مطالعه عددی شکل گیری و تکامل یک توفان گردوغبار سنگین در منطقه خاورمیانه

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 4، دوره 3، شماره 4 - شماره پیاپی 12، بهمن 1393، صفحه 53-65   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v3i4.25338

نویسندگان

حسین ملکوتی^* ؛ سمیرا باباحسینی

دانشگاه هرمزگان

چکیده

فرآیندهای جوّی خاص و برهمکنش آن ها با سطح زمین، عامل شکل گیری و تکامل یک توفان گردوغبار سنگین بشمار می آیند و در شناسایی مسیرهای انتقال توفان حائز اهمیت هستند. توزیع زمانی و مکانی غبار، در یک رخداد گردوغباری شدید در طول روزهای 4 تا 8 جولای 2009، با استفاده از شبیه سازی، به‌وسیله‌ مدل WRF/Chem ، مشاهدات ایستگاهی و تصاویر ماهواره ای مورد تجزیه‌وتحلیل قرارگرفته است. آنالیز وضعیت جوی شبیه‌سازی‌شده نشان داد، در صورتی بیشینه غلظت گردوغبار در تراز پایین اتفاق می افتد که در ناحیه منشأ غبار، گرادیان فشاری افقی قابل‌قبول با همرفت قوی در توده هوای مستقر در سامانه های چرخندی همراه باشد. در مورد انتخابی وضعیت جوی باعث ایجاد یک برش باد سطحی قوی روی مناطق انتشار غبار شناخته شده روی عراق شده بود. چرخند جبهه ای در مورد مطالعه شده، خاک را مجبور به فرسایش و باعث پراکنش و انتقال گردوغبار تا مسافت های بسیار حتی تا صدها کیلومتر کرده است. نتایج شبیه سازی نشان می داد که ذرات گردوغبار با شعاع کمتر از یک میکرومتر و با غلظت قابل‌ملاحظه، از رشته‌کوه‌های زاگرس عبور کرده و در 6 جولای 2009 ایران مرکزی و حتی کلان‌شهر تهران را تحت تأثیر قرار داده و دو روز بعد ایران را از جهت شمال شرق ترک کرده است. غلظت های شبیه‌سازی‌شده، اعتبار خوبی را از توزیع زمانی و مکانی غلظت گردوغبار با توجه به تصاویر مرئی ماهواره ای از سنجنده مودیس و گزارش های ساعتی دید افقی در شبکه ایستگاه های همدیدی نشان داده بود. با توجه به اعتبارسنجی های انجام‌شده، کارایی مدل برای شبیه سازی توزیع زمانی و مکانی توفان گردوغبار در طول منطقه تحت تأثیر در دوره شبیه سازی مورد تأیید قرار گرفت. مدل عددی WRF/Chem می تواند جهت پیش بینی شکل‌گیری و تکامل این پدیده عملیاتی شود.

کلیدواژه‌ها

توفان گردوغبار؛ دید افقی؛ اعتبار سنجی؛ مدل WRF/Chem

مراجع

رضازاده، م؛ ایران‌نژاد، پ؛ شائو، ی؛ 1392. شبیه‌سازی گسیل غبار با مدل پیش‌بینی عددی وضع هوا WRF-Chem و با استفاده از داده‌های جدید سطح در منطقه خاورمیانه. مجله فیزیک زمین و فضا. شماره 1. صفحه 191-212.

Bennion, P., Hubbard, R., O’Hara, S., Wiggs, G., Wegerdt, J., Lewis, S., Small, I., van der Meer, J., Upshur, R., 2007. The impact of airborne dust on respiratory health in children living in the Aral Sea region. International Journal of Epidemiology 36, 1103-1110.

Ek, M. B., Mitchell, K. E., Lin, Y., Rogers, E., Grunmann, P., Koren, V., Gayno, G., Tarpley, J. D., 2003. Implementation of Noah land surface model advances in the National Centers for Environmental Prediction operational mesoscale Eta model. Journal of Geophysical Research 108, 1-12.

Fryrear, D.W., 1981. Long–term effect of erosion and cropping on soil productivity. Geological Society of America 186, 253-259.

Ginoux, P., Chin, M., Tegen, I., Prospero, J., Holben, B., Dubovik, O., Lin, S. J., 2001. Sources and distributions of dust aerosols simulated with the GOCART model. Journal of Geophysical Research 106, 20555-20273.

Grell, G., 1993. Prognostic evaluation of assumptions used by cumulus parameterizations. Monthly Weather Review 121, 764-787.

Grini, A., Myhre, G., Zender, C. S., Isaksen I. S. A., 2005. Model simulations of dust sources and transport in the global troposphere. Journal of Geophysical Research 110, 1-14.

Bian, H., Tie, X., Cao, J., Ying, Z., Han, S., Xue, Y., 2011. Analysis of a severe Dust Storm Event over china: Application of the WRF_Dust. Aerosol Air Quality Research 11, 419-428.

Hong, S.Y., Noh, Y., Dudhia, J., 2006. A new vertical diffusion package with an explicit treatment of entrainment processes. Monthly Weather Review 134, 2318-2341.

Hong, S. Y., 2010. A new stable boundary-layer mixing scheme and its impact on the simulated East Asian summer monsoon. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 136, 1481-1496.

Kutiel, H., Furman, H., 2003. Dust storms in the Middle East: Sources of origin and their temporal characteristics. Indoor and Built Environment 12, 419-426.

Lau, K. M., Kim, M. K., Sud, Y. C., Walker, G. K., 2009. A GCM study of the response of the atmospheric water cycle of West Africa and the Atlantic to Saharan dust radiative forcing. Annals of Geophysics 27, 4023-4037.

Lin, Y. L., Farley, R. D., Orville, H. D., 1983. Bulk parameterization of the snow field in a cloud model. Journal of Climate and Applied Meteorology 22, 1065-1092.

Membery, D. A., 1983. Low-level wind profiles during the Gulf Shamal. Weather 38, 18-24.

Obukhov, A. M., 1971. Turbulence in an atmosphere with a non-uniform temperature. Boundary Layer Meteorology 2, 7-29.

Ozer, P., Laghdaf, M. B. O. M., Lemine, S. O. M., Gassani, J., 2006. Estimation of air quality degradation due to Saharan dust at Nouakchott, Mauritania, from horizontal visibility data. Water Air Soil Pollution 178, 79-87.

Rezazadeh, M., Irannejad, P., Shao, Y., 2013. Dust emission simulation with the WRF-Chem model using new surface data in the Middle East region. Journal of the Earth and Space Physics 1, 191-212.

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

Wild, O., Zhu, X., Prather, M. J., 2000. Fast-J: Accurate simulation of in and below cloud photolysis in tropospheric chemical models. Journal of Atmospheric Chemistry 37, 245-282.