نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دکتری اقلیمشناسی، هواشناسی استان آذربایجان شرقی، تبریز، ایران
2 دکتری هواشناسی، سازمان هواشناسی کشور، تهران، ایران
3 دکتری اقلیمشناسی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
چکیده
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
In this research, the impact of sea surface temperature on precipitation variation in southern part of Iran is examined using monthly data from meteorological and water resource institute during 1974-2005. The majority of precipitation occurs during the rainy season from October to May. Regional spatial precipitation on variability was identified by Empirical Orthogonal Function (EOF), applied to deterended monthly precipitation anomaly data. The first and second components, which determine 54 to 82.7% of the variance of the total precipitation from October to May were selected for the study. To study the rainfall variations, SST anomaly, moisture flux, geo-potential height and sea level pressure were analyzed for wet and dry years of first and second mode of EOF. The pattern of sea surface temperature anomaly for wet and dry years shows that the sea surface temperature of Indian Ocean has an important role on precipitation variation over the south part of Iran. In the first mode of EOF which represent 50% of total variance the positive (negative) sea surface temperature anomaly is in the East (west) part of Indian Ocean during wet (dry) years and it is associated with the equatorial easterly (westerly) moisture flux anomaly. In the second mode of EOF the SST anomaly over the Arabian Sea is positive in the wet years but it is a non-dominant feature for the dry years. The Arabian anticyclone has an important role to transfer moisture in lower level of atmosphere from southern water bodies to the cyclone near Iran and displacement of the Arabian anticyclone to westward (eastward) transports more moisture from southern water bodies to the western, south western (southern and south eastern) parts of Iran.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
اقیانوسها، مؤلفههای اساسی در سیستم آب و هوایی هستند و با حرکت جریانهای اقیانوسی نقش مهمی در توزیع گرمای جهان از مناطق حاره به مناطق قطبی دارند. بیشترین پسخور[1] دینامیکی در میان مؤلفههای مختلف سامانة اقلیمی بین اقیانوس و جو به وقوع میپیوندد (Berri and Bertossa , 2004).
پژوهشهای زیادی ارتباط بین نابهنجاری دمای سطح آب اقیانوس هند را با تغییرات بارش آفریقا، آسیا و استرالیا نشان دادهاند. لطیف و همکاران (1999) نقش نابهنجاری دمای سطح آب اقیانوس هند را در ایجاد نابهنجاری بارش شرق آفریقا در ماههای دسامبر و ژانویه با الگوهای گردش عمومی جو ECHAM3 بررسی کردند. نتایج نشان داد بارشهای شدید شرق آفریقا در فصل پاییز مستقیماً با تغییرات دمای سطح آب اقیانوس هند ارتباط دارد.
اینگلند و همکاران (2006) با استفاده از دادههای دیدبانی و بازواکاویشده به بررسی ویژگیهای الگوهای جوّی و نابهنجاری دمای سطح آب اقیانوس هند در خشکسالیها و ترسالیهای جنوب غربی استرالیا پرداختند و در دورة ترسالی، الگوی نابهنجاری دوقطبی دمای سطح آب اقیانوس هند را شناسایی کردند. در خشکسالیها (ترسالیها) تقویت (تضعیف) و جابهجایی به طرف جنوب (شمال) بادهای غربی جنب قطبی مشاهده میشود که همراه با جابهجایی جنوبی (شمالی) جبهههای بارش همراه با جبهههای جنب قطبی است؛ بدین ترتیب فرآیندهای حارهای و جنب حارهای در اقیانوس هند، نابهنجاری دمای سطح آب و باد را ایجاد میکند و سبب انتقال رطوبت و بیشترین بارشها در منطقه میشود. ساختار دوقطبی دمایی که به صورت نابهنجاری دمایی در سطح آب اقیانوس هند ظاهر میشود، نهتنها بر آبهای منطقه، بلکه بر آب وهوای کرة زمین تأثیر میگذارد(Saji et al 1999, Saji and Yamagata 2003, England et al (2006.
چاکروبارتی و همکاران (2006) در بررسی شار رطوبتی 43 سال عربستان دریافتند همگرایی شار رطوبتی در وردسپهر کم است و واگرایی در وردسپهر میانی رخ میدهد؛ به طوری که انتقال شار رطوبتی در زمان رویداد النینو و دوقطبی اقیانوس هند افزایش مییابد؛ در این شرایط، شار ورودی از دریای سرخ به سمت غرب عربستان افزایش یافته و شار رطوبتی منطقه به دلیل افزایش شار خروجی از خلیج فارس (شرق عربستان) کاهش مییابد. پژوهشهای انجامشده در کشورمان نیز نشان دادهاند که نوسانات دمای دریاهای مجاور کشور تأثیر چشمگیری بر بارش ایران دارند.
ناظمالسادات و شیروانی (1385) دادههای بارش
9 ایستگاه سینوپتیک نواحی جنوب غربی کشور و نیز دادههای دمای سطح آب خلیج فارس را در دورة
93-1959 با بهرهگیری از روش تابع متعامد تجربی بررسی کردند. نتایج نشان داد نوسانهای دمای سطح آب خلیج فارس، نقش مؤثری در توجیه نوسانهای بارش نواحی جنوب غربی کشور دارد.
