مقاله در مورد وقوع بارش تگرگ در منطقه مورد مطالعه تابع کدام سامانه های همدیدی است

1-1- مقدمه :
یکی از عوامل مهم زندگی انسان آب و هوا است ؛ از این رو جغرافیدانان همواره به عنوان یکی از اجزاء اصلی چشم انداز جغرافیایی بدان نگریسته و مطالعه ویژگی های آب و هوا را به صورت علمی دقیق وجهه همت خویش قرار داده اند ،تا جایی که امروز ، آب و هوا شناسی به صورت یک رشته کاملا محرز علمی در آمده است .می دانیم که علم آب و هوا شناسی ، بر اساس موضوع اش که بررسی تفاوت های مکانی سیستم های آب و هوایی است ، ماهیت جغرافیایی دارد اما برای تبین این تفاوت ها ، از اصول و مفاهیم علوم پایه ، مانند فیزیک و ریاضی استفاده می کنند و گذر از آب و هواشناسی توصیفی به آب و هواشناسی علوم پایه ، مانند فیزیک و ریاضی استفاده می کند و گذر از آب و هواشناسی توصیفی به آب و هواشناسی علمی به آشنایی با چگونگی کاربرد این اصول و مفاهیم علوم پایه نیازمند است ؛ همچنین در بررسی روابط و عناصر تشکیل دهنده هوا یا آب و هوا استفاده از مدل های آماری و ریاضی ضروری است . (علیجانی ،کاویانی ، 1371).آب و هوا یکی از عوامل اصلی محیطی است که تمام مضلاهر حیات را تحت کنترل قرار میدهد. یکی از این رویداد های اقلیمی پدیده تگرگ است (اردکانی 1388) .تگرگ ، حاصل حرکات قایم شدید قطرات باران است که در توفان های رعد و برق مشاهده می گردد. در چنین حالاتی ، قطرات آب درون یک تودۀ هوا در نتیجۀ حرکات قایم سریع به سطح زیر نقطه انجماد رسیده و به سرعت منجمد شده و با انباشتگی از برف و آب در سطوح متفاوت رشد میکند .این چنین حرکات قایم سریع ، بویژه در ابرهایی از نوع کومولونیمبوس به وجود می آید که دارای سرعت 12_30متر در ثانیه می باشد . (جعفر پور ،1381).عامل ایجاد تگرگ در ایران این است که هوای سرد ناشی از واچرخند سیبری و اروپایی بر نوار شمالی و شمال شرق ایران و همزمان با ورود جریانات گرم و مرطوب جنوب و جنوب شرق موجب ناپایداری و گرادیان شدید فشار در منطقه شرق و شمال شرق ایران میگردد و به دنبال آن ریزش هوای سرد و سطوح فوقانی نیز موجب تقویت ناپایداری ها می گردد. استقرار هسته جت استریم تراز فوقانی جو در غرب و مرکز کشور موجب واقع شدن درب خروجی سرد جت استریم در شمال شرق کشور می گردد. این شرایط همدیدی فرارفت تاوائی مثبت و واگرائی سطوح فوقانی را در شمال شرق کشور موجب می شود . (اردکانی،1388).زیان ناشی از تگرگ گاهی اوقات از زیا نهای ناشی از گرد بادها و توفان ها نیز بیشتر بوده است . اکثر این زیانها در بخش کشاورزی و در اثر صدمه دیدن محصولات کشاورزی هنگام بارش تگرگ می باشد . در اوایل بهار هنگام باز شدن شکوفه ها و تشکیل میوه بارش تگرگ باعث خسارات کلی و غیر قابل جبرانی شده و میزان محصولات را بسیار کاهش می دهد ، 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 و حتی گاهی اوقات به صفر برساند ، که میزان خسارت بستگی به تناوب و شدت توفان تگرگ و نوع محصول دارد.بنابر این پیش بینی تگرگ و به کار گیری راهکارهای علمی و جلوگیری از آن به منظور کاستن این خسارات و زیان ها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد .با توجه به اینکه استان اردبیل و به تبع آن شهرستان مشکین شهر منطقه کوهستانی است ، کوهستانی بودن منطقه و ارتفاع زیاد آن موجب تقویت نیرو های واداشتی ، حرکات صعودی و افزایش احتمال وقوع توفان تندری به توفان تگرگ را دارا میباشد.
