Pattern finding and synoptic analysis of heat waves in Ardabil province

Subject Areas : Climatology

Bromand Salahi ¹ (Professor of climatology, Faculty of Social Science, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.)
Mahnaz Saber ² (Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran.)
Fatemeh Vatanparast Ghaleh jogh ³ (Ph.D student in Meteorology, Department of Natural Geography, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran)

Received: 2023-12-10 Accepted : 2024-01-15 Published : 2024-07-14

Keywords: Heat waves, Ardabil province, synoptic analysis, clustering.,

Abstract :

This research has been conducted with the aim of identifying heat waves in Ardabil province and analyzing their synoptic patterns using a circular method. For this purpose, the daily average maximum temperature data of Ardabil, Parsabad and Meshkinshahr synoptic stations were used in the statistical period of 1980-2020. The 95th percentile index was determined as a criterion for identifying a hot day, and its duration of at least 3 days was considered as the basis for defining a heat wave. Examining the trend of SLP, HGT and Tmax of these waves showed that on the hottest days of heat waves, the trend of SLP is downward and the trend of HGT and Tmax is upward. Clustering of heat wave generation patterns based on reanalysis data of sea level pressure and geopotential height of 500 hectopascals using cluster analysis method and Ward's clustering method led to the identification of 5 clusters which were presented in two main groups. In the first pattern, low pressure on the ground surface and high pressure in the middle level of the atmosphere, and in the second pattern, the location of the studied area in the west of the pseudo-Omega blocking of western Russia at the level of 500 hectopascals were identified as the synoptic factors of creating heat waves in Ardabil province. The common feature of both patterns is the high thickness of the atmosphere over the region on the days of this event.

References:

1- اعتمادیان، الهه؛ دوستان، رضا؛ زرین، آذر (1399)؛ نواحی امواج گرمایی ایران، نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، سال یازدهم، شماره چهل و دوم، صص 30-17.
2- بهاروندی، نسیبه؛ مجرد، فیروز؛ معصوم¬پور، جعفر (1399)؛ شناسایی امواج گرمایی و تحلیل تغییرات زمانی-مکانی آن‌ها در ایران، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال بیستم، شماره پنجاه و نهم، صص 58-39.
3- بیجندی، مجید؛ دریاباری، سیدجمال الدین؛ رنجبر سعادت‌آبادی، عباس؛ اربابی سبزواری، آزاده (1401)؛ رخدادهای فرین امواج سرمایی و گرمایی مناطق شمال شرقی ایران طی دوره 2020-2001، نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، سال سیزدهم، شماره پنجاه، صص 60-41.
4- خسروی، محمود؛ اسمعیل¬نژاد، مرتضی (1399)؛ واکاوی آماری - همدیدی موج گرمایی کم‌تداوم ایران، فصلنامه مطالعات جغرافیایی مناطق کوهستانی، سال یکم، شماره دوم، صص 33-19.
5- رحیمی، داریوش؛ میرهاشمی، حمید؛ علیزاده، تیمور (1396)؛ تحلیل ساختار امواج گرمایی در غرب و جنوب غرب ایران، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، سال بیست و هشتم، شماره بیست و سوم، صص 80-69.
6- صلاحی، برومند؛ قدرتی، زینب (1397)؛ پیش‌بینی و تحلیل امواج گرمایی شهر زنجان با استفاده از ریزگردان LARS –WG و شاخص بالدی، فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال یازدهم، شماره چهلم، صص 48-35.
7- ظرافتی، هادی؛ قویدل رحیمی؛ فرج زاده اصل، منوچهر (1403)؛ واکاوی الگوهای تراز 500 هکتوپاسکال مولد دماهای فرین بالای 50 درجه منطقه غرب آسیا، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 24، شماره 72، صص 446-427.
8- قویدل رحیمی، یوسف (1390)؛ شناسایی، طبقه‌بندی و تحلیل سینوپتیک موج ابر گرم تابستان 1389 ایران، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، شماره 3، صص 100-85.
9- قویدل رحیمی، یوسف (1394)؛ تحلیلی از مخاطره اقلیمی امواج ابر گرم سال 1389 استان خوزستان، جغرافیا و برنامه‌ریزی، سال 19، شماره 51، صص 309-289.
10- قویدل رحیمی، یوسف؛ رضایی، محمد (1394)؛ جستاری پیرامون شناسایی، طبقه‌بندی و تحلیل سینوپتیک امواج گرمایی استان کرمان. نشریه جغرافیا و برنامه‌ریزی، شماره پنجاه و چهارم، صص 277-253.
11- قویدل رحیمی، یوسف؛ سپه وند، راضیه؛ فرج¬زاده اصل، منوچهر (1393)؛ شناسایی و تحلیل همدید امواج گرمایی فرین در غرب ایران، پژوهش‌های دانش زمین، سال پنجم، شماره هجدهم، صص 10-1.
12- قویدل رحیمی، یوسف؛ ظرافتی، هادی؛ فرج زاده اصل، منوچهر (1395)؛ کاربرد مدل RegCM4 در تحلیل ساختار سینوپتیک موج گرمای جولای 2000 استان خوزستان، برنامه‌ریزی و آمایش فضا، دوره بیستم، شماره 1، صص 286-269.
13- قویدل رحیمی، یوسف؛ فرج زاده اصل، منوچهر؛ قهرمانی، بشیر (1398)؛ کاربرد روش تحلیل مقادیر فرین در اقلیم‌شناسی مخاطره امواج گرمایی نیمه جنوبی ایران، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال ششم، شماره دوم، صص 20-1.
14- کرم¬پور، مصطفی؛ رفیعی، جعفر؛ جعفری، ایوب (1396)؛ شناسایی و تحلیل سینوپتیکی امواج گرمایی غرب ایران (ایلام، خوزستان، لرستان و کرمانشاه)، مجله مدیریت مخاطرات محیطی، دوره چهارم، شماره سوم، صص 279-263.

15- Bibiana, S., Carolina, S., Vera, B., Liebmann, (2006): The Nature Of A Heat Wave In Eastern Argentina Occurring During SALLJEX. Monthly Weather Review, 135(3): 1165-1174.
16- Bumbaco, K., Nicholas, K., Dello, B. (2013): History Of Pacific Northwest Heat Waves, Synoptic Pattern And Trends, Journal Of Applied Meteorology And Climatology, 7, 1618- 1631.
17- Campetella, C., Rusticucci, M. (1998): Synoptic Analysis Of An Extreme Heat Wave Over Argentina In March 1980. Meteorological Applications, 5: 217-226.
18- Chen, F., Konrad, C. (2006): A Synoptic Climatology Of Summertime Heat And Humidity In The Piedmont Region Of North Carolina. Journal Of Applied Meteorology And Climatology, 45: 674-685.
19- Croitoru, A-E., Piticar, A., Ciupertea, A. F., Roşca, C. F. (2016): Changes In Heat Waves Indices In Romania Over The Period 1961–2015‏. Global And Planetary Change, 146, 109-121‏.
20- Dosio, A. (2017): Projection Of Temperature And Heat Waves For Africa With An Ensemble Of CORDEX Regional Climate Models. Climate Dynamics, 49 (1-2), 493-519.
21- Feudale, L., Shukla, JY. (2011): Influence Of Sea Surface Temperature On The European Heat Wave Of 2003 Summer. Part I: An Observational Study. Climate Dynamics, DOI 10.1007/S00382-010-0788-0.
22- Keggenhoff, I., Elizbarashvili, M., King, L. (2015): Heat Wave Events Over Georgia Since 1961: Climatology, Changes And Severity. Climate, 3(2), 308-328.
23- Kovats, S. R., Ebi, L. K. (2006): Heat Waves And Public Health In Europe, Eur. J. Public Health 16. London.
24- NOAA. (2007): Natural Hazard Statistics, National Oceanic And Atmospheric Administration. Washington U.S.A
25- Rohini, P., Pajeevan, M., Mukhopahay, P. (2019): Future Projections Of Heat Waves Over India From CMIP5 Models. Climate Dynamics, 53, 975–988.
26- Russo, S., Sillmann, J., Fischer, E. M. (2015): Top Ten European Heatwaves Since 1950 And Their Occurrence In The Coming Decades. Environmental Research Letters, 10(12), 1- 15.
27- Seluchi, M., Norte, F., Gomes, J., Simonelli, S. (2006): Synoptic And Thermodynamic Analysis Of An Extreme Heat Wave Over Subtropical South America. Proceedings Of 8 ICSHMO, Foz Do Iguaçu, Brazil, April 24-28, 2006, INPE, P 2009-2010.
28- Zampieri, M., Russo, S., Di Sabatino, S., Michetti, M., Scoccimarro, E., Gualdi, S. (2016): Global Assessment Of Heat Wave Magnitudes From 1901 To 2010 And Implications For The River Discharge Of The Alps. Science Of The Total Environment, 571, 1330-1339.