فرجزاده و همکاران (2007) در پژوهش خود دربارة بارشهای سنگین 7 روز ژانویه سال 1996 نشان دادند منابع رطوبت اصلی برای بارشها دریای عرب و عمان در ترازهای پایین است. دریای سرخ در ترازهای میانی و دریای مدیترانه در ترازهای بالا، نقش مهمی در بارش دارند. همچنین بررسی آنها نشان داد که بیشتر رطوبت در سطوح پایین به کشور منتقل میشود. جریان باد که از سیستمهای فشار سطح زمین منشأ میگیرد نیز، نقش مهمی در شارش رطوبت به سوی ایران دارد.
باباییان (1390) میزان حساسیت بارش فصل زمستان کشور را به افزایش دمای پهنههای آبی با بهرهگیری از روش تحلیل عاملی و الگوی اقلیمی RegCm3 بررسی کرد. نتایج بررسی نشان داد که افزایش دمای پهنههای آبی مجاور کشور، عمدتاً موجب افزایش بارش کشور شده؛ اما افزایش دمای پهنههای آبی دریای مدیترانه، دریای سیاه و غرب اقیانوس هند، موجب کاهش بارش در ایران میشود. همچنین افزایش دما، افزایش ناهمگنی بارش و حذف هستههای پربارش را در جنوب کشور در پی دارد.
خسروی و همکاران (1390) تأثیر آنومالی دمای سطح دریای عمان را بر بارندگی فصول پاییز و زمستان سواحل جنوب شرقی ایران بررسی کردند. پژوهش آنها نشان داد که وقوع شرایط گرم (سرد) در دمای سطح آب دریای عمان در فصل بهار با کاهش (افزایش) بارندگی در فصول پاییز و زمستان ایستگاههای بررسیشده همراه بوده و بارندگیهای زمستانه همزمان با نابهنجاریهای مثبت دمای سطح تابستان است. همچنین تأثیر دمای سطح آب دریا بر الگوهای رطوبت نسبی و خطوط جریان در سطح دریا به منزلة مکانیزم اصلی تغییر میزان بارندگی شناسایی شد.
پوراصغر و همکاران (2012) تأثیر دوقطبی اقیانوس هند را بر بارش نیمة جنوبی کشور بررسی کردند. بررسی آنها نشان داد که تغییرات بارش در پاییز و اوایل زمستان، همبستگی مثبتی با دوقطبی اقیانوس هند دارد، نه با النینو - نوسان جنوبی و در اواخر زمستان و بهار، تغییرات بین سالی بارش تأثیرپذیر از تغییرات دریای مدیترانه است.
رنجبر و ایزدی (1392) در بررسی دادههای بیهنجاری دمای سطح آب دریای عرب و اقیانوس هند و دادههای بارش 9 ایستگاه سینوپتیک در نیمة جنوبی ایران پی بردند که بیشترین ضریب همبستگی مربوط به دریای عرب در ماههای اکتبر، نوامبر، ژانویه و فوریه بوده است. نتایج نشان داد در زمان فعالیت سامانة کمفشار دینامیکی، شرایط مناسبی برای تغذیة رطوبت از روی دریای عرب، دریای سرخ و خلیج فارس فراهم میشود. از آنجایی که بیشتر آبهای داخلی کشور از رودخانههای موجود در نواحی جنوبی کشور تأمین میشود، بارش اهمیت زیادی در این نواحی دارد.
با توجه به اینکه بیشتر پژوهشهای گذشته، الگوی جوّی را بدون درنظر گرفتن تغییرات اقلیمی اقیانوسها، رژیم بارش منطقه و با تعداد محدودی از دادههای بارش ایستگاهها بررسی کردهاند، بنابراین هدف این پژوهش، بررسی الگوی زمانی و مکانی نابهنجاری بارش در نیمة جنوبی ایران در ارتباط با نابهنجاری دمایی اقیانوس هند و شناسایی الگوی جوّی بزرگمقیاس و مکانیسم ایجادکنندة تغییرات بارش است.
دادهها و روششناسی
منطقة مطالعهشده N°35-25 و °E64-45 در جنوب ایران است (شکل 1). در این پژوهش، برای بررسی بارش در ایستگاههای جنوبی کشور از اطلاعات 183 ایستگاه سینوپتیکی، اقلیمشناسی و بارانسنجی سازمان هواشناسی و تحقیقات منابع آب ایران (تماب) در دورة آماری 1974 تا 2005 استفاده شد. دادههای دمای سطح آب از دادههای ماهانة تولیدشدة مرکز هدلی سازمان هواشناسی انگلیس[2]HadISST) ) با قدرت تفکیک مکانی 1 درجه طول و عرض جغرافیایی و دادههای جوّی بازواکاویشدة NCEP[3]-NCAR[4] با تفکیک مکانی 5/2 درجه طول و عرض جغرافیایی برای مطالعة دمای سطح آب دریاها و شرایط جوّی در ترازهای مختلف استفاده میشود (Rayner et al, 2003; Kalnay et al, 1996).
شکل 1. محدودة مطالعاتی و شهرستانها به همراه توپوگرافی منطقه
مطالعة رژیم بارش در نیمة جنوبی کشور نشان داد که میزان بارش در ماههای ژوئن، ژوئیه، اوت و سپتامبر ناچیز بوده و بارش سالیانة این منطقه در ماههای اکتبر تا مه رخ میدهد و بیشترین میزان در ماههای دسامبر، ژانویه و فوریه است (پوراصغر و همکاران، 2012)؛ بنابراین برای بررسی تغییرات زمانی - مکانی بارش و ناحیهبندی آن در فصل بارش در نیمة جنوبی کشور از روش تابع متعامد تجربی EOF[5] - که به طور گسترده در پژوهشهای اقلیمی و اقیانوسی به کار میرود - استفاده شد (ناظمالسادات و همکاران، 1383، 1385؛ کرمی و همکاران، 1388؛Brjornsson and Venegas, 1997; Rodriguez et al., 1998; Pritchard and Somerville, 2009 ).
