نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشآموختۀ کارشناسی ارشد اقلیمشناسی، دانشکدۀ جغرافیا و برنامهریزی محیطی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
2 دانشیار اقلیمشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدۀ جغرافیا و برنامهریزی محیطی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
3 استاد اقلیمشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدۀ جغرافیا و برنامهریزی محیطی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
چکیده
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
To recognize the Arabian Sea’s moisture transfer mechanisms during the occurrence of pervasive drought and wet years in Iran, a standardized precipitation index (SPI) was applied to quantize Iran’s droughts within the format of a monthly scale. Next, based on a spatial threshold, the drought or the wet years that had engaged about 75% or more of the studied stations (63 synoptic stations) within the period of a cold period (October-April) during 30 years (1986-2016) were defined as the pervasive drought or wet years. In the end, using atmospheric gridded variables, the various mechanisms of the Arabian Sea’s moisture transfer were examined during the occurrence of Iran’s pervasive drought and wet years. The results indicated that during winter, the Asian thermal high pressure reaches its strongest state, its western part is expanded, and, together with the Atlantic Ocean’s dynamic high pressure, they capture the whole of central Asia, the Middle East, and northern Africa. Under these conditions, the high pressure established over the Saudi Arabian Peninsula takes a more western position and this new position disrupts moisture transfer from the Arabian Sea into Iran the result of which would be pervasive dry winters for Iran.
Keywords: Geopotential Height, Dynamical High Pressure, Thermal Low Pressure, Saudi Arabian Peninsula, Tibetan Plateau, Monsoon.
Introduction
Due to the transfer of a large volume of moisture, the Arabian Sea and the Mediterranean Sea are amongst the most important moisture resources of Iran’s precipitations. The Mediterranean Sea, during the early fall and late spring, and the Arabian Sea, as well, as during the other months of the year’s cold periods, are at the top of the most significant moisture resources for supplying Iran with precipitations. The superior role of the Arabian and Mediterranean seas in the supplying of moisture to Iran’s precipitations can stem from factors like their wide vastness and depth in contrast to the other water breadths. Considering the results of the studies during the recent several decades, appropriate knowledge on the identification of the synoptic patterns leading to Iran’s drought and wet years in various temporal and spatial scales is obtained in this regard in Iran’s climatological literature. However, even with such very rich literature, there are still ambiguities regarding the mechanisms of moisture transfer from the adjacent seas, especially the Indian Ocean and Arabian Sea at the time of the occurrence of pervasive drought and wet years. To fill the gap, the present study intends to investigate the synoptic reasons for the translocation of the cyclonic and anti-cyclonic circulation patterns over the Arabian Sea and north of the Indian Ocean at the time of the occurrence of the pervasive drought and wet years in Iran.
Materials and Methods
To recognize the Arabian Sea’s moisture transfer mechanisms during the occurrence of pervasive drought and wet years in Iran, two different databases were used. The first belongs to the monthly precipitation data recorded in 63 synoptic stations for 30 years (1986-2016) and obtained from Iran’s meteorological organization. The second database, as well, is pertinent to the atmospheric gridded variables recorded in the form of monthly monitoring and acquired from the European Center for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF). After collecting the data and forming an information bank, a standardized precipitation index (SPI) was applied to quantize Iran’s droughts within the format of a monthly scale. Next, based on a spatial threshold, the drought or the wet years that had engaged about 75% or more of the studied stations (63 synoptic stations) within a cold period (October-April) during 30 years (1986-2016) were defined as the pervasive drought or wet years. In the end using atmospheric gridded variables, the various mechanisms of the Arabian Sea’s moisture transfer were examined during the occurrence of Iran’s pervasive drought and wet years.
Research Findings
During fall, the delay in the translocation of southward monsoon low pressure in southern Asia causes its western part to be expanded over the Arabian Sea. This expansion causes dislocation of westward high pressure situated over the Saudi Arabian Peninsula and the moisture transfer from this sea into Iran is resultantly disrupted leading to pervasive droughts in Iran. But, when the South Asian monsoon low pressure is located in a more southern situation, the expansion of its western part is reduced and the high pressure located over the Saudi Arabian peninsula moves to the coasts of the Arabian Sea with a little eastward dislocation. Under such circumstances, the whole Arabian Sea is overwhelmed by this high pressure and its moisture enters Iran through the Saudi Arabian Peninsula’s moisture canal. Nevertheless, Iran’s pervasive drought and wet years during winter are a function of the jigsaw behavior between Asia’s thermal high pressure and the Atlantic Ocean’s dynamic high pressure. When Asia’s thermal high pressure reaches its strongest state, its western part is expanded and, along with the Atlantic Ocean’s dynamical high pressure, spread over the entire Central Asia, the Middle East, and Northern Africa. Under these conditions, the high pressure situated over the Saudi Arabian Peninsula takes a more western position and this new location causes disruption in the moisture transfer from the Arabian Sea into Iran and this ends in pervasive dry winters in Iran.
However, during some times when the Asian thermal high pressure is in its weakest state, the western part thereof would not have the spatial expansion it has to. In such a situation, the eastern part of the Atlantic Ocean’s dynamic high pressure is corroborated and expanded. Such an expansion caused the high pressure situated over the Saudi Arabian Peninsula to move eastward and become established over the eastern coasts of the Saudi Arabian Peninsula. This new situation causes the transfer of moisture from the Arabian Sea into Iran to happen easily and the result would be pervasive wet winters for Iran.
But, during spring, Tibetan low pressure and the Atlantic Ocean’s high pressure are the most important actors of climate in southwest Asia. Whenever the low pressure of the Tibetan plateau low pressure is strengthened and expanded over the eastern half of the Arabian Sea, the high pressure established over Saudi Arabia would be dislocated westward as a result of which pervasive droughts happen in Iran. However, when the Tibetan Plateau’s low pressure is ameliorated and its western part distances away from the Arabian Sea, the Atlantic Ocean’s dynamic high pressure is corroborated and its eastern part is expanded. This expansion causes the high pressure situated over the Saudi Arabian Peninsula to move eastward with its central core taking place over the western shores of the Arabian Sea under which conditions the whole Arabian Sea would be captured by this high pressure. This high pressure transfers the Arabian Sea’s moisture through the Saudi Arabian Peninsula’s moisture canal into Iran via a clockwise circulation. During the ending months of spring, as well, and with the northward dislocation of the tropical convergence belt and its establishment over southern Asia and also with the establishment of some parts of India’s monsoon low pressure over the eastern half of the Arabian Sea, the moisture transfer from the Arabian Sea into Iran is practically decreased to a minimum.
Discussion of Results and Conclusion
The results indicated that certain patterns play roles during every season in this sea’s transferring of moisture. During fall, delay in the southward dislocation of southern Asia’s monsoon low pressure causes the transfer of moisture from this sea into Iran to be disrupted the result of which would be pervasive droughts in Iran. During winter when the Asian thermal high pressure reaches its strongest state, its western part is expanded and, together with the Atlantic Ocean’s dynamical high pressure, it captures the whole of central Asia, the Middle East, and northern Africa. Under these conditions, the high pressure established over the Saudi Arabian Peninsula takes a more western position and this new position disrupts moisture transfer from the Arabian Sea into Iran the result of which would be pervasive dry winters for Iran. During spring, the Tibetan low pressure and the Atlantic Ocean’s high pressure are the most important players in the climate in southwest Asia. Whenever the western part of the Tibetan Plateau’s low pressure is strengthened and expanded over the eastern half of the Arabian Sea, the high pressure established over Saudi Arabia is dislocated westward the result of which would be pervasive droughts for Iran.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
موقعیت جغرافیایی خاورمیانه بهگونهای است که در مرز بین دو اقلیم معتدل (مدیترانهای) و خشک جهان قرار گرفته است. به همین دلیل، آن را مستعد وقوع خشکسالیهای شدید و طولانیمدت کرده است (Trewartha & Horn, 1980; Alpert et al., 2002; Hasanean & Almazroui, 2015). از مهمترین ویژگیهای بارشی این سرزمین، تغییرپذیری برونسالانۀ زیاد آن است (Lockwood, 1988) که درنتیجۀ اندرکنش بین سیستمهای همدید حارهای-جنب حارهایی به وقوع میپیوندد (Ziv, 2001; Knippertz, 2005; Ziv et al., 2005; De Vries et al., 2013; Martius et al., 2013). محققان در مطالعات بسیاری به منشأ همدید بارشهای خاورمیانه توجه کردهاند؛ بهطوری که برخی از محققان در این مطالعات نشان دادهاند که بارشهای سالانۀ شرق مدیترانه با الگوهای همدید و بزرگمقیاس جّوی همبستگی ضعیفی دارد و بیشتر تحتتأثیر عوامل محلی و سیستمهای همرفتی است (Dayan & Sharon, 1980; Dayan et al., 2001; Kahana et al., 2002). زیو و همکاران اظهار داشتهاند که بارشهای سالانه ممکن است با نوسانهای بزرگمقیاس جوی بهصورت مستقیم و غیرمستقیم ازطریق سیستمهای محلی کنترل شود (Ziv et al., 2014)؛ بنابراین بارشها در منطقۀ خاورمیانه نهتنها تحتتأثیر سازوکارهای محلی، تحتتأثیر نوسانهای بزرگمقیاس جّوی همچون نوسانهای اقیانوس اطلس شمالی (NAO) و نوسانهای قطبی (AO) نیز است (Eshel & Farrell 2000; Cullen et al., 2002; Dunkeloh & Jacobeit 2003; Raymond et al., 2018; Ghasemi & Khalili 2008; Oikonomou et al., 2010; Tramblay & Hertig, 2018; Saaroni et al., 2019).
