پایش پوشش برف و الگوبندی سامانه‌های برف‌زا در شهرستان خلخال

محورهای موضوعی : اقلیم شناسی

مهدی فروتن ¹ ( دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران )
برومند صلاحی ² ( استاد آب و هواشناسی،گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی )

تاریخ دریافت : 1403/02/12 تاریخ پذیرش : 1403/06/19 تاریخ انتشار : 1403/07/06

کلید واژه: الگوبندی, پوشش برف, تحلیل همدید, شهرستان خلخال,

چکیده مقاله :

بررسی پوشش برف و شناخت الگوهای برف‌زا می‌تواند برنامه‌ریزان محیطی را از رفتار این پدیده آگاه نماید. در این پژوهش، با فراخوانی داده‌های ماهواره مودیس در محیط گوگل ارث انجین و با استفاده از شاخص NDSI، وضعیت پوشش برف شهرستان خلخال در سال‌های 2003-2022 بررسی شد. به‌منظور الگوبندی سامانه‌های برف‌های شهرستان خلخال، داده‌های مربوط به گزارش برف سنگین از سازمان هواشناسی ایران دریافت گردید. سپس با روش تحلیل خوشه‌ای بر روی مقادیر فشار تراز دریا در روزهای دارای فرین برفی، دو الگوی کلی برای سامانه‌های برف‌های شهرستان خلخال تعیین گردید. آنگاه با انتخاب یک روز نماینده از هر الگو، وضعیت فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، دما، وزش زمینگرد دما، فرا رفت رطوبت، جریان باد و سرعت باد تحلیل گردید. نتایج نشان داد که ذخایر برفی در نواحی مرکزی و شمالی شهرستان خلخال بخصوص در فصول زمستان به بیشینه گستردگی خود می‌رسند. نتایج همچنین نشان داد که دو الگوی کلی برای انتقال توده هوای سرد و بارش برف به منطقه مورد مطالعه وجود دارد که هرکدام مکانیزم‌های خاص خود را دارند. الگوی اول تحت تأثیر شیب گرادیان فشار و رود بادهای غربی است درحالی‌که الگوی دوم تحت تأثیر سیستم‌های پرفشار سیبری، فرونشست هوا و بادهای شمالی است.

چکیده انگلیسی:

Examining the snow cover and recognizing the patterns of snow formation can inform the environmental planners about the behavior of this phenomenon. In this research, by calling MODIS satellite data in Google Earth Engine environment and using NDSI index, the snow cover condition of Khalkhal city in 2003-2022 was investigated. In order to model snow systems in Khalkhal city, data related to heavy snow report was received from Iran Meteorological Organization. Then, two general patterns for the snow systems of Khalkhal city were determined by the cluster analysis method on the sea level pressure values ​​on the days with snowfall. Then, by selecting a representative day from each model, the situation of sea level pressure, geopotential height, temperature, temperature wind, humidity drift, wind flow and wind speed were analyzed. The results showed that the snow deposits in the central and northern areas of Khalkhal city reach their maximum extent especially in the winter seasons. The results also showed that there are two general patterns for the transfer of cold air mass and snowfall to the study area, each of which has its own mechanisms. The first pattern is influenced by the gradient of pressure and western winds, while the second pattern is influenced by Siberian high pressure systems, air subsidence and northern winds.

منابع و مأخذ:

1-امیدوار، کمال (1395): بررسی و تحلیل همدید-دینامیک ریزش برف در استان یزد. اطلاعات جغرافیایی، 98: 25-42.
2-تصدیقیان، مسعود؛ رحیم‌زادگان، مجید (1396): ارزیابی و بهبود الگوریتم تشخیص پوشش سطح برف از تصاویر سنجنده modis. تحقیقات منابع آب ایران، 1: 163-177.
3-خالدی، شهریار؛ کمالی، سمیه؛ محمدی، فهیمه (1396): بررسی همدیدی برف سنگین جلگه گیلان در بهمن 1392 و تأثیر آن بر سنجش مدیریت بحران. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 14: 35-46.
4-خوان‌سالاری، سکینه؛ محب‌الحجه، علی‌رضا؛ احمدی گیوی، فرهنگ (1397): عوامل دینامیکی مؤثر بر بارش سنگین برف در تهران: مطالعه موردی. مجله فیزیک زمین و فضا، 1: 179-198.
5-خورشید‌دوست، علی‌محمد؛ قویدل رحیمی، یوسف (1387): آشکارسازی تغییرات بارش ماهانه ایستگاه اهر در ارتباط با الگوهای پیوند از دور، فصلنامه جغرافيايي سرزمين، علمي – پژوهشي، 5(20): 65-82.
6-خوش‌اخلاق، فرامرز؛ فرید مجتهدی، نیما؛ نگاه، سمانه؛، فروغ؛ هادی‌نژاد صبوری، شبنم؛ اسعدی اسکویی، ابراهیم (1395): پدیده برف دریاچه‌ای و نقش آن در رخداد برف‌های سنگین کرانه جنوب‌غربی دریای خزر. فصلنامه علمی – پژوهشی فضای جغرافیایی، 53: 229-251.
7-خوشخو، یونس (1395): شبیه‌سازی عمق برف با استفاده از مدل برف تک لایه (slsm) در ایستگاه سقز. تحقیقات آب و خاک ایران، 3: 517-527.
8-درگاهیان، فاطمه؛ علیجانی، بهلول (1396): بررسی سینوپتیکی و دینامیکی بارش برف بهمن 92 در ایران با تأکید بر نقش بلاکینگ. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 12: 19-36.
9-رضایی بنفشه، مجید؛ جهانبخش، سعید؛ حقیقی، اسماعیل (1396): بررسی الگو‌های همدیدی ریزش برف در کرمانشاه. فصلنامه علمی-پژوهشی فضای جغرافیایی، 59: 103-119.
10-شاد‌پور، آرش؛ لشکری، حسن؛ برنا، رضا (1397): تحلیل همدید- آماری برف‌های سنگین استان گیلان. فصلنامه جغرافیای طبیعی، 42: 1-14.
11-صفریان زنگیر، وحید؛ زینالی، بتول؛ جعفرزاده علی‌آباد، لیلا (1398): ارزیابی شرایط همدیدی وقوع بارش‌های منجر به سیلاب در شهرستان خلخال با رویکرد محیطی به گردشی در بازه زمانی 1366 تا 1395. دو فصلنامه علمی- پژوهشی، پژوهش‌های بوم‌شناسی شهری، 1: 89-104.
12-عزیزی، قاسم؛ رحیمی، مجتبی؛ محمدی، حسین؛ خوش‌اخلاق، فرامرز (1396): تغییرات زمانی- مکانی پوشش برف دامنه‌های جنوبی البرز مرکزی. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی (پژوهش‌های جغرافیایی)، 3: 381-393.
13-فتاحی، ابراهیم؛ شوکت مقیمی (1398): اثر تغییرات اقلیمی بر روند برف شمال غرب ایران. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 54: 47-63.
14-فتاحی، ابراهیم؛ وظیفه‌دوست، مجید (1390): برآورد دمای سطح برف و گستره پوشش برف با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS (مطالعه موردی: حوضه‌های استان گلستان). تحقیقات جغرافیایی، 3: 149-168.
15-فتح‌زاده، علی؛ زارع‌بیدکی، رفعت (1391): برآورد توزیع آب معادل برف در زمان اوج انباشت برف با استفاده از مدل درجه – روز. مجله تحقیقات آب‌و‌خاک ایران، 43: 171-177.
16-فهیمی‌نژاد، الهام؛ حجازی زاده، زهرا؛ علیجانی، بهلول؛ ضیائیان، پرویز (1391): تحلیل سینوپتیکی و فضایی توفان برف استان گیلان (فوریه 2005). مجله جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای، 19: 281-302.
17-قاسمی‌فر، الهام؛ فرج‌زاده اصل، منوچهر؛ قویدل‌رحیمی، یوسف؛ علی‌اکبری بیدختی، عباسعلی (1398): صحت سنجی ماسک ابر سنجنده مادیس با معرفی ماسک ابر ناحیه‌ای بر اساس داده های سنجنده AVHRR، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 51(3): 447-468.
18-قنبر‌پور، محمد‌رضا؛ محسنی ساروی، محسن؛ ثقفیان، بهرام؛ احمدی، حسن؛ عباس‌پور، کریم (1384): تعیین مناطق مؤثر در انباشت و ماندگاری سطح پوشش برف و سهم ذوب برف در رواناب. مجله منابع طبیعی ایران، 3: 503-515.
19-قویدل رحیمی، یوسف (1390): تعیین آستانه آماری و تحلیل سینوپتیک دماهای ابر سرد مراغه، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 11(22): 45-62.
20-قویدل رحیمی، یوسف؛ فرج‌زاده اصل، منوچهر؛ مطلبی‌زاد، سلماز (1395): تحلیل آماری و سینوپتیک امواج سرمایی منطقه شمال غرب ایران، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16(40): 29-46.
21-کاشکی، عبد‌الرضا؛ حاجی‌محمدی، حسن (1396): بررسی سیستم‌های سینوپتیک جو در زمان رخداد برف سنگین در استان‌های شمالی برف ایران. تحقیقات منابع آب ایران، 2: 281-289.
22- یار احمدی، داریوش؛ فتح‌نیا، امان‌اله؛ شرافت، مهدی (1399): ارزیابی دمایی خط برف و شناسایی مناطق دارای پتانسیل ریزش برف در کوه های البرز با تصاویر NOAA-AVHRR. تحیقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 56: 193-204. http://dx.doi.org/10.29252/jgs.20.56.193
23-Bednorz, E. (2011): Synoptic conditions of the occurrence of snow cover in central european lowlands. International journal of climatology, 31: 1108-1118.
24-Brown, I. (2019): Snow cover duration and extent for Great Britain in a changing climate: Altitudinal variations and synoptic-scale influences. International Journal of climatology, 39: 4611-4626.
25-Capozzi, V; C. De Vivo, G. Budillon. (2022): Synoptic control over winter snowfall variability observed in a remote site of Apennine Mountains (Italy), 1884–2015. Articles, 16: 1741–1763.
26-Esteban, P; PD. Jones, J. Martin-vide, M. Mases. (2005): Atmospheric circulation patterns related to heavy snowfall days in Andorra, pyrenees. International Journal of Climatology, 25: 319-329.
27-Farukh, MA; TJ. Yamada. (2014): Synoptic climatology associated with extreme snowfall events in Sapporo city of northern Japan. Atmospheric Science Letters, 15: 259-265.
28-Ghavidel, Y; Jafari Hombari, F. (2020): Synoptic analysis of unexampled super-heavy rainfall on April 1, 2019, in west of Iran. Natural Hazards, 104: 1567-1580.
29-Martin, JP; D. Germain. (2017): Large‐scale teleconnection patterns and synoptic climatology of major snow‐avalanche winters in the Presidential Range (New Hampshire, USA). International Journal of Climatology, 37: 109-123.
30-Merino, A; S. Fernandez, L. Hermida, L. Lopez, J. Sanchez, E. García-Ortega, E. Gascón. (2014): Snowfall in the Northwest Iberian Peninsula: Synoptic Circulation Patterns and Their Influence on Snow Day Trends. The Scientific World Journal, 2014: 1-14.
31-Patlakas, P; I. Chaniotis, M. Hatzaki, J. Kouroutzoglou, HA. Flocas. (2023): The eastern Mediterranean extreme snowfall of January 2022: synoptic analysis and impact of sea-surface temperature. Weathers, 99: 1-9.
32-Rittger, K; TH. Painter, J. Dozier. (2013): Assessment of methods for mapping snow cover from MODIS. Advances in Water Resources, 51: 367-380.
33-Schirmer, M; M. Lehning, J. Schweizer. (2009): Statistical forecasting of regional avalanche danger using simulated snow-cover data. Journal of Glaciology, 55: 761 – 768.
34-Schweizer, J; CH. Mitterer, B. Reuter, F. Techel. (2021): Avalanche danger level characteristics from field observations of snow instability. Articles, 15: 3293–3315.
35-Sui, J; G. Koehler. (2001): Rain-on-snow induced flood events in Southern Germany. Journal of Hydrology, 252: 205-220.
36-Suriano, ZJ; DJ. Leathers. (2017): Synoptic climatology of lake-effect snowfall conditions in the eastern Great Lakes region. International Journal of climatology, 37: 4377-4389.