نتایج تحلیلهای EOF دادههای نابهنجاری بارش 183 ایستگاه در ماههای اکتبر تا مه، چندین مد تغییرات را نشان میدهد که هر مد میتواند با چندین مکانیزم تغییرات همراه باشد. با توجه به رویکرد پژوهش محیطی به گردشی، برای بررسی دورههای مرطوب و خشک، سالهای مرطوب و خشک تعیین شدند. سالهای مرطوب (خشک) به سالهایی اطلاق میشود که مؤلفههای اصلی[6] (PC) مدهای EOF در هر ماه آن بیش از 8/0 (کمتر از 8/0-) انحراف معیار باشد. همچنین برای بررسی منابع رطوبت و شارش رطوبت از روش دینامیکی استفاده شد. بردار شار رطوبتی (Qu و Qv) به صورت زیر تعریف میشود:
(1)
g شتاب گرانش، q نم ویژه، Psurfفشار در 1000 میلیباری و Ptop فشار در 300 میلیباری و u و v مؤلفههای سرعت مداری و نصفالنهاری است. نقشة نابهنجاری[7] دمای سطح آب، شار رطوبتی، ارتفاع ژئوپتانسیل و فشار سطح دریا برای دورههای مرطوب و خشک در ماههای اکتبر تا مه ترسیم، بررسی و تحلیل شد.
یافتههای پژوهش
به منظور شناسایی رژیم بارش در نیمة جنوبی ایران، بارش ماهانه در بازة زمانی 1974 تا 2005، ماههای اکتبر تا مه، بررسی وبا انجام روش توابع متعامد تجربی دربارة دادههای بارش سری زمانی 183 ایستگاه در هر ماه، پنج مؤلفة اصلی بارش استخراج شد. جدول (1) به ترتیب درصد واریانس پنج مؤلفة اصلی را از کل واریانس بارش در هر ماه نشان میدهد. بر اساس نتایج این جدول، مؤلفههای اول و دوم ماههای اکتبر تا مه، مجموعاً به ترتیب بیانگر 6/62، 7/82، 5/76، 9/65، 2/74، 64، 6/65، 54 بیش از 54 درصد کل واریانس بارش ماهانه هستند؛ بنابراین مؤلفههای اول و دوم EOF برای مطالعه برگزیده شدند. نتایج به دست آمده از تابع متعامد تجربیEOF بر روی دادههای نابهنجاری بارش ماهانة 183 ایستگاه، امکان شناسایی مناطق را با اقلیمهای متفاوت فراهم میسازد.
در شکل (2) و (3)، توزیع مکانی طبقهبندیشدة بارش ماهانة مد اول و دوم ماههای اکتبر تا مه که با روش کریجینگ میانیابی شدند، دیده میشود؛ بر اساس شکل 2، مد اول EOF که بیانگر بیش از 50 درصد کل واریانس بارش در ماههای اکتبر تا مه است، بیشترین نابهنجاری بارش را در نواحی غربی و جنوب غربی (استانهای ایلام، لرستان، چهارمحال و بختیاری، کهگیلویه و بویراحمد، خوزستان، بوشهر و فارس) نشان میدهد. ساختار بارش در زاگرس با ساختار بارش در دیگر قلمروهای بررسیشده، متفاوت است؛ به عبارتی ناهمواریها، نقش مهمی در توزیع نابهنجاری بارش دارد. نقشههای ترکیبی نابهنجاری دمای سطح آب دریا، شار رطوبتی، ارتفاع ژئوپتانسیل و فشار سطح دریا، براساس سالهای خشک و مرطوب ترسیم شدند (جدول 2، 3).
جدول 1. واریانس (%) مؤلفههای اصلی مد اول تا پنجم EOF در ماههای اکتبر تا مه
|
ماه |
EOF1 |
EOF2 |
EOF3 |
EOF4 |
EOF5 |
درصد واریانس تجمعی |
|
اکتبر |
8/50 |
8/11 |
1/10 |
0/8 |
2/4 |
9/84 |
|
نوامبر |
1/75 |
6/7 |
7/4 |
4/2 |
7/1 |
5/91 |
|
دسامبر |
6/54 |
9/21 |
5/4 |
5/3 |
6/2 |
1/87 |
|
ژانویه |
9/54 |
0/11 |
3/9 |
9/2 |
8/2 |
9/80 |
|
فوریه |
8/65 |
4/8 |
0/7 |
7/3 |
5/2 |
4/87 |
|
مارس |
0/54 |
0/10 |
3/8 |
0/4 |
6/3 |
9/79 |
|
آوریل |
0/55 |
6/10 |
0/7 |
3/4 |
7/3 |
6/80 |
|
مه |
8/38 |
2/15 |
4/8 |
8/7 |
9/5 |
1/76 |
جدول 2. خشکسالیها و ترسالیهای مؤلفة اصلی مد اول EOF
|
ماه |
ترسالی |
خشکسالی |
|
اکتبر |
1977،1982،1987،1991 |
1975،1978،1980،1983،1985 |
|
نوامبر |
1984،1986،1994 |
1991،1995،1998 |
|
دسامبر |
2004،2001،1992،1991،1986،1974 |
1999،1998،1996،1993،1990،1983،1981 |
|
ژانویه |
2004،1996،1991،1979 |
2001،1995،1994،1989،1987،1986،1984 |
|
فوریه |
1999،1998،1995،1993،1988،1980،1976 |
2000،1997،1994،1987،1984،1979،1977 |
|
مارس |
1998،1997،1996،1991،1987،1982،1976 |
2004،2001،2000،1990،1985،1977،1975 |
|
آوریل |
1976،1986،1993،1995،1996،1997،2002،2004 |
