دانلود: تحلیل شاخص های ناپایداری هنگام وقوع پدیده تگرگ در شهرستان مشهد

مقدمه

بر اساس تحلیل های ارائه شده توسط مراکز معتبر علمی بین المللی در پایان قرن بیستم میلادی، بلایای طبیعی یکی از بارزترین شکل های بلایا در جهان بوده است. نه تنها تعداد این بلایا رو به فزونی بوده ، بلکه جمعیت تحت تأثیر و خسارات اقتصادی آن نیز به ویژه در سه دهه اخیر رشد قابل توجهی از خود نشان می دهد. توفان های همرفتی انواع مختلفی از پدیده های هواشناسی را تولید می کنند که به نام هوای مخرب[1]شناخته شده و برای جان و مال انسان مخاطره به حساب می آیند (داسول،2007). از جملۀ این مخاطرات، پدیدۀ تگرگ است که در مقیاس خرد موجب تلفات مالی و جانی می شود (سیف،140:1375). تگرگ یکی از پدیده های جوی مخرب است که باعث خسارات بسیار در بخش های مختلف همچون کشاورزی می شود. بارش تگرگ معمولاً از ابرهای کومولونیمبوس انجام می گیرد. غالباً به شکل رگبار و عموماً همراه با رعد و برق، به ویژه در فصل بهار رخ می دهد. این نوع بارش ها از ناپایداری همرفتی حاصل می شود که در این حالت توده ی هوا، باید در یک سطح معین، گرم تر از هوای مجاور خود شود. گرم شدن توده هوا نسبت به محیط اطراف آن، در نزدیکی سطح زمین به دو روش رخ می دهد. اول اینکه ممکن است یک قسمت از زمین در منطقه ای وسیع، انرژی تابشی بیشتری نسبت به اطراف کسب کند و به تدریج تا آنجایی گرم شود که گرمای آن، قسمت زیرین توده هوای بالایش را گرم تر از هوای مجاور خود کند و هوا را ناپایدار گرداند. دوم اینکه توده ی هوا در مسیر حرکت خود از مناطق گرم عبور کند. گرمای چنین مناطقی از طریق رسانش به هوای گذرنده منتقل می شود و قسمت زیرین آن را گرم تر از قسمت های بالایی اش می کند (علیجانی،242:1384). با توجه به تنوع شرایط آب و هوایی در ایران،رخداد پدیده تگرگ (به عنوان یکی از بلایای طبیعی) در نقاط متعددی از این کشور پهناور گزارش گردیده است که به همراه آن گزارش خسارات وارده بر زیرساخت ها و بخش های مختلف قابل توجه و تأمل می باشد.

تشکیل ابر و ریزش های جوی و بروز سیل بدنبال آن، به حرکات قائم جو مربوط می شود. در پدیده های بزرگ مقیاس، حرکت قائم نسبت به حرکت افقی بسیار کوچک بوده ولی همین حرکت قائم بسیار کوچک در توسعه و گسترش سامانه های چرخندی و واچرخندی نقش مهمی را ایفا می کند. گاهی وضعیت جوی به گونه ای از نظر دینامیک و ترمودینامیک فراهم می شود که فرآیند های کوچک مقیاس در درون پدیده های بزرگ مقیاس واقع می شوند، سرعت قائم آن ها نسبت به حرکت افقی هوا قابل ملاحظه شده و همین امر سبب گسترش ابرهای کومولونیمبوس با رشد بسیار زیاد می گردد که همراه با توفان تندری و بارش و بادهای شدید می باشد (قربانی،1385).در اوایل بهار هنگام باز شدن شکوفه ها و تشکیل میوه، بارش تگرگ باعث خسارات کلی و غیر قابل جبرانی شده و میزان محصول را بسیار کاهش میدهد. در فصل رشد نیز تگرگ می تواند ساقه ها و برگ های گیاهان در حال رشد را از بین ببرد و مقدار محصول در هکتار را پایین آورد حتی گاهی اوقات به صفر برساند، که میزان خسارت بستگی به تناوب و شدت توفان تگرگ و نوع محصول دارد(صالحی،1390).شاید مهمترین مسئله در امور هواپیمائی، غیر از وقوع رعد و برق و صاعقه، تگرگ باشد. پروازی به مدت ده تا 20 دقیقه همراه با بارش تگرگ باعث صدمه دیدن جدی هواپیما می شود. هواپیماها از چندین جهت در معرض خطرات ناشی از تگرگ قرار دارند. ابتدا سرعت هواپیما هنگام برخورد با دانه های تگرگ بوده و دوم شیشه و فلز سبک است که در معرض نیروی وارده از طرف دانه های تگرگ قرار می گیرند (سیف،1375). تگرگ از دانه یا تکه های یخ به قطر 5-50 میلی متر (و گاهی بیشتر) تشکیل شده است. رشد شدید تگرگ، حاصل حرکت عمودی شدید و مکرر هوا در درون ابرهای کومولونیمبوس است و این امر باعث می شود که نطفه های تگرگ قطرات آب را به دفعات به دور خود جذب کنند و سبب انجماد آن ها شوند؛ از این رو ساختار تگرگ از لایه های شفاف ، نیمه شفاف، کدر تا شیری رنگ، شبیه به برف ایجاد می شود. تگرگ غالباً به شکل رگبار، به طور محدود و همراه با رعد و برق، به ویژه در بهار، می بارد (علیجانی و کاویانی،264:1383).