Full-Text:



فصل­نامه جغرافیای طبیعی، سال هفدهم، شماره 63، بهار 1403                                                                    17

 

صص 17-35

 

 

الگویابی و تحلیل همدیدی امواج گرمایی استان اردبیل

 

 

برومند صلاحی¹

استاد آب و هواشناسي، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

مهناز صابر 

پژوهشگر پسادکتری آب و هواشناسی سینوپتیک، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

فاطمه وطن پرست قلعه­جوق

دانشجوی دکتری آب و هواشناسي، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

تاریخ دریافت: 19/9/1402 تاریخ پذیرش:25/10/1402

 

چکیده

این پژوهش با هدف شناسایی امواج گرمایی استان اردبیل و واکاوی الگوهای همدیدی آن‌ها به روش محیطی به گردشی انجام گرفته است. برای این منظور، از داده روزانه متوسط حداکثر دمای ایستگاه‌های سینوپتیک اردبیل، پارس‌آباد و مشکین‌شهر در دوره آماری 1980-2020 استفاده شد. شاخص صدک 95 ام به‌عنوان معیار شناسایی روز گرم تعیین و تداوم حداقل 3 روزه آن به‌عنوان مبنای تعریف موج گرم در نظر گرفته شد. بررسی روند SLP، HGT و Tmax این موج‌ها نشان داد در گرم‌ترین روزهای امواج گرمایی، روند SLP نزولی و روند HGT و Tmax صعودی است. خوشه‌بندی الگوهای مولد امواج گرمایی بر مبنای داده‌های بازتحلیل فشار تراز دریا و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال با استفاده از روش تحلیل خوشه‌ای و روش خوشه‌بندی Ward به شناسایی 5 خوشه منجر شد که در دو گروه اصلی ارائه شدند. در الگوی اول، کم‌فشار در سطح زمین و پرارتفاع در تراز میانی جو و در الگوی دوم، قرارگیری منطقه مورد مطالعه در غرب بلوکینگ شبه‌امگایی غرب روسیه در تراز 500 هکتوپاسکال به‌عنوان عوامل سینوپتیکی ایجاد امواج گرمایی استان اردبیل شناسایی شدند. وجه مشترک هر دو الگو، ضخامت زیاد جو بر روی منطقه در روزهای وقوع این رخداد است.

 

واژگان کلیدی: امواج گرمایی، استان اردبیل، تحلیل همدید، خوشه‌بندی.

 

مقدمه

بررسی اثرات تغییر اقلیم بر ابعاد و جنبه‌های مختلف زندگی بشری در دهه‌های اخیر در کانون توجه پژوهشگران در سراسر جهان قرار گرفته است. مخاطرات آب و هوایی نظیر امواج گرمایی جزو پیامدها و نمودهای تغییرات آب و هوایی به‌حساب می‌آیند (رحیمی و همکاران، 1396، 70). موج‌های گرمایی قسمتی از وقایع حدی اتمسفر می‌باشند که موجب خسارت شدید و تخریب محیط‌زیست می‌شوند ( Keggenhoff, 2015؛NOAA, 2007). علاوه بر این، اثرات سوء و مخاطره‌آمیزی در بخش‌های مختلف اقتصادی-اجتماعی می‌گذارد و بر روی حیات و بیماری‌ها اثرگذار هستند. فراتر رفتن درجه حرارت هوا از آستانه تحمل بشر موجب تأثیرات منفی بر روی سلامتی انسان شده و تبعات وخیم‌تر آن شامل فوت و آسیب‌دیدگی گروه‌های آسیب‌پذیر و سالمندان می‌گردد. کاهش پیامدهای ناشی از امواج گرمایی آینده در گرو شناخت ساز و کار امواج گرمایی، سامانه‌های جوی ایجادکننده آن‌ها و هم‌چنین شناخت مناطق آسیب‌پذیر از امواج گرمایی است (Kovats & Ebi, 2006).

موج گرمایی دوره­ای است گرم که چند روز تا چند هفته پایداری و تداوم داشته و ممکن است با رطوبت شدید نیز همراه باشد (کرم‌پور و همکاران، 1396، 264). امروزه ثابت شده است که تغییرات روزمره هوا و به‌تبع آن شرایط محیطی، توسط الگوهای گردشی جو توجیه می‌شوند. قرارگیری منطقه در جلوی جبهه گرم، گسترش پرفشارها و وجود تاوایی منفی از جمله مشترکات وقوع امواج گرمایی در یک مکان بخصوص است. از جمله روش‌های شناسایی امواج گرمایی می‌توان به شاخص Fumiaki، شاخص بالدی، شاخص روزانه بزرگی موج گرما (HWMId)، شاخص صدک 95 یا 99 ام، نمره استاندارد 2+، استفاده از زنجیره مارکوف جهت برآورد امواج گرم، تابع توزیع گمبل، روش تحلیل مؤلفه اصلی (PCA)، شاخص انحراف نرمال‌شده دما یا (NTD) و الگوبندی همدیدی اشاره نمود. هم‌چنین از روش‌های تحلیل فرین شامل تئوری تعمیم‌یافته مقدار فرین (GEV) که روش حداکثر بلوک‌ها (Block maxima) نیز نامیده می‌شود و روش نوین تعیین داده‌های فرین یا همان روش فراتر از آستانه (POT) نیز برای شناسایی و طبقه‌بندی و تحلیل امواج گرمایی استفاده شده است (قویدل و همکاران، 1398). اخیراً رخدادهای فرین اقلیمی در کانون توجه محققان قرار گرفته و در زمینه شناسایی امواج گرمایی پژوهش‌های گسترده‌ای انجام گرفته است.

کامپتلا و روستی کیوسی (Campetella & Rusticucci, 1998) الگوی مولد موج فرا گرم آرژانتین در مارس 1980 را گردش واچرخندی در ترازهای مختلف جو پایینی و حاکمیت وضعیت پایدار جوی معرفی کردند. فئودال و شوکلا (Feudale & Shukla, 2011) علت سینوپتیکی موج گرمای سال 2003 در اروپا را استقرار سامانه بلوکینگ در ترازهای مختلف جو شناسایی نمودند. سلوچی و همکاران (Seluchi et al. 2006) حاکمیت جو باروتروپیک و فرارفت گرم و مرطوب به امریکای جنوبی را عامل سینوپتیکی تشدیدکننده امواج گرمایی معرفی کردند. بامباکو و همکاران (Bumbaco et al, 2013) به تحلیل همدیدی امواج گرمایی در شمال غربی اقیانوس آرام پرداخته‌اند و نتایج نشان داد که فراوانی امواج گرمایی در بیشتر قسمت‌های ایالات متحده در حال افزایش است. روسو و همکاران (Russo et al, 2015) در پژوهشی امواج گرمایی اروپا در دوره آماری (2014 – 1950) را با شاخص روزانه بزرگی موج گرما (HWMId) بررسی و به این نتیجه رسیدند که موج گرمایی سال 1972 در فنلاند از نظر وسعت مکانی و بزرگ‌مقیاس بودن قابل مقایسه با امواج گرمایی رخ داده در اروپا در طول سال 2003 است. زمپیری و همکاران (Zampieri et al, 2016) به بررسی رخداد امواج گرما در رشته‌کوه‌های آلپ با شاخص HWMId پرداخته‌اند و نتایج نشان داد امواج گرما نسبت به اوایل قرن بیستم تقریباٌ سه برابر شده است. کرویتورو و همکاران (Croitoru et al, 2016) به بررسی تغییرات شاخص امواج گرما در رومانی طی دوره آماری (2015 – 1996) پرداختند و نتایج نشان داد همه شاخص‌ها دارای روند افزایش معنی‌دار هستند. دوسیو (Dosio et al, 2017) با استفاده از داده‌های پروژه CORDEX و شاخص HWMId وقایع حدی در آفریقا را مورد پژوهش و بررسی قرار داد و نتایج پیش‌یابی حاکی از این بود که دما در قسمت‌های مختلف آفریقا بین 5/3 تا 6 درجه گرم‌تر خواهد شد. روهینی و همکاران (Rohini et al, 2019) به بررسی امواج گرمایی در هند با استفاده از مدل CMIP5 پرداختند و نتایج نشان از وقوع امواج گرمایی بلندمدت برای دهه‌های آتی دارد.