متن کامل:



فصل­نامه جغرافیای طبیعی، سال هفدهم، شماره 64، تابستان 1403 79

 

صص 93-79

 

 

پایش پوشش برف و الگوبندی سامانه‌های برف‌زا در شهرستان خلخال

 

 

مهدی فروتن

دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

برومند صلاحی¹

استاد آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

 

تاریخ دریافت:12/2/1403              تاریخ پذیرش:19/6/1403

 

چکیده

بررسی پوشش برف و شناخت الگوهای برف‌زا می‌تواند برنامه‌ریزان محیطی را از رفتار این پدیده آگاه نماید. در این پژوهش، با فراخوانی داده‌های ماهواره مودیس در محیط گوگل ارث انجین و با استفاده از شاخص NDSI، وضعیت پوشش برف شهرستان خلخال در سال‌های 2003-2022 بررسی شد. به‌منظور الگوبندی سامانه‌های برف‌های شهرستان خلخال، داده‌های مربوط به گزارش برف سنگین از سازمان هواشناسی ایران دریافت گردید. سپس با روش تحلیل خوشه‌ای بر روی مقادیر فشار تراز دریا در روزهای دارای فرین برفی، دو الگوی کلی برای سامانه‌های برف‌های شهرستان خلخال تعیین گردید. آنگاه با انتخاب یک روز نماینده از هر الگو، وضعیت فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، دما، وزش زمینگرد دما، فرا رفت رطوبت، جریان باد و سرعت باد تحلیل گردید. نتایج نشان داد که ذخایر برفی در نواحی مرکزی و شمالی شهرستان خلخال بخصوص در فصول زمستان به بیشینه گستردگی خود می‌رسند. نتایج همچنین نشان داد که دو الگوی کلی برای انتقال توده هوای سرد و بارش برف به منطقه مورد مطالعه وجود دارد که هرکدام مکانیزم‌های خاص خود را دارند. الگوی اول تحت تأثیر شیب گرادیان فشار و رود بادهای غربی است درحالی‌که الگوی دوم تحت تأثیر سیستم‌های پرفشار سیبری، فرونشست هوا و بادهای شمالی است.

 

واژگان کلیدی: الگوبندی، پوشش برف، تحلیل همدید، شهرستان خلخال.

 

