باشد که در ادامة پژوهش بررسی می‌شود. در نمونة بارشی 30 مارس 2012 (شکل 5- ب)، فراوانی بارش‌ها بیشتر بین جهات جغرافیایی
45 درجه تا 135 درجه دیده شده است؛ جایی که بیشتر شیب‌های رو به شرق و شمال شرقی زاگرس را شامل می‌شود. در بارش 20 مارس 2015
(شکل 5- ج) همانند نمونة اول، فراوانی بارش‌ها در محدودة بین جهات جغرافیایی 135 تا 225 درجه روی داده است.


شکل 4. نمودار فراوانی میانگین بلندمدت بارش‌های یک‌روزة سودانی ایستگاه‌های غرب ایران (1996-2017)
در جهات مختلف زاگرس


برمبنای شکل (6)، به‌طور میانگین در هر سه نمونه، فراوانی چشمگیری از بارش‌های سودانی در دامنه‌های جنوبی و جنوب شرقی زاگرس دیده شده است. کمینة فراوانی بارش‌ها هم مربوط به جهت شمالی بوده است.


شکل 5. نمودار توزیع فراوانی الگوهای بارش 2 دسامبر 1999، 30 مارس 2012 و 20 مارس 2015 میلادی در جهات هشتگانة جغرافیایی غرب ایران براساس موقعیت ایستگاه‌ها نسبت به دامنه‌های زاگرس

شکل 6. نمودار فراوانی میانگین مقدار بارش ایستگاه‌های غرب ایران در جهات مختلف جغرافیایی؛
نمونه‌های بارشی 2 دسامبر 1999 (الف)، 30 مارس 2012 (ب) و 20 مارس 2015 (ج)


تحلیل دینامیکی
الگوی فرارفت نم ویژه و ارتفاع ژئوپتانسیل
نقشة ترکیبی ارتفاع ژئوپتانسیل و فرارفت رطوبت برای بارش 2 دسامبر 1999 میلادی (شکل 7)، شکل‌گیری یک مرکز کم‌فشار را بر غرب رشته‌کوههای زاگرس نشان داده است. از سویی فرارفت جریان نم ویژه از سمت سودان به سمت نواحی غربی ایران انجام شده است. نقشه‌های ترکیبی ترازهای 700 (شکل 7- ب) و 500 (شکل 7- ج) هکتوپاسکال جوّ، استقرار ناوة بادهای غربی را بر منطقة مطالعه‌شده نشان داده است. این آرایش از استقرار الگوها در ترازهای مختلف جوّ بیان‌کنندة وجود شرایط ناپایداری در روز وقوع بارش در نواحی غربی ایران بوده است. در تراز 700 هکتوپاسکال (شکل 7- ب)، فرارفت جریان نم ویژه از سمت سودان و منطقة دریای سرخ به سمت شمال و غرب ایران رخ داده است. بر این اساس در این تراز، منطقة غرب ایران زیر نفوذ یک جریان مرطوب جنوبی قرار گرفته است. در این تراز، حرکت جریان رطوبت از سمت دریای عرب در جنوب شبه‌جزیرة عربستان آغاز شده است. این جریان نخست مسیر شرق به غرب داشته که پس از رسیدن به موقعیت دریای سرخ و منطقة سودان به دلیل استقرار مرکز کم‌فشار در این منطقه، جریان رطوبت حالت همگرایی پیدا کرده است. نقشة ترکیبی تراز 500 هکتوپاسکال نشان داده است روی جنوب عربستان و دریای عرب، یک جریان واچرخندی گسترده شکل گرفته که چرخش پیکان‌های هوا در اطراف این مرکز در جهت موافق حرکت عقربه‌های ساعت بوده است؛ بنابراین جریان رطوبت از سمت دریای عرب به طرف غرب در جهت حرکت ساعت‌گرد این پرفشار تا منطقة دریای سرخ و سودان کشیده شده است. روی نقشه‌های 850 و 700 هکتوپاسکال، بیشترین مقادیر نم ویژه روی دریای سرخ دیده شده است؛ همچنین در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال، ناوة عمیق مدیترانه از سمت نواحی غربی ایران تا منطقة دریای سرخ و سودان کشیده شده است. محور آن امتداد شمال شرقی - جنوب شرقی داشته است. حرکت چرخندی مخالف حرکت عقربه‌های ساعت در امتداد این ناوه باعث انتقال جریان رطوبت از سمت دریای سرخ به طرف نواحی غربی ایران شده است
(شکل 7- ب و ج).