ایران با وسعتی معادل 1648195 کیلومتر مربع در بین عرضهای جغرافیایی 25 تا 40 درجۀ شمالی و 44 تا 64 درجۀ طول شرقی در کمربند بیابانی نیمکرۀ شمالی و در جنوب غرب آسیا واقع شده است. کوهساری ایران پیچیدگیهای بسیار خاصی دارد که دلیل آن میتواند وجود دو رشتهکوه مرتفع البرز و زاگرس در همسایگی دو بیابان بزرگ دشت لوت و دشت کویر در ایران مرکزی باشد. همچنین، این سرزمین با سه پهنۀ آبی وسیع، یعنی خلیجفارس (با 1400 کیلومتر طول خط ساحلی) و دریای عمان (با 637 کیلومتر طول خط ساحلی) در جنوب و دریای خزر (با 922 کیلومتر خط ساحلی) در شمال مرز مشترک دارد (Heydarizad et al., 2018). رشتهکوههای البرز و زاگرس از مهمترین بازیگران اقلیمشناسی ایران هستند؛ زیرا آنها مانع ورود تودههای حامل رطوبت به داخل بخشهای مرکزی فلات ایران میشوند که نتیجۀ آن کاهش میانگین بارش سالانه برای این قسمت از فلات مرکزی ایران است (علیجانی، 1382، ص. 21). آبوهوای ایران با تودههواهای مختلفی که از جانب شمال، غرب، جنوب غرب و جنوب شرق وارد میشوند، اثر میپذیرد. تودههواهای سرد قارهای سیبری که از جانب شمال وارد ایران میشوند، با رشتهکوه البرز متوقف و باعث ایجاد بارشهای عظیمی (بیش از 1300 میلیمتر در سال) در امتداد نواحی ساحلی دریای خزر و شیبهای شمالی رشتهکوه البرز میشوند. این تودههواها، رطوبت دریای خزر را به سمت خشکیهای ایران هدایت میکنند (فتحنیا و همکاران، 1397؛ احمدی حجت و همکاران، 1392؛ عزیزی و یوسفی، 1384). تودههواهای سودانی، جنوب و جنوب غرب ایران را تحتتأثیر قرار میدهند و رطوبت دریاهای عرب، سرخ، عمان و خلیج فارس را به سمت ایران انتقال میدهند (علیجانی، 1382). بعضی از اوقات تودههواهای سودانی با سامانههای مدیترانهای ادغام و باعث بارشهای بسیار سنگین و سیلابی در جنوب و جنوب غرب ایران میشوند (لشکری، 1381؛ مفیدی و زرین، 1384؛ پرک و همکاران، 1394;Sabziparvar et al., 2015). سامانههایی که بخشهای غربی و شمال غربی ایران را متأثر میکنند درواقع، چرخندهایی هستند که از دریای مدیترانه، اقیانوس اطلس شمالی و دریای سیاه منشأ گرفتهاند و حامل رطوبت بسیار فراوانی هستند. این چرخندها نقش بسیار برجستهای را در ایجاد بارش و ابریشدن این منطقه از ایران دارند (علیجانی، 1382 ;Sabziparvar et al., 2015). علاوهبر سامانههای ذکرشده که در فصل مرطوب سال ایران را تحتتأثیر قرار میدهند، در فصل خشک سال، مونسون تابستانۀ هند، جنوب شرق ایران را متأثر میکند و با خود هوای گرم و مرطوب، بادهای قوی و بارش های سنگین را به همراه میآورد (آب خرابات و همکاران، 1395؛ علیجانی و دوستان، 1391؛ رسولی و همکاران، 1391). توزیع زمانی و فضایی بارش در ایران بهدلایلی همچون گستردگی مساحت، تغییرات عرض جغرافیایی زیاد، کوهساری پیچیده، نزدیکی به پهنههای آبی وسیع و منابع رطوبتی مختلف همراه با تودههای هوای مؤثر بر آن بسیار متغیر است (Modarres & Sarhadi, 2009). مطالعات متعدّدی برروی تغییرات زمانی و فضایی بارش ایران انجام شده است (علیجانی و همکاران، 1391؛ علیجانی و همکاران، 1393Ghesmati et al., 2004; Modarres & Sarhadi, 2009; Rahimzadeh et al., 2009; Tabari & Talaee, 2011; Balling et al., 2016; Rousta et al., 2016; Fallah Ghalhari et al., 2106; Javari, 2016). اما مطالعاتی که در آن بهصورت اختصاصی به تعیین منابع رطوبتی بارشهای ایران (خوشحال و همکاران، 1388؛ کریمی و فرجزاده، 1390؛ خدادی و همکاران، 1392الف؛ نوری و همکاران، 1392؛ خسروی و همکاران، 1396) توجه شده باشد، بسیار کم است. کریمی احمدآباد (1386) در یک بررسی جامع نشان داد که دو دریای عرب و مدیترانه بهعلت ترابرد حجم بزرگی از رطوبت برروی ایران از مهمترین منابع رطوبتی بارشهای ایران است. دریای مدیترانه در اوایل فصل پاییز و اواخر فصل بهار و دریای عرب نیز در دیگر ماههای دورۀ سرد سال در صدر مهمترین منابع تأمین رطوبت بارشهای ایران هستند. نقش برتر دریاهای عرب و مدیترانه در تأمین رطوبت بارشهای ایران میتواند ناشی از عواملی همچون وسعت و عمق زیاد آنها درمقابل دیگر پهنههای آبی باشد؛ بنابراین باتوجه به اهمیت دریای عرب در تأمین رطوبت بارشهای ایران، محققان بسیاری برروی شناسایی آرایش الگوهای همدید در انتقال رطوبت این دریا به داخل خشکیهای ایران کار کردهاند (خوشحال و همکاران، 1388؛ رنجبرسعادت آبادی و ایزدی، 1392؛ خدادی و همکاران، 1392ب؛ لشکری و محمدی، 1394؛ آبخرابات و همکاران، 1395؛ لشکری و همکاران، 1396؛ محمدی و لشکری، 1397). محمودی و همکاران (1401الف) اشاره کردهاند که در زمان وقوع خشکسالیهای فراگیر در دورۀ سرد سال ایران، همواره یک ناهنجاری ساعتگرد را برروی دریای عرب میتوان مشاهده کرد. این ناهنجاری ساعتگرد باعث میشود که انتقال رطوبت دریای عرب که مهمترین تأمینکنندۀ رطوبت ایران در این ماههاست، دچار اختلال شود. محمودی و همکاران (1401ب) با بررسی نقشههای ارتفاعی ترازهای مختلف جوّ در ماههای تر فراگیر فصل زمستان ایران نشان دادهاند که پرفشار عربستان همواره یک جابهجایی شرقسو به سمت دریای عرب داشته است که این جابهجایی باعث عمیقشدن فرود دریای مدیترانه میشود. در این شرایط رطوبت دریای عرب و دریای مدیترانه بهطور همزمان، به داخل ایران تزریق میشود و سپس کل مساحت ایران را تحتتأثیر خود قرار میدهد؛ اما در خشکسالیهای فراگیر این ماهها، پرفشار عربستان با جابهجایی غربسو و شمالسوی خود در شمال غرب شبهجزیرۀ عربستان استقرار پیدا میکند. استقرار این پرفشار در این موقعیت باعث میشود که محور فرودهای دریای مدیترانه علاوهبر جابهجایی به سمت عرضهای شمالیتر به سمت غرب نیز جابهجایی داشته باشد؛ بنابراین در این شرایط انتقال رطوبت دریای مدیترانه به عرضهای شمالیتر ایران و رطوبت دریای عرب و دریای سرخ نیز به ایران منتقل نمیشود. کریمی و همکاران با دستهبندی بارشهای ایران به سه دسته بارشهای سبک (10-1 میلیمتر در روز)، بارشهای متوسط (30-10 میلیمتر در روز) و بارشهای سنگین (بیش از 30 میلیمتر در روز) ارتباط آنها را با موقعیت جغرافیایی مرکز واچرخند دریای عرب بررسی کردند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که در 42 تا 85 درصد از روزهای بارشی، واچرخند دریای عرب یا یک مرکز بسته دارد و یا با پرفشارهای سیبری و تبت ادغام میشود (Karimi et al., 2022). همچنین، بیشینه فراوانی مراکز این واچرخند در روزهای بارشی مدنظر در 62/41 درصد موارد در سواحل شرقی شبهجزیرۀ عربستان، شمال غرب دریای عرب و نیز در ترازهای پایین جّو مشاهده شده است. این موقعیت جغرافیایی شرایط را برای بارشهای سبک و متوسط ایران فراهم میکند؛ اما درهنگام وقوع بارشهای سنگین در ایران، مرکز این واچرخند در سه تراز 850، 700 و 500 هکتوپاسکال در سواحل شرقی شبهجزیرۀ عربستان و غرب دریای عرب با یک جابهجایی غربسو فعّالتر میشود؛ بنابراین محققان پژوهش حاضر علاوهبر موقعیت جغرافیایی مرکز واچرخند عربستان در بارشهای سنگین ایران بر ضخامتی از جّو که این واچرخند در آن توسعه پیدا میکند نیز تأکید کردهاند.