2005،2001،2000،1999،1998،1991،1985،1984،1979 |
|
مه |
1995،1994،1993،1992،1986،1984،1979،1975 |
1991،1990،1988،1987،1980،1978،1977 |
|
|
|
|
شکل 2. توزیع مکانی نابهنجاری بارش برای مد اول EOF در ماههای اکتبر تا مه |
|
|
|
|
|
شکل 3. توزیع مکانی نابهنجاری بارش برای مد دوم EOF در ماههای اکتبر تا مه |
|
جدول 3. خشکسالیها و ترسالیهای مؤلفة اصلی مد دوم EOF
|
ماه |
ترسالی |
خشکسالی |
|
اکتبر |
2003،1994،1987،1981 |
1997،1995،1982،1977 |
|
نوامبر |
1997،1993،1992،1984،1983،1980 |
2000، 1989،1986،1982،1978 |
|
دسامبر |
2004،1995،1992،1986 |
1991،1987،1975 |
|
ژانویه |
1998،1997،1996،1992،1979،1977،1975 |
2004،1995،1991،1978،1976 |
|
فوریه |
1999،1998،1995،1990،1977،1976 |
1996،1993،1992،1986،1981،1980 |
|
مارس |
1998،1993،1992،1988 |
2004،2003،1996،1995،1994،1982،1979،1976 |
|
آوریل |
1993،1990،1985 |
2002،1981،1977 |
|
مه |
1994،1992،1985،1984،1981،1975 |
1993،1986،1982،1979،1977،1976 |
نقشة ترکیبی دمای سطح آب اقیانوس هند
نقشههای ترکیبی امکان بررسی تغییرات را در دورههای خشک و مرطوب فراهم میآورند. شکل (4)، نقشة ترکیبی نابهنجاری دمای سطح آب را برای مد اول EOF در دورة ترسالی نشان میدهد که شیو دمایی سطح آب مثبت (غرب) - منفی (شرق)، مشابه فاز مثبت دوقطبی اقیانوس هند است. نابهنجاری دمای سطح دریای عرب و دریای عمان نسبت به خلیج بنگال مثبتتر است و دریای سرخ نابهنجاری دمایی منفی دارد.
شکل 4. نقشة ترکیب دمای سطح آب اقیانوس هند در دورة ترسالی مد اول EOF
در ماه نوامبر نابهنجاری شیو دمایی (N°5-S°10 و E°80- 40 ) – منفی ( شرق اقیانوس هند) دیده میشود. این نابهنجاری دمایی، شباهت به فاز مثبت دوقطبی اقیانوس هند دارد. نابهنجاری دمایی دریای عرب و خلیج عدن منفی ضعیف است. نابهنجاری دمایی برای دورة ترسالی در دسامبر، نابهنجاری مثبت را در اقیانوس هند نشان میدهد. در ماه ژانویه در مجاور جنوب شرقی شبهجزیرة عربستان و شرق سومالی و دریای عرب، نابهنجاری بسیار زیاد دما دیده میشود. در ماه فوریه نقشة نابهنجاری دمای سطح دریا، الگوی نابهنجاری گرمتری را در ناحیة وسیعی، بهویژه در غرب اقیانوس هند نمایش میدهد.
شکل 5. نقشة ترکیب دمای سطح آب اقیانوس هند در دورة خشکسالی مد اول EOF
نقشة نابهنجاری دمای سطح آب برای مارس، نابهنجاری مثبت را در غرب اقیانوس هند و نابهنجاری منفی را در دریای عمان، خلیج فارس و دریای عرب نشان میدهد. در ماههای آوریل و مه، نقشة نابهنجاری دمای سطح دریا نسبت به ماههای دیگر متفاوت است؛ به طوری که الگوی دمایی نابهنجاری دمای سطح آب با نابهنجاری سردتر از نرمال در بیشتر نواحی اقیانوس هند دیده میشود (شکل 4). نقشة ترکیبی نابهنجاری دمای سطح آب برای مد اول EOF در دورة خشکسالی نشان میدهد که الگوی نابهنجاری دمای سطح دریا در ماه اکتبر برعکس دورة ترسالی است (شکل 5)؛ به طوری که شیو دمایی غرب (منفی) – شرق (مثبت) مشابه فاز منفی دوقطبی اقیانوس هند دیده میشود. در ماه نوامبر نابهنجاری منفی دما در غرب اقیانوس هند و قسمت شرقی با نابهنجاری مثبت حاکم است (فاز منفی دوقطبی اقیانوس هند). دریای عرب و خلیج بنگال به طور ضعیف مثبت است.
شکل 6. نقشة ترکیب دمای سطح آب اقیانوس هند در دورة ترسالی مد دوم EOF
در ماه دسامبر نابهنجاری منفی در غرب اقیانوس هند دیده میشود. نقشة ترکیبی نابهنجاری دمای سطح دریا در ماه ژانویه – مارس، الگوی سرد دمایی را در بیشتر نواحی، بهویژه در غرب اقیانوس هند نشان میدهد. نابهنجاری منفی دمایی در ماه مارس در اقیانوس هند حاکم است. در ماههای آوریل و مه، نقشة ترکیبی نابهنجاری دمای سطح آب در دورة خشکسالی نسبت به ماههای دیگر فصل بارش متفاوت است. در این ماهها، نابهنجاری گرمتر از نرمال در بیشتر نواحی اقیانوس هند حاکم است (شکل 5).