قویدل رحیمی (1390) عامل رخداد دماهای ابرگرم ایران را وزش هوای گرم و خشک افریقا و عراق می­داند. قویدل رحیمی و رضایی (1394) در تحلیل سینوپتیک امواج ابرگرم استان کرمان دریافتند استقرار کم‌فشار گنگ در سطح زمین و پرارتفاع آزور در سطح بالا و ضخامت زیاد جو علت اصلی وقوع این امواج هستند. قویدل رحیمی (1394) الگوی مولد موج ابرگرم سال 1389 استان خوزستان را استقرار کم‌فشار سطح زمین و پرفشار تراز میانی جو و منشأ ورود گرما به ایران را صحرای افریقا و عربستان و عراق شناسایی نمود. قویدل رحیمی و همکاران (1395) الگوی مولد موج گرم جولای 2000 در استان خوزستان را وجود کم‌فشار با منشأ حرارتی در سطح و پرارتفاع مستقل غرب آسیا در تراز میانی جو و فرارفت هوای گرم از نواحی بیابانی به این منطقه معرفی نمودند. رحیمی و همکاران (1396) در غرب و جنوب غرب ایران با استفاده از داده‌های ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار تراز دریا، باد مداری و نصف‌النهاری در تراز 1000 تا 200 میلی‌بار شرایط همدید موج‌های گرمایی را بررسی کردند و نتایج نشان داد استقرار سامانه کم‌فشار حرارتی خلیج فارس و گنگ همراه با رطوبت و گسترش پرفشار آزور، تاوایی منفی سبب تداوم امواج گرمایی به مدت بیش از 5 روز در محدوده مورد پژوهش شده است. کرم‌پور و همکاران (1396) امواج گرمایی در ایلام، لرستان، خوزستان و کرمانشاه را تحلیل سینوپتیکی کرده‌اند و نتایج پژوهش آن‌ها گویای آن است که منطقه در زمان رخداد امواج گرم در جلوی جبهه گرم قرار داشته و نفوذ هوای گرم به منطقه سبب گرما شده است. صلاحی و قدرتی (1397) به پیش‌بینی و تحلیل امواج گرمایی در استان زنجان با استفاده از مدل LARS–WG و شاخص بالدی در دو بازه زمانی (1409 – 1390) و (1444 – 1425) پرداخته و به این نتیجه رسیدند که موج گرمایی کوتاه در بازه زمانی اول روند افزایش تندتری نسبت به بازه زمانی دوم دارد. بهاروندی و همکاران (1399) با استفاده از شاخص HWMId، امواج گرمایی ایران را در طی دوره آماری (2015 -1985) بررسی کردند و نتایج بیانگر وقوع شدیدترین امواج گرمایی در زمستان‌های سال 2008 و 2010 بوده است. خسروی و اسمعیل نژاد (1399) به شناسایی همدیدی امواج گرمایی ایران در دوره آماری (1390 –1360) پرداخته‌اند و نتایج نشان داد کم‌فشار عربستان و پاکستان مهم‌ترین سامانه‌های رخداد این گرما بوده‌اند. ظرافتی و همکاران (1403) در تحلیل الگوهای مولد دماهای فرین بالای 50 درجه در منطقه غرب آسیا دریافتند کم‌فشار با منشأ حرارتی الگوی سطح زمین و قرارگیری پرارتفاع غرب آسیا در تراز میانی جو و فرارفت هوای گرم از بیابان‌های اطراف مسبب بروز این دماها هستند. پژوهشگران دیگری چون قویدل رحیمی و همکاران (1393) به تحلیل همدید امواج گرمایی در غرب ایران پرداخته‌اند.

امواج گرمایی هر ساله خسارات و آسیب‌های زیادی در مناطق جغرافیایی مختلف بر جای می‌گذارند که مطالعات محققانی نظیر اعتمادیان و همکاران (1399) نشان می‌دهد مناطق کوهستانی و کوهپایه‌ای طی دهه‌های گذشته بیشترین فراوانی را در رخداد امواج گرما داشته‌اند که به‌تبع استان اردبیل از این مناطق و مخاطره استثنا نیست و در طول سال در مواجهه با این مخاطره متحمل خساراتی می‌شود. لذا این پژوهش به‌منظور بررسی امواج گرمایی در استان اردبیل و استخراج الگوهای مولد و تحلیل همدیدی آن‌ها انجام گردید.

 

محدوده مورد مطالعه

محدوده مورد مطالعه در این پژوهش بخشی از منطقه شمال غرب ایران یعنی استان اردبیل و سه ایستگاه سینوپتیک منتخب آن شامل: ایستگاه­های پارس‌آباد، اردبیل و مشکین‌شهر است. در شکل (1) موقعیت جغرافیایی محدوده و پراکنش ایستگاه‌ها آورده شده است.

 

 

        شکل 1:موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه و ایستگاه‌های منتخب

 

داده‌ها و روش­ها

در این تحقیق، به‌منظور واکاوی همدیدی امواج گرمایی استان اردبیل و استخراج الگوهای منجر به آن، داده‌های روزانه حداکثر دمای ایستگاه‌های منتخب استان اردبیل از سازمان هواشناسی برای دوره آماری 40 ساله (1980-2020) دریافت و مورد استفاده قرار گرفت. هم‌چنین از داده‌های جوّی پایگاه داده NCEP/NCAR شامل نقشه‌های فشار سطح دریا (SLP)، ارتفاع ژئوپتانسیل (HGT)، دمای اتمسفر (Air Temperature)، باد مداری (Uwnd) و باد نصف‌النهاری (Vwnd) تراز 500 هکتوپاسکال استفاده گردید. رویکرد تحقیق سینوپتیکی در این پژوهش، رویکرد محیطی به گردشی است بدین ترتیب که ابتدا با استفاده از داده‌های دمای حداکثر ایستگاه‌ها و شاخص صدک 95­ ام در هر ماه از سال، آستانه‌های دمایی برای تعیین روز گرم در هر یک از ایستگاه‌های محدوده مورد مطالعه محاسبه گردید. در گام بعدی، تداوم دمای حداکثر روزانه فراتر از این آستانه‌ها به مدت حداقل 3 روز به‌عنوان مرجع شناسایی موج گرم تعریف شد. سپس امواج گرما بر حسب تداوم و استمرارشان، از موج 3 روزه تا 10 روزه دسته‌بندی شده و با توجه به تعداد بالای این امواج، برای استخراج الگوی مولد امواج گرم، موج‌های با طول حداقل 5 روز انتخاب و متعاقب آن به خوشه‌بندی و تعیین الگوها با استفاده از داده‌های بازتحلیل جوی مرکز پیش‌بینی محیطی (NCEP) شامل ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال و فشار سطح دریا اقدام گردید. الگوبندی با استفاده از تحلیل خوشه‌ای و روش خوشه‌بندی وارد و فاصله اقلیدسی انجام شد. هدف روش وارد در هر مرحله از خوشه‌بندی، یافتن حداقل مربعات خطا در گروه در دو خوشه‌ای است که با هم ادغام می‌شوند.

 

بحث و یافته‌ها

بررسی صدک 95 ام متوسط حداکثر دما در سه ایستگاه منتخب طی 12 ماه سال نشان می‌دهد (جدول 1) سیر این متغیر از ژانویه تا اوت صعودی و متعاقب آن نزولی می‌شود. بالاترین مقادیر این صدک در اردبیل و مشکین‌شهر در ماه اوت (6/32) و در پارس‌آباد در ژوئیه (2/38) مشاهده می‌شود.

        

جدول 1: صدک 95 ام متوسط حداکثر دما در ایستگاه‌های مورد مطالعه در 12 ماه (بر حسب درجه سانتی‌گراد)

ایستگاه

ژانویه

فوریه

مارس

آوریل

می

ژوئن

ژوئیه

اوت

سپتامبر

اکتبر

نوامبر

دسامبر

اردبیل

12

4/14

20

8/25

4/28

8/30

8/31

67/32

6/31

27

8/19

15

پارس‌آباد

6/16

19

5/22

8/27

4/32

37

2/38

4/37

6/33

28

6/21

4/17

مشکین‌شهر

8/11

5/13

6/19

24

6/26

4/30

2/32

6/32

4/29

3/25

2/18

8/14

 

