عنوان پایان‌نامه
تعیین ساز و کارهای واداشت رویدادهای بارشی مهم سرد در منطقه تهران از دیدگاه تاوایی پتانسیلی
- رشته تحصیلی
- هواشناسی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78268;کتابخانه موسسه ژئوفیزیک شماره ثبت: 1342;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78268;کتابخانه موسسه ژئوفیزیک شماره ثبت: 1342
- تاریخ دفاع
- ۱۳ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- سکینه خان سالاری
- استاد راهنما
- فرهنگ احمدی گیوی, علیرضا محب الحجه
- چکیده
- رویدادهای بارش سنگین اغلب باعث به وجود آمدن خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری می‌شوند. توانایی پیش‌بینی صحیحِ وقوعِ این پدیده ها برای سازمان های هشدار سریع کشورهای مختلف بسیار مهّم و برای نیل به آن، شناخت الگوهای همدیدی منجر به این رویداد ها از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به موقعیّت مهّم منطقه تهران، هدف اصلی این پژوهش مطالعه الگوهای همدیدی و شناخت سازوکارهای همراه با بارش های متوسط و سنگین همراه با بی هنجاری سرد دمایی در این منطقه است. در این رساله برای طبقه بندی الگوهای همدیدی از داده‌های بازتحلیل NCEP/NCAR با تفکیک افقی 5/2 درجه استفاده شده است. کمیت های مختلف هواشناختی مربوط به 133 مورد بارش فرین انتخابی روی داده در ایستگاه مهرآباد برای دوره آماری شامل ماه های اکتبر تا می سال های 1951 تا 2013 بررسی شده است. هم چنین به منظور مطالعه سازوکارهای مسبّب بارش، داده های بازتحلیل ECMWF با تفکیک افقی 75/0 درجه برای شبیه سازی عددی با مدل میان-مقیاس WRF به کار رفته است. با کاربست روش تحلیل مؤلفه های اصلی در حالت T، شش خوشه از الگوهای همدیدی شکل دهنده بارش های فرینِ تهران به دست آمد. برای بررسی سازوکارهای میان مقیاس مؤثر، برای هر یک از شش الگو، شبیه ترین عضوِ هر خوشه به الگوی میانگین آن خوشه به عنوان نماینده انتخاب شد. با انجام شبیه سازی عددی به تعداد لازم برای کاربست فن جداسازی عامل ها، اثر چهار عامل اصلی شامل بی هنجاری های تاوایی پتانسیلی ترازهای زبرین (کشانه تاوایی پتانسیلی) و میانی و هم چنین رشته کوه های البرز و زاگرس به صورت مستقل و مشترک بررسی شده است. عامل کشان? تاوایی پتانسیلی با واداشت دینامیکی برای حرکت های بالاسو، کاهش پایداری ایستایی وردسپهر و تقویت بادهای ترازهای زیرین همراه است که با حذف آن، تمامی عوامل مؤثر بر وقوع بارش تضعیف می شوند. سهم مستقلِّ عاملِ کشانه تاوایی پتانسیلی در وقوع بارشِ هریک از روزهای منتخب خوشه های دوّم تا ششم بیش از 60 درصد به دست آمد. بدین ترتیب، سازوکار اصلی بارش عمدتاً از عوامل ترازهای زبرین وردسپهر ناشی شده و عوامل ترمودینامیکی سطوح زیرین سهم کمتری داشته اند. امّا برای عضو منتخب از خوش? اوّل، نفوذ کشانه تاوایی پتانسیلی در منطقه ایران وجود نداشته و با حذف کشانه بر روی کشورهای همسایه غربی ایران در میزان بارش تغییر قابل ملاحظه ای رخ نمی دهد. برای این عضو، جریان های گرم و مرطوب جنوبی، حضور منطقه جبهه ای و حرکت های صعودی همراه با آن تعیین کننده بوده است. از طرف دیگر، سهم عامل بی هنجاری تاوایی پتانسیلی ترازهای میانی جوّ در بارش عضو منتخب خوشه اوّل که سازوکار بارش آن بیشتر ناشی از عوامل سطح زمین و فرآیندهای دررو در ترازهای میانی بوده است و عضو منتخب از خوش? ششم (گرم-ترین خوشه) بیش از چهار خوشه دیگر، و در دیگر خوشه ها بسیار ناچیز بوده است. بالاخره در مورد عاملِ کوهساری، چگونگی اثر مستقلِ آن بستگی به مشخّصات جریان باد از لحاظ زاویه برخورد جریان با کوه و شدّت آن به خصوص در ترازهای نزدیک به سطح زمین دارد. بر اساس محاسبات جداسازی عامل ها، سهم مستقلِ عامل کوهساری رشته کوه البرز در بارش منطقه تهران در تمام عضوهای منتخب، به جز عضو منتخب خوشه دوّم که برای آن جریان باد در ترازهای نزدیک به سطح زمین مولّف? جنوب سوی بارز نداشته، مثبت است. براساس محاسبات، بیشترین اثر مثبت رشته کوه البرز در افزایش بارش ناشی از فعّالیّت سامانه بارش زا در منطقه تهران، وقتی رخ می دهد که در ترازهای زیرین جوّ، جریانات شمالی وجود داشته باشند. همچنین در هر شش سامانه مورد مطالعه، اثر مستقلِ عامل رشته کوه زاگرس بر بارش تهران مثبت به دست آمد.
- Abstract