شکل (6)، نقشة ترکیبی دمای سطح آب اقیانوس هند را در دورة ترسالی مد دوم EOF، ماههای اکتبر تا مه، نشان میدهد. همانند مد اول EOF، الگوی دوقطبی اقیانوس هند در منطقة حاره (در شرق نابهنجاری منفی و در غرب نابهنجاری مثبت) در ماه اکتبر و نوامبر دیده میشود. در ماههای دسامبر و ژانویه دریای سرخ نابهنجاری منفی داشته، در حالی که خلیج فارس و دریای عمان در ماه دسامبر (ژانویه) نابهنجاری مثبت (منفی) دارند؛ همچنین در ماههای فوریه و مارس به جز خلیج فارس که در هر دو ماه نابهنجاری مثبت دارد، در بقیة نواحی اقیانوس هند نابهنجاری منفی (مثبت) در ماه مارس (فوریه) دیده میشود.
شکل 7. نقشة ترکیب دمای سطح آب اقیانوس هند در دورة خشکسالی مد دوم EOF
در ماه آوریل، شرق اقیانوس هند نابهنجاری مثبت داشته، در حالی که غرب اقیانوس هند نابهنجاری منفی دارد و در بقیة مناطق، تغییرات دما نسبت به بلندمدت در حد نرمال است. در ماه مه، بیشتر نواحی اقیانوس هند نابهنجاری منفی دارد. در دورة خشکسالی مد دوم EOF، ماه اکتبر، نابهنجاری منفی در شمال دریای سرخ، خلیج عدن و شرق اقیانوس هند و نابهنجاری مثبت در دریای عرب و غرب اقیانوس هند دیده میشود (شکل 7).
در ماه نوامبر شمال دریای سرخ، خلیج فارس و دریای عمان، نابهنجاری منفی و غرب اقیانوس هند، آنومالی مثبت دارد.
در ماه دسامبر شمال دریای سرخ، خلیج فارس و شرق اقیانوس هند، نابهنجاری منفی و بقیة نواحی اقیانوس هند، تغییرات دمایی در حد نرمال نسبت به بلندمدت دارد.
در ماه ژانویه، بیشتر مناطق به جز خلیج فارس و شرق دریای عرب که نابهنجاری منفی دارند، بقیة نواحی در حد نرمال است. در ماه فوریه (مارس)، دریای سرخ (شرق اقیانوس هند) نابهنجاری منفی دمایی نسبت به بلندمدت دارد. در ماه آوریل در خلیج فارس، دریای عمان، خلیج عدن و دریای عرب، نابهنجاری مثبت دمایی و در جنوب دریای سرخ و جنوب اقیانوس هند، نابهنجاری منفی دمایی دیده میشود. در ماه مه، جنوب شرق اقیانوس هند و شرق شبهجزیرة عربستان، نابهنجاری منفی و جنوب غربی اقیانوس هند، نابهنجاری مثبت دمایی دارد.
نقشة ترکیب شار رطوبت
مؤلفة اول EOF در دورة ترسالی در تمامی ماهها نشان میدهد که شار رطوبتی در دریای عرب با چرخشی واچرخند، رطوبت دریای عرب، خلیج عدن و دریای سرخ را به نواحی غربی، جنوب غربی و جنوبی ایران منتقل میکند (شکل 8). جالب توجه است که بردار شار رطوبتی در سطح معناداری
90 درصد نشان داده شده است.
شکل 8. نقشة ترکیب نابهنجاری شار رطوبت در دورة ترسالی مد اول EOF در سطح معناداری 90 درصد با پیکان مشخص (Kgm-1s-1) و ارتفاع ژئوپتانسیل (gpm) به صورت پربند رسم شده است
(ارتفاع ژئوپتانسیل در سطح معناداری 90 درصد رنگی شده است)
الگوی گردش جوّی نشان میدهد که نابهنجاری منفی ارتفاع ژئوپتانسیل در تراز 500 هکتوپاسکال، تمامی ماههای دورة ترسالی در خاورمیانه قرار دارد. نقشة ترکیبی نابهنجاری فشار سطح دریا به جز ماه مه، نابهنجاری منفی را در شبهجزیرة عربستان و مثبت را در ماههای اکتبر تا مه (به جز ژانویه) در دریای عرب و در ماه ژانویه در خلیج بنگال وهند نشان میدهد (شکل 9). در ماه مه، نابهنجاری منفی فشار سطح دریا در شرق مدیترانه حاکم است.
شکل (10) نابهنجاری رطوبتی را برای مؤلفة دوم EOF در دورة ترسالی نشان میدهد. در ماههای اکتبر و نوامبر نابهنجاری شار رطوبتی در دریای عرب با چرخشی واچرخند، رطوبت را از نواحی غربی دریای عرب، خلیج عدن و دریای سرخ به غرب ایران وارد میکند. در ماه اکتبر نابهنجاری منفی (مثبت) ارتفاع ژئوپتانسیل در ایران و شمال شبهجزیرة عربستان (دریای عرب ) قرار دارد.
شکل 9. نقشة ترکیب نابهنجاری فشار سطح دریا (mb) برای مد اول EOFدر دورة ترسالی
نابهنجاری فشار سطح دریا در سطح معناداری 90 درصد رنگی شده است.
