عنوان پایان‌نامه
تحلیل دینامیکی - آماری پیش بینی فصلی با استفاده از شاخص های تغییرپذیری بزرگ مقیاس
- رشته تحصیلی
- هواشناسی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71397;کتابخانه موسسه ژئوفیزیک شماره ثبت: 1170
- تاریخ دفاع
- ۱۷ خرداد ۱۳۹۴
- دانشجو
- مهتاب رضائیان
- استاد راهنما
- فرهنگ احمدی گیوی, علیرضا محب الحجه
- چکیده
- پیش‌بینی تحولات زمانی جو از یک حالت اولیه، حداکثر در مقیاس زمانی یک تا دو هفته امکان‌پذیر بوده و نمی‌توان انتظار داشت که وضع هوا را به‌طور مشخص و به‌دقت، فراتر از این مقیاس زمانی پیش‌بینی کرد. ولی این امکان وجود دارد که بتوان انحراف از حالت میانگین مجموعه‌ای از خصوصیات آب‌و‌هوایی را برای دوره زمانی طولانی‌تر پیش‌بینی کرد. پیش‌بینی‌پذیری در مقیاس زمانی فصلی بر پایه مدهای تغییرپذیری بسامد پایین (مقیاس زمانی طولانی) استوار است، زیرا این مدها اثر مشخصی بر روی جو می‌گذارند. در مرحله اول این پژوهش، رابطه میان مسیر توفان مدیترانه و نوسان اطلس‌شمالی (NAO) بر مبنای فرایافت فعالیت موج در فازها و دوره‌های مثبت و منفی NAO بررسی شده است. در ادامه تغییرات گردش جو در مراحل تضعیف و تقویت NAO مثبت و منفی و همچنین دوره‌های یک ماهه پیش از رخداد NAO و پس از آن مورد مطالعه قرار گرفته است. در مرحله آخر پژوهش سعی شده ضمن تعیین رابطه بین شاخص NAO در فصل زمستان با شاخص نوسان اطلس‌شمالی (AO) و پوشش‌برفی در فصل پاییز و محاسبه همبستگی آنها با میانگین دمایی منطقه ایران، یک مدل آماری ساده مناسب برای پیش‌بینی فصلی دما به‌دست آید. در این تحقیق از داده‌های NCEP/NCAR از سال 1950 تا 2011 میلادی استفاده شده است. منطقه مورد مطالعه واقع در عرض جغرافیایی 20 تا 70 درجه شمالی و طول جغرافیایی 80 درجه غربی تا 80 درجه شرقی است. واگرایی شار فعالیت موج کمیتی موثر در نمایش چشمه و چاهه موج و انتشار بسته¬موج¬های راسبی به¬ویژه در وردسپهر میانی و زبرین است. میانگین همادی واگرایی شار افقی در تراز 500 هکتوپاسکال و میانگین همادی قائم واگرایی شار بین ترازهای 400 تا 200 هکتوپاسکال برای فازهای بحرانی و دوره‌های مثبت و منفی NAO نشان می¬دهند، مسیر توفان اطلس در فاز مثبت NAO ( ) و همچنین در مرحله تقویت به سمت شمال‌شرق اطلس‌شمالی جابه‌جا شده و منطقه مدیترانه در این حالت بیشتر تحت تاثیر چرخندهای تقویت شده در شمال‌شرق اطلس‌شمالی هستند. در حالی‌که در فاز منفی NAO ( ) و مرحله تقویت آن در دوره مسیر توفان اطلس در مرکز اطلس‌شمالی قرار گرفته و منطقه مدیترانه متاثر از چرخندهای شکل گرفته در غرب اطلس‌شمالی است. الگوی دمایی در منطقه اطلس‌شمالی، اروپا و تا حدی ایران طی مرحله‌های تقویت و تضعیف و متفاوت و تقریباً عکس یکدیگر هستند. همچنین پریشیدگی منفی (مثبت) دما و ارتفاع ژئوپتانسیلی (باد مداری و تاوایی) نسبت به میانگین بلندمدت، در یک ماه پیش از دوره ( ) نشان‌دهنده عکس بودن الگوی گردش بر روی ایران در دوره یک ماهه پیش از NAO مثبت و منفی و دوره NAO است. همچنین بررسی آماری نشان می‌دهد که بهترین شاخص‌ها برای برآورد تغییرات دمای وردسپهر پایین بر روی ایران میانگین شاخص AO زمستان و میانگین پوشش برفی اوراسیا در فصل پاییز باشند.
- Abstract
- The capability to predict the time evolution of weather systems from an initial state lasts only for a time scale of one to two weeks. From physical principles, it is thus not possible to forecast specific weather events beyond this time scale. Rather, it may be possible to predict deviation from climatology in the bulk properties of the weather averaged over a longer time period. Thus the existence of potential predictability on seasonal timescale relies on the presence of lower frequency (longer timescale) modes of variability, which have discernible effects in the atmosphere. In the first part of this study, the relation between the Mediterranean storm track and the North Atlantic Oscillation (NAO) based on wave activity diagnostics is investigated. Then the variations of the main atmospheric fields are calculated during the growth and decay stages of the NAO events from one month before to one month after the positive and negative events of the NAO. Finally, for finding a simple statistical model for seasonal forecasting of Iran’s lower-tropospheric temperature, the statistical relations among the NAO index in winter, Arctic Oscillation (AO) index and Eurasia snow cover in autumn and the NAO index and the temperature of Iran in winter are investigated. The NCEP/NCAR reanalysis data covering years 1950–2011 are used for the winter months from December to February over a domain from W to E and N to N. The horizontal wave activity flux and its divergence can provide information on the horizontal wave propagation in middle and upper troposphere. Ensemble mean of horizontal flux divergence at 500 hPa and horizontal fluxes averaged between 400 hPa and 200 hPa levels, show that the connection of the Mediterranean storm track to the northeast of the North Atlantic and north of Europe is stronger in the positive phase of the NAO (NAO^+). There is also a strong connection between the Mediterranean storm track and cyclogenesis in the west of the North Atlantic in the negative phase of the NAO (NAO^-). During the growth and decay stages of NAO^+ and NAO^-, the temperature patterns in most parts of Iran are almost reverse of that in the North Atlantic and Europe. Also, during the one month period before the peak of NAO^+ and NAO^-, the perturbation values of temperature and geopotential height (zonal wind and vorticity) with respect to their long-mean values are negative (positive), indicating that the circulation pattern over Iran is reverse during this period. Finally, a statistical analysis shows that the winter AO index and the mean Eurasia snow cover in fall are the best indices for estimating the variability of winter temperature in lower troposphere over Iran