با درنظرگرفتن نتایج مطالعاتی که در چند دهۀ اخیر برروی شناسایی الگوهای همدید منجر به خشکسالیها و ترسالیهای ایران در مقیاسهای زمانی و فضایی مختلف انجام شده است، اکنون دانش بسیار مناسبی در این زمینه و در پیشینۀ اقلیمشناسی ایران حاصل شده است؛ اما با داشتن این پیشینه بسیار غنی هنوز ابهامهایی دربارۀ سازوکارهای انتقال رطوبت از دریاهای مجاور بهخصوص اقیانوس هند و دریای عرب در زمان خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران وجود دارد که در این پژوهش قصد بر این است تا جابهجا شدن الگوهای گردشی چرخندی و واچرخندی برروی دریای عرب و شمال اقیانوس هند در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران بررسی شود.
دادهها و روششناسی
برای شناخت سازوکارهای انتقال رطوبت دریای عرب در زمان خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران و در راستای رسیدن به هدفهای اصلی پژوهش حاضر به دو پایگاه دادهای مختلف نیاز بود. پایگاه دادهای اول مربوط به دادههای بارش ماهانۀ ۶۳ ایستگاه همدید برای یک دورۀ ۳1 ساله (2016-1986) است که از سازمان هواشناسی کشور دریافت شد. علت انتخاب این تعداد ایستگاه، طول دورۀ آماری مناسب و پراکنش مناسب مکانی آنها بوده است. این دادهها آمار کامل و مطمئنی دارند که اندک خلأ آماری آنها با استفاده از روش همبستگی و رگرسیون خطی کلاسیک بازسازی شد. توزیع و پراکنش ایستگاههای مطالعهشده در گسترۀ ایران در شکل 1 آورده شده است.
شکل 1: نقشۀ موقعیت و پراکنش جغرافیایی ایستگاههای مطالعهشده (منبع: نویسندگان، 1400)
Figure 1: Situation and geographical distribution map of the studied stations
پایگاه دادهای دوم متغیرهای شبکهبندیشدۀ جوّی ارتفاع ژئوپتانسیل، رطوبت ویژه، چرخندگی نسبی، پوشش ابر پایین، پوشش ابر میانی و پوشش ابر بالاست که تمامی آنها از تارنمای مرکز اروپایی پیشبینیهای میان مدتجوی (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) (ECMWF) به آدرسhttps://www.ecmwf.int بهصورت دیدهبانیهای ماهانه اخذ شد.
بعد از جمعآوری دادههای لازم از پایگاههای دادهای مختلف و تشکیل بانک اطلاعاتی آنها از شاخص بارش استانداردشده (Standardized Precipitation Index) (SPI) (McKee et al., 1993, 1995) که یکی از شاخصهای پیشنهادی سازمان هواشناسی جهانی (World Meteorological Organization) (WMO) است، استفاده شد. در پژوهش حاضر شاخص بارش استانداردشده برای تمامی ایستگاههای مطالعهشده در مقیاس زمانی ماهانه (SPI) محاسبه و در مرحلۀ بعد خشکسالیها و ترسالیهای ایران براساس یک معیار فضایی به سه دسته تقسیم شد (محمودی و همکاران، 1401الف؛ محمودی و همکاران، 1401ب).
خشکسالی های (ترسالی های) محلی: خشکسالی هایی (ترسالی هایی) هستند که حدود 25 درصد و کمتر از ایستگاه های مورد مطالعه درگیر خشکسالی (ترسالی) شده باشند.
خشکسالی های (ترسالی های) نیمه فراگیر: خشکسالی هایی (ترسالی هایی) هستند که حدود 25 تا 75 درصد ایستگاه های مورد مطالعه درگیر خشکسالی (ترسالی) شده باشند.
خشکسالی های (ترسالی های) فراگیر: خشکسالی هایی (ترسالی هایی) هستند که حدود 75 درصد و بیشتر از ایستگاه های مورد مطالعه درگیر خشکسالی (ترسالی) شده باشند.
اساس تقسیمبندی خشکسالیها به سه دستۀ اشارهشده براساس چارکها بوده است. در آمار توصیفی به هریک از سه مقداری که یک مجموعه از دادههای مرتبشده را به چهار بخش مساوی تقسیم میکند، چارک گفته میشود.
درادامه، با مشخصشدن ماههای خشک و تر فراگیر ایران، سازوکارهای همدید انتقال رطوبت دریای عرب در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران درقالب تحلیلهای همدید بررسی میشود.
یافتههای پژوهش و تجزیهوتحلیل
تعیین ماههای تر و خشک فراگیر ایران
در پژوهش حاضر از شاخص بارش استانداردشده (SPI) که یک ابزار بسیار قوی در تحلیل دادههای بارش است، استفاده شده است. هدف اصلی این شاخص اختصاص یک ارزش عددی به هر حادثۀ بارندگی در مقیاسهای زمانی مختلف (ماهانه، فصلی و سالانه) است تا بتوان براساس آن، نواحی با آبوهواهای بهطور کامل متفاوت را با یکدیگر مقایسه کرد؛ بنابراین از شاخص بارش استانداردشده (SPI) در کل ایستگاههای مطالعهشده و نیز در مقیاس زمانی ماهانه استفاده شد. سپس براساس معیار فضایی تعریفشده در بخش دادهها و روششناسی، ماههایی که 75 درصد و بیشتر ایستگاه یکی از طبقات مختلف خشکسالی یا ترسالی را تجربه کرده باشند، بهعنوان ماههای همراه با خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر شناسایی شدند. در جدول 1 به تقکیک ماههای همراه با خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر همراه با سال وقوع آنها آورده شده است. در این جدول بهروشنی مشخص میشود که احتمال وقوع خشکسالیهای فراگیر بسیار بیشتر از ترسالیهای فراگیر است. ماههای دسامبر و آوریل با 14 و 13 رخداد بیشترین و ماههای می، اکتبر و مارس با 4، 8 و 8 رخداد کمترین فراوانی وقوع خشکسالیهای فراگیر را داشتهاند (جدول 1). بیشرین فراوانی وقوع ترسالیهای فراگیر نیز با 4 رخداد مربوط به ماههای اکتبر، نوامبر، ژانویه و آوریل بوده است. دو ماه مارس و فوریه نیز با 1 رخداد کمترین فراوانی وقوع ترسالیهای فراگیر را داشته است (جدول 1).