مقدمه

از ویژگی‌های اقلیم کوهستانی شمال غرب ایران زمستان‌های سرد و خشن و برفی آن است (قویدل رحیمی، 1390: 46). برف یکی از پارامترهای مؤثر در سیکل هیدرولوژیکی است و در اکثر مناطق کوهستانی به‌عنوان منبع اصلی آب‌های سطحی و زیرزمینی به‌حساب می‌آید به‌گونه‌ای که 90 درصد جریان رودخانه‌ها در برخی از مناطق کوهستانی غرب کشور به علت رواناب ناشی از ذوب برف است (1997MowahhedDanesh,؛ به نقل از خوش‌خو، 1395: 518). حدود یک‌سوم آب مورد نیاز برای کشاورزی در دنیا ناشی از ذوب برف‌ها است و بیش از یک میلیارد نفر از ساکنان کره زمین آب شرب خود را از ذوب برف تأمین می‌کنند (فتح زاده و زارع‌بیدکی، 1391). طبق محاسبات و گزارش هواشناسی، به‌صورت میانگین جهانی از هر سانتی‌متر برف تازه، به‌طور متوسط 7/0 میلی‌متر آب حاصل می‌شود (فهیمی نژاد و همکاران، 1391: 282). با افزایش دما در فصل بهار، پوشش برف شروع به ذوب شدن می‌کند و آب موجود در پوشش برف آزاد می‌شود. اگر بارندگی روی پوشش برف رخ دهد، فرایند ذوب برف تسریع می‌یابد که در نهایت منجر به سیل می‌شود و تلفات جانی و خسارات اقتصادی سنگینی را به دنبال می‌آورد (206: 2001 (Sui and Koehler,؛ بنابراین آگاهی از میزان ذخایر برفی حوضه‌های کوهستانی در جهت بهره‌برداری از آب معادل برف، کنترل سیلاب‌ها، ذخیره‌سازی و تأمین آب موردنیاز پایین‌دست ضروری است (فتاحی و وظیفه دوست، 1390). از دیگر اشکال تهدید برف در مناطق کوهستانی پدیده بهمن است. در مناطق کوهستانی پر از برف ممکن است با ریزش بهمن، زندگی مردم و زیرساخت‌ها تهدید شود)3294:2021 (Schweizer et al,؛ بنابراین با پیش‌بینی‌ها و ارائه هشدارها به‌صورت روزانه برای مردم در مورد سطح خطر سقوط بهمن، به همراه آموزش و نجات کارآمد، می‌توان از افزایش تلفات ناشی از بهمن جلوگیری نمود)762:2009 (Schirmer et al,. سطح پوشش برف متأثر از عوامل پیچیده هواشناسی و توپوگرافی می‌باشد از جمله این عوامل ارتفاع، شیب، دما و جهت است که چگونگی ذوب برف، انباشت و تغییرپذیری سطح پوشش برف را در مکان و زمان کنترل می‌نماید (قنبرپور و همکاران، 1384: 504). پوشش برف به‌واسطه خصوصیات متفاوت نسبت به سایر سطوح، از قبیل ضریب انتقال حرارتی پایین و انعکاس بالا فاکتور مهمی در سیستم آب‌وهوایی کره زمین محسوب می‌شود (یاراحمدی و همکاران، 1399: 194)؛ و به دلیل آلبدوی بالا اثر مستقیمی بر روی دمای سطح زمین از راه بازتابندگی انرژی خورشیدی دارد. در فرایند تبادل گرما و رطوبت میان زمین و اتمسفر، پوشش برف و رطوبت خاک مهم‌ترین پارامتر به شمار می‌آیند. وجود برف در حوضه، رطوبت موجود در سطح را افزایش می‌دهد و در نتیجه منجر به رواناب سیل می‌شود. برای پایش این پدیده استفاده از تصاویر ماهواره‌ای ابزاری مناسب به‌حساب می‌آید و با ظهور سنجنده‌های با قدرت تفکیک زمانی و مکانی بالاتر مانند لندست و مودیس ویژگی‌های سطوح برفی با دقت بیش‌تر بررسی می‌شود (تصدیقیان و رحیم‌زادگان، 1396: 164).

بنابراین، با ارائه یک نگاه جامع به شرایط جوی، به هنگام وقوع ریزش برف می‌توان عوامل مؤثر از قبیل فشار هوا، دما، حرکت باد و رطوبت را تعیین کرد و الگوهای جوی مرتبط با وقوع ریزش برف را شناسایی نمود. در این زمینه مطالعات فراوانی انجام گرفته از جمله می‌توان به کار پژوهشی )2005 (Esteban et al,، اشاره کرد که به بررسی الگوهای گردش اتمسفری مربوط به‌روزهای بارش برف سنگین با شدت حداقل 30 سانتی‌متر برف در یک دوره 24 ساعته در آندورا پرداختند. آن‌ها 7 الگوی گردش جوی را با استفاده از تجزیه‌وتحلیل خوشه‌ای شناسایی نمودند و بیان داشتند که اکثر آن‌ها با یک جز آتلانتیک باد و برخی دیگر با یک جریان مدیترانه‌ای با هوای سرد قاره‌ای ترکیب و باعث رخداد برف سنگین شده‌اند.)2011(Bednorz et al,، شرایط سینوپتیکی رخداد پوشش برف در زمین‌های پست مرکزی اروپا را موردمطالعه قرار دادند. ایشان با تجزیه‌وتحلیل مؤلفه اصلی الگوهای گردشی ناشی از بارش شدید و پایداری برف در هر منطقه و تهیه نقشه‌های فشار سطح دریا و ارتفاع ژئوپتانسیل 500 متر به این نتیجه دست یافتند که بارش برف‌های سنگین معمولاً به علت جبهه‌های سرد در قسمت‌های سردتر مدیترانه‌ای بوده است و یکی دیگر از مکان‌های معمول سیکلون‌ها که سبب وقوع برف می‌شوند منطقه دریای بالتیک است که در آن جبهه‌های هواشناسی به‌طور مرتب نمایان می‌شوند.)2013 (Rittger et al, به ارزیابی روش‌های نقشه‌برداری پوشش برف از MODIS پرداختند آن‌ها با استفاده از 172 تصویر شرایط پوشش برف و پوشش گیاهی از مناطق کوه‌های راکی کلرادو، ریوگرانده بالایی، سیرا نوادا کالیفرنیا و هیمالیا نپال باندهای MOD10A1 و MODSCAG مورد مقایسه قرار دادند و نتیجه گرفتند در دوره‌های انتقالی در طول انباشتگی و ذوب شدن برف MODSCAG عملکرد خود را در تمام طبقات پوشش زمین و در طیف وسیع‌تری از خواص سطح زمین حفظ نموده و به‌طور میانگین در تمام مناطق میزان خطای RMSE آن به 10/0 رسیده و این میزان خطا برای MOD10A1 برابر با 23/0 بوده است.)2014(Farukh and Yamada,، رویدادهای شدید بارش برف در طول سال‌های 1992 تا 2011 در شهر ساپورو در شمال ژاپن را مورد بررسی قرار دادند و با استفاده از تجزیه‌وتحلیل مؤلفه‌های اصلی و خوشه‌بندی K-means و پس از ترسیم نقشه‌های همدیدی به این نتیجه دست یافتند که الگوهای گردش هفت رویداد بارش برف با فرا رفت توده هوای بسیار سرد از شرق سیبری، رطوبت بسیار زیاد غیرعادی با باد شدید شمالی و پایین‌ترین هسته سرد عمیق 500 هکتوپاسکال بر فراز هوکایدو جنوبی مرتبط بوده است.