توزیع فراوانی ماهانه امواج گرمایی

فراوانی ماهانه رخداد امواج گرمایی با طول حداقل 3 روز در اردبیل (جدول 2) نشان می‌دهد که دسامبر با 11 موج بیشترین فراوانی ماهانه موج گرم را به خود اختصاص داده و ژوئن، سپتامبر و نوامبر هر کدام با 2 موج کمترین فراوانی موج گرم را در بین ماه­ها دارند. بررسی دقیق‌تر این امواج بر حسب تداوم آن‌ها گویای این است که تعداد امواج گرم با ماندگاری 3 روز در مجموع 39 موج است که بیشینه آن در دسامبر (7 موج) و کمینه آن در ژوئن و ژوئیه (در هر کدام 1 موج) ثبت شده است. طی دوره مورد مطالعه در نوامبر موج گرمایی 3 روزه رخ نداده است. موج گرمایی با تداوم 4 روزه در اردبیل 12 موج را شامل می‌شود که نیمی از این امواج در فوریه و ژوئیه اتفاق افتاده و در ژانویه و اوت هر کدام 2 موج و در آوریل و ژوئن هر کدام 1 موج رخ داده است. فراوانی موج گرمایی 5 روزه در اردبیل 6 مورد بوده که بیشینه آن (3 موج) در دسامبر و 3 موج دیگر در مارس، اوت و نوامبر به‌وقوع پیوسته است. موج گرمایی با تداوم 6 روزه در این ایستگاه 2 موج بوده که در نوامبر و دسامبر رخ داده‌اند. طی دوره مورد مطالعه 2 موج گرمایی 7 روزه در اردبیل و هر دو در مارس مشاهده شده است. نکته جالب توجه در خصوص 10 موج گرمایی با تداوم حداقل 5 روز در اردبیل این است که تنها 1 مورد از این موج‌ها در ماه گرم اوت و بقیه در ماه‌های سرد رخ داده است. در مجموع 61 موج گرم با تداوم حداقل 3 روزه در این دوره در ایستگاه اردبیل ثبت شده که در مقیاس فصلی بیشترین فراوانی به تعداد 21 موج به زمستان تعلق دارد و در مراتب بعدی پاییز با 17 موج و تابستان با 12 موج و بهار با 11 موج قرار دارند.

فراوانی ماهانه وقوع امواج گرمایی با تداوم حداقل 3 روز در پارس‌آباد (جدول 3) نشان‌دهنده این است که ژوئیه با 11 موج بیشترین فراوانی و فوریه با یک موج کمترین فراوانی ماهانه این امواج را به خود اختصاص داده‌اند. 31 موج با ماندگاری 3 روز در این ایستگاه ثبت شده که بیشینه ماهانه آن به ژوئیه با 7 موج تعلق دارد و در این ایستگاه هیچ موج گرم 3 روزه‌ای در ژانویه مشاهده نشده است. در این ایستگاه 19 موج گرم با تداوم 4 روزه ثبت شده که بیشینه فراوانی آن با 4 موج در آوریل قرار دارد و دوسوم کل امواج گرم 4 روزه در نیمه نخست سال رخ داده است. فراوانی موج گرمایی 5 روزه در پارس‌آباد 7 موج بوده که 5 موج در تابستان و 2 موج دیگر در پاییز به وقوع پیوسته است. 2 موج گرمایی با ماندگاری 6 روزه در ژوئیه و اوت و 2 موج گرمایی 7 روزه در می و اوت مشاهده شده است. امواج گرمایی با طول 5، 6 و 7 روزه در این ایستگاه در فصول زمستان و بهار رخ نداده است. برخلاف ایستگاه اردبیل، در این ایستگاه از 11 موج گرمایی با تداوم حداقل 5 روزه به‌جز 2 موج بقیه در ماه‌های گرم سال رخ داد‌ه‌اند. طی دوره مورد مطالعه در مجموع 61 موج گرم با طول حداقل 3 روز در ایستگاه پارس‌آباد ثبت شده که در مقیاس فصلی، بیشترین فراوانی با 25 موج متعلق به تابستان است و بهار با 17 موج در مرتبه دوم قرار دارد. هم‌چنین 14 موج در پاییز و 5 موج در زمستان به‌وقوع پیوسته است.

 

جدول 2: توزیع فراوانی ماهانه امواج گرمایی با تداوم حداقل 3 روز در ایستگاه اردبیل طی دوره مورد مطالعه

طول‌موج	تعداد موج	ژانویه	فوریه	مارس	آوریل	می	ژوئن	ژوئیه	اوت	سپتامبر	اکتبر	نوامبر	دسامبر
موج 3 روزه	39 موج	6	4	3	3	5	1	1	3	2	4		7
موج 4 روزه	12 موج	2	3		1		1	3	2
موج 5 روزه	6 موج			1					1			1	3
موج 6 روزه	2 موج											1	1
موج 7 روزه	2 موج			2
مجموع	61 موج	8	7	6	4	5	2	4	6	2	4	2	11

 

جدول 3: توزیع فراوانی ماهانه امواج گرمایی با تداوم حداقل 3 روز در ایستگاه پارس‌آباد طی دوره مورد مطالعه

طول‌موج	تعداد موج	ژانویه	فوریه	مارس	آوریل	می	ژوئن	ژوئیه	اوت	سپتامبر	اکتبر	نوامبر	دسامبر
موج 3 روزه	31 موج		1	1	1	1	3	7	2	5	3	4	2
موج 4 روزه	19 موج	2		1	4	3	2	2		2		2	1
موج 5 روزه	7 موج						2	1	2	1	1
موج 6 روزه	2 موج							1	1
موج 7 روزه	2 موج					1			1
مجموع	61 موج	2	1	2	5	5	7	11	6	8	4	6	4

 

فراوانی ماهانه وقوع امواج گرمایی بر حسب تداوم امواج به مدت حداقل 3 روز در ایستگاه مشکین‌شهر (جدول 4) نشان می‌دهد بیشینه فراوانی ماهانه امواج گرمایی به‌صورت مشترک در دو ماه مارس و ژوئیه (هر کدام با 6 موج) مشاهده می‌گردد و حداقل فراوانی ماهانه به تعداد 2 موج در ژوئن ثبت شده است. بر حسب طول‌موج، فراوانی امواج گرم 3 روزه در این ایستگاه 34 مورد بوده که بیشینه ماهانه آن به مارس (با 5 موج) تعلق دارد. 8 موج با تداوم 4 روزه در ایستگاه ثبت شده که نیمی از آن در ژانویه و اوت رخ داده است. در این ایستگاه 2 موج 5 روزه در اکتبر و دسامبر و 4 موج 6 روزه در مارس، آوریل، ژوئیه و نوامبر و 1 موج با تداوم 10 روزه در دسامبر به ثبت رسیده است. در این ایستگاه نیز همانند ایستگاه اردبیل اغلب امواج گرمایی با تداوم حداقل 5 روزه در دوره سرد سال رخ داده است. طی دوره مورد مطالعه در کل 49 موج با تداوم حداقل 3 روزه در ایستگاه مشکین‌شهر رخ داده که در مقیاس فصلی، بیشینه فراوانی با 14 موج در زمستان و تابستان مشترک است و پاییز با 11 موج در مرتبه بعدی قرار دارند هم‌چنین بهار با داشتن 10 موج گرم کمترین فراوانی را در بین فصول دارد.

 

جدول 4: توزیع فراوانی ماهانه امواج گرمایی با تداوم حداقل 3 روز در ایستگاه مشکین‌شهر طی دوره مورد مطالعه

طول‌موج	تعداد موج	ژانویه	فوریه	مارس	آوریل	می	ژوئن	ژوئیه	اوت	سپتامبر	اکتبر	نوامبر	دسامبر
موج 3 روزه	34 موج	2	3	5	3	3	2	4	3	3	1	2	3
موج 4 روزه	8 موج	2	1			1		1	2		1
موج 5 روزه	2 موج										1		1
موج 6 روزه	4 موج			1	1			1				1
موج 10 روزه	1 موج												1
مجموع	49 موج	4	4	6	4	4	2	6	5	3	3	3	5

 

شناسایی امواج گرمایی

با توجه به فراوانی بیشتر امواج گرمایی 3 روزه بر مبنای شاخص صدک 95­ام حداکثر دما در استان اردبیل مقرر گردید امواج گرمایی با ماندگاری حداقل 5 روز مبنای گزینش موج‌ها جهت انجام خوشه‌بندی قرار گیرد. بر این اساس و با لحاظ شرط تداوم موج به مدت حداقل 5 روز، در مجموع 27 موج در استان اردبیل شناسایی گردید که ویژگی‌های زمانی و مکانی این امواج در جدول (5) قید شده است. مهم‌ترین ویژگی‌های زمانی امواج گرمایی در این استان به شرح زیر است: از 27 موج گرمایی رخ داده، ماه‌های دسامبر و اوت هر کدام با 5 موج بیشترین فراوانی موج گرمایی را داشته‌اند. در مارس 4 موج، در نوامبر و جولای هر کدام 3 موج، در ژوئن و نوامبر هر کدام 2 موج و در ماه آوریل، می و سپتامبر هر کدام 1 موج گرم به‌وقوع پیوسته است. موج ردیف 20 (1 الی 10 دسامبر 2010) با طول 10 روز و حاکمیت بر روی مشکین‌شهر به‌عنوان طولانی‌ترین موج گرم استان اردبیل در طول دوره آماری 40 ساله شناسایی شد. همچنین شدیدترین موج گرمایی ثبت شده با دمای 2/42 درجه در اواخر دوره و در ایستگاه پارس‌آباد مشاهده شده است. نکته جالب توجه دیگر شیب امواج گرمایی اواخر دوره به سمت ماه‌های گرم سال و تمرکز مکانی آن‌ها بر روی پارس‌آباد است که می‌تواند هشداری در خصوص تغییرات الگوهای حاکم بر جریان‌های هوا و احتمالاً تغییر اقلیم باشد.