نابهنجاری مثبت فشار سطح دریا در شبهجزیرة عربستان، دریای عرب و ایران و نابهنجاری منفی در ترکیه، شمال دریای سرخ و شرق مدیترانه قرار دارد (شکل 11). در ماه نوامبر، نقشة ترکیبی نابهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل بیانگر نابهنجاری منفی (مثبت) در دریای سرخ و غرب شبهجزیرة عربستان (شرق شبهجزیرة عربستان، دریای عرب و جنوب ایران) است (شکل 10). نابهنجاری فشار سطح دریا نیز، نابهنجاری منفی (مثبت) را در شرق مدیترانه (شبهجزیرة عربستان، دریای عرب و جنوب ایران) نشان میدهد که این الگو برای بارش نواحی غربی ایران مناسب است (شکل 11).
شکل 10.نقشة ترکیب نابهنجاری شار رطوبت در دورة ترسالی مد دوم EOF در سطح معناداری 90 درصد با پیکان مشخص (Kgm-1s-1) و ارتفاع ژئوپتانسیل (gpm) به صورت پربند رسم شده است
(ارتفاع ژئوپتانسیل در سطح معناداری 90 درصد رنگی شده است).
در ماههای دسامبر، ژانویه و فوریه، نابهنجاری جنوبی شار رطوبتی در دریای عرب با چرخشی واچرخند، رطوبت را از غرب اقیانوس هند و دریای عرب (مجاور شرق سومالی) و جنوب دریای سرخ به جنوب ایران منتقل میکند (شکل 10).
در ماههای دسامبر و ژانویه، نابهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل کمتر از نرمال در خاورمیانه و ایران است و در ماه فوریه، این نابهنجاری در شبهجزیرة عربستان، دریای سرخ، سودان، دریای عرب و ایران قرار دارد.
نابهنجاری منفی (مثبت) فشار سطح دریا در ماه دسامبر در جنوب شبهجزیرة عربستان (دریای عرب، شرق شبهجزیرة عربستان، ایران و شمال خاورمیانه) حاکم است.
در ماه ژانویه، نابهنجاری فشار سطح دریا، نابهنجاری منفی (مثبت) در سودان و دریای سرخ (دریای عرب و ایران) حاکم است. این نابهنجاری برای بارش جنوب و جنوب شرق ایران مناسب است (شکل 11).
در ماه فوریه، نابهنجاری کمتر (بیشتر) از حد نرمال فشار سطح دریا در شبهجزیرة عربستان (ایران، جنوب آسیا، شرق دریای عرب که به سوی شرق اقیانوس هند کشیده شده) قرار دارد. این الگو برای بارش نواحی جنوب غربی ایران مناسب است.
در ماه مارس، نابهنجاری جنوبی شار رطوبتی در خلیج عدن با چرخشی واچرخند، رطوبت را از خلیج عدن و دریای سرخ به غرب و ایران منتقل میکند. نقشة ترکیبی نابهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل، نابهنجاری منفی (مثبت) ارتفاع ژئوپتانسیل را در شرق مدیترانه (شبهجزیرة عربستان و دریای عرب) نشان میدهد.
شکل 11. نقشة ترکیب نابهنجاری فشار سطح دریا (mb) برای مد دوم در دورة ترسالیEOF
(نابهنجاری فشار سطح دریا در سطح معناداری 90 درصد رنگی شده است).
در این شرایط، نابهنجاری کمتر (بیشتر) از حد نرمال فشار سطح دریا در نواحی شمالی دریای مدیترانه، دریای سیاه و شمال ایران (شبهجزیرة عربستان و دریای عرب) قرار گرفته و برای بارش نواحی غربی و جنوب غربی مناسب است.
در ماه آوریل، نابهنجاری قوی منفی (مثبت) ارتفاع ژئوپتانسیل در شمال ایران (دریای مدیترانه) قرار دارد. این الگو با نابهنجاری کمتر (بیشتر) از حد نرمال فشار سطح دریا در ترکیه و شرق ایران (دریای مدیترانه، آفریقا و شبهجزیرة عربستان) تطابق دارد (شکل 11). نابهنجاری شمال غربی شار رطوبت با چرخشی چرخندی، رطوبت را از دریای مدیترانه و دریای سیاه به غرب ایران وارد میکند (شکل 10).
شکل 12. نقشة ترکیب نابهنجاری شار رطوبت در دورة خشکسالی مد اول EOF در سطح معناداری 90 درصد با پیکان مشخص (Kgm-1s-1) و ارتفاع ژئوپتانسیل (gpm) به صورت پربند رسم شده است.
(ارتفاع ژئوپتانسیل در سطح معناداری 90 درصد رنگی شده است).
در ماه مه، نابهنجاری فشار سطح دریا در دورة ترسالی، نابهنجاری منفی را در دریای مدیترانه نشان میدهد؛ به طوری که نابهنجاری جنوب شرقی شار رطوبت در دریای عرب و خلیج عدن با چرخشی واچرخند، رطوبت را از دریای عرب، خلیج عدن و دریای سرخ به جنوب ایران منتقل میکند. نابهنجاری کمتر از حد نرمال ارتفاع ژئوپتانسیل در شبهجزیرة عربستان و غرب دریای عرب حاکم است. در دورة خشکسالی مد اولEOF برای شار رطوبتی برعکس دورة ترسالی است (شکل 12)؛ در این شرایط، نابهنجاری شمال شرقی و شرقی شار رطوبتی در ایران با چرخشی چرخندی از جنوب ایران خارج میشود. الگوی گردش جریان در دورة خشک وتر معکوس است؛ به طوری که نابهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل، نابهنجاری مثبت را در خاورمیانه و ایران و نابهنجاری منفی را در دریای عرب نشان میدهد که این شرایط برای خروج رطوبت و کاهش بارش در منطقة مطالعاتی مناسب است.