تحقیقات نشان می دهد که در مناطقی از کره زمین مانند آمریکای مرکزی و جنوب شرق آسیا، تواتر و شدت توفان ها در طول سال بسیار بیشتر از دیگر نقاط کره زمین است (مزرعه فراهانی و همکاران، 1387). امروزه این پدیده های حدی در مقیاس محلی، به ویژه در مناطقی که وقوع آ نها معمول نیست، گسترش یافته و می تواند از مظاهر تغییر اقلیم به شمار آید. بدین لحاظ وقوع توفان در مناطقی که کمتر شاهد این پدیده اند، از اهمیت ویژه برخوردار است.

امروزه مشخص شده است که علاوه بر شرایط سینوپتیکی ، محل وقوع و دمای سطح دریا ، که دو عامل اصلی تشکیل توفان ها می باشند، رشد و تکامل و مسیر حرکت توفان ها را می تواند به شدت تحت تاثیر دینامیک و ترمودینامیک توفان قرار گیرد (مزرعه فراهانی و همکاران، 1387). بنابراین روش های پیش بینی مرسوم مانند روش های سینوپتیکی در بیشتر موارد قادر به تشخیص این نوع پدیده ها نبوده و نیاز به استفاده از روش های دیگر مانند تحلیل های ترمودینامیکی و تحلیل شاخص های ناپایداری ضروری به نظر می رسد.

بدین جهت، بررسی و شناخت دقیق این پدیده ها از دید گاه های مختلف حائز اهمیت است و پیش بینی های دقیق از فعالیت آن ها، این خسارات را بطور قابل توجهی کاهش می دهد.

در این تحقیق سعی شده است بعد از بیان مفاهیم اصلی توفان های تندری و تگرگ ، دیاگرام ترمودینامیکی اسکیوتی تحلیل شده و مسائل مربوط به ناپایداری مورد بررسی قرار گیردو شرایط خاص پارامترهای جوی به منظور ایجاد پدیده های مخرب بحث شود .  این تحقیق بر روی بسیاری از شاخص های ناپایداری اتمسفر گرفته شده از دیاگرام ترمودینامیکی اسکیوتی تمرکز دارد و هدف عمده آن این است که علاوه بر معرفی انواع شاخص های ناپایداری و اهمیت آن در پیش بینی ناپدیده های مخرب (تگرگ)، و جهت تایید تحلیل فیزیکی نمایه قائم جو ، تحلیل سینوپتیکی تگرگ نیز با استفاده از نقشه هایGRADSانجام گرفت.

استان خراسان رضوی و بویژه شهر مشهد به لحاظ کشاورزی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. همچنین تعداد بسیار زیاد پروازهای انجام شده بر فراز شهر مشهد و فرودگاه بین المللی آن، اهمیت استراتژیک صنعت هواپیمایی و پرواز را در این منطقه نشان می دهد. از این رو پیش بینی وقوع پدیده های مخرب هواشناختی مانند انواع توفان ها در این ناحیه، نسبت به سایر مناطق از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین استفاده از تمامی روش ها  جهت پیش بینی این نوع پدیده ها و ایجاد آمادگی در مقابل این گونه بلایا در این منطقه، ضرورت مضاعفی خواهد داشت.

1 Sever Weather