لازم به ذکر است از بین 27 موج گرمایی، 8 موج دوبه‌دو همپوشانی زمانی داشته و یا دو ایستگاه را پوشش داده‌اند بنابراین در خوشه‌بندی 23 موج گرمایی و گرم‌ترین روزهای آن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت که در شکل‌های (2 تا 4) مقادیر فشار سطح دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال و حداکثر دما برای این 23 موج در قالب نمودار به‌منظور ارزیابی تغییرات زمانی این سه متغیر در گرم‌ترین روز امواج گرمایی با تداوم حداقل 5 روزه در استان اردبیل طی دوره مورد مطالعه ترسیم شده است. همان‌طور که ملاحظه می­شود روند SLP گرم‌ترین روزهای امواج گرمایی کاهشی و روند HGT و Tmax افزایشی است. از بررسی منحنی‌ها چند نکته دریافت می‌شود ازجمله این‌که مقایسه 3 منحنی در نیمه نخست دوره نشان می‌دهد به احتمال زیاد عمده سامانه موجد امواج گرم در استان اردبیل از نوع حرارتی بوده و در سطح زمین پرفشار و در تراز میانی جو کم‌فشار حاکم بوده ولی در نیمه دوم دوره این الگو به‌هم خورده و بالاتر رفتن ارتفاع ژئوپتانسیل بیانگر حاکمیت سیستم دینامیکی و قرارگیری پرارتفاع در سطح بالا و پرفشار در سطح زمین است. هم‌چنین دمای امواج گرم متعاقب میل این امواج به سمت ماه‌های گرم، به‌مرور مقادیر بالاتری را به خود اختصاص داده است.

 

جدول 5: ویژگی‌های امواج گرمایی با تداوم حداقل 5 روز در سال‌های 2020-1980 در ایستگاه‌های منتخب استان اردبیل

ردیف	زمان موج	تداوم موج	متوسط دمای موج	گرم‌ترین روز موج	دما در گرم‌ترین  روز موج	ایستگاه متأثر از موج
1	4 الی 8 دسامبر 1980	5 روز	2/17	6 دسامبر 1980	20	اردبیل
2	3 الی 7 نوامبر 1990	5 روز	5/21	6 نوامبر 1990	6/22	اردبیل
3	12 الی 16 اکتبر 1997	5 روز	7/29	14 اکتبر 1997	33	پارس‌آباد
4	7 الی 11 دسامبر 1998	5 روز	19	10 دسامبر 1998	2/21	اردبیل
			1/18		4/20	مشکین‌شهر
5	1 الی 5 اوت 1999	5 روز	33	4 و 5 اوت 1999	2/33	اردبیل
6	1 الی 6 اوت 1999	6 روز	39	4 اوت 1999	4/40	پارس‌آباد
7	12 الی 17 جولای 2002	6 روز	5/38	14 و 15 جولای 2002	39	پارس‌آباد
8	8 الی 12 اکتبر 2002	5 روز	9/26	9 اکتبر 2002	6/29	مشکین‌شهر
9	1 الی 5 سپتامبر 2003	5 روز	3/35	4 سپتامبر 2003	8/35	پارس‌آباد
10	24 الی 30 مارس 2004	7 روز	3/22	28 مارس 2004	6/24	اردبیل
11	2 الی 6 دسامبر 2005	5 روز	6/16	5 دسامبر 2005	6/18	اردبیل
12	9 الی 15 اوت 2006	7 روز	7/38	14 اوت 2006	40	پارس‌آباد
13	25 الی 31 می 2007	7 روز	34	30 می 2007	4/35	پارس‌آباد
14	22 الی 27 مارس 2008	6 روز	9/22	24 مارس 2008	25	مشکین‌شهر
15	21 الی 27 مارس 2008	7 روز	8/23	25 مارس 2008	2/26	اردبیل
16	23 الی 28 آوریل 2008	6 روز	7/29	27 آوریل 2008	32	اردبیل
			5/27	25 آوریل 2008	29	مشکین‌شهر
17	12 الی 16 مارس 2010	5 روز	1/24	15 مارس 2010	2/27	اردبیل
18	6 الی 11 نوامبر 2010	6 روز	4/20	10 نوامبر 2010	2/21	اردبیل
19	1 الی 6 دسامبر 2010	6 روز	3/19	1 دسامبر 2010	21	اردبیل
20	1 الی 10 دسامبر 2010	10 روز	17	2 دسامبر 2010	4/20	مشکین‌شهر
21	6 الی 11 نوامبر 2012	6 روز	5/19	10 نوامبر 2012	4/21	مشکین‌شهر
22	21 الی 25 ژوئن 2015	5 روز	6/38	22 ژوئن 2015	40	پارس‌آباد
23	1 الی 5 اوت 2015	5 روز	7/38	3 اوت 2015	2/39	پارس‌آباد
24	6 الی 10 اوت 2017	5 روز	9/38	7 اوت 2017	2/40	پارس‌آباد
25	26 الی 30 ژوئن 2018	5 روز	5/39	28 ژوئن 2018	6/42	پارس‌آباد
26	1 الی 5 جولای 2018	5 روز	2/42	4 جولای 2018	44	پارس‌آباد
27	1 الی 6 جولای 2018	6 روز	1/34	1 جولای 2018	36	مشکین‌شهر

 

 

 

شکل 2: فشار سطح دریا در گرم‌ترین روزهای 23 موج گرمایی با تداوم حداقل 5 روزه در استان اردبیل

 

 

شکل 3: ارتفاع ژئوپتانسیل تراز میانی جو در گرم‌ترین روزهای 23 موج گرمایی با تداوم حداقل 5 روزه در استان اردبیل

 

 

شکل 4: دمای گرم‌ترین روزهای 23 موج گرمایی با تداوم حداقل 5 روزه در استان اردبیل

 

 

خوشه‌بندی امواج گرمایی استان اردبیل

با خوشه‌بندی گرم‌ترین روزهای 23 موج گرم استان اردبیل طی دوره مورد مطالعه با استفاده از روش وارد و فاصله اقلیدسی، 5 خوشه شناسایی شد که 2 خوشه اول در گروه اول و 3 خوشه در گروه دوم قرار گرفتند و به تحلیل همدیدی الگوی دو روز شاخص در این دو گروه به‌عنوان نماینده گروه‌ها پرداخته شد. در خوشه اول که 5 موج گرم را شامل می‌شود تماماً در تابستان بروز پیدا کرده است و بالاترین میزان دما به این خوشه تعلق دارد. میانگین دمای موج در این خوشه 76/40 درجه سانتی‌گراد است. ارتفاع ژئوپتانسیل در این خوشه بالاترین مقدار مشاهداتی در محدوده مورد مطالعه یعنی 5900 متر و فشار سطح دریا در آن 8/1010 هکتوپاسکال است. بررسی نقشه‌های همدیدی حاکی از استیلای پرفشار جنب حاره و تسلط کامل آن بر عرض‌های میانی است که علت دمای بالای امواج در این خوشه همین مسئله است. خوشه دوم با داشتن 6 موج، میانگین HGT 5850 متر و SLP 2/1010 هکتوپاسکال، متوسط دمای موج‌ها در آن 7/34 درجه سانتی‌گراد است. پدیده سینوپتیکی غالب در امواج این خوشه، استقرار سامانه‌های بندالی امگا و حلقه جریان آتش شکن در شرق اروپا تا روسیه است که نمود محسوس اثرات آن‌ها در محدوده مورد مطالعه، ایجاد و تداوم موج گرم است.

در خوشه سوم 4 موج گرم قرار دارد. ارتفاع ژئوپتانسیل این خوشه کمتر از دو خوشه گروه اول و بیشتر از خوشه‌های چهارم و پنجم و فشار سطح دریا در آن بالاترین میزان (1/1017 هکتوپاسکال) را در بین همه خوشه‌ها دارد. بستگی به زمان سال این الگو با فراهم بودن شرایط و نفوذ پرفشار جنب حاره تا سطوح میانی جو در عرض‌های میانی با ایجاد شرایط پایداری به بروز موج گرم منتهی می‌شود. موج‌های واقع در خوشه‌های چهارم و پنجم تنها در ماه‌های سرد سال و در مارس، نوامبر و دسامبر به‌وقوع پیوسته‌اند و به‌تبع آن میانگین دمای امواج در آن‌ها 6/21 و 4/23 درجه سانتی‌گراد است. کمترین مقدار ارتفاع ژئوپتانسیل خوشه‌ها به خوشه چهارم (به میزان 5700 متر) تعلق دارد.