جدول 1: ماههای همراه با خشکسالی و ترسالی فراگیر برای دورۀ 1986-2016
Table 1: Months with pervasive drought and wet years for the period 1986-2016
|
می |
آوریل |
مارس |
فوریه |
ژانویه |
دسامبر |
نوامبر |
اکتبر |
|
|
1987 1999
|
1999 2000 2014
|
2007 |
2015 |
1986 1994 2014
|
2010 2011 |
1995 1998 2010 |
1992 2005 2007
|
خشکسالیهای فراگیر |
|
1991 1993 2003 2009 |
1987 1991 1992 1994 1995 2001 2002 2003 2005 2006 2008 2009 2015 |
1986 1988 1990 1995 1996 1997 2002 2006
|
1987 1989 1990 1992 1995 1997 2002 2006 2010 |
1987 1991 1995 1997 1998 1999 2003 2004 2005
|
1986 1987 1989 1991 1992 1997 2000 2001 2002 2003 2004 2006 2009 2012 |
1986 1993 1994 1997 2000 2002 2004 2006 2009 2011 2012 2013 2014 |
1987 1994 1997 2000 2011 2012 2014 2015 |
ترسالیهای فراگیر |
منبع: نویسندگان، 1400
سازوکارهای انتقال رطوبت دریای عرب در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر فصل پاییز
با بررسی نقشههای میانگین ماهانۀ ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 هکتوپاسکال برای اکتبرها و نوامبرهای همراه با خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران مشاهده شد که در ماههای خشک فراگیر فصل پاییز همواره یک سلول کمارتفاع را با چرخندگی مثبت در شرق سواحل شبهقارۀ هندوستان برروی اقیانوس هند میتوان مشاهده کرد. این سلول کمارتفاع که درواقع، همان سامانۀ مونسونی جنوب آسیاست، صرف نظر از اینکه تمام شبهقارۀ هندوستان را تا جنوب رشتهکوههای هیمالیا دربرگرفته، زبانۀ غربی آن کل دریای عرب و قسمتهایی از نیمۀ شرقی ایران را نیز احاطه کرده است. در نقطۀ مقابل این سامانۀ کمارتفاع، یک سامانۀ پرارتفاعِ (با چرخندگی منفی) گسترده با دو هستۀ مرکزی یکی برروی فلات تبت و دیگری برروی شبهجزیرۀ عربستان را میتوان مشاهده کرد که هستۀ واقع برروی شمال غرب شبهجزیرۀ عربستان، نیمۀ غربی ایران، دریای عمان، خلیجفارس و کل شبهجزیرۀ عربستان را تا سواحل عدن دربرمیگیرد. در شکل 2 (الف) نقشۀ ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 هکتوپاسکال همراه با چرخندگی نسبی در اکتبر سال 2005 بهعنوان نمونهای از ماههای خشک فراگیر فصل پاییز آورده شده است. در تراز 500 هکتوپاسکال نیز مشاهده شد که هستهای از پرارتفاع جنب حارهایی با چرخندگی منفی برروی جنوب غرب آسیا واقع شده است. این هستۀ پرارتفاع باعث شده است که کل اقیانوس هند غربی، دریای عرب، شبهجزیرۀ عربستان و قسمتهایی از نیمۀ جنوبی ایران زیر تسلط آن باشند (شکل 2ج). نکتۀ بسیار مشهود دربارۀ این پرارتفاع، استقرار شمالسوی آن است. قرارگیری هستۀ این پرارتفاع در عرضهای جغرافیایی بالاتر باعث میشود که یک فراز عمیقی برروی ایران شکل بگیرد؛ اما در نقشههای مربوط به ماههای تر فراگیر مشاهده شد که سامانۀ کمارتفاع (با چرخندگی مثبت) واقع در سواحل شرقی اقیانوس هند بهطور کامل، تضعیف شده است؛ بهطوری که هستۀ مرکزی آن با یک جابهجایی جنوبسو در جنوب شبهقارۀ هندوستان قرار میگیرد. علاوهبر این جابهجایی از گستردگی زبانۀ غربی آن نیز بهشدت کاسته شده است. تضعیف و جابهجایی جنوبسوی این سامانۀ کمارتفاع باعث تقویت و جابهجایی پرارتفاع مستقر برروی شبهجزیرۀ عربستان میشود؛ بهطوری که هستۀ مرکزی آن برروی سواحل شرقی شبهجزیرۀ عربستان قرار میگیرد. در چنین شرایطی کل ایران، دریای عرب و نیمۀ شمالی و مرکزی شبهقارۀ هند زیر سلطۀ این پرارتفاع قرار میگیرند (شکل 2ب). در تراز 500 هکتوپاسکالی الگوهای فضایی ماههای تر و خشک فراگیر بهطور تقربی، مشابه یکدیگر است. تنها تفاوتی که در الگوهای فضایی ماههای تر و خشک فراگیر در این تراز مشاهده میشود، این است که ماههای تر فراگیر پرارتفاع واقع برروی شبهجزیرۀ عربستان درمقایسه با ماههای خشک فراگیر موقعیت جنوبیتری و هستۀ مرکزی آن برروی شبه جزیره عربستان قرار دارد (شکل 2 د).
|
اکتبر تر فراگیر |
اکتبر خشک فراگیر |
|
|
|
|
|
|
|
شکل 2: نقشههای ترکیبی ارتفاع ژئوپتانسیل (پربندها) و چرخندگی نسبی (مناطق رنگی) برای ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال برای اکتبرهای خشک و تر فراگیر. (الف) اکتبر 2005 بهعنوان یک اکتبر خشک فراگیر و (ب) اکتبر 1997 بهعنوان یک اکتبر تر فراگیر (منبع: نویسندگان، 1400) Figure 2: Composite maps of geopotential height (contour) and relative vorticity (color) for 850 and 500 hpa levels for pervasive wet and dry octobers. (a) october 2005 as a pervasive dry october and (b) october 1997 as a pervasive wet october |
|
باتوجه به آرایش الگوهای ارتفاع ژئوپتانسیل در ترازهای مختلف جّوی در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ماههای فصل پاییز، میزان رطوبت ویژۀ جّو ایران در هر دو شرایط تر و خشک فراگیر در تراز 850 هکتوپاسکال (شکل 3 الف و ب) برای دو اکتبر 1997 و 2005 بهعنوان یک اکتبر خشک فراگیر و یک اکتبر تر فراگیر آورده شده است. این نقشهها که همراه با خطوط جریان هستند، جّو خشک ایران را در اکتبرهای خشک فراگیر بهروشنی نشان میدهند (شکل 3). خطوط جریان در اکتبر تر 1997 یک چرخش واچرخندی عظیم را برروی دریای عرب نشان میدهد که مرکز آن برروی سواحل شرقی شبهجزیرۀ عربستان قرار گرفته است. این چرخش واچرخندی عظیم همراه با فرود دریای سرخ با کانال رطوبتی شبهجزیرۀ عربستان، رطوبت را به داخل ایران انتقال میدهد؛ اما در اکتبر سال 2005 بهعنوان یک ماه خشک فراگیر مشاهده میشود که مرکز این چرخش واچرخندی از شرق به غرب شبهجزیرۀ عربستان جابهجا و از گستردگی آن بهشدت کاسته شده است. این جابهجایی باعث شده است که انتقال رطوبت دریای عرب به داخل ایران نیز کاهش پیدا کند (شکل 3الف).
|
اکتبر تر |
اکتبر خشک |
|
|
|
|
شکل 3: نقشههای ترکیبی رطوبت ویژه (مناطق رنگی) و خطوط جریان تراز 850 هکتوپاسکال (پربندها) برای اکتبرهای خشک و تر فراگیر. (الف) اکتبر 2005 بهعنوان یک اکتبر خشک فراگیر و (ب) اکتبر 1997 بهعنوان یک اکتبر تر فراگیر (منبع: نویسندگان، 1400) Figure 3: composite maps of specific humidity (color) and stream line (contour) for 850 hpa levels for pervasive wet and dry octobers. (a) october 2005 as a pervasive dry october and (b) october 1997 as a pervasive wet october |
|
در پژوهش حاضر برای درکی دقیقتر از انتقال رطوبت دریای عرب به داخل خشکیهای ایران در ترازهای مختلف جّو و در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر از نقشههای پوشش ابر در سه سطح پایین، میانی و بالا استفاده شده است. همانگونه که در شکل 4 مشاهده میشود پوشش ابر در دو سطح پایین (شکل 4الف) و میانی (شکل 4ج) در ماههای خشک فراگیر و فقط در شمال غرب و سواحل جنوبی دریای خزر دیده میشود و در تراز بالا (شکل 4ه) پوشش ابری را بر سطح خشکیهای ایران نمیتوان مشاهده کرد؛ بنابراین انتقال رطوبت به داخل ایران در زمان وقوع خشکسالیهای فراگیر این فصل ازجانب دریای عرب دچار مشکل شده است. به همین خاطر، تنها رطوبت دریای مدیترانه در این شرایط وارد ایران میشود؛ اما در اکتبرهای تر فراگیر بیشترین پوشش ابر متعلق به دو لایۀ میانی (شکل 4د) و بالا (شکل 4الف) جوّ بوده است. جدا از میزان پوشش ابر، نحوۀ آرایش پوشش ابرها درسطحهای مختلف جوّ، مسیرهای ورودی رطوبت را به داخل ایران نیز نشان میدهد. این آرایش ابرها با الگوهای ارتفاع ژئوپتانسیل درسطحهای مختلف جوّی انطباق کاملی دارد (شکل 4).
