نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار آب و هواشناسی، دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده علوم زمین، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی شهری، دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده علوم زمین، تهران

3 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی همدید، دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده علوم زمین، تهران، ایران.

چکیده

کشور ایران خشک و کم آب است، حاکمیت این شرایط و موقعیت قرارگیری آن در کمربند ریزگرد جهانی شرایط بسیار نامطلوبی به ارمغان آورده است. ریزگردها طی سال های اخیر با شدت و فراونی بیشتری به وقوع پیوسته اند و عمده مناطق ایران را تحت تاثیر قرار داده اند لذا به لحاظ مسائل زیست محیطی مطالعه و مدیریت کاهش آثار آن در اولویت می باشد. هدف از این پژوهش، ارزیابی نقش لایه‌مرزی در انتقال، شرایط به وجود آورنده و تشدیدکننده آشفتگی گردوغبار به جنوب غرب کشور است. ابتدا روزهای توأم با گردوغبار استخراج و یک دوره که این پدیده به شکل فراگیر و با شدت زیاد در منطقه موردمطالعه به وقوع پیوسته (21 تا 24 فوریه 2016) برای پایش گزینش شد. سپس داده‌های ارتفاع لایه‌مرزی (BLH) مبتنی بر برونداد پایگاه ECMWF، پارامتری‌های هواسپهر از پایگاه NCEP/NCAR و عمق نوری ذرات (AOD) از سنجنده MODIS استخراج گردید. علاوه بر این به‌منظور ارزیابی شرایط به وجود آورنده و تشدیدکننده آشفتگی مقدار عددی ریچاردسون برای دو ایستگاه رادیوگمانه[1] اهواز و آبادان محاسبه شد. نتایج نشان داد، لایه‌مرزی هواسپهر در ایجاد تلاطم و انتقال گردوغبار به کشور نقش مهم و غیرقابل‌انکاری را دارا می‏باشد بطوریکه در هر 4 روز مورد مطالعه همبستگی بین ارتفاع لایه‌مرزی و عمق نوری ذرات بیشتر از 70/0 بوده است. شرایط هواسپهری ناپایدار همچون قرارگیری ناوه‏ای بسیار عمیق، چرخند قوی همراه با تاوایی مثبت قابل‌توجه در محور ناوه، به همراه امگای منفی که گویای صعود، ناپایداری هوا و به ‌تبع آن ایجاد شرایطی ناآرام و متلاطم در منطقه را فراهم نموده شرایط بسیار مساعد و تقویت برداشت گردوغبار را به وجود آورده است. مقدار عددی ریچاردسون طی روزهای منتخب معرف پیشی گرفتن نیروی مکانیکی تولیدکننده گردابه از نیروی بازدارنده حرارتی بوده که در نتیجه آن جریان ناپایدار و آشفته‌تر شده و فرآیند اختلاط راحت‌تر و سریع‌تر صورت گرفته است.



[1] Radiosonde Station

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Boundary Layer Height Height on Dust Storm in Southwest of Iran (Case Study: February 21-24, 2016)

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Ahmadi 1
  • Abbasali Dadashirodbari 2
  • Mahnaz Jafari 3

1 Associate Professor of Climatology at Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

2 PhD student in Urban Climatology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

3 PhD student in Synoptic Climatology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

چکیده [English]