)2014(Merino et al,، الگوی گردشی جوی بارش برف در شبه‌جزیره ایبری شمال غربی و تأثیر آن‌ها بر روند روز برف، با استفاده از تجزیه‌وتحلیل مؤلفه‌های اصلی (²PCA) و تکنیک‌های خوشه‌ای و همچنین آزمایش من‌کندال موردمطالعه قرار دادند و به این نتیجه دست یافتند که اکثر ایستگاه‌ها روند منفی داشته و تعداد روزهای بارش برف کاهش می‌یابد.)2017(Suriano and Leathers,، با رویکرد اقلیمی سینوپتیک، الگوهای همدیدی که منجر به بارش برف اثر دریاچه می‌شوند برای منطقه دریاچه‌های بزرگ شرقی در طول فصل‌های نوامبر تا مارس ۱۹۵۰-۲۰۰۹ شناسایی نمودند و بیان داشتند که اکثر انواع سینوپتیک اثر دریاچه در ارتباط با یک فرورفتگی سطح بالایی در شرق ایالات‌متحده رخ می‌دهد. این فرورفتگی با الگوی سطح بالایی مرتبط با فاز منفی نوسان قطب شمال (³AO) و نوسان اقیانوس اطلس شمالی (⁴NAO) یا الگوی مثبت اقیانوس آرام/آمریکای شمالی (⁵PNA) سازگار است.)2017(Martin and Germain,، ارتباط میان الگوهای پیوند از دور و برف‌های رخ‌داده در زمستان را در نیوهمپشایر در ایالات‌متحده آمریکا را موردمطالعه قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که شاخص NAO پیش‌بینی کننده خوبی برای بارش برف است اما اطلاعاتی در مورد مسیر طوفان‌ها نمی‌دهد. برعکس شاخص ⁶ENSO ارتباط کمی با بارش برف دارد اما رابطه مثبتی با نسبت بارش برف تولیدشده توسط فرورفتگی‌های ساحلی و رابطه منفی با طوفان‌های دریاچه‌های بزرگ دارد.)2019(Brown,، تغییرات مکانی و زمانی پوشش برف را در بریتانیا مورد واکاوی قرار دادند. ایشان از تجزیه و تحلیل داده‌ها با استفاده از رگرسیون غیرخطی (لجستیک) نشان داد که تغییرات میانگین در پوشش برف سالانه به‌جای مقادیر بارندگی به‌شدت با میانگین دما مرتبط است و با یک پیش‌بینی مجموعه مرکزی از مدل آب‌وهوای HadRM3 نشان داد که متوسط پوشش برف سالانه عمدتاً به مناطق کوهستانی بریتانیا تا دهه 2050 محدود می‌شود. (2022 (Capozzi et al,، در یک پژوهشی به مطالعه رابطه تغییرپذیری بارش برف زمستانی با الگوهای پیوند از دور در کوه‌های آپنین در ایتالیا بین سال‌های 1884-2015 پرداختند و نشان دادند نوسان قطب شمال (AO)، اقیانوس اطلس شرقی روسیه غربی (EAWR⁷)، الگوی مدیترانه شرقی (⁸EMP)، نوسان اقیانوس اطلس شمالی (NAO) و الگوی اسکاندیناوی (SCAND)، نقش مؤثری در تنوع جوی زمستانی اروپا دارند همچنین بیان داشتند کاهش فراوانی و مقادیر بارش برف بین دهه‌های 1970 و 1990 را می‌توان به روند مثبت شاخص‌های AO و NAO نسبت داد و افزایش میزان متوسط بارش برف را می‌توان با روند معکوس شاخص AO و با شیوع یک الگوی خنثی یا منفی EAWR توضیح داد.)2023(Patlakas et al,، تأثیر دمای سطح دریا با بارش شدید برف مدیترانه شرقی در ژانویه 2022 مورد تجزیه‌وتحلیل سینوپتیکی قرار دادند سناریوهای مختلف نشان دادند که ناهنجاری‌های مثبت ⁹SST منجر به بارش شدید برف در ارتفاعات بالاتر می‌شود، در حالی که ناهنجاری‌های منفی منجر به طولانی‌تر شدن پوشش برف در ارتفاعات پایین‌تر و مناطق ساحلی می‌شود.

خوش‌اخلاق و همکاران (1395)، عوامل مؤثر بر رخداد پدیده برف دریاچه‌ای و تأثیرات آن بر ریزش برف‌های سنگین در حاشیه جنوب غربی دریای خزر مورد واکاوی قرار دادند و 7 موج بارش برف سنگین را با استفاده از آمار بارش روزانه و ارتفاع برف شناسایی نمودند و پس از بررسی نقشه‌های سینوپتیکی به این نتیجه دست یافتند که هرگاه توده‌های پرفشار با هسته‌های قوی و سرد از روی دریای خزر گذر کرده بین سطح آب و توده هوای عبوری شار گرمای نهان و شار رطوبت مبادله شده و الگوی بندال نیز باعث انتقال و تداوم این شارهای سطحی شده در نهایت در سواحل جنوب غربی خزر برف‌های سنگین رخ‌داده است. رضایی بنفشه و همکاران (1396)، الگوهای همدید ریزش برف کرمانشاه را موردمطالعه قرار دادند و با استفاده از داده‌های روزانه ایستگاه برف‌سنجی کرمانشاه برای دوره آماری 1951 تا 2004 و هم‌چنین داده‌های روزانه فشار و دمای سطح دریا و سطح 500 هکتوپاسکال از سری داده‌های NCEP/NCAR و تحلیل خوشه‌ای بر روی آن‌ها به این نتیجه رسیدند بارش برف در غرب ایران بر اثر ورود سامانه‌های مختلف از قبیل 1- گسترش تاوه قطبی به سمت عرض‌های پائین 2- قرار گرفتن منطقه در زیر ناوه مدیترانه 3-گسترش پرفشار سیبری و تبت به‌طرف شمال شرق و شرق ایران 5- شکل‌گیری پرفشار اروپایی در شمال غرب ایران 6- نفوذ زبانه‌های کم‌فشار سودان به سمت غرب ایران بوده است.

کاشکی و حاجی محمدی (1396)، سیستم‌های سینوپتیک جو در زمان رخداد برف سنگین 31 ژانویه تا 3 فوریه 2014 در استان‌های شمالی ایران را مورد واکاوی قرار دادند و با استفاده از داده‌های دمای هوا، ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار تراز دریا، باد مداری و نصف‌النهاری، امگا و دمای سطح آب از سری داده‌های NCEP/NCAR به این نتیجه رسیدند استقرار پرفشار در شرق اروپا، استقرار سیستم مانع در تراز 500 هکتوپاسکال، تشکیل ناوه عمیق با محور شمال شرق – جنوب غرب بر روی دریای خزر باعث قرارگیری منطقه در زیر تاوایی مثبت شده و نیز انتقال رطوبت از جنوب دریاچه به توده‌هوای سرد و تشکیل جبهه در منطقه خزری شرایط ریزش برف سنگین مهیا شده است. درگاهیان و علیجانی (1396)، به بررسی سینوپتیکی و دینامیکی بارش برف در بهمن‌ماه سال 1392 در ایران با تأکید بر نقش پدیده بلاکینگ پرداختند. آن‌ها پس از اخذ داده‌های مربوطه از سایت NCEP و ترسیم نقشه‌های سینوپتیکی در نرم‌افزار GRADS به این نتیجه رسیدند که عواملی همچون 1- متأثر شدن ایران از تراف قوی و عمیق سمت راست بلوکینگ امگا با یک پشته بسیار قوی تا عرض‌های 70 درجه شمالی 2- استقرار مرکز پرفشار قوی در شمال دریای خزر و ریزش هوای سرد از عرض‌های بالا 3- کسب رطوبت از دریای خزر شرایط را برای ریزش برف فراهم نموده است. خالدی و همکاران (1396)، با رویکرد محیطی به گردشی به بررسی همدیدی برف سنگین جلگه گیلان در بهمن‌ماه 1392 پرداختند. برای این کار آن‌ها با استفاده از داده‌های روزانه ایستگاه‌های هواشناسی استان گیلان برای روزهای دهم تا چهاردهم 1392 و با استفاده از داده‌های NCEP و ترسیم نقشه‌های جوی به این نتیجه رسیدند که تشکیل پرفشار در شمال اروپا که با جریان جنوب سوی خود بر روی دریای خزر مستقر شده بود باعث اختلاف شدید دمایی بین آب دریا و توده‌هوای ورودی و در نهایت همرفت شدید و صعود قوی بر روی منطقه پژوهش و بارش برف سنگین شده است. خوان‌سالاری و همکاران (1397)، عوامل دینامیکی مؤثر بر بارش سنگین برف روز ششم ژانویه 2008 در تهران را مورد بررسی قرار دادند آن‌ها با استفاده از داده‌های بازتحلیل ERA-Interim و مدل پیش‌بینی عددی میان‌مقیاس¹⁰WRF، تأثیر چهار عامل شامل بی‌هنجاری PV ترازهای زبرین (کشانه PV) و میانی وردسپهر و دو رشته‌کوه البرز و زاگرس را مورد ارزیابی قرار دادند و به این نتیجه دست یافتند که در بارش این روز کشانه PV با 5/76 درصد دارای بیش‌ترین تأثیر بوده و پس از آن رشته‌کوه البرز نقش داشته است و اثر رشته‌کوه زاگرس و بی‌هنجاری PV تراز میانی وردسپهر ناچیز بوده است. شادپور و همکاران (1397)، برف‌های سنگین گیلان را طی دوره آماری (1986-2016) با استفاده از روش تحلیل عاملی مورد تحلیل آماری و همدیدی قرار دادند نتایج کار پژوهش آن‌ها نشان داد در ترازهای میانی جو از شمال غرب ایران تا شمال سودان و مصر یک ناوه عمیقی که راستای شمال شرقی- جنوب غربی داشته است شکل گرفته و رطوبت دریای مازندران به منطقه شارش یافته است همچنین پشته واقع در اروپای مرکزی و دریای سیاه نیز منجر به پایداری این سامانه گشته است. فتاحی و مقیمی (1398)، اثر تغییرات اقلیمی بر روند برف شمال غرب ایران را موردمطالعه قرار دادند آن‌ها ابتدا به‌منظور پایش سطح پوشش برف از تصاویر ماهواره‌ای اپتیکال سنجنده MODIS و برای تشخیص سطوح پوشیده شده از برف از شاخص NDSI بهره بردند و نشان دادند بیش‌ترین مساحت تحت پوشش برف در ماه‌های دسامبر، ژانویه، فوریه تا مارس (10 آذرماه الی 10 فرودین ماه) در سطح منطقه مشاهده‌شده و حداکثر سطح پوشیده شده از برف در ژانویه رخ‌داده است و روند تغییرات سطح پوشش برف در کل دارای روند کاهشی بوده است سپس به بررسی نمایه‌های حدی دما در دوره 2040-2011 و دوره پایه با رویکرد تغییر اقلیم در منطقه شمال غرب کشور با بهره‌گیری از خروجی‌های مدل گردش عمومی جو تحت سناریوی A2 و مدل ریزمقیاس‌نمایی LARS-WG نشان دادند تعداد روزهای یخبندان نیز نسبت به دوره پایه روندی کاهشی داشته است. با توجه به نتیجه هر دو مورد افزایش گرمایش جهانی تقویت می‌یابد.