|
اکتبر تر |
اکتبر خشک |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
شکل 4: نقشههای پوشش ابر در سه سطح پایین، میانی و بالا در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران. از بالا به پایین بهترتیب سطح بالا، میانی و پایین. پانل سمت چپ میزان پوشش ابر در اکتبر خشک فراگیر سال 2005 و پانل سمت راست میزان پوشش ابر در اکتبر تر فراگیر سال 1997 (منبع: نویسندگان، 1400) Figure 4: Cloud cover maps at the three levels of lower, middle and upper of atmosphere during the occurrence of pervasive dry and wet months in iran. left panel, cloud cover in pervasive dry october 2005 and right panel, cloud cover in pervasive wet october 1997 |
|
با بررسی نقشههای ارتفاع ژئوپتانسیل در سه تراز 850 هکتوپاسکال (بهعنوان نمایندۀ ترازهای پایین و 500 هکتوپاسکال و نیز بهعنوان نمایندۀ ترازهای میانی جّو) مشاهده شد زمانی که سامانۀ کمفشار مونسونی جنوب آسیا در فصل پاییز (اکتبر و نوامبر) با تراز 850 هکتوپاسکال و تأخیر زیاد، حرکت جنوبسوی خود را به سمت عرضهای جغرافیایی پایین آغاز میکند زبانۀ غربی آن در ترازهای پایین جّو، کل غرب اقیانوس هند و دریای عرب را زیر سلطۀ خود میآورد. در این شرایط هستۀ پرارتفاع واقع برروی شبهجزیرۀ عربستان در یک جابهجایی غربسو در شمال غرب شبهجزیرۀ عربستان قرار میگیرد. در این شرایط، پرارتفاع کل نیمۀ غربی ایران، خلیجفارس و شبهجزیرۀ عربستان را تا خلیج عدن فرامیگیرد؛ بنابراین قرارگیری این دو سامانه یکی با چرخش پادساعتگرد و دیگری با گردش ساعتگرد برروی اقیانوس هند و دریای عرب ازطرفی، باعث میشوند که انتقال رطوبت دریای عرب و اقیانوس هند با شبهجزیرۀ عربستان به داخل سرزمین ایران دچار مشکل شود و از طرف دیگر، باعث خشکسالیهای فراگیر فصل پاییز میشوند. علاوه بر این، استقرار پرفشار جنب حارهایی در تراز 500 هکتوپاسکال نیز (برروی نیمۀ جنوبی ایران، غرب اقیانوس هند، دریای عمان و شبهجزیرۀ عربستان) اجازۀ صعود هوا را در ترازهای پایینی جّو برروی غرب اقیانوس هند و دریای عرب نمیدهد؛ بنابراین در چنین شرایطی اگر انتقال رطوبتی به داخل ایران صورت گیرد، این انتقال در ارتفاعات پایینتر و در یک ضخامت کمتر از جّو صورت میگیرد؛ اما در ماههای تر فراگیر فصل پاییز (در تراز 850 هکتوپاسکال) سامانۀ کمفشار مونسونی جنوب آسیا درقالب کمربند همگرایی حارهایی، بهموقع (قبل از اکتبر) به عرضهای جغرافیایی پایینتر عقبنشینی میکند. این جابهجاییِ بهموقع (قبل از اکتبر) باعث میشود که سامانۀ پرارتفاع شبهجزیرۀ عربستان در یک جابهجایی شرقسو برروی ساحل شرقی شبهجزیرۀ عربستان قرار گیرد و بهطور کامل، غرب اقیانوس هند و دریای عرب را احاطه و با حرکت ساعتگرد رطوبت اقیانوس هند و دریای عرب را با شبهجزیرۀ عربستان به داخل ایران انتقال دهد؛ چون در این شرایط (در تراز 500 هکتوپاسکال) یک پرارتفاع برروی غرب اقیانوس هند و دریای عرب مستقر و سرانجام، رطوبت این دو پهنۀ آبی در یک ضخامت بیشتر از جّو زمین (از 1000 تا 500 هکتوپاسکال) به داخل خشکیهای ایران منتقل میشود.
سازوکارهای انتقال رطوبت دریای عرب در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر فصل زمستان
در ماههای فصل زمستان (دسامبر، ژانویه و فوریه) با اسقرار الگوهای فصل سرد سال برروی جنوب غرب آسیا شاهد الگوهای بهنسبت یکسانی برروی دریای عرب و اقیانوس هند برای تمامی این سه ماه هستیم. در این فصل (در تراز 850 هکتوپاسکال) همواره میتوان یک هستۀ پرارتفاع برروی آسیای مرکزی، یک هستۀ پرارتفاع برروی جنوب غرب آسیا و یک هستۀ پرارتفاع دیگر را برروی اقیانوس اطلس و شمال آفریقا با مقدار چرخندگی منفی مشاهده کرد. هستۀ مرکزی سامانۀ آسیای مرکزی که درواقع، یک سامانۀ پرارتفاع حرارتی است و از این به بعد با نام پرارتفاع آسیایی از آن نام برده میشود، برروی سیبری و هستۀ مرکزی سامانۀ اقیانوس اطلس و شمال آفریقا که درواقع، یک سامانۀ پرارتفاع دینامیکی است و از این به بعد با نام پرارتفاع اقیانوس اطلس از آن یاد خواهد شد، برروی شرق اقیانوس اطلس مستقر است. علاوه بر این، میتوان مشاهده کرد که در فصل زمستان همواره یک هستۀ پرارتفاع دیگر با چرخندگی منفی برروی شرق شبهجزیرۀ عربستان در این تراز وجود دارد که میتواند هستۀ فرعی یا ثانویهای از پرارتفاع اقیانوس اطلس باشد که با زبانۀ غربی آن تا این قسمت از جنوب غرب آسیا امتداد پیدا کرده است (شکل 5 الف و ب).
با بررسی نقشههای ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 هکتوپاسکال تمامی ماههای تر و خشک فراگیر فصل زمستان ایران مشاهده شد که در ماههای خشک فراگیر، همواره یک پرارتفاع گسترده و پیوسته که از کنار هم قرارگرفتن دو پرارتفاع آسیایی و اقیانوس اطلس شکل گرفته، سرتاسر آسیای مرکزی، خاورمیانه و شمال آفریقا را دربرگرفته است. در این شرایط کل اقیانوس هند غربی و دریای عرب نیز زیر تسلط این پرارتفاع (با چرخندگی منفی) قرار دارند. در این شرایط مشاهده میشود که پرارتفاع مستقر برروی عربستان که وظیفۀ آن انتقال رطوبت دریای عرب به داخل خشکیهای ایران است درمقایسه با ماههای تر فراگیر در یک موقعیت غربیتری برروی شبهجزیرۀ عربستان قرار دارد؛ اما پرارتفاع پیوسته و گستردهای که در ماههای خشک فراگیر تمامی آسیای مرکزی، خاورمیانه و شمال آفریقا را دربرگرفته بود، در ماههای تر فراگیر، دیگر مشاهده نمیشود. در ماههای تر فراگیر این فصل، پرارتفاع آسیایی و اقیانوس اطلس در حوالی دریای سرخ به دو سامانۀ مجزا تقسیم میشوند. در این تقسیمبندی پرارتفاع مستقر برروی شبهجزیرۀ عربستان همراه با پرارتفاع آسیایی از پرارتفاع اقیانوس اطلس جدا میشود و موقعیت شرقیتری نسبت به ماههای خشک فراگیر به خود میگیرد (شکل 5 الف و ب).