شکل 7. نقشه‌های ترکیبی ارتفاع ژئوپتانسیل و فرارفت نم ویژه در ترازهای 850 (الف)، 700 (ب) و
500 (ج) هکتوپاسکال نمونة بارشی 2 دسامبر 1999


در نمونة دوم یعنی بارش 30 مارس 2012، در تراز 850 هکتوپاسکال (شکل 8- الف)، جریان رطوبت سامانة سودانی به سمت نواحی شمال غربی ایران تغییر مسیر داده و مساحت بیشتری از غرب و شمال غربی ایران زیر نفوذ ناپایداری و رطوبت قرار گرفته است. رخداد بیشینة بارش‌ها در ایستگاه‌های شمال شرقی زاگرس به دلیل همین تغییر مسیر فرارفت رطوبت به سمت شمال غربی ایران بوده است. الگوی حرکت سامانه و فرارفت رطوبت از سمت دریاهای گرم عرض‌های پایین مشابه نمونة اول است. در تراز 700 هکتوپاسکال (شکل 8- ب) بیشینة فرارفت نم ویژه به سمت شمال شرقی ایران گسترش یافته است؛ زیرا موقعیت واچرخند عربستان به سمت شرق جابه‌جا شده است.
در تراز 500 هکتوپاسکال (شکل 8- ج) مشاهده می‌شود مقدار نم ویژه نسبت به نمونة اول در این تراز افزایش داشته است. هم طول و هم دامنة موج بادهای غربی روی ایران گسترش جالب توجهی داشته و همین به گسترش جریان نم ویژة سامانة سودانی در ترازهای زیرین جوّ کمک کرده است. امتداد شمال غربی - جنوب غربی ناوه سبب شده است ایستگاه‌های دامنة غربی زاگرس بیشتر متأثر از جریان واگرایی لایة میانی جوّ قرار گیرند و بارش اندکی داشته باشند. در این نمونه از بارش‌ها، هستة مرکزی ناوه فاصلة زیادی با نواحی غربی ایران داشته و از این جهت با نمونة اول متفاوت است.
در نمونة سوم بارش‌ها یعنی بارش 20 مارس 2012، در ترازهای 850 و 700 هکتوپاسکال
(شکل 9- الف و ب)، همانند نمونة دوم بارش‌ها، مکانیسم فرارفت رطوبت همانند نمونه‌های اول و دوم است؛ اما همانند نمونة دوم به دلیل گستردگی دامنه و طول موج بادهای غربی مساحت زیادی از ایران زیر نفوذ جریان رطوبت سطوح زیرین جوّ بوده است.


شکل 8. نقشه‌های ترکیبی ارتفاع ژئوپتانسیل و فرارفت نم ویژه در ترازهای 850 (الف)، 700 (ب) و
500 (ج) هکتوپاسکال نمونة بارشی 30 مارس 2012

شکل 9. نقشه‌های ترکیبی ارتفاع ژئوپتانسیل و فرارفت نم ویژه در ترازهای 850 (الف)، 700 (ب) و
500 (ج) هکتوپاسکال نمونة بارشی 20 مارس 2015


همانند نمونة اول در تراز 500 هکتوپاسکال
(شکل 9- ج)، هستة مرکزی ناوه در نزدیکی مرزهای غربی ایران قرار داشته است. غرب ایران در بخش شرقی و جنوب شرقی محور ناوه قرار داشته و به دلیل گسترش عرضی هستة مرکزی ناوه، فرارفت جریان نم ویژة سطوح زیرین به منطقه از سمت جنوب به شمال صورت گرفته است. در هر سه نمونة بارشی، جهت ورود سامانه به‌ویژه فرارفت نم ویژه از شکل، امتداد و گسترش طولی و عرضی ناوة تراز میانی جوّ پیروی کرده است.