- Heavy precipitation events often cause human loss and damage to properties. The ability to correctly predict the occurrence of these phenomena is very important for early warning systems of every country. To achieve this, an important step is the identification of synoptic patterns leading to the heavy precipitation events. With regard to the strategic importance of Tehran Province for our country, the main purpose of this research is to study synoptic patterns and identify the processes involved in moderate to heavy precipitation and cold temperatures anomalies in this area. In this dissertation, the reanalysis data of the NCEP/NCAR have been used with 2.5 degrees resolution for synoptic pattern classification. Different meteorological parameters of the 133 extreme rainfall cases occurred during the extended winters (October–May) from 1951 to 2013 at the Mehrabad station were investigated. To study the mechanisms of the significant precipitation events, the ECMWF reanalysis data with 0.75 degrees horizontal resolution have been used for numerical simulations with the WRF mesoscale model. Six clusters of synoptic patterns of the significant precipitation in Tehran were obtained with application of the T mode principle component analysis to the 500 hPa geopotential height. For each of the six clusters, the member with the highest similarity to the average pattern of the same cluster was selected as the representative of the cluster. By doing sufficient numerical simulations in order to apply the factor separation method, the individual and joint effects of four main factors including the potential vorticity (PV) anomalies of the upper troposphere or the PV streamers, the PV anomalies of the middle troposphere, the Alborz mountain-ranges, and the Zagros mountain-ranges have been examined. The PV streamers are associated with dynamic forcing of upward motion, reduction in the tropospheric static stability and intensification of low level wind. Therefore, removal a PV streamer results in attenuation of various processes responsible for precipitation. Disregarding the first cluster, the PV streamers individually contribute higher than 60% to the occurrence of precipitation at the selected days of the clusters. Thus, the main mechanism comes from the upper-level troposphere and the lower-tropospheric thermodynamic factors play only secondary roles. But for the selected member of the first cluster, there was no intrusion of PV streamer in Tehran area and thus the removal of PV streamer over the neighboring countries in the west of Iran did not lead to any significant change in precipitation in Tehran. For this case, the warm and moist southerly flows along with the upward motions of a frontal zone were responsible for the precipitation. The contributions of the mid-troposphere PV anomalies to the precipitation occurrence of the selected members are significant only at the first and the sixth clusters. As regards the topography factor, the individual contributions of the mountains critically depend on the low-level flow characteristics, in particular its intensity and the angle with which it impinges on the main mountain-range. Based on the factor separation calculations, the individual contribution of the Alborz mountain-range to significant precipitation in Tehran is positive in every selected member except that of the second cluster in which the low-level winds exhibit little southward component. Overall, the impact of the Alborz mountain-range on significant precipitation in Tehran is expected to increase with northerly lower-tropospheric flows. For the Zagros mountain-range, in each of the selected members of the six clusters, the individual was positive.