1-2- مسئله :
بلایای طبیعی نظیر خشکسالی ، سیل ، رعدو برق ، تگرگ… بخشی از حوادث محیط اطراف ما را تشکیل می دهند .این بلایا همواره بر زندگی انسانها تاثیر منفی داشته ودر بیشتر موارد آسیب های جبران ناپذیری را در پی دارند از جمله این بلایای طبیعی پدیده تگرگ است ( کاویانی1387). یک وضعیت کلی از تکنولوژی توقف تگرگ مانند وضعیت دهۀ 1990 در یک سند خلاصه که توسط سازمان جهانی هواشناسی تهیه شده آمده است (WMO1996) بعلت اینکه اطلاعات ما از چگونگی تشکیل تگرگ کامل نیست ، هنوز ماهیت آزمایشی برای اعمال عملیات توقف تگرگ وجود دارد این موضوع ناامید کننده نیست. هنوز تا حدودی جنبه آزمایشی مداوم برای هر فعالیت پیچیده ای که بر اساس روز اجرا می شود وجود دارد. در صورت توقف تگرگ ، این حقیقت که ما در توضیح کامل بسیاری از پدیده های اتمسفری که در رابطه با تولید تگرگ هستند مشکل داریم ، دقت کم در برآورد کارایی تکنولوژی سرکوب تگرگ را توجیه می کند. با این وجود برنامه های عملی توقف تگرگ ادامه دارد. در حال حاضر پروژه های توقف تگرگ در 17 کشور جهان در حال گسترش است.
اعضاء شرکت کننده در جلسه ای که از سوی ((WMO سازماندهی شده بود ، چندین رویداد / پیشرفت جدید را خواندن جزئی قابلیت استفاده از کامپیوتر، اندازه گیری های در محل و تولید و انتقال عوامل باروری را متمرکز شده اند که این پیشرفت ها نشان می دهد که پیشرفت های بعدی تکنولوژی امکان پذیر می باشد (WMO1996)، کارشناسان به این نتیجه رسیده اند که هم اکنون ابزارهایی برای پاسخگویی به بسیاری از سؤالات راجع به تگرگ که زمان زیادی بی پاسخ بودند وجود دارد ، همچنین توصیه می کنند که برنامه های تحقیقاتی و عملی در دست اقدام جهت کمی کردن اثرات باروری و توضیح دادن مراحل تشکیل تگرگ تا حد امکان استفاده کنند)سازمان جهاد کشاورزی ).
به منظور بر آورد ارزش اقتصادی خسارات ناشی از بارش تگرگ در بخش کشاورزی در جدول (1-1) از سال 1375تا1383 ارزش اقتصادی این خسارت محاسبه وبرآورد گردیده است که بیشترین خسارت وارده مربوط به شهرستان خلخال با 56،458 میلیون ریال و بعد از آن شهرستان مشگین شهر با 45،975 میلیون ریال در طول این دوره آماری خسارت زده است . بنابر این با توجه به گستردگی موضوع پژوهش تگرگ و به کار گیری راهکارهای مناسب برای جلوگیری از خسارات ناشی از تگرگ ضرورت دارد تا یک مطالعه تفصیلی انجام پذیرد .همچنین جهت شناسایی و پیش بینی زمان وقوع این پدیده نیاز به شناخت سینوپتیکی وترمودینامیکی پارامتر های مرتبط با آن ومطالعه شاخص های ناپایداری در تشکیل آن می باشد. با توجه به این که پدیده های جوی از جمله تگرگ به عناصر جوی و عوامل جغرافیایی محل وابسته هستنند و هر زمان که شرایط جوی و فرایند های فیزیکی مناسب با موقعیت جغرافیایی محل ترکیب شوند باعث رخداد و تشدید این پدیده می گردد، بنابر این در این مطالعه پارامتر های جوی عرض جغرافیایی ، موقعیت، عوامل و عناصر اقلیمی از جمله دما، بارش…مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین الگو ها و شرایطی که می توانند در پیش بینی تگرگ موثر باشند معرفی می شود.