الگوی جریان هوا و وزش دمایی
با بررسی نقشه‌های ترکیبی جریان هوا و وزش دما مشخص می‌شود سامانة سودانی در ترازهای زیرین جوّ ماهیت دمایی گرم داشته است. در هر سه نمونه، وزش دمایی گرم به سمت نواحی غربی ایران مشاهده می‌شود. در تراز 850 هکتوپاسکال برای بارش
2 دسامبر 1999 (شکل 10)، مقدار دما روی منطقة تشکیل سامانة کم‌فشار سودانی نسبت به نمونة بارشی 30 مارس 2012 (شکل 11) و نمونة بارشی 20 مارس 2012 (شکل 12) افزایش بیشتری را نشان داده است. در این نمونه‌ها در تراز 700 هکتوپاسکال وزش هوای گرم از سمت عرض‌های پایینی به‌ویژه از سمت دریای عرب و منطقة سودان به سمت دامنه‌های جنوبی زاگرس در غرب ایران کشیده شده است. از سویی ریزش هوای سرد از سمت شمال در ترازهای بالاتر بر بیشتر بخش‌های شمالی منطقة پژوهش تأثیر گذاشته و بخش‌های جنوبی زیر نفوذ جریان گرم و مرطوب سودانی بوده است.
در تراز 500 هکتوپاسکال وزش جریان گرم سودانی به منطقه تضعیف شده که نشان می‌دهد فعالیت این سامانه بیشتر متوجه تراز 850 هکتوپاسکال جوّ است.


شکل 10. نقشه‌های ترکیبی وزش دمایی و جریان باد در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال؛ بارش 2 دسامبر 1999

شکل 11. نقشه‌های ترکیبی وزش دمایی و جریان باد در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال؛ بارش 30 مارس 2012

شکل 12. نقشه‌های ترکیبی وزش دمایی و جریان باد در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال؛ بارش 20 مارس 2015


الگوی میدان تاوایی
تاوایی، یکی از متغیرهای کلیدی در صعود هواست. همان‌طور که مشاهده شد در زمان رخداد بارش‌های مطالعه‌شدة سودانی، وزش دمایی گرم در سطوح زیرین از سمت منطقة دریای سرخ و سودان به سمت غرب ایران روی داد. بر این اساس وزش دمایی گرم در جهت عمودی موجب افت ارتفاع ژئوپتانسیل در دامنه‌های غربی زاگرس در تراز 850 هکتوپاسکال شده است. همچنین مشخص شد با افزایش ارتفاع در تراز 500 هکتوپاسکال، دمای هوا کاهش یافته و وزش دمایی گرم تضعیف شده است و همین موجب افزایش ارتفاع ژئوپتانسیل در سطوح میانی جوّ و منفی‌شدن تاوایی می‌شود؛ اما در مجاورت وزش دمایی گرم سطوح زیرین و نامتقارن با آن، وزش دمایی سرد از سمت شمال غربی ایران به سمت جنوب غربی مشاهده شد که سبب افت ارتفاع ژئوپتانسیل به سمت سطح زمین و درنتیجه افت ارتفاع تراز میانی جوّ می‌شود؛ بنابراین در تراز میانی روی جریان سرد سطحی، مقادیر تاوایی مثبت و روی جریان گرم سطحی، تاوایی منفی شکل می‌گیرد؛ از این رو حرکات صعودی در تراز میانی جوّ به سبب وجود میدان تاوایی مثبت در مجاورت میدان تاوایی منفی تقویت می‌شود؛ زیرا وجود مقادیر منفی تاوایی در تراز میانی روی میدان تاوایی مثبت سطوح زیرین و کم‌فشار سطحی سبب ایجاد واگرایی فوقانی و مکش هوا از سطوح زیرین می‌شود. همین جریان واگرا در مجاورت میدان تاوایی مثبت سطوح میانی قرار دارد و سبب تقویت این میدان و افزایش حرکات شدید عمودی می‌شود؛ بنابراین همان‌طور که در نقشه‌های وزش دمایی مشخص شد، نامتقارنی میدان وزش دما، نقش مهمی در دینامیک چرخندزایی در دامنه‌های رو به باد کوه‌های زاگرس دارد.
همان‌طور که در شکل‌های (11)، (12) و (13) دیده می‌شود، در ترازهای 700 و 500 هکتوپاسکال موقعیت میدان تاوایی مثبت نسبت به سطوح زیرین اندکی به سمت شمال جابه‌جا شده است و از جنوب غربی زاگرس به غرب زاگرس و منطبق بر جریان وزش دمایی سرد سطوح زیرین قرار گرفته است. ارتفاع زیاد زاگرس سبب کاهش دما و افت ارتفاع ژئوپتانسیل در تراز 700 و 500 هکتوپاسکال جوّ و درنتیجه تقویت تاوایی مثبت و چرخند زیرین شده است و درنهایت به تقویت سامانة کم‌فشار گرم و مرطوب سودانی در تراز میانی جوّ می‌انجامد. درمجموع در هر سه نمونة بارش سودانی، وزش تاوایی مثبت از سمت غرب و جنوب غرب زاگرس به سمت دامنه‌های جنوبی و جنوب شرقی سبب افزایش شدت حرکات عمودی و رشد ابرهای همرفتی و کومولوس در منطقه و رخداد شدت بارش‌ها در این دامنه‌ها شده است.
در نمونة بارش 30 مارس 2012 (شکل 13)، وزش تاوایی مثبت از سمت جنوب و جنوب شرق زاگرس درنهایت همگرایی و صعود هوا را در بخش شمال شرقی زاگرس به همراه داشته است. به این دلیل در این نمونه، بیشینة بارش سودانی در بخش‌های شمال شرقی زاگرس مشاهده شده است.