 

شکل 5: نمودار دندروگرام گرم‌ترین روزهای امواج گرمایی با طول حداقل 5 روزه در استان اردبیل

تحلیل همدیدی الگوی روز گرم شاخص خوشه‌های واقع در گروه اول

بررسی نقشه‌های فشار سطح زمین در روز 4 جولای سال 2018 (شکل 6) نشان می‌دهد پرفشار وسیعی بر روی مدیترانه و شمال افریقا مستقر است که ضمن گسترش در جنوب اروپا، در حال ادغام با پرفشار مستقر در شمال دریاچه‌های آرال و بایکال روسیه است. زبانه شرق‌سوی پرفشار مستقر بر روی مدیترانه و شمال افریقا از ترکیه و منطقه قفقاز وارد شمال غرب ایران شده و کم‌فشار غرب روسیه با فشار مرکزی 5/1002 هکتوپاسکال را احاطه نموده است. کم‌فشار غرب روسیه یکپارچگی پرفشارهای مذکور را به هم زده و زبانه جنوب‌سوی آن از شمال خزر وارد ایران شده است. در این روز همچنین کم‌فشاری قوی‌تر در خلیج فارس و شبه‌جزیره عربستان با فشار مرکزی 995 هکتوپاسکال شکل گرفته که با کم‌فشار حرارتی پاکستان (گنگ) ادغام شده است. در این الگو، استان اردبیل در مرز بیرونی سیستم‌های ذکرشده قرار داشته و از هر دو سامانه متأثر شده است. شیو فشار ایجاد شده موجب افزایش سرعت بادهای شمال شرقی و شرقی به استان اردبیل شده است (شکل 8). حاکمیت کم‌فشار حرارتی با منشأ خلیج فارس و شبه‌جزیره عربستان در سطح زمین و استقرار پرارتفاع در غرب آسیا با منشأ آزور در تراز میانی جو منجر به انتقال هوای گرم از بیابان‌های عربستان و عراق به منطقه مورد مطالعه شده و رخداد موج گرمایی را در پی داشته است. جریان هوا با حرکت پادساعت­ از کم‌فشار خلیج فارس و شبه‌جزیره عربستان در راستای جنوب غربی-شمال شرقی به منطقه مورد مطالعه کشیده شده و به دلیل عبور از نواحی خشک و بیابان‌های عرض‌های پایین، هوای گرم و خشک را به منطقه مورد مطالعه منتقل کرده است. این مکش هوا و همگرایی هوای گرم از اطراف به منطقه مورد مطالعه در همراهی با افزایش دمای ناشی از نزول آدیاباتیک هوا به دلیل جریان واچرخندی در زیر پرارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال، گرمایش سطح زمین را تقویت و تشدید نموده و گرمایش زیاد سطح، متقابلاً ارتفاع ژئوپتانسیل را بالاتر برده است.

        آرایش توپوگرافی تراز میانی جو نشان می‌دهد پربندی با ارتفاع 5900 ژئوپتانسیل متر بر روی خزر و غرب ایران تا شمال قاره افریقا بسته شده است. هم‌زمان یک ناوه در امتداد نصف‌النهار 30 درجه طول شرقی با ارتفاع مرکزی 5550 ژئوپتانسیل متر شکل گرفته که محور آن از غرب روسیه و شرق اروپا تا شمال مصر کشیده شده است. حرکت واچرحندی ذیل زبانه پرارتفاع 5900 ژئوپتانسیل متر موجب ورود بادهای جنوب غربی در تراز میانی جو (شکل 6) و نفوذ زبانه‌های پرفشار سطحی موجب ورود بادهای جنوب شرقی و شمال شرقی در سطح زمین (شکل 8) به منطقه مورد مطالعه شده است. وزش بادهای جنوب غربی در سطح بالای جو حامل هوای بسیار گرم نواحی بیابانی شمال افریقا و شبه‌جزیره عربستان و عراق به منطقه مورد مطالعه است. آرایش توپوگرافی پرارتفاع غرب آسیا و گردش واچرخندی آن با نزول و فرونشینی هوا در زیر و افزایش بی­درروی دما و تقویت و تشدید گرمایش سطحی و نیز انتقال هوای گرم بیابان‌های گرم عرض‌های پایین به نواحی بیابانی ایران به منطقه مورد مطالعه به همراه همگرایی سطحی در کم‌فشار، به بالا رفتن غیرمتعارف دمای هوا و افزایش ضخامت جو و وقوع موج گرم در استان اردبیل منجر شده است. با حاکمیت پرارتفاع غرب آسیا در تراز میانی جو، امکان صعود هوای گرم به دلیل فرونشینی هوا فراهم نشده و تشدید گرمایش سطحی با استمرار چندروزه این الگو، دما در استان اردبیل فراتر از آستانه صدک 95 ام باقی‌مانده و موج گرمایی به وجود آمده است. نقشه ضخامت جو نیز در روز 4 جولای سال 2018 (شکل 7) حاکی از استقرار بیشینه ضخامت جو و استخر هوای گرم در عربستان و عراق با ارتفاع 5900 ژئوپتانسیل متر است که زبانه 5850 متری آن شمال غرب ایران و منطقه مورد مطالعه را تحت سیطره خود درآورده است که نشانه فرونشست هوا و گرمایش غیرمعمول آن به دلیل نزول آدیاباتیک هوا در منطقه است.

 

 

شکل 6: وضعیت متوسط همدیدی در روز شاخص الگوی گروه اول (4 جولای سال 2018): متوسط فشار سطح دریا (رنگ‌ها بر حسب هکتوپاسکال)؛ متوسط ارتفاع ژئوپتانسیل تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال (کنتورها بر حسب ژئوپتانسیل متر).

 

بررسی نقشه متوسط دمای سطح دریا (شکل 8) نشان می‌دهد که یک هسته بیشینه هوای گرم در عربستان، خلیج فارس و عراق شکل گرفته که ادامه مرکز بیشینه دمای دو هسته‌ای افریقا بوده و منحنی‌ هم‌دمای 5/37 درجه سانتی‌گراد آن به محدوده مورد مطالعه کشیده شده است. البته دمای ثبت شده ایستگاه پارس‌آباد در این روز رقم بی‌سابقه 44 درجه سانتی‌گراد بوده است و این تفاوت ارقام به دلیل ارتفاع کم ایستگاه ناهمزمانی ساعت ترسیم نقشه دما با ساعت ثبت دما در ایستگاه می‌باشد. تطبیق نقشه متوسط دمای سطح دریا با نقشه ارتفاع ژئوپتانسیل و نقشه ضخامت جو نشان می‌دهد که علت وقوع موج گرم در استان اردبیل، حاکمیت پرارتفاع غرب آسیا و به‌تبع آن، فرارفت هوای بسیار گرم و خشک شمال افریقا و عربستان و عراق به منطقه مورد مطالعه است. فرونشینی هوا، پایداری جو و گرمایش بی­درروی هوای در حال نزول به افزایش گرمایش سطحی و افزایش ضخامت جو منجر شده که تشکیل کم‌فشار حرارتی سطحی حاصل آن است.

 

شکل 7: وضعیت متوسط ضخامت جو (ترازهای 1000 تا 500) در روز شاخص الگوی گروه اول (4 جولای سال 2018)

 

 

شکل 8: وضعیت متوسط دمای سطح دریا در روز گرم شاخص الگوی گروه اول (4 جولای سال 2018): (رنگ‌ها بر حسب درجه سانتی‌گراد)؛ خطوط جریان باد در تراز سطح زمین (پیکان‌ها جهت وزش باد و طول پیکان‌ها معرف سرعت باد هستند).