بر اساس بررسی‌های انجام‌شده چنین استنباط می‌شود که استفاده از تصاویر ماهواره‌ای Modis جهت پایش پوشش برف مرسوم بوده و روش‌های خوشه‌ای یکی از تکنیک‌هایی است که برای طبقه‌بندی و الگوبندی سامانه‌های برف‌زا انجام می‌گیرد لذا سعی بر این است که رفتار این پدیده در شهرستان خلخال با این روش‌ها مورد بررسی قرار داد.

 

داده‌ها و روش­ها

موقعیت منطقه موردمطالعه

موقعیت جغرافیایی خلخال در جنوب شرقی استان اردبیل واقع گشته است. مختصات جغرافیایی آن 48 درجه و 32 دقیقه طول جغرافیایی و 37 درجه و 37 دقیقه عرض جغرافیایی است. میانگین ارتفاع آن از سطح دریا 1797 متر است. خلخال منطقه‌ای کوهستانی با آب‌وهوای معتدل و نسبتاً سرد است. در شرق خلخال کوه‌های تالش قرار گرفته و همچون سدی میان دریای خزر و استان گیلان و اردبیل است. (صفریان زنگیر و همکاران، 1398). شکل 1، نقشه موقعیت جغرافیایی شهرستان خلخال را در کشور ایران و استان اردبیل نشان می‌دهد.

 

شکل 1: نقشه موقعیت جغرافیایی خلخال در ایران و استان اردبیل

روش پژوهش

امروزه از تصاویر ماهواره‌ای به دلیل وضوح بالا و هماهنگ در بسیاری از تحقیقات جوی بهره برده می‌شود یکی از این سنجنده‌های پرکاربرد مودیس است که تصاویر متنوعی را در بخش جوی و اقیانوسی ارائه می‌دهد (قاسمی‌فر و همکاران، 1398: 447). در این پژوهش نیز به‌منظور بررسی تغییرات پوشش برف در ایام سال ابتدا با استفاده از فراخوانی داده‌های تصاویر ماهواره مودیس (MOD10A1) و شاخص NDSI در محیط گوگل ارث انجین و کدنویسی در آن روند رخداد این پدیده در شهرستان خلخال از سال (2003-2022) مشخص شد و نقشه میانگین پوشش برف سال‌های مذکور و پوشش برف ماه‌های زمستان که بیشینه مشاهدات را در برداشت ترسیم گردید سپس سعی شد تا عوامل جوی رخداد این پدیده شناسایی و الگوبندی شود لذا به تهیه داده‌های هواشناسی که در برگیرنده کدهای (70-79) بود از اداره هواشناسی کل اخذ شد. در ادامه کار، در روزهایی که تعداد 6 الی 8 بار این کدها ثبت شده بودند انتخاب و برای این روزها میزان فشار تراز سطح دریا از سایت نوا برداشته شد و از روی این مقادیر الگوبندی سامانه‌های برف‌زا با روش خوشه‌ای انجام گرفت. روش تحلیل خوشه‌ای به روش ward از روش‌های ادغام برحسب متوسط گروهی با مجذور فاصله اقلیدسی است (خورشید دوست و قویدل رحیمی، 1387: 77). در ادامه یک روز نماینده از هر الگو انتخاب گردید و برای این روزها داده‌های ¹¹slp، ¹²hgt، ¹³uwnd، vwnd¹⁴، ¹⁵air، ¹⁶shum از سایت مرکز ملی پیش‌بینی محیطی آمریکا (NCEP/NCAR) اخذ شد و نقشه‌های ترکیبی فشار تراز سطح دریا با ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال، وضعیت دما با وزش زمینگرد دمای تراز 500 هکتوپاسکال، فرا رفت رطوبت با جریان باد تراز 500 هکتوپاسکال و سرعت باد سطح زمین و تراز 300 هکتوپاسکال در محیط نرم‌افزار گردس ترسیم و تحلیل گردید.

 

یافته‌های پژوهش

شکل 2، روند شاخص NDSI را برای ایام سال‌های (2003-2022) در شهرستان خلخال نشان می‌دهد. طبق این شکل در می‌یابیم از ماه‌های آذر تا اسفندماه میانگین باندهای نشان‌دهنده پوشش برف به بیشینه خود رسیده است این نوسان در هر یک از سال‌های مورد بررسی سیکل حرکتی متفاوتی داشته و با کمی تلورانس کاهشی و افزایشی روبرو بوده است.

 

 

شکل 2: طیف باند پوشش برف شهرستان خلخال با داده‌های ماهواره مودیس در سال‌های (2003-2022)

 

بر اساس داده‌های ماهواره مودیس (MOD10A1) و شاخص NDSI نقشه میانگین پوشش برف سالانه در شکل 3 الف، به نمایش درآمده و مشخص است تراکم این پدیده در نواحی مرکزی و بخش‌هایی از شمال شهرستان درست در مناطق مرتفع واقع شده و بیشینه آن به بیش از 20 میلی‌متر به‌طور متوسط رسیده است. با توجه به این‌که بیشینه مشاهده طیف این پدیده در فصل زمستان رخ‌داده لذا تصاویر پوشش برف این فصل برای سال‌های مذکور (شکل ب) نمایش داده شد و مشخص است تراکم مکانی این پدیده نسبت به میانگین سالانه گسترده‌تر شده و بیشینه آن به بیش از 72 میلی‌متر رسیده است.

الف

ب

شکل 3: الف) نقشه میانگین پوشش برف سالانه، ب) نقشه پوشش برف فصول زمستان سال‌های (2003-2022)

 

با استفاده از روش تحلیل خوشه‌ای سلسله مراتبی ward با فاصله اقلیدسی بر روی مقادیر فشار تراز دریای روزهای نماینده، 2 الگوی سامانه‌ای مولد برف‌زا از هم تفکیک شدند و این دو خوشه هرکدام به دو زیر خوشه مجزا تقسیم شده است که در شکل 4، به‌وضوح مشخص است. می‌توان گفت از 75 روز فرین مورد مطالعه 27 روز مربوط به خوشه اول حاصل نفوذ سامانه‌های پرفشار روی اروپا بوده و 48 روز دیگر مربوط به خوشه دوم متأثر از نفوذ سامانه پرفشار سیبری بوده است؛ از نظر توزیع فصلی نیز می‌توان گفت 55 روز نماینده در فصل زمستان رخ‌داده که بیش‌ترین آمار مربوط به دی‌ماه با 20 روز نماینده است. در رتبه‌بندی فصول دیگر، 18 روز نماینده مربوط به فصل پاییز و 1 روز هم مربوط به فصل بهار بوده است؛ بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که 2 الگوی کلی در ریزش برف‌های سنگین شهرستان خلخال مؤثر بوده و در ادامه به تحلیل یک روز نماینده از هر الگو پرداخته خواهد شد.