شکل 13. نقشه‌های ترکیبی تاوایی و جریان باد در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال؛ بارش 2 دسامبر 1999

شکل 14. نقشه‌های ترکیبی تاوایی و جریان باد در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال؛ بارش 30 مارس 2012

شکل 15. نقشه‌های ترکیبی تاوایی و جریان باد در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال؛ بارش 20 مارس 2012

الگوی حرکات بالاسوی جوّ (اُمِگا)
وزش تاوایی مثبت به شکل‌گیری حرکات صعودی در سمت پشت باد یک ناوه منجر می‌شود. هرگاه وزش هوای گرم در یک نقطه به مقدار بیشینة خود برسد، صعود هوا روی می‌دهد؛ در حالی که بیشینة هوای سرد موجب نزول هوا می‌شود. یکی از پارامترهای اصلی جوّ که مقدار آن نشان‌دهندة نوع حرکات عمودی است، امگا نام دارد. مقادیر منفی پارامتر امگا نشان‌دهندة حرکات صعودی و همگرایی و مقادیر مثبت آن حاکی از حرکات نزولی و واگرایی است.
همان‌طور که در بررسی نقشه‌های تاوایی بیان شد، در سطوح زیرین جوّ وزش تاوایی مثبت در جنوب غربی زاگرس و در سطوح میانی در غرب زاگرس سبب وقوع حرکات صعودی به سمت دامنه‌های جنوب، جنوب شرقی و داخلی زاگرس می‌شود. بررسی نقشه‌های امگا برای سامانة بارشی 2 دسامبر 1999 (شکل 16) نشان می‌دهد در ترازهای مختلف بر اثر وزش تاوایی مثبت، هسته‌هایی از امگای منفی در بخش‌های شرقی و مرکزی زاگرس تشکیل شده است؛ در حالی که در غرب زاگرس مقادیر مثبت امگا شرایط نزول هوا و واگرایی را نشان می‌دهد؛ زیرا همان‌طور که اشاره شد در این نمونة بارشی ناوه گسترش عرضی کمتری داشته و فقط بخش‌های جنوب شرقی و مرکزی زاگرس زیر منطقة پشت باد ناوه قرار داشته‌اند و شدت حرکات صعودی در این قسمت‌ها روی داده است.
در نمونه‌های بارشی 30 مارس 2012 (شکل 17) و 20 مارس 2015 (شکل 18) به دلیل گسترش عرضی چشمگیر ناوة ترازهای میانی جوّ و افزایش طول و دامنة موج بادهای غربی، بیشتر مساحت منطقه در بخش جنوب شرقی محور ناوه یعنی منطقة وزش تاوایی مثبت و وقوع حرکات صعودی قرار داشته است. به این دلیل مقادیر منفی امگا بر شکل‌های (17) و (18) در ترازهای مختلف روی نواحی غربی ایران مشاهده می‌شود؛ زیرا وزش تاوایی مثبت به سمت منطقة پشت باد ناوه است. بیشترین رقم امگای منفی در تراز 500 هکتوپاسکال مشاهده می‌شود و نشان می‌دهد در این تراز سرعت حرکات بالاسو شدیدتر از سطوح پایینی بوده است؛ به‌طوری که مقادیر امگا برای این تراز در نمونة بارشی اول (شکل 16)، نمونة بارشی دوم (شکل 17) و در نمونة بارشی سوم
(شکل 18) به ترتیب به 25/0-، 3/0- و 3/0- پاسکال بر ثانیه رسیده است.