در تراز 500 هکتوپاسکال و نیز در زمان وقوع ترسالیهای فراگیر، یک هستۀ پرارتفاع را با چرخندگی منفی برروی جنوب شبهجزیرۀ عربستان میتوان مشاهده کرد (شکل 5د). این هستۀ پرارتفاع در زمان وقوع خشکسالیهای فراگیر مشاهده نمیشود (شکل 5ج). جدا از استقرار این هستۀ پرارتفاع، مشاهده میشود که در زمان وقوع خشکسالیهای فراگیر آرایش خطوط ارتفاع بادهای غربی در تراز 500 هکتوپاسکال برروی خاورمیانه بهطور تقریبی، مداری است (شکل 5ج) درحالی که در زمان وقوع ترسالیهای فراگیر این آرایش نصفالنهاری میشود و در بیشتر مواقع نیز ایران در منطقۀ همگرایی بالایی آن قرار میگیرد (شکل 5د).
|
دسامبر تر فراگیر |
دسامبر خشک فراگیر |
|
|
|
|
|
|
|
شکل 5: نقشههای ترکیبی ارتفاع ژئوپتانسیل (پربندها) و چرخندگی نسبی (مناطق رنگی) برای ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال برای دسامبرهای خشک و تر فراگیر. (الف) دسامبر 2010 بهعنوان یک دسامبر خشک فراگیر و (ب) دسامبر 2001 بهعنوان یک دسامبر تر فراگیر (منبع: نویسندگان، 1400) Figure 5: composite maps of geopotential height (contour) and relative vorticity (color) for 850 and 500 hpa levels for pervasive wet and dry decembers. (a) december 2010 as a pervasive dry december and (b) december 2001 as a pervasive wet december |
|
شکل 6 درقالب دو نقشه یکی مربوط به دسامبر 2010 (بهعنوان نمایندهای از ماههای خشک فراگیر) (شکل 6الف) و دیگری مربوط به دسامبر 2001 (بهعنوان نمایندهای از دسامبرهای تر فراگیر) (شکل 6ب) ارائه شده که در آن به محتوای رطوبتی فصل زمستان جنوب غرب آسیا و بهویژه ایران توجه شده است. همانگونه که در شکل 6 (الف) مشاهده میشود در ماههای خشک فراگیر محتوای رطوبتی جّو ایران در تراز 850 هکتوپاسکال درمقایسه با ماههای تر فراگیر بسیار اندک است. بااطمینان، این شرایط ناشی از آرایش الگوهای همدید در تراز 850 هکتوپاسکال برروی جنوب غرب آسیا بهویژه برروی دریای عرب و غرب اقیانوس هند است (شکل 6 الف). خطوط جریان رسمشده در این نقشهها بهصورت مشخص نقش پررنگ استقرار پرارتفاع واقع برروی شبهجزیرۀ عربستان را در انتقال رطوبت دریای عرب و اقیانوس هند برروی ایران نشان میدهد (شکل 6 ب).
|
دسامبر تر فراگیر |
دسامبر خشک فراگیر |
|
|
|
|
شکل 6: نقشههای ترکیبی رطوبت ویژه (مناطق رنگی) و خطوط جریان تراز 850 هکتوپاسکال (پربندها) برای دسامبرهای خشک و تر فراگیر. (الف) دسامبر 2010 بهعنوان یک دسامبر خشک فراگیر و (ب) دسامبر 2001 بهعنوان یک دسامبر تر فراگیر (منبع: نویسندگان، 1400) Figure 6: Composite maps of specific humidity (color) and stream line (contour) for 850 hpa levels for pervasive wet and dry decembers. (a) december 2010 as a pervasive dry december and (b) december 2001 as a pervasive wet december |
|
پوشش انواع مختلف ابر میتواند کمککنندۀ بسیار بزرگی در راستای درک سازوکارهای انتقال رطوبت دریای عرب و اقیانوس هند به داخل خشکیهای ایران در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران باشد. در دسامبرهای خشک فراگیر تنها میتوان ابرهای با سطحهای بالا (شکل 7الف) را در جّو ایران ردیابی کرد؛ درحالی که در دسامبرهای تر فراگیر علاوهبر ابرهای با سطحهای بالا، میتوان ابرهای با سطحهای میانی و پایینی جّو را نیز ردیابی کرد (شکل 7 د، ب، ی).
|
دسامبر تر فراگیر |
دسامبر خشک فرایر |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
شکل 7: نقشههای پوشش ابر در سه سطح پایین، میانی و بالا در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ماه دسامبر ایران. از بالا به پایین بهترتیب سطح بالا، میانی و پایین. پانل سمت چپ میزان پوشش ابر در دسامبر خشک فراگیر سال 2010 و پانل سمت راست میزان پوشش ابر در دسامبر تر فراگیر سال 2001 (منبع: نویسندگان، 1400) Figure 7: Cloud cover maps at the three levels of lower, middle and upper of atmosphere during the occurrence of pervasive dry and wet months in iran. left panel, cloud cover in pervasive dry december 2010 and right panel, cloud cover in pervasive wet december 2001 |
|
اکنون با بررسی نقشههای ارتفاع ژئوپتانسیل در ترازهای مختلف جّوی میتوان به سازوکارهای انتقال رطوبت دریای عرب و اقیانوس هند در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ماههای فصل زمستان پیبرد. در زمان وقوع خشکسالیهای فراگیر با کنار هم قرارگرفتن دو پرارتفاع آسیایی (پرارتفاع حرارتی) و اقیانوس اطلس (پرارتفاع دینامیکی) در تراز 850 هکتوپاسکال، سرتاسر آسیای مرکزی، خاورمیانه و شمال آفریقا زیر سیطرۀ یک سامانۀ پرارتفاع گسترده و پیوسته قرار میگیرند. مرز شمالی این سامانۀ گسترده و پیوسته، بخشهای عظیمی از دریای مدیترانه را بهخصوص نیمۀ جنوبی آن فرامیگیرد. گسترش زبانۀ شمالی این پرارتفاع برروی دریای مدیترانه جدا از اینکه باعث اختلال در فرآیند چرخندزایی دریای مدیترانه میشود، اجازۀ عمیقشدن امواج بادهای غربی را برروی دریای سرخ نمیدهد؛ بنابراین مهمترین دلیلی که این دو پرارتفاع در ماههای خشک فراگیر فصل زمستان در کنار هم قرار میگیرند، جابهجایی شمالسوی پرارتفاع اقیانوس اطلس و گسترش زبانۀ شمالی آن برروی دریای مدیترانه است. اکنون سؤالی که در اینجا باقی میماند و باید به آن پاسخ داده شود، این است که حرکت شمالسوی پرارتفاع اقیانوس اطلس و استقرار مرز شمالی آن چه تأثیری برروی سازوکار انتقال رطوبت دریای عرب و اقیانوس هند برروی ایران دارد؟ در پاسخ به این سؤال باید اشاره شود زمانی که امواج بادهای غربی برروی دریای سرخ عمیق نشود و بهدنبال آن نتواند زبانۀ جنوبی خود را درقالب ناوههای عمیق به عرضهای جغرافیایی پایین بکشد، پرارتفاع مستقر برروی شبهجزیرۀ عربستان با یک جابهجایی غربسو برروی نیمۀ غربی شبهجزیرۀ عربستان قرار میگیرد و در این شرایط است که انتقال رطوبت دریای عرب با کانال دریای سرخ دچار اختلال میشود. گفتنی است در این فصل باتوجه به نقشهای که کریمی احمدآباد (1386) دربارۀ توزیع فضایی مهمترین سطحهای آبی در بارشهای نواحی مختلف ایران در فصل زمستان در اختیار قرار داده است، مشاهده میشود که بهجزء نواحی جنوب و جنوب شرق که منبع تأمین بارشهای آن فقط دریای عرب گزارش شده است، در بقیۀ نواحی ایران، منبع اصلی تأمین رطوبت ایران ترکیب توأمان دریای عرب و مدیترانه با یکدیگر بوده است؛ اما در زمان وقوع ترسالیهای فراگیر ایران مشاهده میشود که دو پرارتفاع آسیایی و اقیانوس اطلس که در زمان وقوع خشکسالیهای فراگیر ماههای فصل زمستان بهصورت یک پرارتفاع گسترده و پیوسته کل آسیای مرکزی، خاورمیانه و شمال آفریقا را دربرگرفته بودند، در ماههای تر فراگیر در حوالی دریای سرخ به دو سامانۀ پرارتفاع جدا از هم تقسیم میشوند. سامانۀ پرارتفاع اقیانوس اطلس در این ماهها یک جابهجایی جنوبسو به سمت عرضهای جغرافیایی پایین داشته است و هستۀ مرکزی آن برروی شرق اقیانوس اطلس قرار میگیرد. با این جابهجایی مرز شمالی پرارتفاع اقیانوس اطلس از روی دریای مدیترانه خارج و سپس شرایط بهینه برای چرخندزایی برروی این دریا فراهم میشود؛ اما جدا از این شرایط مناسب برای چرخندزایی برروی دریای مدیترانه، باید به عمیقشدن امواج بادهای غربی برروی دریای مدیترانه نیز توجه ویژهای کرد؛ بنابراین یکی از مهمترین دلایلی که باعث میشود دو پرارتفاع آسیایی و اقیانوس اطلس از یکدیگر منفک شوند، عمیقشدن ناوه دریای مدیترانه و امتداد زبانۀ جنوبی آن تا جنوب دریای احمر است. با این توضیحات اکنون میتوان دلیل جابهجایی شرقسوی پرارتفاع عربستان را در ماههای تر فراگیر فصل زمستان تبیین کرد. عمیقشدن ناوه دریای مدیترانه و امتداد زبانۀ جنوبی آن تا جنوب دریای احمر باعث میشود که دو پرارتفاع آسیایی و اقیانوس اطلس از یکدیگر منفک شوند. این انفکاک باعث میشود پرارتفاع مستقر برروی عربستان با یک جابهجایی شرقسو به نیمۀ شرقی شبهجزیرۀ عربستان انتقال داده و شرایط نیز برای انتقال رطوبت به داخل ایران به بهترین نحو ممکن فراهم شود؛ اما همانگونه که پیشتر از این بهصراحت اشاره شد، دریای مدیترانه نقش بزرگی در انتقال رطوبت دریای عرب به داخل ایران دارد؛ بنابراین نباید از آن غافل بود.