The country is dry and low in the water, the coincidence of this situation and its position in the global rebound belt has brought about very bad conditions. Repeaters in recent years have been affected by the severity and frequency of major events in Iran and, in terms of environmental issues, studying and managing the reduction of its effects is a priority. The purpose of this research is to evaluate the role of the transverse boundary layer in the transition, the conditions creating and exacerbating the disturbance of dust to the southwest of the country. The research methodology first extracted days with dust and a period in which this phenomenon was enormously and intensely studied in the studied area (February 21-24, 2016) for monitoring. The data boundary layer height (BLH) based on the outputs of base ECMWF, Paramtryhay Hvasphr base NCEP / NCAR and Aerosol Optical Depth (AOD) was extracted from MODIS. In addition, in order to evaluate the conditions that create and exacerbate disturbances, the numerical value of Richardson Number was calculated for two radio stations in Ahwaz and Abadan. The results showed that the boundary layer of the atmosphere in creating turbulence and transfer of dust to the country has a significant and non-interlocking role so that in every 4 days the study between the height of the borderline and the optical depth of the particles was greater than 0.70. Unstable airborne conditions such as very deep creeping, strong rotation with a significant positive tau in the axis of the woods, along with negative omega that suggests climb, air instability, and consequently creating uneasy and turbulent conditions in the region, are very favorable and Has strengthened dust removal. The Richardson numerical value in the selected days represents the overrun of the mechanical force of the vortex generator from the thermal deterioration force, which resulted in an uneven and turbulent flow, and the mixing process was performed more easily and quickly.

کلیدواژه‌ها [English]

  • boundary layer height (BLH)
  • Aerosol Optical Depth (AOD)
  • Richardson Number
  • Southwest of Iran

احمدی گیوی، فرهنگ؛ ثابت مقدم، سمانه؛ علی‌اکبری بیدختی، عباسعلی (1388). بررسی نوین عمق لایه آمیخته جو شهر تهران با استفاده از مدل MM5 و عوامل مؤثر در آن، مجله فیزیک زمین و فضا، دوره 35، شماره2، صص 105-117.

براتی، غلامرضا؛ مرادی، محمد؛ شامخی؛ عایشه؛ داداشی رودباری، عباسعلی (1396). تحلیل روابط توفان‌های غباری جنوب ایران با کم‌فشار سِند، مخاطرات محیط طبیعی، دوره6، شماره 13،صص 91-108.

بیدختی، علی اکبر، بنی هاشم، تاج‏الدین (1376). لایه آمیخته شهری و آلودگی هوا، مجله محیط شناسی، دوره 20، شماره 20، صص 60-51.

جعفری، غلامحسن؛ جعفری، مهناز (1394). بررسی تأثیر عوامل انسانی بر روی تشدید پدیده گردوغبار، کنفرانس بین‏المللی علوم، مهندسی و فناوری‏های محیط‌زیست (CESET 2015)، 15 و 16 اردیبهشت، دانشگاه تهران.

حسین حمزه، نسیم؛ فتاحی، ابراهیم؛ ذوالجودی، مجتبی؛ غفاریان، پروین؛ رنجبر، عباس (1395). تحلیل همدیدی و دینامیکی پدیده گردوغبار و شبیه‌سازی آن در جنوب غرب ایران در تابستان 1384، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، جلد 3، شماره 1، صص 91-102.

حمیدی، مهدی؛ کاویانپور، محمدرضا (1390). بررسی شرایط جوی تشدیدکننده طوفان‌های گردوغبار ورودی از مرزهای غربی کشور، پنجمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط‌زیست، انجمن مهندسی محیط‌زیست، تهران.

حمیدی، مهدی (1392). مدلسازی انتقال گرد و غبار (مطالعه موردی مرزهای غربی کشور)، رساله دکتری رشته مهندسی عمران-آب، به راهنمایسی دکتر محمدرضا کاویانپور، دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران.

خوش سیما، مسعود؛ ثابت قدم، سمانه؛ احمدی گیوی، فرهنگ؛ علی اکبری بیدختی، عباسعلی (1394). بررسی ارتفاع لایه مرزی بر نمایه های سنجش از دور جو: ارتباط میزان غلظت ذرات معلق و عمق نوری هواویزها، نشریه پژوهش های اقلیم شناسی، سال ششم، شماره 21، صص 1-8.

دارند، محمد؛ زند کریمی، سوما (1394). واکاوی سنجش دقت زمانی- مکانی بارش پایگاه داده مرکز پیش بینی میان مدت جوی اروپای (ECMWF) بر روی ایران زمین، پژوهش های جغرافیای طبیعی، دوره 47، شماره 4، صص 651-675.