شکل 16. نقشة پارامتر امگا در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال؛ بارش 2 دسامبر 1999 میلادی

شکل 17. نقشة پارامتر امگا در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال؛ بارش 2 دسامبر 1999 میلادی

شکل 18. نقشة پارامتر امگا در ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال؛ بارش 20 مارس 2015


با افزایش حرکات صعودی هوا و آزادشدن گرمای نهان و تراکم رطوبت، ابرهای کومه‌ای‌شکل لایة زیرین جوّ به دلیل غلبة جریان‌های بالاسوی شدید به‌تدریج رشد کرده و ابرهای همرفتی ضخیم‌تر و شرایط مناسبی برای ایجاد بارش‌های همرفتی و شدید فراهم شده است. به این ترتیب نقش دامنه‌های رو به باد به‌ویژه جنوب و جنوب شرقی در تشدید جریان‌های همرفتی محلی و تغییر مقدار و شدت بارش‌ها در این منطقه کاملاً توجیه‌پذیر است. درنتیجه بارش‌ها تفاوت‌های محلی شدیدی دارند.

توزیع فرارفت نم ویژه و ناپایداری روی منطقه
به‌منظور مشخص‌کردن جزئیات بیشتری از نحوة ورود سامانة سودانی و جریان رطوبت و ناپایداری به منطقه از نقشة ترکیبی دو پارامتر نم ویژه و امگا برای موقعیت جغرافیایی 32 تا 36 درجة عرض شمالی و 45 تا 51 درجة طول شرقی استفاده شده است. این مختصات، محدودة پنج استان غربی ایران و بخش‌هایی از مناطق مجاور را تشکیل می‌دهد.
با بررسی نقشه‌های ترکیبی نم ویژه و امگا روی منطقه برای سه نمونة بارشی مشاهده می‌شود که مقدار نم ویژه علاوه بر تغییرات عمودی، تغییرات افقی نیز دارد. مقدار نم ویژه در تراز 850 هکتوپاسکال بیش از تراز 700 هکتوپاسکال بوده است. همچنین بخش‌های نزدیک به مسیر ورود سامانه، مقدار نم ویژة بیشتری داشته‌اند. جهت و مسیر ورود رطوبت و ناپایداری به منطقه، نقش مهمی در توزیع بارش‌ها داشته است؛ به‌طوری که در نمونة بارشی اول (شکل 19)، مسیر ورود سامانه از سمت جنوب و جنوب شرقی به طرف دامنه‌های جنوب شرقی و مرکزی، در نمونة بارشی دوم (شکل 20) از سمت شرق و جنوب شرقی و در نمونة بارشی سوم (شکل 21) از سمت جنوب و جنوب شرقی روی داده است. بیشینة مقادیر نم ویژه در همة نمونه‌ها در بخش جنوب شرقی زاگرس مشاهده شده است که برای بارش 2 دسامبر 1999 برابر با 5 گرم در هزار، برای بارش 30 مارس 2012 برابر با 8 گرم در هزار و برای بارش 20 مارس 2015 نیز برابر با 9 گرم در هزار در تراز 80 هکتوپاسکال مشاهده می‌شود.
بیشینة حرکات بالاسو براساس مقادیر امگا برای نمونة بارشی 2 دسامبر 1999 (شکل 19) در بخش جنوب شرقی برابر با 2/0- پاسکال بر ثانیه، برای نمونة بارشی 30 مارس 2015 (شکل 20) در بخش مرکزی برابر با 25/0 پاسکال بر ثانیه و برای نمونة بارشی 20 مارس 2012 (شکل 21) در بخش غربی برابر با 25/0- پاسکال بر ثانیه بوده است. به این ترتیب ناپایداری‌ها در مسیر ورود سامانة سودانی برای هرکدام از نمونه‌ها در منطقه شکل گرفته است. دامنه‌های رشته‌کوه زاگرس که در مسیر و هم‌جهت با سامانه بوده‌اند، بر شدت حرکات صعودی هوا افزوده‌اند؛ در حالی که دامنه‌های دور از مسیر دسترس سامانه همانند بخش‌های شمالی استان کردستان، نقشی در تقویت سامانة سودانی نداشته‌اند.