1-3- ضرورت پژوهش :
برخلاف دیگر اشکال بارش ، تگرگ کوتاه مدت و شدید است ، بر مناطق مجزا و غیر قابل پیش بینی می بارد و معمولأ درصد کمی از کل منطقه دارای بارش را در طول طوفان می پوشاند با این وجود خسارات قابل توجه و بلادرنگ حاصل از تگرگ می تواند اثرات مالی و هیجانی ویرانگری داشته باشد .
1-4- سوال اصلی پژوهش :
– وقوع بارش تگرگ در منطقه مورد مطالعه تابع کدام سامانه های همدیدی است ؟
– وقوع بارش تگرگ در منطقه مورد مطالعه دارای چه روندی است ؟
1-5- اهداف پژوهش:
1-شناسایی آماری وقوع بارش تگرگ در منطقه
2-شناسایی الگوهای جوی موثر بر وقوع بارش تگرگ
1-6- پیشینه پژوهش :
پیشینه خارجی
فریزبای،(1995)در مطالعات رابطه تیپ های سینوپتیک الگوهای آسیب ناشی از تگرگ در دشتهای ایالات متحده آمریکا، با استفاده از یافته های تگرگ،الگو های آسیب ناشی از تگرگ در روی زمین را به 4گروه اصلی تقسیم بندی کرد و در تحلیل و برسی هر یک از این الگوها از نقشه های سینوپتیک بهره گرفت .نتایج این مطالعاته نشان داد که سرعت حرکت سیستم های سینوپتیک تاثیر قابل توجهی بر میزان و درجه صدمات وارده از تگرگ در زمین دارد.
هاف،(1964)، نقش توزیع توفان های تندری ، بارش، حداکثر دما، نقطه شبنم وجبهه های هوا و تاثیرات آنها را در توزیع بارش تگرگ را برای یک دوره50ساله برسی کرد.وی به این نتیجه رسید که توزیع تگرگ در ناحیه ی کوچکی مانند ایلی نویز نیز می تواند تحت تاثیر عناصر مختلف اقلیمی قرار گیرد .در این منطقه موقعیت مراکز داری بیشترین فراوانی تگرگ بر الگوهای توزیع جبهه های هوا منطبق بود.
سانچز و همکاران،(2003)، در تحلیل سیستم های همرفت خردمقیاس، این سیستم ها را براساس طول عمر و مقیاس آنها به دو دسته طبقه بندی نمودهاند:سیستم هایی که در مقیاس 10تا40کیلومتر و در شرایط همرفت عمیق در مقیاس مکانی 400تا500کیلومتر می باشند، سیستم های همرفت خرد مقیاس نام گذاری شده اند و گاهی اوقات سیستم های همرفت خرد مقیاس که عمر بیشتر ی دارند و همراه بارش شدید و احتمالا تگرگ هستند وجود دارند که به همرفت خرد مقیاس مرکب معروف می باشند.در این طبقه بندی از تصاویر مادون قرمز استفاده شده است.
واتمن، (2003) ، با روشهایی نوین خصوصأ تحلیل های سینوپتیکی ، پدیده های اقلیمی ، کوهستانی بویژه توفان های رعد و برق ، تگرگ ، روزهای توأم با برف و بارش سنکین و دیگر پدیده های نواحی مرتفع را مورد مطالعه قرار داده است .