سازوکارهای انتقال رطوبت دریای عرب در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر فصل بهار
در فصل بهار (مارس، آوریل و می) که فصل گذار از دورۀ سرد سال به دورۀ گرم سال در جنوب غرب آسیاست، ماهیت بسیاری از سامانههای همدید بهخصوص پرارتفاع آسیایی که یک سامانهای با ماهیت حرارتی است، تغییر پیدا میکند. در این فصل با جابهجایی خورشید از نیمکرۀ جنوبی به نیمکرۀ شمالی و گرمشدن تدریجی سطح زمین، علاوهبر جابهجایی شمالسوی پرفشار جنب حاره و کمربند همگرایی حارهایی به عرضهای جغرافیایی بالاتر، سامانۀ پرارتفاع آسیایی (سیبری) نیز تضعیف میشود و ازبین میرود. با بررسی نقشههای ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 هکتوپاسکال در تمامی ماههای تر و خشک فراگیر فصل بهار مشاهده شد که تعاملی الاکلنگی بین پرارتفاع اقیانوس اطلس و کمارتفاع فلات تبت در جابهجایی پرارتفاع عربستان در جنوب غرب آسیا وجود دارد. زمانی که کمارتفاع فلات تبت در وضعیت تضعیفشدهای قرار میگیرد و از گسترش زبانۀ غربی آن کاسته میشود، پرارتفاع اقیانوس اطلس امکان گسترش زبانۀ شرقی خود را برروی جنوب غرب آسیا پیدا میکند. این گسترش باعث جابهجایی شرقسوی پرارتفاع عربستان میشود؛ بهطوری که این جابهجایی سبب میشود که پرارتفاع عربستان برروی شرق شبهجزیرۀ عربستان و غرب دریای عرب قرار گیرد. در این شرایط کل دریای عرب و غرب اقیانوس هند زیر سیطرۀ این پرارتفاع قرار میگیرند؛ بنابراین این پرارتفاع با گردش ساعتگرد (موافق عقربههای ساعت) خود رطوبت دریای عرب و اقیانوس هند را با کانال رطوبتی واقع برروی شبهجزیرۀ عربستان به داخل ایران انتقال میدهد (شکل 8ب)؛ اما در زمان وقوع خشکسالیهای فراگیر مشاهده میشود که کمارتفاع فلات تبت در قویترین حالت خود است. در این حالت، زبانۀ غربی این کمارتفاع، گسترش فضایی زیادی پیدا میکند؛ بهطوری که نیمۀ شرقی دریای عرب و اقیانوس هند غربی را در این تراز زیر پوشش خود قرار میدهد. پرارتفاع اقیانوس اطلس نیز در این شرایط در یک موقعیت ضعیفشده قرار میگیرد؛ بهطوری که در زبانۀ شرقی آن یک جابهجایی به سمت شمال آفریقا مشاهده میشود؛ بنابراین با تقویت کمارتفاع تبت و تضیف پرارتفاع اقیانوس اطلس یک جابهجایی غربسو در پرارتفاع مستقر برروی شبهجزیرۀ عربستان مشاهده میشود؛ بهطوری که هستۀ مرکزی این پرارتفاع برروی نیمۀ غربی و بهصورت ویژه برروی شمالغرب شبهجزیرۀ عربستان قرار میگیرد. با این توضیحات نیمۀ غربی دریای عرب زیر سیطرۀ پرارتفاع شبهجزیرۀ عربستان با گردش ساعتگرد (موافق عقربههای ساعت) و نیمۀ شرقی آن زیر سیطرۀ زبانۀ کمارتفاع فلات تبت با گردش پادساعتگرد (مخالف عقربههای ساعت) است؛ بنابراین در چنین شرایطی انتقال رطوبت دریای عرب به داخل ایران در این فصل مختل میشود (شکل 8الف)؛ اما در تراز 500 هکتوپاسکال الگوهای بهنسبت مشابهی از آرایش خطوط همارتفاع را در زمان وقوع ماههای تر و خشک فراگیر فصل بهار برروی دریای عرب و غرب اقیانوس هند میتوان مشاهده کرد. در این تراز همواره یک پرارتفاع برروی دریای عرب و غرب اقیانوس هند استقرار دارد. این پرارتفاع که درواقع، همان پرارتفاع جنب حارهایی است، نقش بزرگی در وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ماههای فصل بهار دارد. استقرار این پرارتفاع همواره روی دریای عرب و غرب اقیانوس هند با نزول هوا همراه است؛ بنابراین زمانی که این پرارتفاع با پرارتفاعهای حاکم بر ترازهای پایین جّو برروی دریای عرب و اقیانوس هند هماهنگ میشود، انتقال رطوبت دریای عرب و اقیانوس هند غربی به داخل ایران بهسهولت انجام میشود و سپس این دو پرارتفاع ترسالیهای فراگیر ایران را در این فصل رقم میزنند (شکل 8د)؛ اما زمانی که در ترازهای پایین، کمارتفاع و در ترازهای میانی بهخصوص در تراز 500 هکتوپاسکال پرارتفاع حاکم باشد، صعود هوا در کمارتفاعها و نزول هوا از پرارتفاعها باعث اختلال در انتقال رطوبت از دریای عرب و غرب اقیانوس هند به داخل ایران و درنهایت، سبب خشکسالیهای فراگیر فصل بهار میشود (شکل 8ج).
|
آوریل تر فراگیر |
آوریل خشک فراگیر |
|
|
|
|
|
|
|
شکل 8: نقشههای ترکیبی ارتفاع ژئوپتانسیل (پربندها) و چرخندگی نسبی (مناطق رنگی) برای ترازهای 850 و 500 هکتوپاسکال برای آوریلهای خشک و تر فراگیر. (الف) آوریل 1999 بهعنوان یک آوریل خشک فراگیر و (ب) آوریل 2015 بهعنوان یک آوریل تر فراگیر (منبع: نویسندگان، 1400) Figure 8: Composite maps of geopotential height (contour) and relative vorticity (color) for 850 and 500 hpa levels for pervasive wet and dry aprils. (a) april 1999 as a pervasive dry april and (b) april 2015 as a pervasive wet april |
|
در پژوهش حاضر محتوای رطوبتی جّو ایران در تراز 850 هکتوپاسکال و نیز در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر فصل بهار بررسی شد. با بررسی نقشههای ترکیبی رطوبت ویژه و خطوط جریان بهروشنی مشخص شد که انتقال رطوبت دریای عرب بهشدت تابعی از استقرار پرارتفاع عربستان برروی شبهجزیرۀ عربستان است. زمانی که این پرارتفاع برروی نیمۀ غربی شبهجزیرۀ عربستان باشد، رطوبت کمتری از این دریا به داخل ایران منتقل میشود. خطوط جریان بهروشنی این اختلال را در انتقال رطوبت برای ماه آوریل 1999 در شکل 9 (الف) به نمایش میگذارد. در این ماه مشاهده میشود که رطوبت دریای مدیترانه و انتقال آن به داخل ایران نقش پررنگتری در این شرایط دارد (شکل 9الف)؛ اما زمانی که این پراتفاع برروی نیمۀ شرقی و بهصورت ویژه برروی سواحل شرقی شبهجزیرۀ عربستان قرار میگیرد، رطوبت بیشتری به داخل ایران وارد میشود که خطوط جریان ماه آوریل 2015 انتقال رطوبت دریای عرب را از کانال شبهجزیرۀ عربستان بهخوبی نشان میدهد (شکل 9ب).