شکل 19. مسیر ورود ناپایداری براساس مقادیر نم ویژه (گرم در هزار) و امگا (پاسکال بر ثانیه)؛ بارش 2 دسامبر 1999

شکل 20. مسیر ورود ناپایداری براساس مقادیر نم ویژه (گرم در هزار) و امگا (پاسکال بر ثانیه)؛ بارش 30 مارس 2015

شکل 21. مسیر ورود ناپایداری براساس مقادیر نم ویژه (گرم در هزار) و امگا (پاسکال بر ثانیه)؛ بارش 20 مارس 2012


رابطة بین بارش و شیب ناهمواری‌های زاگرس
بررسی نقشة ترکیبی شیب و منحنی‌های هم‌بارش برای بارش 2 دسامبر 1999 (شکل 22– الف) مشخص کرده تغییرات بارش در بخش‌های کوهستانی و پرشیب زاگرس به‌ویژه جنوب شرقی آن بیش از بخش‌های کم‌شیب منطقه است. در دامنه‌های پرشیب جنوبی زاگرس همانند خرم‌آباد و کرمانشاه و دامنه‌های جنوب شرقی همانند بروجرد، همدان و نهاوند بر شدت بارش افزوده شده است؛ در حالی که برای نمونة بارشی 30 مارس 2012 (شکل 22– ب) به دلیل نفوذ سامانه از سمت شرق، شدت بارش‌ها در شیب‌های کمتر از 37 درجه مشاهده می‌شود. در نمونة بارشی 20 مارس 2015 (شکل 22– ج) نیز همانند نمونة بارشی 2 دسامبر 1999 روی شیب‌های تند بر شدت بارش‌ها افزوده شده است و تغییرات بارش با افزایش شیب منطقه رابطة مستقیمی را نشان می‌دهد. در هر دوی این سامانه‌ها، جهت ورود سامانة بارشی از سمت جنوب و جنوب شرقی منطقه روی داده و سامانه توانسته است به درون منطقه و مناطق پرشیب و کوهستانی داخلی غرب ایران نفوذ کند.
دامنه‌های شمالی زاگرس همانند استان کردستان به‌ویژه برای دو نمونة بارشی 2 دسامبر 1999 و
30 مارس 2012، نقش دامنة پشت به باد را داشته و بارش‌ها در این منطقه کاهش یافته است؛ زیرا با تخلیة رطوبتی سامانه در بخش جنوبی و مرکزی زاگرس، سامانه در این دامنه‌ها تضعیف شده و تغییرات بارش با توجه به شیب کوهستان بسیار ناچیز است.


شکل 22. نقشة ترکیبی شیب ناهمواری‌های زاگرس و منحنی‌های هم‌بارش؛ بارش 2 دسامبر 1999 (الف)،
بارش 30 مارس 2012 (ب) و بارش 20 مارس 2015 (ج)