 

تحلیل همدیدی روز نماینده­ خوشه‌های گروه دوم

بررسی نقشه‌های فشار سطح زمین در روز 30 می سال 2007 (شکل 9) نشان‌دهنده فعالیت یک سیستم پرفشار در سیبری با فشار مرکزی 5/1022 هکتوپاسکال است که زبانه جنوب‌ غرب سوی آن روانه ایران شده است. در نقشه ژئوپتانسیل تراز میانی جو، یک فراز بلند در شمال غرب دریای خزر مستقر شده و تمام گستره ایران را متأثر نموده است. این فراز در غرب روسیه با پربند ژئوپتانسیل 5850 متر به‌صورت فراز بسته درآمده است. آرایش منحنی‌های هم‌ارتفاع در این تراز نشان‌دهنده الگوی بلوکینگ شبه‌امگایی با حاکمیت بیشتر در گستره نیمه شمالی ایران تا غرب روسیه است و منطقه مورد مطالعه در نیمه غربی فراز مانع و بلوگینگ شبه‌امگایی واقع شده است. استقرار این الگو موجب تداوم گردش واچرخندی و پخش و نزول هوای گرم به دام افتاده در عرض‌های بالا، انتقال هوای بسیار گرم با منشأ نواحی بیابان‌های گرم و وزش گرم (فرارفت گرم) به منطقه مورد مطالعه شده و نزول آدیاباتیک هوا در زیر این سامانه بندالی به افزایش دمای هوای در حال فرونشینی و ایجاد شرایط پایداری در منطقه مورد مطالعه منجر شده است. فرونشینی هوا با توجه به صاف و آفتابی بودن هوا و به طبع آن، دریافت بیشتر انرژی تابش خورشیدی موجب افزایش گرمایش سطح زمین شده و همین گرمایش سطحی با وجود پرارتفاع غرب آسیا به بالا رفتن فزاینده درجه حرارت منطقه منجر شده که نتیجه و اثر آن افزایش ضخامت جو است (شکل 10). در تراز 500 هکتوپاسکال از سمت غرب بلوکینگ، هوای گرم عرض‌های پایین از روی صحرای گرم شمال افریقا و عربستان و عراق به محدوده مورد مطالعه وارد شده (شکل 11) و به جهت عبور از خشکی‌ها، حامل هوای گرم و خشک به این منطقه بوده است. استقرار پرفشار سطح زمین و پرارتفاع تراز میانی با ایجاد شرایط پایداری و حرکت پایین‌سوی هوا، ضمن انتقال هوای گرم به منطقه مورد مطالعه و افزایش دمای هوای در حال نزول، مانع صعود و تخلیه هوای گرم از منطقه شده و موجبات ایجاد ناهنجاری شدید دمایی و وقوع موج گرم در این منطقه را فراهم نموده است.

 

 

شکل 9: وضعیت متوسط همدیدی در روز گرم شاخص الگوی گروه دوم (30 می سال 2007): متوسط فشار سطح دریا (رنگ‌ها بر حسب هکتوپاسکال)؛ متوسط ارتفاع ژئوپتانسیل تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال (کنتورها بر حسب ژئوپتانسیل متر).

 

نقشه ضخامت جو نیز طی روز 30 می سال 2007 (شکل 10) حاکی از استقرار بیشینه ضخامت جو در ایران و کل منطقه مورد مطالعه به میزان 5700 تا 5750 ژئوپتانسیل متر است که این امر به‌خوبی نشان می‌دهد که محدوده مورد مطالعه در معرض فرونشینی هوا و افزایش دما قرار دارد. الگوی نقشه به­خوبی نشانگر استقرار هسته پرضخامت در غرب روسیه با ارتفاع 5750 متر و هسته پرضخامت‌تر در خلیج فارس و شمال عربستان با ارتفاع 5850 متر است. وجود هسته‌های پرضخامت مذکور حاکی از غلبه هوای گرم عرض‌های پایین و نفوذ آن به عرض‌های بالاتر است. اثر هسته پرضخامت غرب روسیه در منطقه به‌واسطه واگرایی، پخش و فرونشینی هوای گرم و خشک نفوذ یافته از عرض‌های پایین بر روی مناطق تحت سیطره خود و منطقه مورد مطالعه نمود پیدا کرده و ضمن ممانعت از صعود هوا به تقویت فرونشست هوا و پایداری هوا کمک کرده و موجب افزایش دمای هوا و ایجاد موج گرم در منطقه مورد مطالعه شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 10: وضعیت متوسط ضخامت جو (ترازهای 1000 تا 500) در روز گرم شاخص الگوی گروه دوم (30 می 2007)

 

نقشه دمای سطح زمین (شکل 11) نشان می‌دهد که تمرکز و شدت بیشینه دما در منطقه عربستان و خلیج فارس و منطبق بر نواحی استقرار کم‌فشار حرارتی سطح زمین می‌باشد. با در نظر گرفتن این‌که بیشینه دمای هوا در این روز در محدوده مورد مطالعه -که در مدار بالاتری قرار دارد- تا 30 درجه سانتی‌گراد نیز رسیده و درعین‌حال دمای هوا در کل گستره ایران هماهنگ با کاهش عرض جغرافیایی، مقادیر بیشتری را نشان می‌دهد لذا در این روز غالب مناطق کشور ایران دارای شرایط دمایی نامساعد هستند و این احتمال که کل ایران در این روز شاهد بی‌هنجاری دمایی و نفوذ موج گرمایی باشد، زیاد است. جهات باد در نقشه ژئوپتانسیل تراز بالا و نقشه ضخامت و نیز نقشه دمای سطح دریا نشان‌دهنده نفوذ هوای بسیار گرم عرض‌های پایین از مناطق بیابانی به منطقه مورد مطالعه است.

 

شکل 11: وضعیت متوسط دمای سطح دریا در روز گرم 30 می 2007 نماینده الگوی گروه دوم: (رنگ‌ها بر حسب درجه سانتی‌گراد)؛ خطوط جریان باد در تراز سطح زمین (پیکان‌ها جهت وزش باد و طول پیکان‌ها معرف سرعت باد هستند)

 

نتیجه‌گیری

نتایج نشان داد که در مجموع در دوره آماری 40 ساله (1980-2020)، تعداد 61 موج گرم در اردبیل، 61 موج در پارس‌آباد و 49 موج در مشکین‌شهر شناسایی گردید. با توجه به فراوانی زیاد امواج گرمایی 3 روزه بر مبنای شاخص صدک 95­ ام حداکثر دما در استان اردبیل مقرر گردید امواج گرمایی با ماندگاری حداقل 5 روز مبنای گزینش موج‌ها جهت انجام خوشه‌بندی باشد. بر این اساس و با لحاظ شرط تداوم موج به مدت حداقل 5 روز، در مجموع 27 موج در استان اردبیل شناسایی گردید. از 27 موج گرمایی رخ داده، ماه‌های دسامبر و اوت هر کدام با 5 موج بیشترین فراوانی موج گرمایی را داشته‌اند. شدیدترین موج گرمایی ثبت شده با دمای 2/42 درجه در اواخر دوره و در ایستگاه پارس‌آباد مشاهده شده است. نکته قابل توجه شیب امواج گرمایی اواخر دوره به سمت ماه‌های گرم سال و تمرکز مکانی آن‌ها بر روی پارس‌آباد است که می‌تواند هشداری در خصوص تغییرات الگوهای حاکم بر جریان‌های هوا و احتمالاً تغییر اقلیم باشد. در خوشه­بندی 23 موج گرمایی و گرم‌ترین روزهای آن‌ها مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفتند. روند SLP این روزها، کاهشی و روند HGT و Tmax افزایشی است. مقایسه 3 منحنی در نیمه نخست دوره نشان می‌دهد به احتمال زیاد عمده سامانه موجد امواج گرم در استان اردبیل از نوع حرارتی بوده و در سطح زمین پرفشار و در تراز میانی جو کم‌فشار حاکم بوده ولی در نیمه دوم دوره این الگو به‌هم خورده و بالاتر رفتن ارتفاع ژئوپتانسیل بیان‌گر حاکمیت سیستم دینامیکی و قرارگیری پرارتفاع در سطح بالا و پرفشار در سطح زمین است. هم‌چنین دمای امواج گرم متعاقب میل این امواج به سمت ماه‌های گرم، به‌مرور مقادیر بالاتری را به خود اختصاص داده است.