 

 

شکل 4: نمودار دندروگرام خوشه‌ای سلسله مراتبی ward بر روی مقادیر فشار تراز دریای روزهای فرین

 

تحلیل سینوپتیکی برف سنگین مورخه 15/ ژانویه/ 2003

شکل 5 الف، نقشه فشار تراز دریا (شکل رنگی) و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال روز پانزدهم ژانویه 2003 را نشان می‌دهد که در این روز شاهد ریزش بارش برف سنگین در شهرستان خلخال بوده‌ایم. در این روز در روی اروپا سامانه پرفشاری با قدرت مرکزی 5/1037 هکتوپاسکال تشکیل یافته است اما در روی ایران مشاهده می‌کنیم زبانه کم‌فشار سودانی بر کل پهنه جغرافیایی ایران گسترده شده و همین عامل باعث ایجاد شیب گرادیان فشار بین پرفشار یادشده با کم‌فشار روی ایران شده است از طرفی حرکت برون‌گرد پرفشار روی اروپا منجر به حرکت توده‌هوای سرد شمال اروپا به سمت ایران و منطقه موردمطالعه شده است. وضعیت ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال نیز نشان می‌دهد پشته واقع در شمال اروپا و ریزش جریانات سرد شمالی از طریق دامنه شرقی این پدیده نقش مهمی در هجوم بادهای سرد شمالی به عرض‌های جنوبی داشته و در ادامه یک ناوه‌ای در غرب ایران پدید آمده و محور فرود آن در عراق واقع گشته است. با توجه به این‌که منطقه مطالعاتی در جلوی محور فرود این ناوه قرار گرفته و به علت چرخندگی مثبت هوا و تقویت واگرایی در وردسپهر در این دامنه، وضعیت چرخندی و صعود هوا بر منطقه حاکم گشته است. این وضعیت مشابه نتایج (Ghavidel and Jafari Hombari, 2020)، است همان‌طور که علل رخداد بارش‌های سنگین 1 آپریل 2019 در غرب ایران را در سطح دریا ناشی از شیب فشار شدید بین کم‌فشار واقع در شمال عربستان و غرب ایران و پرفشار هسته‌های سرد سیبری و اروپا و جبهه بین این سامانه‌ها دانسته‌اند. در شکل ب، وزش زمینگرد دمای تراز 500 هکتوپاسکال (شکل رنگی) به همراه دمای این تراز ترسیم گشته و مشاهده می‌شود یک هسته‌ای از هوای سرد از سمت غرب ایران وارد نیمه غربی کشور شده و می‌توان گفت منشأ این توده هوا از مرکز پرفشار جنوب اروپا سرچشمه گرفته و توسط حرکت برون‌گرد آن به سمت شرق روانه شده است. این توده هوا توانسته منطقه موردمطالعه را تحت حصار خود قرار دهد ولی به‌طور کامل بر آن چیره نشده است در نهایت میزان دمای منطقه موردمطالعه در تراز مذکور به 26- درجه سانتی‌گراد رسیده است. وضعیت فرا رفت رطوبت تراز 500 هکتوپاسکال در شکل ج، نشان می‌دهد یک هسته‌ای از همگرایی رطوبتی در شرق دریای مدیترانه تشکیل یافته که بیشینه آن به بیش از 14 گرم در کیلوگرم رسیده است و گذر جریان بادهای غربی از روی این مراکز رطوبتی باعث شار آن به سمت اتمسفر منطقه موردمطالعه شده است. با دقت در نقشه د که شکل رنگی سرعت باد تراز 250 هکتوپاسکال و میله‌های خاردار سرعت باد تراز سطح زمین را نمایش می‌دهد در می‌یابیم در روی پشته واقع در شمال اروپا سرعت باد به بیش از سرعت رود باد رسیده و توده هوای سرد عرض‌های شمالی با سرعت هرچه تمام به سمت عرض‌های پایین حرکت نموده‌اند در ادامه مشابه این وضعیت در کانال ناوه واقع در غرب ایران مشاهده می‌شود که هسته‌های رود باد اکثر مناطق ایران را تحت سیطره خود قرار داده است و سرعت باد تراز مذکور در منطقه موردمطالعه به 45 متر بر ثانیه رسیده است اما سرعت و جهت باد سطح زمین توسط میله‌های خاردار نشان می‌دهد در روی منطقه موردمطالعه بادهایی با سرعت 15 گره (معادل نزدیک 71/7 متر بر ثانیه) و با جهت شمال شرق سو در وزش بوده است.

الف	ب
ج	د

شکل 5: الف) نقشه ترکیبی فشار تراز دریا (رنگی) با ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال، ب) وزش زمینگرد دما با وضعیت دمای تراز 500 هکتوپاسکال، ج) فرا رفت رطوبت با جریان باد تراز 500 هکتوپاسکال، د) سرعت باد تراز 250 هکتوپاسکال و سمت و سرعت باد تراز سطح زمین روز 15 ژانویه 2003

تحلیل سینوپتیکی برف سنگین مورخه 21 نوامبر 2016

بارش برف سنگین روز 21 نوامبر 2016 در شهرستان خلخال به‌عنوان روز نماینده الگوی دوم انتخاب گردید و در شکل 6 الف، وضعیت فشار تراز دریا با ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال به‌صورت ترکیبی به تصویر کشیده شده است. در این شکل در وهله اول شاهد حاکمیت سامانه پرفشار سیبری بر آسیای مرکزی و نیمه شمالی ایران هستیم که کانون آن به 1060 هکتوپاسکال رسیده و زبانه 5/1042 هکتوپاسکال آن بر فراز منطقه موردمطالعه کشیده شده است. با توجه به شرایط واچرخندی هوا وضعیت جو پایدار و نزولی بوده است و از طرفی حرکت ساعت‌گرد این سامانه منجر به انتقال جریان توده هوای سرد سیبری به سمت منطقه موردمطالعه شده است. با توجه به وضعیت ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال در می‌یابیم در شمال ایران یک بلوکینگ دوقطبی تشکیل یافته و هسته سردچال آن در مجاورت دریاچه آرال واقع گشته است و انشعاب خطوط ارتفاع هم‌فشار یک کانال ناوه‌ای را در جنوب هسته مذکور تشکیل داده و توده هوای سرد سیبری از طریق این کانال بر منطقه موردمطالعه هجوم آورده است. از طرفی دیگر با توجه به این‌که منطقه موردمطالعه در پشت محور فرود این ناوه قرار گرفته وضعیت چرخندگی منفی و واچرخندی بر جو منطقه مستولی گشته و سبب فرونشست هوا شده است. در بررسی امواج سرمایی شمال غرب ایران توسط قویدل رحیمی و همکاران (1395)، نیز نتایج مشابه با تحلیل مذکور بوده و ایشان بیان داشتند حاکمیت پرفشار و ناوه عمیق در ریزش هوای سرد عرض‌های شمالی نقش داشته و بلوکینگ موجب سرازیر شدن توده هوای سرد از عرض‌های بالاتر به شمال غرب شده است. در شکل ب، وضعیت وزش زمینگرد دمای تراز 500 هکتوپاسکال به‌صورت رنگی مشخص است یک توده هوای سردی که منشأ آن سیبری بوده است در شرق دریای خزر استقرار یافته و قسمت‌های شمالی و نیمه شرقی ایران را تحت پوشش خود قرار داده است این هسته باعث کاهش دمای منطقه موردمطالعه بین 1- تا 6- درجه سانتی‌گراد شده و میزان دمای حاکم بر جو منطقه نیز 25- درجه سانتی‌گراد را تجربه کرده است. وضعیت فرا رفت رطوبت تراز 500 هکتوپاسکال نیز در شکل ج، نمایان است و مشاهده می‌شود یک هسته‌ای از همگرایی رطوبتی که کانون‌های آن به‌صورت پیوسته و زنجیره‌وار در شمال و غرب ایران کشیده شده‌اند و بیشینه کانون آن با 20 گرم در کیلوگرم رطوبت در روی منطقه موردمطالعه حاکم شده و از طرفی دیگر عبور جریان بادهای شمالی که از سمت سیبری در وزش بوده است در انتقال توده هوای سرد و رطوبت دریای خزر نقش مؤثری داشته است. توجه به‌سرعت باد تراز 250 هکتوپاسکال در شکل د، نشان می‌دهد به غیر از شمال غرب ایران در سایر نواحی رود باد حاکم بوده و کانون آن در شرق ایران به 50 متر بر ثانیه رسیده است؛ اما در سطح زمین بادهای با جهت جنوب غرب سو و سرعتی معادل 20 گره (معادل 28/10 متر بر ثانیه) در روی منطقه موردمطالعه توسط میله‌های خاردار به‌اصطلاح barb نشان داده شده است.