نتیجه‌گیری
در این مطالعه، داده‌های بارش مشاهده‌شده از سطح 22 ایستگاه نواحی غربی ایران و داده‌های پارامترهای جوّی پایگاه NCEP/NCAR مربوط به ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال برای بررسی سامانه‌های بارشی یک‌روزة سودانی به کار رفت. سه نمونه از بارش‌ها تحلیل شد که به‌طور فراگیر در تمامی ایستگاه‌های غرب ایران روی داده بود.
بررسی‌ها نشان داد استقرار ناوة مدیترانه روی نواحی غربی ایران و عمیق‌شدن آن تا منطقة سودان و دریای سرخ موجب شکل‌گیری جریان چرخندی و فرارفت رطوبت از سمت دریاهای عرب و سرخ به طرف غرب ایران به شکل یک جریان مرطوب جنوبی شده است. این جریان مرطوب در ترازهای زیرین جوّ با وزش دمایی گرم از سمت عرض‌های جنوبی همراه شده است. مسیر ورود سامانه و فرارفت نم ویژه به منطقه از گسترش عرضی و طولی ناوه یعنی دامنه و طول موج ناوة تراز میانی جوّ پیروی کرده است.
فرایند وزش دمایی گرم و برخورد سامانة سودانی به دامنه‌های جنوبی و جنوب غربی زاگرس باعث آزادشدن گرمای نهان و حرکات صعودی شده است. این وضعیت موجب تقویت چرخندزایی و وزش تاوایی مثبت تراز زیرین جوّ به سمت دامنه‌های جنوب شرقی و داخلی زاگرس شده است. با صعود هوا به ترازهای بالاتر جوّ و کاهش دمای تودة هوا به‌تدریج جریان واگرایی فوقانی روی منطقة وزش دمای گرم سطوح زیرین شکل می‌گیرد. این واگرایی سبب تخلیة هوای سطوح زیرین و تقویت چرخندزایی ترازهای زیرین جوّ می‌شود. وزش دمایی سرد در تراز میانی جوّ در حالت نامتقارن با وزش دمایی گرم سطوح زیرین موجب کاهش ارتفاع ژئوپتانسیل با کمک جریان واگرایی فوقانی مجاور می‌شود و به این ترتیب میدان تاوایی مثبت تراز میانی جوّ شکل می‌گیرد و به تقویت حرکات چرخندزایی و صعودی می‌انجامد. وزش تاوایی مثبت موجب شکل‌گیری حرکات بالاسو و صعودی در پشت باد یک ناوه می‌شود؛ به این دلیل در بخش‌های جنوبی، شرقی و مرکزی زاگرس بر شدت حرکات صعودی هوا افزوده می‌شود. با افزایش حرکات صعودی و آزادشدن گرمای نهان و تراکم رطوبت، ابرهای کومه‌ای و همرفتی رشد می‌کند، ضخیم‌تر و شرایط برای رخداد بارش شدید فراهم می‌شود.
جهت و مسیر ورود سامانة سودانی و جهات جغرافیایی زاگرس که رو به محل ورود سامانه و وزش تاوایی مثبت بوده‌اند، نقش مهمی در تغییرات بارش سودانی بر عهده داشته‌اند. شدت افزایش بارش‌ها رابطة مستقیمی با جهت و مسیر ورود سامانه و فرارفت نم ویژه به منطقه داشته است؛ به این دلیل بخش‌های جنوب شرقی و جنوبی و بخش‌هایی از دامنه‌های داخلی زاگرس که در مسیر ورود سامانة مرطوب سودانی قرار داشته‌اند، بارش بیشتری را دریافت کرده‌اند. فراوانی بارش‌ها در شیب‌های رو به شمال و بخش‌های شمالی کردستان به‌شدت کاهش یافته است. زمانی که سامانه از جنوب و جنوب شرق به منطقه نفوذ کرده است، شدت بارش‌ها و تغییرات مکانی آن بر شیب‌های تند زاگرس افزایش می‌یابد؛ اما وقتی سامانه از شرق و شمال شرق به منطقه نفوذ کرده، فراوانی بارش‌ها در شیب‌های کمتر از 37 درجه بیشتر بوده است.