شکل 13. نقشة ترکیب نابهنجاری فشار سطح دریا (mb) برای مد اول EOFدر دورة خشکسالی
(نابهنجاری فشار سطح دریا در سطح معناداری 90 درصد رنگی شده است).
الگوی نابهنجاری فشار سطح دریا نیز، نابهنجاری بیش از حد نرمال را در شبهجزیرة عربستان و خاورمیانه و نابهنجاری منفی را در دریای عرب و در ماه نوامبر در شرق اقیانوس هند نشان میدهد (شکل 13).
در دورة خشکسالی مد دوم EOF در ماه اکتبر، نابهنجاری شار رطوبتی جنوبی در دریای عرب با چرخشی واچرخند رطوبت را از دریای عرب، خلیج عدن و دریای سرخ به جنوب شرقی ایران وارد میکند. نابهنجاری منفی (مثبت) ارتفاع ژئوپتانسیل در شرق مدیترانه، شمال شبهجزیرة عربستان و ایران به جز جنوب شرقی (دریای عرب) قرار دارد (شکل 14)؛ این الگو با نابهنجاری منفی (مثبت) فشار سطح دریا در ایران (دریای عرب) تطابق دارد و بارش مناسبی را در جنوب شرقی ایران فراهم میآورد (شکل 15).
در ماه نوامبر، نابهنجاری جنوبی شار رطوبت در دریای عرب با چرخشی واچرخند، رطوبت را از دریای عرب (مجاور شرق سومالی) و دریای سرخ به جنوب غربی و جنوب ایران منتقل میکند.
نابهنجاری منفی (مثبت) قوی نابهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل در شمال دریای سرخ، عراق و ایران (دریای عرب، هند و خلیج بنگال) قرار دارد (شکل 14).
نابهنجاری فشار سطح دریا، مرکز نابهنجاری منفی (مثبت) را در شبهجزیرة عربستان (خلیج بنگال) نشان میدهد؛ این الگوی گردش برای بارش جنوب غربی و جنوب ایران مساعد است.
شکل 14. نقشة ترکیب نابهنجاری شار رطوبت در دورة خشکسالی مد دوم EOF در سطح معناداری 90 درصد با پیکان مشخص (Kgm-1s-1) و ارتفاع ژئوپتانسیل (gpm) به صورت پربند رسم شده است.
(ارتفاع ژئوپتانسیل در سطح معناداری 90 درصد رنگی شده است.)
در ماه دسامبر، نابهنجاری جنوبی شار رطوبت در دریای عرب با چرخشی واچرخند، شار رطوبتی را از شمال دریای عرب، خلیج عدن و دریای سرخ به غرب ایران وارد میکند که این، در نواحی جنوبی ایران خشکسالی را ایجاد میکند. مرکز نابهنجاری منفی (مثبت) ارتفاع ژئوپتانسیل در شرق مدیترانه (شمال دریای عرب و شرق ایران) قرار دارد و نابهنجاری فشار سطح دریا با نابهنجاری منفی در شرق مدیترانه، این الگو را تأیید میکند؛ این الگو برای بارش غرب ایران مناسب است (شکل 14 و 15).
شکل 15. نقشة ترکیب نابهنجاری فشار سطح دریا (mb) برای مد دوم EOFدر دورة خشکسالی
(نابهنجاری فشار سطح دریا در سطح معناداری 90 درصد رنگی شده است).
در ماه ژانویه نابهنجاری شرقی شار رطوبت از شمال دریای عرب با چرخشی واچرخند، رطوبت را از دریای سرخ به غرب ایران وارد میکند. نابهنجاری منفی (مثبت) فشار سطح دریا در خاورمیانه و مدیترانه (شرق دریای عرب و اقیانوس هند) قرار دارد (شکل 15).
نابهنجاری مثبت (منفی) ارتفاع ژئوپتانسیل در ایران و شبهجزیرة عربستان (مدیترانه، جنوب و شرق آسیا هند و شرق اقیانوس هند) قرار دارد؛ این الگو برای بارش نواحی غربی و شمال غرب ایران مناسب است؛ در حالی که نواحی جنوبی شرایط خشکسالی را تجربه میکنند (شکل 14).
در ماه فوریه، نابهنجاری جنوبی در دریای عرب با چرخشی واچرخند، رطوبت را از دریای عرب، خلیج عدن و دریای سرخ به غرب ایران وارد میکند. نابهنجاری منفی (مثبت) فشار سطح دریا در شبهجزیرة عربستان و ایران (دریای عرب) قرار دارد. نابهنجاری کمتر از حد نرمال ارتفاع ژئوپتانسیل در دریای مدیترانه یک تراف عمیق را در دریای سرخ نشان میدهد که برای بارش غرب ایران مناسب است (شکل 14).
در ماه مارس، نابهنجاری جنوبی شار رطوبت در دریای عرب با چرخشی واچرخند، رطوبت را از دریای عرب، خلیج عدن و دریای سیاه به جنوب و جنوب شرقی ایران منتقل میکند. نقشة ترکیبی نابهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل نابهنجاری منفی را در مدیترانه و مثبت را در دریای عمان و جنوب آسیا نشان میدهد (شکل 15).
نابهنجاری منفی (مثبت) فشار سطح دریا در ایران (دریای عرب، شرق و شبهجزیرة عربستان) قرار دارد؛ این الگو با بارش جنوب و جنوب شرق سازگار است (شکل 15).