رئیس پور، کوهزاد (1393). اقلیم شناسی سینوپتیکی، ماهواره ایی گرد و غبارهای غرب و جنوب غرب ایران، رساله دکتری رشته جغرافیا طبیعی گرایش اقلیم شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، به راهنمایی دکتر محمود خسروی و تقی طاوسی.

صحت کاشانی، ساویز؛ کمالی، غلامعلی؛ وظیفه دوست، مجید؛ علی‌اکبری بیدختی، عباسعلی (1393). مسیر‌یابی رخداد گردوغبار در نواحی غرب و جنوب غرب ایران (سپتامبر 2008)، فصلنامه علوم محیطی، دوره 12، شماره 1، صص 95-107.

طائی سمیرمی، سیاوش؛ مرادی، حمیدرضا؛ خداقلی، مرتضی؛ احمدی آخورمه، مریم. (1392). شناخت و بررسی عوامل مؤثر بر پدیده گردوغبار در غرب ایران، فصلنامه انسان و محیط‌زیست، شماره 27، صفحات 10-1.

عزیزی، قاسم؛ شمسی‌پور، علی اکبر؛ میری، مرتضی؛ صفر راد، طاهر؛ (1391). تحلیل آماری-همدیدی پدیده گردوغبار در نیمه غربی ایران، مجله محیط‌شناسی، سال 38، شماره 3، صفحات 134-123.

علی‌آبادی، کاظم؛ اسدی زنگنه، محمد علی؛ داداشی رودباری، عباسعلی. (1394). ارزیابی و پایش توفان گردوغبار با استفاده از روش‏های سنجش‌ازدور (مطالعه موردی: غرب و جنوب غرب ایران)، فصلنامه علمی-پژوهشی امداد و نجات، سال 7، شماره 1، صص 21-1.

فرج زاده، منوچهر؛ کریمی؛ نعمت الله. (1392). مبانی هواشناسی ماهواره ایی، انتشارات سمت، تهران، 236ص.

فلاح ززولی، محمد؛ وفایی نژاد، علیرضا، خیرخواه زرکش، میرمسعود؛ احمدی دهکا، فریبرز (1393). منشاء یابی گردوغبار غرب و جنوب غرب ایران و تحلیل سینوپتیکی آن با استفاده از سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی (کاربرد سنجش‌ازدور و GISدر علوم منابع طبیعی)، دوره 5، شماره4، صص61 -77.

Abdi Vishkaee, F., Flamant, C., Cuesta, J., Flamant, P., & Khalesifard, H. R. (2011). Multiplatform observations of dust vertical distribution during transport over northwest Iran in the summertime. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 116(52), 1-13.

Ahmadi, M., & DadashiRoudbari, A. (2017). Regional modeling of dust storm of February 8, 2015, in the southwest of Iran. Arabian Journal of Geosciences, 10(21), 459.

Bachour, D., & Perez-Astudillo, D. (2014). Boundary layer height measurements over Doha using Lidar. Energy Procedia, 57, 1086-1091.

Beljaars, A., Balsamo, G., Betts, A., Dutra, E., Ghelli, A., & Köhler, M. (2011). The stable boundary layer in the ECMWF model. In ECMWF GABLES Workshop on Diurnal Cycles and the Stable Boundary Layer, 1(1), 1-10.

Cavazos-Guerra, C., & Todd, M. C. (2012). Model simulations of complex dust emissions over the Sahara during the West African monsoon onset. Advances in Meteorology, 2, 1-17.

Forster, P., Ramaswamy, V., Artaxo, P., Berntsen, T., Betts, R., Fahey, D. W., Nganga, J. (2007). Changes in atmospheric constituents and irradiative forcing. Chapter 2. In Climate Change 2007. The Physical Science Basis.