|
آوریل تر فراگیر |
آوریل خشک فراگیر |
|
|
|
|
شکل 9: نقشههای ترکیبی رطوبت ویژه (مناطق رنگی) و خطوط جریان تراز 850 هکتوپاسکال (پربندها) برای آوریلهای خشک و تر فراگیر. (الف) آوریل 1999 بهعنوان یک آوریل خشک فراگیر و (ب) آوریل 2015 بهعنوان یک آوریل تر فراگیر (منبع: نویسندگان، 1400) Figure 9: Composite maps of specific humidity (color) and stream line (contour) for 850 hpa levels for pervasive wet and dry aprils. (a) april 1999 as a pervasive dry april and (b) april 2001 as a pervasive wet april |
|
در پژوهش حاضر نقشههای پوشش ابر ارتفاعات مختلف نیز در تمامی ماههای تر و خشک فراگیر فصل بهار بررسی شد. آنچه در این نقشهها بسیار مهم بود، حضور کمرنگ پوشش ابرهای پایین در زمان وقوع ترسالیها و خشکسالیهای فراگیر ایران بود (شکل 10ه-ی)؛ اما جدا از ابرهای پایین، وجود پوشش ابرهای میانی و بالا در جّو ایران و در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر این فصل بسیار مشهود است (شکل 10الف-د). همچنین، آنچه باعث میشود که ماههای تر و خشک فراگیر از یکدیگر جدا شوند، میزان پوشش آنهاست. همانگونه که در شکل 10 (ب) و (د) مشاهده میشود در زمان ترسالیهای فراگیر میزان پوشش ابرهای میانی و بالا بسیار بیشتر از زمان خشکسالیهای فراگیر است. علاوه بر این، مشاهده میشود که در زمان وقوع خشکسالیهای فراگیر، پیوستگی ابرهای میانی و فوقانی برروی شبهجزیرۀ عربستان قطع میشود که ناشی از جابهجایی غربسوی پرارتفاع عربستان برروی شبهجزیرۀ عربستان است؛ اما در زمان ترسالیهای فراگیر این پیوستگی در ابرها درکانال رطوبتی دریای عرب برروی شبهجزیره بیشتر است (شکل 10 الف و ج).
|
آوریل تر فراگیر |
آوریل خشک فراگیر |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
شکل 10: نقشههای پوشش ابر در سه سطح پایین، میانی و بالا در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ماه آوریل ایران. از بالا به پایین بهترتیب سطح بالا، میانی و پایین. پانل سمت چپ میزان پوشش ابر در آوریل خشک فراگیر سال 1999 و پانل سمت راست میزان پوشش ابر در آوریل تر فراگیر سال 1991 (منبع: نویسندگان، 1400) Figure 10: Cloud cover maps at the three levels of lower, middle and upper of atmosphere during the occurrence of pervasive dry and wet months in iran. left panel, cloud cover in pervasive dry april 1999 and right panel, cloud cover in pervasive wet april 1991 |
|
نتیجهگیری
شناسایی الگوهای همدید منجر به خشکسالیها و ترسالیهای ایران در مقیاسهای زمانی و فضایی مختلف میشود که این موضوع همواره یکی از دغدغههای هواشناسان و اقلیمشناسان در ایران بوده است. با داشتن یک پیشینۀ غنی در این زمینه هنوز ابهامهایی دربارۀ سازوکارهای انتقال رطوبت از دریاهای مجاور بهخصوص اقیانوس هند و دریای عرب در زمان خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران وجود دارد؛ بنابراین هدف اصلی پژوهش حاضر بررسی جابهجاشدن الگوهای گردشی چرخندی و واچرخندی برروی دریای عرب و شمال اقیانوس هند در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران است.
با بررسی سازوکارهای مختلف انتقال رطوبت دریای عرب در زمان وقوع خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران مشخص شد که در هر فصل الگوهای خاصی در انتقال رطوبت این دریا نقش دارد. در فصل پاییز تأخیر در جابهجایی جنوبسوی کمارتفاع مونسونی جنوب آسیا باعث میشود که زبانۀ غربی آن برروی دریای عرب گسترش پیدا کند و این گسترش ازطرفی، باعث جابهجایی غربسوی پرارتفاع مستقر برروی شبهجزیرۀ عربستان میشود و از طرف دیگر، انتقال رطوبت این دریا را به داخل ایران مختل میکند و درنهایت، سبب خشکسالیهای فراگیر ایران میشود؛ اما زمانی که کمارتفاع مونسونی جنوب آسیا در موقعیت جنوبیتری قرار میگیرد از گسترش زبانۀ غربی آن کاسته میشود و سپس پرارتفاع مستقر برروی شبهجزیرۀ عربستان با یک جابهجایی شرقسو برروی سواحل دریای عرب قرار میگیرد. در این شرایط کل دریای عرب زیر سیطرۀ این پرارتفاع قرار میگیرد و رطوبت آن با کانال رطوبتی شبهجزیرۀ عربستان وارد ایران میشود.
خشکسالیها و ترسالیهای فراگیر ایران در فصل زمستان تابعی از رفتار الاکلنگی بین پرارتفاع حرارتی آسیایی و پرارتفاع دینامیکی اقیانوس اطلس است. زمانی که پرارتفاع حرارتی آسیایی در قویترین حالت خود قرار میگیرد، زبانۀ غربی آن گسترش پیدا میکند و سپس با پرارتفاع دینامیکی اقیانوس اطلس کل آسیای مرکزی، خاورمیانه و شمال آفریقا را فرامیگیرند. در این شرایط پرارتفاع مستقر برروی شبهجزیرۀ عربستان موقعیت غربیتری به خود میگیرد که این موقعیت جدید ازطرفی، باعث تضعیف انتقال رطوبت دریای عرب به داخل ایران میشود و از طرف دیگر، زمستانهای خشک فراگیر را برای ایران به وجود میآورد؛ اما زمانی که پرارتفاع حرارتی آسیایی در ضعیفترین حالت خود قرار میگیرد از گسترش زبانۀ غربی آن کاسته میشود. در این شرایط زبانۀ شرقی پرارتفاع دینامیکی اقیانوس اطلس تقویت و گسترش پیدا میکند. این گسترش باعث میشود که پرارتفاع مستقر برروی شبهجزیرۀ عربستان یک جابهجایی شرقسو داشته باشدکه سرانجام، این پراتفاع برروی سواحل شرقی شبهجزیرۀ عربستان مستقر میشود. این موقعیت جدید باعث میشود که ازطرفی، انتقال رطوبت دریای عرب به داخل ایران بهسهولت انجام بگیرد و از طرف دیگر، ایران زمستانهای تر فراگیری را داشته باشد. در فصل بهار با جابهجایی خورشید از نیمکرۀ جنوبی به نیمکرۀ شمالی بسیاری از سامانههای فصل زمستان ماهیت خود را از دست میدهند و سامانههای جدیدی جایگزین آنها میشود. در این فصل کمارتفاع تبت و پرارتفاع اقیانوس اطلس مهمترین بازیگران اقلیم جنوبغرب آسیا هستند. هر زمان زبانۀ غربی کمارتفاع فلات تبت تقویت و برروی نیمۀ شرقی دریای عرب گسترش پیدا کند، جابهجایی غربسوی پرارتفاع مستقر برروی عربستان صورت میگیرد که نتیجۀ آن خشکسالیهای فراگیر برای ایران خواهد بود؛ اما زمانی که کمارتفاع فلات تبت تضعیف شود و زبانۀ غربی آن از روی دریای عرب فاصله بگیرد، پرارتفاع دینامیکی اقیانوس اطلس تقویت میشود و زبانۀ شرقی آن گسترش پیدا میکند. این گسترش باعث میشود که پرارتفاع مستقر برروی شبهجزیرۀ عربستان یک جابهجایی شرقسو داشته باشد و هستۀ مرکزی آن نیز برروی سواحل غربی دریای عرب قرار گیرد که در چنین شرایطی کل دریای عرب زیر سیطرۀ این پرارتفاع قرار خواهد گرفت. این پرارتفاع با یک گردش ساعتگرد (موافق عقربههای ساعت)، رطوبت دریای عرب را با کانال رطوبتی شبهجزیرۀ عربستان به داخل ایران انتقال میدهد. در ماههای انتهایی فصل بهار نیز انتقال رطوبت دریای عرب به داخل ایران با جابهجایی شمالسوی کمربند همگرایی حارهایی و استقرار آن برروی جنوب آسیا و گسترش زبانهای از کمارتفاع مونسونی هندوستان برروی نیمۀ شرقی دریای عرب به کمترین مقدار خود می رسد.
)