در ماه آوریل، نابهنجاری قوی منفی ارتفاع ژئوپتانسیل در خاورمیانه و ایران حاکم است (شکل 14). نابهنجاری کمتر (بیشتر) از حد نرمال فشار سطح دریا در خاورمیانه، ایران، مرکز و جنوب آسیا (خلیج بنگال) قرار دارد (شکل 15).
نابهنجاری جنوب غربی و جنوبی شار رطوبت در دریای عرب، رطوبت را از دریای عرب، خلیج عدن و دریای عمان به جنوب ایران منتقل میکند و در این شرایط، غرب ایران، خشکسالی را تجربه میکند (شکل 14).
در ماه مه، نابهنجاری مثبت فشار سطح دریا در ایران، شبهجزیرة عربستان و شمال اقیانوس هند حاکم است (شکل 15).
نابهنجاری منفی قوی ارتفاع ژئوپتانسیل در شرق مدیترانه و شمال دریای سرخ قرار دارد که برای بارش نواحی غربی ایران مناسب است؛ به طوری که نابهنجاری جنوبی شار رطوبت در دریای عرب با چرخشی واچرخند، رطوبت را از دریای عرب خلیج عدن و دریای سرخ به غرب ایران وارد میکند که درنتیجه جنوب ایران، خشکسالی را تجربه میکند (شکل 14).
نتیجهگیری
این پژوهش، تأثیر دمای سطح آب اقیانوس هند را بر تغییرات بارش جنوب ایران با بهرهگیری از دادههای بازواکاویشده و بارش ماهانه در بازة زمانی 2005-1974 بررسی میکند. تغییرات مکانی بارش برای بارش فصلی با بهرهگیری از روش تابع متعامد تجربی EOF شناسایی شد. دو مؤلفه اول و دوم EOF، بیانگر 7/82-54 درصد واریانس کل بارش (اکتبر - مه) است. در دورههای ترسالی و خشکسالی، مؤلفه اول EOF که بیش از 50 درصد واریانس بارش را در نیمة جنوب ایران نشان میدهد، عکس هم است؛ به طوری که در دورههای اشارهشده شیو دمایی بین شرق و غرب اقیانوس هند در ماههای اکتبر تا مارس مشاهده میشود (در دورة ترسالی شرق اقیانوس هند، نابهنجاری منفی و غرب اقیانوس هند، نابهنجاری مثبت دمای سطح آب و در دورة خشکسالی، نابهنجاری مثبت در شرق و نابهنجاری منفی دمایی در غرب اقیانوس هند). این شیو دمایی بین شرق و غرب اقیانوس هند سبب تغییر جهت باد و جریان شار رطوبتی از شرق به غرب (از غرب به شرق) در دورة ترسالی (خشکسالی) میشود؛ در صورت وجود سامانة مناسب بارش در ایران، استقرار پرفشار شمال شرق و شرق عربستان و ناوة عمیق شرق مدیترانه - که دامنة آن تا نواحی غرب دریای سرخ امتداد داشته باشد - شار رطوبتی از غرب اقیانوس هند، دریای عرب و دریای سرخ به نواحی غربی، جنوب غربی، جنوب و جنوب شرقی ایران منتقل میشود.
در ماههای آوریل تا مه، الگوی نابهنجاری دما در دورههای ترسالی و خشکسالی با الگوی ماههای اکتبر تا مارس مطابقت ندارد؛ زیرا در این ماهها، تغییر فصل صورت میگیرد و کمربند حارهای[8] به تدریج به سوی شمال انتقال مییابد که همراه با تغییرات بارش در شبهقارة هند است؛ بنابراین تغییرات دمای سطح آب اقیانوس هند در ماههای آوریل و مه از روند شرح دادهشده در ماههای فصل بارش پیروی نمیکند و در این ماهها، یک رژیم جدید دمایی در سطح آب اعمال میشود.
نابهنجاری جنوب شرقی شار رطوبتی در دریای عرب با چرخشی واچرخند، رطوبت بیشتری را به جنوب ایران از دریای عرب، دریای سرخ، خلیج عدن و خلیج فارس در دورة ترسالی منتقل میکند؛ از طرف دیگر نابهنجاری شمالی شار رطوبت در دورة خشکسالی، رطوبت را از جنوب ایران خارج میکند.
در مد دوم EOF، نابهنجاری دمای سطح دریا در دریای عرب مثبت است، اما در دورة خشکسالی الگوی ثابتی وجود ندارد. جابهجایی پرفشار عربستان به سوی شرق (غرب) در دورة ترسالی (خشکسالی)، شار رطوبت را از دریای عرب، دریای سرخ و خلیج عدن به جنوب ایران و شرق (غرب) ایران منتقل میکند. منبع اصلی بارش در جنوب ایران، دریای عرب و غرب اقیانوس هند (مجاور سومالی)، دریای سرخ و خلیج عدن است. بیشتر رژیم بارشی در نیمة جنوبی ایران با تراف در خاورمیانه و پرفشار عربستان همراه است که نقش مهمی در انتقال رطوبت از آبهای جنوبی به جنوب ایران دارد.
این پژوهش، ضمن تأیید نتایج پژوهشهای گذشته (باباییان، 1390؛ پوراصغر، 2012؛ رنجبر و همکاران، 1392) نشان داد که سامانة (اقیانوس - جو) همراه با شرایط منطقهای دمای سطح آب دریا، تغییرات بارش را در جنوب ایران سبب میشود.
)