الف	ب
ج	د

شکل 6: الف) نقشه ترکیبی فشار تراز دریا (رنگی) با ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال، ب) وزش زمینگرد دما با وضعیت دمای تراز 500 هکتوپاسکال، ج) فرا رفت رطوبت با جریان باد تراز 500 هکتوپاسکال، د) سرعت باد تراز 250 هکتوپاسکال و سمت و سرعت باد تراز سطح زمین روز 21 نوامبر 2016

 

نتیجه‌گیری

نتایج پایش پوشش برف شهرستان خلخال با داده‌های ماهواره مودیس (MOD10A1) و شاخص NDSI برای سال‌های (2003-2022) نشان داد روند مشاهدات باندهای شاخص مذکور در ماه‌های فصل زمستان به بیشینه خود رسیده لذا میانگین پوشش برف این فصل به همراه متوسط سالانه به نمایش در آمد و مشخص شد میزان ذخایر برفی در نواحی مرکزی و شمالی شهرستان در قسمت‌های مرتفع متمرکز یافته است به‌طوری‌که در فصل زمستان تراکم و گسترش بیش‌تری نسبت به میانگین سال‌های موردمطالعه داشته است اما در جهت الگوبندی سامانه‌های جوی برف‌زا این نتایج به دست آمد که ریزش برف‌های شهرستان خلخال از 2 الگوی کلی حاصل می‌شود. در الگوی اول در اروپا شاهد تشکیل سامانه پرفشار و در روی ایران نفوذ سامانه کم‌فشار سودانی باعث ایجاد شیب گرادیان فشار بین این مراکز فشار شده و حرکت ساعت‌گرد پرفشار جنوب اروپا منجر به انتقال توده هوای سرد جنب قطبی به سمت منطقه موردمطالعه شده است. وضعیت ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال در این الگو نشان داد در شمال اروپا پشته‌ای به وجود آمده و کانال تاوه قطبی در جلوی محور فراز آن منتهی به ریزش جریانات سرد شمالی به سمت عرض‌های پایین شده است در ادامه یک ناوه‌ای در روی عراق به وجود آمده و منطقه موردمطالعه در دامنه شرقی آن قرار گرفته و تقویت واگرایی در وردسپهر و چرخندگی مثبت هوا وضعیت چرخندی را حاکم نموده است. با توجه به وضعیت زمینگرد دما و شار رطوبت تراز 500 هکتوپاسکال در این الگو در می‌یابیم یک هسته رطوبتی و یک توده هوای سردی در شرق دریای مدیترانه تشکیل یافته و توسط بادهای غربی که سرعت آن‌ها به‌سرعت رود باد رسیده حمل شده و به سمت منطقه موردمطالعه شارش یافته‌اند. در الگوی دوم نقش پرفشار سیبری بسیار پررنگ بوده و این سامانه با نفوذ به نیمه شمالی ایران و با حرکت برون‌گرد خود منجر به استقرار کانون توده هوای سرد سیبری در شرق دریای خزر و تجمع هسته رطوبتی دریای خزر در شمال غرب ایران شده و با توجه به وضعیت ارتفاع ژئوپتانسیل و جریان باد متوجه می‌شویم در شمال ایران بلوکینگ دوقطبی تشکیل یافته و انشعاب بین این دو قطب باعث ایجاد کانال ناوه‌ای شده و حرکت جریان بادهای غربی و شمالی از این کانال باعث حمل و شار توده هوای سرد سیبری و رطوبت دریای خزر به سمت منطقه موردمطالعه شده است.

با توجه به نتایج به‌دست‌آمده می‌توان اذعان نمود نتایج این پژوهش هم‌جهت با نتایج دیگر محققین بوده از جمله این‌که فتاحی و وظیفه دوست (1390)، به‌منظور پایش سطح پوشش برف و دمای سطح برف حوضه‌های آبریز استان گلستان از داده‌های سنجنده MODIS استفاده نمودند و بیان داشتند این تصاویر برای پایش سطح پوشش برف بسیار مناسب هستند. عزیزی و همکاران (1396)، در پایش پوشش برف و تغییرپذیری مکانی و زمانی آن در دامنه‌های جنوبی البرز ادعا داشتند پوشش برف در اوایل پاییز و اواخر زمستان رو به افزایش و در ژانویه و به‌ویژه فصل بهار به‌طور فزاینده‌ای در حال کاهش بوده است. امیدوار (1395)، در جهت بررسی و تحلیل همدید ریزش برف در استان یزد، بیان داشتند سه الگوی همدیدی شامل ترکیب سامانه‌های شرق مدیترانه با سودانی، ماندگاری هوای سرد در منطقه توسط پدیده بلوکینگ و تراف عمیق شرق مدیترانه و دریای سرخ، نفوذ پرفشار سیبری و ایجاد سردچال در نواحی شمالی و مرکزی ایران در وقوع این پدیده نقش داشته است.

 

 

 

 

منابع

1- امیدوار، کمال (1395): بررسی و تحلیل همدید-دینامیک ریزش برف در استان یزد. اطلاعات جغرافیایی، 98: 25-42.

2- تصدیقیان، مسعود؛ رحیم‌زادگان، مجید (1396): ارزیابی و بهبود الگوریتم تشخیص پوشش سطح برف از تصاویر سنجنده modis. تحقیقات منابع آب ایران، 1: 163-177.

3- خالدی، شهریار؛ کمالی، سمیه؛ محمدی، فهیمه (1396): بررسی همدیدی برف سنگین جلگه گیلان در بهمن 1392 و تأثیر آن بر سنجش مدیریت بحران. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 14: 35-46.

4- خوان‌سالاری، سکینه؛ محب‌الحجه، علی‌رضا؛ احمدی گیوی، فرهنگ (1397): عوامل دینامیکی مؤثر بر بارش سنگین برف در تهران: مطالعه موردی. مجله فیزیک زمین و فضا، 1: 179-198.

5- خورشید دوست، علی‌محمد؛ قویدل رحیمی، یوسف (1387): آشکارسازی تغییرات بارش ماهانه ایستگاه اهر در ارتباط با الگوهای پیوند از دور، فصلنامه جغرافیایی سرزمین، علمی – پژوهشی، 5(20): 65-82.

6- خوش‌اخلاق، فرامرز؛ فرید مجتهدی، نیما؛ نگاه، سمانه؛، فروغ؛ هادی نژاد صبوری، شبنم؛ اسعدی اسکویی، ابراهیم (1395): پدیده برف دریاچه‌ای و نقش آن در رخداد برف‌های سنگین کرانه جنوب غربی دریای خزر. فصلنامه علمی – پژوهشی فضای جغرافیایی، 53: 229-251.

7- خوش‌خو، یونس (1395): شبیه‌سازی عمق برف با استفاده از مدل برف تک لایه (slsm) در ایستگاه سقز. تحقیقات آب و خاک ایران، 3: 517-527.