Garratt, J. R. (1994). The atmospheric boundary layer. Earth-Science Reviews, 37(1-2), 89-134.

Holtslag, A. A. M., Svensson, G., Baas, P., Basu, S., Beare, B., Beljaars, A. C. M., ... & Tjernström, M. (2013). Stable atmospheric boundary layers and diurnal cycles: challenges for weather and climate models. Bulletin of the American Meteorological Society, 94(11), 1691-1706.

Hsu, N. C., Jeong, M. J., Bettenhausen, C., Sayer, A. M., Hansell, R., Seftor, C. S., ... & Tsay, S. C. (2013). Enhanced Deep Blue aerosol retrieval algorithm: The second generation. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 118(16), 9296-9315.

Hsu, N. C., Tsay, S. C., King, M. D., & Herman, J. R. (2004). Aerosol properties over bright-reflecting source regions. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 42(3), 557-569.

Huang, J., & Bou-Zeid, E. (2013). Turbulence and vertical fluxes in the stable atmospheric boundary layer. Part I: a large-eddy simulation study. Journal of the Atmospheric Sciences, 70(6), 1513-1527.

Meloni, D., Di Sarra, A., Monteleone, F., Pace, G., Piacentino, S., & Sferlazzo, D. M. (2008). Seasonal transport patterns of intense Saharan dust events at the Mediterranean island of Lampedusa. Atmospheric Research, 88(2), 134-148.

Pahlow, M., Parlange, M. B., & Porté-Agel, F. (2001). On Monin–Obukhov similarity in the stable atmospheric boundary layer. Boundary-Layer Meteorology, 99(2), 225-248.

Prospero, J. M., Ginoux, P., Torres, O., Nicholson, S. E., & Gill, T. E. (2002). Environmental characterization of global sources of atmospheric soil dust identified with the Nimbus 7 Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) absorbing aerosol product. Reviews of Geophysics, 40(1), 2-31.

Rashki, A., Kaskaoutis, D. G., Eriksson, P. G., Qiang, M., & Gupta, P. (2012). Dust storms and their horizontal dust loading in the Sistan region, Iran. Aeolian Research, 5, 51-62.

Rémy, S., Benedetti, A., Bozzo, A., Haiden, T., Jones, L., Razinger, M., ... & Thepaut, J. N. (2015). Feedbacks of dust and boundary layer meteorology during a dust storm in the eastern Mediterranean. Atmospheric Chemistry and Physics, 15(22), 12909-12933.

Satheesh, S. K., & Moorthy, K. K. (2005). Radiative effects of natural aerosols: A review. Atmospheric Environment, 39(11), 2089-2110.

Simmons, A. J., Willett, K. M., Jones, P. D., Thorne, P. W., & Dee, D. P. (2010). Low‐frequency variations in surface atmospheric humidity, temperature, and precipitation: Inferences from reanalyses and monthly gridded observational data sets. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 115(11), 1-21.

Stefan, S., Talianu, C., Nicolae, D., Nemuc, A., & Filip, L. (2011). Detection of atmospheric boundary layer height from lidar measurements. Optoelectronics and Advanced Materials-Rapid Communications, 5, 809-813.

Stull, R. B. (2012). An introduction to boundary layer meteorology (Vol. 13). Springer Science & Business Media.

Von Engeln, A., & Teixeira, J. (2013). A planetary boundary layer height climatology derived from ECMWF reanalysis data. Journal of Climate, 26(17), 6575-6590.

Zender, C. S., Miller, R. L. R. L., & Tegen, I. (2004). Quantifying mineral dust mass budgets: Terminology, constraints, and current estimates. Eos, Transactions American Geophysical Union, 85(48), 1-2.

Zhao, C., Liu, X., Ruby Leung, L., & Hagos, S. (2011). Radiative impact of mineral dust on monsoon precipitation variability over West Africa. Atmospheric Chemistry and Physics, 11(5), 1879-1893.