با خوشه‌بندی گرم‌ترین روزهای 23 موج گرم استان اردبیل 5 خوشه شناسایی شد که در دو گروه قرار گرفتند که نقش ارتفاع ژئوپتانسیل بارزتر از فشار سطح دریا بود. در ادامه به تحلیل همدیدی دو روز شاخص در این دو گروه به‌عنوان نماینده پرداخته شد. در الگوی اول در سطح زمین استقرار کم‌فشار حرارتی خلیج فارس و عربستان و ادغام آن با کم‌فشار پاکستان (گنگ) و استیلای پرارتفاع با پربند 5900 ژئوپتانسیل متر بر روی شمال افریقا و نیمه غربی ایران و تأثیرپذیری استان اردبیل از این سامانه‌ها، در قالب افزایش گردش واچرخندی در تروپوسفر در حول پرارتفاع و فرونشینی هوا و افزایش درجه حرارت هوای نزولی و گرمایش آدیاباتیک و تشدید گرمایش سطحی ناشی از همگرایی کم‌فشار به‌علاوه بالا بودن ضخامت جو در بروز موج گرم در منطقه مورد مطالعه مؤثر بوده است. این یافته با نتایج پژوهش قویدل رحیمی و همکاران (1393)، قویدل رحیمی و رضایی (1394)، قویدل رحیمی و همکاران (1395)، رحیمی و همکاران (1396)، قویدل رحیمی و همکاران (1398)، خسروی و اسمعیل­نژاد (1399) و بیجندی و همکاران (1401)، چن و کنراد (Chen & Konrad, 2006)، بیبیانا و همکاران (Bibiana et al. 2006) با کمی تفاوت همسویی و هماهنگی دارد و مؤید نتایج آنان است. در الگوی دوم که از نوع دینامیکی است ساختار حرارتی جو به‌هم ریخته و در سطح زمین نفوذ و استیلای زبانه‌ای از پرفشار سیبری و در تراز بالا استقرار پرارتفاع و سیستم مانع بر روی ایران و متأثر شدن منطقه از آن به جهت قرارگیری در پشت فراز و وزش گرم هوای مناطق بیابانی و فرونشینی هوا و گرمایش آدیاباتیک موجد امواج گرمایی با تداوم بیش از 5 روز شده است. وجه مشترک الگوهای امواج گرمایی استان اردبیل ضخامت زیاد و ارتفاع بالای جو در روزهای وقوع این پدیده است که این عامل نشان‌دهنده فرونشینی شدید هوای گرم و افزایش دمای هوای نزولی طی آدیاباتیک بی­دررو و متعاقب آن تشدید گرمایش سطحی ناشی از صاف و آفتابی بودن هوا و تجمع هوای بسیار گرم در محل و فراهم بودن شرایط برای ایجاد موج گرم می‌باشد.

 

 

 

 

منابع

1- اعتمادیان، الهه؛ دوستان، رضا؛ زرین، آذر (1399)؛ نواحی امواج گرمایی ایران، نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، سال یازدهم، شماره چهل و دوم، صص 30-17.

2- بهاروندی، نسیبه؛ مجرد، فیروز؛ معصوم­پور، جعفر (1399)؛ شناسایی امواج گرمایی و تحلیل تغییرات زمانی-مکانی آن‌ها در ایران، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال بیستم، شماره پنجاه و نهم، صص 58-39.

3- بیجندی، مجید؛ دریاباری، سیدجمال الدین؛ رنجبر سعادت‌آبادی، عباس؛ اربابی سبزواری، آزاده (1401)؛ رخدادهای فرین امواج سرمایی و گرمایی مناطق شمال شرقی ایران طی دوره 2020-2001، نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، سال سیزدهم، شماره پنجاه، صص 60-41.

4- خسروی، محمود؛ اسمعیل­نژاد، مرتضی (1399)؛ واکاوی آماری - همدیدی موج گرمایی کم‌تداوم ایران، فصلنامه مطالعات جغرافیایی مناطق کوهستانی، سال یکم، شماره دوم، صص 33-19.

5- رحیمی، داریوش؛ میرهاشمی، حمید؛ علیزاده، تیمور (1396)؛ تحلیل ساختار امواج گرمایی در غرب و جنوب غرب ایران، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، سال بیست و هشتم، شماره بیست و سوم، صص 80-69.

6- صلاحی، برومند؛ قدرتی، زینب (1397)؛ پیش‌بینی و تحلیل امواج گرمایی شهر زنجان با استفاده از ریزگردان LARS –WG و شاخص بالدی، فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال یازدهم، شماره چهلم، صص 48-35.

7- ظرافتی، هادی؛ قویدل رحیمی؛ فرج زاده اصل، منوچهر (1403)؛ واکاوی الگوهای تراز 500 هکتوپاسکال مولد دماهای فرین بالای 50 درجه منطقه غرب آسیا، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 24، شماره 72، صص 446-427.

8- قویدل رحیمی، یوسف (1390)؛ شناسایی، طبقه‌بندی و تحلیل سینوپتیک موج ابر گرم تابستان 1389 ایران، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، شماره 3، صص 100-85.

9- قویدل رحیمی، یوسف (1394)؛ تحلیلی از مخاطره اقلیمی امواج ابر گرم سال 1389 استان خوزستان، جغرافیا و برنامه‌ریزی، سال 19، شماره 51، صص 309-289.

10- قویدل رحیمی، یوسف؛ رضایی، محمد (1394)؛ جستاری پیرامون شناسایی، طبقه‌بندی و تحلیل سینوپتیک امواج گرمایی استان کرمان. نشریه جغرافیا و برنامه‌ریزی، شماره پنجاه و چهارم، صص 277-253.

11- قویدل رحیمی، یوسف؛ سپه وند، راضیه؛ فرج­زاده اصل، منوچهر (1393)؛ شناسایی و تحلیل همدید امواج گرمایی فرین در غرب ایران، پژوهش‌های دانش زمین، سال پنجم، شماره هجدهم، صص 10-1.

12- قویدل رحیمی، یوسف؛ ظرافتی، هادی؛ فرج زاده اصل، منوچهر (1395)؛ کاربرد مدل RegCM4 در تحلیل ساختار سینوپتیک موج گرمای جولای 2000 استان خوزستان، برنامه‌ریزی و آمایش فضا، دوره بیستم، شماره 1، صص 286-269.

13- قویدل رحیمی، یوسف؛ فرج زاده اصل، منوچهر؛ قهرمانی، بشیر (1398)؛ کاربرد روش تحلیل مقادیر فرین در اقلیم‌شناسی مخاطره امواج گرمایی نیمه جنوبی ایران، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال ششم، شماره دوم، صص 20-1.

14- کرم­پور، مصطفی؛ رفیعی، جعفر؛ جعفری، ایوب (1396)؛ شناسایی و تحلیل سینوپتیکی امواج گرمایی غرب ایران (ایلام، خوزستان، لرستان و کرمانشاه)، مجله مدیریت مخاطرات محیطی، دوره چهارم، شماره سوم، صص 279-263.

 

15- Bibiana, S., Carolina, S., Vera, B., Liebmann, (2006): The Nature Of A Heat Wave In Eastern Argentina Occurring During SALLJEX. Monthly Weather Review, 135(3): 1165-1174.

16- Bumbaco, K., Nicholas, K., Dello, B. (2013): History Of Pacific Northwest Heat Waves, Synoptic Pattern And Trends, Journal Of Applied Meteorology And Climatology, 7, 1618- 1631.

17- Campetella, C., Rusticucci, M. (1998): Synoptic Analysis Of An Extreme Heat Wave Over Argentina In March 1980. Meteorological Applications, 5: 217-226.

18- Chen, F., Konrad, C. (2006): A Synoptic Climatology Of Summertime Heat And Humidity In The Piedmont Region Of North Carolina. Journal Of Applied Meteorology And Climatology, 45: 674-685.

19- Croitoru, A-E., Piticar, A., Ciupertea, A. F., Roşca, C. F. (2016): Changes In Heat Waves Indices In Romania Over The Period 1961–2015‏. Global And Planetary Change, 146, 109-121‏.

20- Dosio, A. (2017): Projection Of Temperature And Heat Waves For Africa With An Ensemble Of CORDEX Regional Climate Models. Climate Dynamics, 49 (1-2), 493-519.

21- Feudale, L., Shukla, JY. (2011): Influence Of Sea Surface Temperature On The European Heat Wave Of 2003 Summer. Part I: An Observational Study. Climate Dynamics, DOI 10.1007/S00382-010-0788-0.

22- Keggenhoff, I., Elizbarashvili, M., King, L. (2015): Heat Wave Events Over Georgia Since 1961: Climatology, Changes And Severity. Climate, 3(2), 308-328.

23- Kovats, S. R., Ebi, L. K. (2006): Heat Waves And Public Health In Europe, Eur. J. Public Health 16. London.

24- NOAA. (2007): Natural Hazard Statistics, National Oceanic And Atmospheric Administration. Washington U.S.A

25- Rohini, P., Pajeevan, M., Mukhopahay, P. (2019): Future Projections Of Heat Waves Over India From CMIP5 Models. Climate Dynamics, 53, 975–988.

26- Russo, S., Sillmann, J., Fischer, E. M. (2015): Top Ten European Heatwaves Since 1950 And Their Occurrence In The Coming Decades. Environmental Research Letters, 10(12), 1- 15.

27- Seluchi, M., Norte, F., Gomes, J., Simonelli, S. (2006): Synoptic And Thermodynamic Analysis Of An Extreme Heat Wave Over Subtropical South America. Proceedings Of 8 ICSHMO, Foz Do Iguaçu, Brazil, April 24-28, 2006, INPE, P 2009-2010.

28- Zampieri, M., Russo, S., Di Sabatino, S., Michetti, M., Scoccimarro, E., Gualdi, S. (2016): Global Assessment Of Heat Wave Magnitudes From 1901 To 2010 And Implications For The River Discharge Of The Alps. Science Of The Total Environment, 571, 1330-1339..

---

[1] *نویسنده مسئول: 09144515922                                                       Email: [e-mail]