8- درگاهیان، فاطمه؛ علیجانی، بهلول (1396): بررسی سینوپتیکی و دینامیکی بارش برف بهمن 92 در ایران با تأکید بر نقش بلاکینگ. مجله مخاطرات محیط طبیعی، 12: 19-36.

9- رضایی بنفشه، مجید؛ جهانبخش، سعید؛ حقیقی، اسماعیل (1396): بررسی الگوهای همدیدی ریزش برف در کرمانشاه. فصلنامه علمی-پژوهشی فضای جغرافیایی، 59: 103-119.

10- شادپور، آرش؛ لشکری، حسن؛ برنا، رضا (1397): تحلیل همدید- آماری برف‌های سنگین استان گیلان. فصلنامه جغرافیای طبیعی، 42: 1-14.

11- صفریان زنگیر، وحید؛ زینالی، بتول؛ جعفر زاده علی‌آباد، لیلا (1398): ارزیابی شرایط همدیدی وقوع بارش‌های منجر به سیلاب در شهرستان خلخال با رویکرد محیطی به گردشی در بازه زمانی 1366 تا 1395. دو فصلنامه علمی- پژوهشی، پژوهش‌های بوم‌شناسی شهری، 1: 89-104.

12- عزیزی، قاسم؛ رحیمی، مجتبی؛ محمدی، حسین؛ خوش‌اخلاق، فرامرز (1396): تغییرات زمانی- مکانی پوشش برف دامنه‌های جنوبی البرز مرکزی. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی (پژوهش‌های جغرافیایی)، 3: 381-393.

13- فتاحی، ابراهیم؛ شوکت مقیمی (1398): اثر تغییرات اقلیمی بر روند برف شمال غرب ایران. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 54: 47-63.

14- فتاحی، ابراهیم؛ وظیفه دوست، مجید (1390): برآورد دمای سطح برف و گستره پوشش برف با استفاده از تصاویر سنجنده  MODIS (مطالعه موردی: حوضه‌های استان گلستان). تحقیقات جغرافیایی، 3: 149-168.

15- فتح زاده، علی؛ زارع‌بیدکی، رفعت (1391): برآورد توزیع آب معادل برف در زمان اوج انباشت برف با استفاده از مدل درجه – روز. مجله تحقیقات آب‌وخاک ایران، 43: 171-177.

16- فهیمی نژاد، الهام؛ حجازی زاده، زهرا؛ علیجانی، بهلول؛ ضیائیان، پرویز (1391): تحلیل سینوپتیکی و فضایی توفان برف استان گیلان (فوریه 2005). مجله جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای، 19: 281-302.

17- قاسمی‌فر، الهام؛ فرج زاده اصل، منوچهر؛ قویدل‌رحیمی، یوسف؛ علی‌اکبری بیدختی، عباسعلی (1398): صحت سنجی ماسک ابر سنجنده مادیس با معرفی ماسک ابر ناحیه‌ای بر اساس داده‌های سنجنده AVHRR، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 51(3): 447-468.

18- قنبرپور، محمدرضا؛ محسنی ساروی، محسن؛ ثقفیان، بهرام؛ احمدی، حسن؛ عباس‌پور، کریم (1384): تعیین مناطق مؤثر در انباشت و ماندگاری سطح پوشش برف و سهم ذوب برف در رواناب. مجله منابع طبیعی ایران، 3: 503-515.

19- قویدل رحیمی، یوسف (1390): تعیین آستانه آماری و تحلیل سینوپتیک دماهای ابر سرد مراغه، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 11(22): 45-62.

20- قویدل رحیمی، یوسف؛ فرج زاده اصل، منوچهر؛ مطلبی‌زاد، سلماز (1395): تحلیل آماری و سینوپتیک امواج سرمایی منطقه شمال غرب ایران، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16(40): 29-46.

21- کاشکی، عبدالرضا؛ حاجی محمدی، حسن (1396): بررسی سیستم‌های سینوپتیک جو در زمان رخداد برف سنگین در استان‌های شمالی برف ایران. تحقیقات منابع آب ایران، 2: 281-289.

22- یاراحمدی، داریوش؛ فتح‌نیا، امان‌اله؛ شرافت، مهدی (1399): ارزیابی دمایی خط برف و شناسایی مناطق دارای پتانسیل ریزش برف در کوه‌های البرز با تصاویر NOAA-AVHRR. تحیقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 56: 193-204. http://dx.doi.org/10.29252/jgs.20.56.193

 

23- Bednorz, E. (2011): Synoptic Conditions Of The Occurrence Of Snow Cover In Central European Lowlands. International Journal Of Climatology, 31: 1108-1118.

24- Brown, I. (2019): Snow Cover Duration And Extent For Great Britain In A Changing Climate: Altitudinal Variations And Synoptic-Scale Influences. International Journal Of Climatology, 39: 4611-4626.

25- Capozzi, V; C. De Vivo, G. Budillon. (2022): Synoptic Control Over Winter Snowfall Variability Observed In A Remote Site Of Apennine Mountains (Italy), 1884–2015. Articles, 16: 1741–1763.

26- Esteban, P; PD. Jones, J. Martin-Vide, M. Mases. (2005): Atmospheric Circulation Patterns Related To Heavy Snowfall Days In Andorra, Pyrenees. International Journal Of Climatology, 25: 319-329.

27- Farukh, MA; TJ. Yamada. (2014): Synoptic Climatology Associated With Extreme Snowfall Events In Sapporo City Of Northern Japan. Atmospheric Science Letters, 15: 259-265.

28- Ghavidel, Y; Jafari Hombari, F. (2020): Synoptic Analysis Of Unexampled Super-Heavy Rainfall On April 1, 2019, In West Of Iran. Natural Hazards, 104: 1567-1580.

29- Martin, JP; D. Germain. (2017): Large‐Scale Teleconnection Patterns And Synoptic Climatology Of Major Snow‐Avalanche Winters In The Presidential Range (New Hampshire, USA). International Journal Of Climatology, 37: 109-123.

30- Merino, A; S. Fernandez, L. Hermida, L. Lopez, J. Sanchez, E. García-Ortega, E. Gascón. (2014): Snowfall In The Northwest Iberian Peninsula: Synoptic Circulation Patterns And Their Influence On Snow Day Trends. The Scientific World Journal, 2014: 1-14.

31- Patlakas, P; I. Chaniotis, M. Hatzaki, J. Kouroutzoglou, HA. Flocas. (2023): The Eastern Mediterranean Extreme Snowfall Of January 2022: Synoptic Analysis And Impact Of Sea-Surface Temperature. Weathers, 99: 1-9.

32- Rittger, K; TH. Painter, J. Dozier. (2013): Assessment Of Methods For Mapping Snow Cover From MODIS. Advances In Water Resources, 51: 367-380.

33- Schirmer, M; M. Lehning, J. Schweizer. (2009): Statistical Forecasting Of Regional Avalanche Danger Using Simulated Snow-Cover Data. Journal Of Glaciology, 55: 761 – 768.

34- Schweizer, J; CH. Mitterer, B. Reuter, F. Techel. (2021): Avalanche Danger Level Characteristics From Field Observations Of Snow Instability. Articles, 15: 3293–3315.

35-Sui, J; G. Koehler. (2001): Rain-On-Snow Induced Flood Events In Southern Germany. Journal Of Hydrology, 252: 205-220.

36- Suriano, ZJ; DJ. Leathers. (2017): Synoptic Climatology Of Lake-Effect Snowfall Conditions In The Eastern Great Lakes Region. International Journal Of Climatology, 37: 4377-4389.

 

---

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

[2] - Principal Component Analysis

[3] - Arctice Oscillation

[4] - North Atlantic Oscillation

[5] - Pacific/North American

[6] - El Nino Southern Oscilation

[7] - Eastern Atlantic Western Russia

[8] - Eastern Mediterranean Pattern

[9] - Sea Surface Temperature

[10] - Weather Research and Forecasting

[11] - Sea Level Pressure

[12] - Geopotential Height

[13] - Zonal Wind / باد مداری

[14] - Meridional Wind / باد نصف‌النهاری

[15] - دمای هوا

[16] - Specific Humidity / رطوبت مطلق