تحلیل زمانی-مکانی ساختار ابرناکی در استان خوزستان با به کارگیری داده‌های باز تحلیل پایگاه ERA5

محورهای موضوعی : اقلیم شناسی

فاطمه ساقی ¹ , محمد بافقی زاده ² , جبرئیل قربانیان ³ , رضا برنا ⁴

1 - دانش آموخته دکتری آب و هواشناسی گروه جغرافیا، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران.
2 - استادیار، گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی 3697-19395 تهران، ایران
3 - گروه جغرافیا، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
4 - گروه جغرافیا واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1402/03/05 تاریخ پذیرش : 1403/06/25 تاریخ انتشار : 1403/07/06

کلید واژه: ارتفاع پایه ابر, درصد ابرناکی, استان خوزستان,

چکیده مقاله :

ابرناکی یکی از مهم‌ترین عناصر اقلیمی است که نقش اساسی وضعیت بارش و بیلان آب هر منطقه ایفا می‌کند. علاوه بر آن بودجه تابشی هر منطقه نیز تا حدود زیادی توسط ابرناکی و ویژگی‌های ابر هر منطقه کنترل می‌شود. آگاهی از ساختار زمانی و مکانی ابرناکی در هر منطقه، نقشی اساسی در برنامه‌ریزی و تدوین برنامه‌های مبتنی بر منابع آب و انرژی دارد. هدف اساسی این تحقیق تحلیل ساختار زمانی-مکانی ابرناکی در سطح استان خوزستان با استفاده از داده‌های شبکه‌بندی شده ابر پایگاه ECMWF نسخه ERA5 در سطح استان خوزستان طی دوره آماری 1990-2020 است. داده‌های ابرناکی برای محدوده استان خوزستان با فرمت NC، به‌صورت ماهانه از پایگاه داده‌های اقلیمی یکپارچه Copernicus اخذ گردید که شامل ارتفاع پایه یا کف ابر، درصد پوشش ابر آسمان توسط ابرهای بالایی، میانی و پایینی هر پیکسل 25/0 درجه قوسی بود. با فراخوانی داده‌های مذکور در محیط ARC-GIS و میانگین‌گیری فضایی به تفکیک دوره سرد و گرم سال، نقشه‌های میانگین 31 ساله دوره گرم و سرد سال برای دو فاکتور ابرناکی کل و ارتفاع پایه ابر تولید گردید. از طرف دیگر مقادیر درصد ابرناکی آسمان نیز از طریق میانگین‌گیری فضایی در سطح استان خوزستان برای هر سال (1990-2020) محاسبه شد. نتایج نشان داد اولاً در هر دو دوره گرم و سرد سال بخش‌های شمال شرقی و کوهستانی استان دارای پوشش ابرناکی بالاتری نسبت به نواحی جلگه‌ای و پست استان بوده‌اند. در دوره سرد سال درصد پوشش ابرناکی آسمان بین 25 تا 60 درصد متفاوت بود در حالی که در دوره گرم سال درصد ابرناکی آسمان به کمتر از 5 درصد رسیده بود. علاوه بر آن مشاهده گردید که در سطح استان خوزستان بیشترین سهم ابرناکی دوره سرد سال، مربوط به ابرهای بالایی (خانواده سیروس شامل سیروس، سیرواستراتوس و سیروکومولوس با ارتفاع بیش از 4 هزار متر) است. این ابرها در دوره سرد سال سهمی 25 درصدی در پوشش ابرناکی سطح استان خوزستان دارند. در حالی که ابرهای میانی (ابرهای خانواده آلتو شامل آلتوکومولوس و آلتواستراتوس) سهمی 16 درصدی در پوشش ابرناکی آسمان استان خوزستان داشته‌اند. از لحاظ روند سری زمانی ابرناکی نیز طی دوره 1990-2020، علیرغم تغییرات سالانه قابل توجه در میزان پوشش ابرناکی آسمان استان، روند معنی‌داری در تغییرات ابرناکی استان خوزستان طی سه دهه اخیر مشاهده نشد.

چکیده انگلیسی:

Cloudiness is one of the most important climate elements that plays a major role in the rainfall and water balance of any region. In addition, the radiation budget of each region is largely controlled by the cloudiness and cloud characteristics of each region. Knowledge of the temporal and spatial structure of clouds in each region plays an essential role in planning and checking programs based on water and energy resources. The main goal of this research is to analyze the temporal-spatial structure of cloudiness in Khuzestan province using gridded data of ECMWF cloud database version ERA5 in Khuzestan province during the statistical period of 1990-2020. The cloud data for Khuzestan province in NC format was obtained monthly from the Copernicus integrated climate database, which included the height of the base or cloud floor, the percentage of sky cloud cover by the upper, middle and lower clouds of each pixel was 0.25 degrees of arc. . By calling the mentioned data in the ARC-GIS environment and spatial averaging by separating the cold and warm periods of the year, 30-year average maps of the warm and cold periods of the year were produced for the two factors of total cloudiness and cloud base height. On the other hand, the sky cloud percentage values were also calculated through spatial averaging in Khuzestan province for each year (1990-2020). The results showed that, firstly, in both hot and cold periods of the year, the northeastern and mountainous parts of the province had higher cloud cover than the plains and lowlands of the province. In the cold period of the year, the percentage of cloudiness of the sky varied between 25 and 60%, while in the warm period of the year, the percentage of sky cloudiness reached less than 5%. In addition, it was observed that in the province of Khuzestan, the highest share of cloudiness in the cold period of the year is related to the upper clouds (cirrus family including cirrus, cirrustratus and cirrocumulus with a height of more than 4 thousand meters). These clouds have a share of 25% in the cloud coverage of Khuzestan province during the cold period of the year. Meanwhile, middle clouds (alto family clouds including altocumulus and altostratus) have a 16% share in the cloud cover of the sky of Khuzestan province. In terms of the cloudiness time series trend during the period of 1990-2020, despite significant annual changes in the amount of cloudiness of the province's sky, no significant trend was observed in the changes of cloudiness in Khuzestan province during the last three decades.

منابع و مأخذ:

1- احمدی، محمود، احمدی، حمزه، داداشی رودباری، عباسعلی، (1397): واکاوی روند تغییرات و الگوی فضایی ابرناکی سالانه و فصلی در ایران، مجله مخاطرات محیطی، دوره هفتم، شماره 5، صص 237-254.
2- رئیس پور، کوهزاد، رزمی، رباب. (1399): برآورد ابرناکی در جو ایران با استفاده از فرآورده‌های ابر پرتوسنج طیفی تصویربرداری چند زاویه‌ای (MISR). تحقیقات منابع آب ایران،16(36)، صص 257 – 271
3- علیجانی، بهلول، (1374): مبانی آب و هواشناسی، سمت.
4- غلامی، آوا، میرموسوی، سید حسین، جلالی، مسعود، و رئیس پور، کوهزاد. (1402): تحلیل زمانی- مکانی ابرناکی در ایران. آب و خاک، 621-64، 37(4)، Doi: 10.22067/jsw.2023.82496.1285
5- ویژگی‌های جغرافیایی و اقلیمی استان خوزستان، (1400): وزارت راه و شهرسازی، اداره کل هواشناسی استان خوزستان.

6- Filipiak،J. And M. Mietus. (2009): Spatial And Temporal Variability Of Cloudiness In Poland, 1971–2000. Int. J. Climatol. 29: 1294-1311.
7- Jaswa, A. K. (2017): Variability And Changes In Cloud Cover Over India During 1951–2010. In Observed Climate Variability And Change Over The Indian Region (Pp. 107-127). Springer Singapore.
8kailiang Zhao, Guofeng Zhu, Liyuan Sang, Jiawei Liu, Lei Wang, Yuwei Liu, Yuanxiao Xu, Xinrui Lin, Wenhao Zhang, Linlin Ye (2023): Temporal And Spatial Variation Of Cloud Cover In Arid Regions Of Central Asia In The Last 40 Years، Research In Cold And Arid Regions Volume 1, Issue 2, April 2023, Pages 66-72.
9- Mueller، R. Trentmann، J. Träger-Chatterjee، C. Posselt، R. & Stöckli، R. (2011): The Role Of The Effective Cloud Albedo For Climate Monitoring And Analysis. Remote
10- Raichijk، C. (2012): Observed Trends In Sunshine Duration Over South America. International Journal Of Climatology، 32(5), 669-680
11- Wang، P. K. (2013): Physics And Dynamics Of Clouds And Precipitation. Cambridge University Press.
12- Wenjing، Z. Ning، Z. & Jianning، S. (2014): Spatiotemporal Variations Of Cloud Amount Over The Yangtze River Delta، China. Journal Of Meteorological Research، 28(3)، 371-380.
13- Yanmin Shuai، Yingxin Cao، Congying Shao، Mengjin Wu، Yu Ma، (2022): Spatial-Temporal Distribution Of Cloud Covers Over China During 2001-2020، Earth And Environmental Science، Volume 1087، The 5th International Workshop On Environment And Geoscience 16/07/2022 - 18/07/2022 Online
14- Zhang، X. Peng، L. Zheng، D. & Tao، J. (2008): Cloudiness Variations Over The Qinghai-Tibet Plateau During 1971–2004. Journal Of Geographical Sciences، 18(2)، 142-154.
15- Zhou، C. Zelinka، M. D. & Klein، S. A. (2016): Impact Of Decadal Cloud Variations On The Earth’s Energy Budget. Nature Geoscience، 9(12)، 871.