منابع
عساکره، حسین، قائمی، هوشنگ، رضایی، شیما، (1395). بررسی مکانیسم گسترش و شدت کم‌فشار دریای سرخ، فصلنامة آمایش جغرافیایی فضا، سال 6، شمارة 21، 89-77.
لشکری، حسن، خلیلیان، ویدا، (1391). تحلیل سینوپتیکی پهنة بارش سامانة ادغامی سودانی‌مدیترانه‌ای روی ایران، فصلنامة پژوهش اطلاعات جغرافیایی، دورة 21، شمارة 84، 36-21.
لشکری، حسن، (1379). مکانیسم تکوین منطقة همگرایی دریای سرخ، فصلنامة تحقیقات جغرافیایی، دورة 15، شمارة 58، 184-167.
محمدی، حسین، فتاحی، ابراهیم، شمسی‌پور، علی‌اکبر، اکبری، مهری، (1391). تحلیل دینامیکی سامانه‌های سودانی و رخداد بارش‌های سنگین در جنوب غرب ایران، نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 12، شمارة 24، 24-7.
مفیدی، عباس، زرین، آذر، (1384). بررسی سینوپتیکی تأثیر سامانه‌های کم‌فشار سودانی بر وقوع بارش‌های سیل‌زا در ایران، فصلنامة تحقیقات جغرافیایی، دورة 20، شمارة 77، 136-113.
موقری، علیرضا، خسروی، محمود، (1393). بررسی رابطة کم‌فشار سودانی و بارش دهم اردیبهشت 1383 در استان کرمانشاه، مجلة مخاطرات محیط طبیعی، سال 3، شمارة 4، 80-61.
Alijani, B., (2008), effect of Zagros mountains on the spatial distribution of precipitation, Journal of mountain science (JMS), IMHE, Vol 3, Pp 218-231.
Barry, R.G.‚ (1992). Mountain Climatology and Past and Potential Future Climatic Changes in Mountain Regions, Mt. Res. Dev‚ Vol 12‚ Pp 71–86.
Baker Perry, L., Konrad‚ Ch.E., (2006). Relationships between new flow snowfall and topography in the southern Appalachians‚ USA climate research‚ Vol 32, Pp 35-47.
Barth‚ H.J., Steinkohl‚ F., (2004). Origion of winter precipitation in the central coastal low lands of Saudi Arabia, Journal of arid environments, Vol 57‚ Pp 101-115.
Basist, A., Bell, G.D.‚ Meentemeyer‚ V.‚ (1994). Statistical Relationships between Topography and Precipitation Patterns, J. Clim‚ Vol 9‚ Pp 1305–1315.
Bates‚ G.T., (1990). A case study of the effects of topography on cyclone development in the western United stated, weather review, Vol 118‚ Pp 1808-1825.
Basist, A., Bell, G.D., Meentemeyer, V., (1994). Statistical relationships between topography and precipitation patterns‚ J. Clim‚ Vol 9‚ No 7, Pp 1305–1315.
Cannon‚ F., Carvalho‚ L.M.V., Jones‚ Ch., Norris‚ J., Bookhagen‚ B., Kiladis‚ G.N., (2017). Effects of topography smoothing on the simulation of winter precipitation in high mountain Asia, Journal of geographical research: atmospheres, Vol 2-4‚ No 48‚ Pp 1456-1474.
Goodale, C.L., Alber, J.D., Ollinger, S.V., (1998). Mapping monthly precipitation, temperature and solar radiation for Ireland with polynomial regression and digital elevation model‚ Clim. Res‚ Vol 10, Pp 35–49.
Johansson‚ B., Chen‚ D., (2003). The influence of wind and topography on precipitation distribution in Sweden: statistical analysis and modeling, international journal of climatology, Vol 23‚ Pp 1523-1535.
Merkiane, L., (1975). Steady,finite – amplitude baroclinic flow over long topography in a rotating, Stratified atmosphere‚J. Atoms, sci, Vol 32, Pp 1881-1893.
McGinley, J.‚ (1982). A diagnosis of Alpine lee cyclogenesis‚ Mon. Wea. Rev, Vol 110, Pp 1271-1287.
Moscatello‚ A., Miglietta‚ M.M., Rotunno‚ R., (2007). Observational analysis of a Mediterranean over south –eastern Italy, Pp 1-4.
Ninyerola, M., Pons, X., Roure, J.M., (2000). A methodologicalapproach of climatological modelling of air temperature and precipitation through GIS techniques‚ Int. J. Climatol‚ Vol 14, No 20‚ Pp 1823–1841.
Ntwali‚ D., Ogwang‚ B.A.‚ Ongoma‚ V., (2016). The impacts of topography on spatial and temporal rainfall distribution over Rwanda based on WRF model, atmospheric and climate sciences, Vol 6‚ Pp 145-157.
Simpson‚ I.R., Seager‚ R., Shaw‚ T.A., Ting‚ M., (2015). Meditranean climate and the importance of Middle East topography, Journal of climate, Vol 28‚ Pp 1977-1996.
Spreen, W.C., (1947). A determination of the effect of topography upon precipitation‚ Trans. Am. Geophys. Union‚ Vol 28, Pp 285–290.
Subyani‚ A.M., (2000). Topographic and seasonal influences on precipitation variability south-west Saudi Arabia, JKAU: earth science, Vol 11‚ Pp 89-102.
Weisse, A.K., Bois, P., (2001). Topographic effects on statistical characteristics of heavy rainfall and mapping in the French Alps‚ J. Appl. Meteorol‚ Vol 4, No 40‚ Pp 720–740.
Wotling, G., Bouvier, Ch., Danloux, J., Fritsch, J.M., (2000). Regionalization of extreme precipitation distribution using the principal components of the topographical environment‚ J. Hydrol‚ Vol 233, Pp 86–101.
Zaitchik. B.F., Evans. J.P., Smith. R.B., (2007). Regional impact of an elevated heat source:the Zagros plateau of Iran‚ Journal of climate, Vol 20‚ Pp 4133-4146.
Zarrin‚ A., Ghaemi‚ H., Azadi‚ M., Mofidi‚ A., Mirzaee‚ E., (2011). The effect of the Zagros mountains on the formation and maintenance of the Iran anticyclone using Reg CM4, meteorolaAtmoshys, Vol 112, Pp 91-100.