سیوتاس وفلوکاس،(2003)، در برسی الگوهای سینوپتیک و ترمودینامیکی محیطی بر بارش تگرگ شمال یونان در فصل گرم دریافتند که جریانها و همچنین تراف جنوب غرب بیشترین تاثیر را در بارش
تگرگ و طوفان های منطقه دارد.همچنین در این مطالعه محیط ترمودینامیک مطلوب برای بسط و توسعه طوفان تگرگ توسط شاخص های ناپایداری انتخاب شده آزمون شده است.
چریسولاکیس و همکاران،(2005)، با استفاده از داده های Modisکه درجه حرارت و رطوبت را برای 20سطح ایزوبار فراهم می کند، به برسی ناپایداری جو پرداخته اند.در این مطالعه 2شاخص ویتینگ و شاخص صعود با استفاده از پارامتر های تر مو دینامیکی Modisو همچنین داده های نیمروز رادیوسوند برای ماههای آوریل ومی محاسبه شده بدست آمده از داده های رادیو سوند همبستگی دارند.این نتیجه درون یابی فضایی شاخص ها را در ناحیه ای که قبلا داده ها موجود نبوده است، براحتی ممکن میسازد.
ریتالاک ،(1978)، به چگونگی تشکیل تگرگ و عوامل موثر بر آن پرداخته و مناطق خاصی را برای بارش تگرگ بیشتر مناسب دانسته و معتقد است که یک مکانیزم مانع وجود دارد که در نواحی گرم تر و مناطق دیگر در طول ماه های گرم تابستان مانع بارش تگرگ می شود.
استرلینگ، (1989) ،در تحقیق خود بر اساس منشأ و میزان بارشی که هر سامانه تندری می تواند تولید کند ، اقدام به پهنه بندی مناطق مختلف آمریکا نموده و5منطقه مجزا را از حیث خصوصیاتی که برای توفان های تندری بر شمرده بود تشخیص و نقشه آنها را ترسیم نموده است ، نامبرده در تحقیق دیگر ی (20023) ، از توفان های تندری به عنوان معضل مهم آمریگا در قرن بیستم یاد کرده و پیامد های محیطی و اقتصادی ناشی از توفان های تندری و پدیده های مربوط به آن (سیل ، تگرگ ، باد شدید ) را بر اقتصاد کشاورزان آمریکا ، خانمان سوز دانسته است .
اتکین وبران،(2001)مطالعه ای پیرامون کلیماتولوژی بارش تگرگ درکانادا طی دوره(1977_1993)انجام دادندو در این تحقیق به این نتیجه رسیدن که بالاترین فراوانی وقوع تگرگ در داخل شهرهای بریتیش کلمبیا والبرتا اتفاق می افتد و همچنین توپوگرافی نقش موثری در توزیع مکانی بارش تگرگ ایفا می کند.
پیشینه داخلی
در زمینه بارش تگرگ در ایران پژوهش های معدودی صورت پذیرفته که در زیر به معرفی آنها پرداخته میشود.
هاشمی ،(1351)، به برسی صدمات بارش تگرگ بر محصولات کشاورزی پرداخته و به این نتیجه رسیده که می توان با استفاده از فن آوری های جدید و تدابیر هواشناسی کشاورزی واتخاذ روشهای مختلف تگرگ زدایی، به امر کاهش خسارت ناشی از این پدیده اقدام نمود.
سیف،(1375)، با استفاده از تحلیل داده های ایستگاهای سینوپتیک در یک دوره سی ساله(1990_1961)نحوه توزیع بارش تگرگ بر روی ایران را بدست آورده است.در این پژوهش مناطق بارش حداکثر در شمال غرب وغرب با مرکز تبریز ، پس از آن شمال شرق وشرق با مرکز بیرجند و قسمتهای جنوب غربی و دریای خزر قرار گرفته است، سپس با کمک داده های جو بالا و نمودارها ی جو شناختیSkew_tlogp شاخص های ناپایداری بدست آمده اند.در برسی های همدیدی، نفوذ کم فشار همراه با فرارفت هوای گرم و مرطوب در سطح زمین و ریزش هوای سرد از سطوح بالاتر، باعث ایجاد ناپایداری شدید ذکر گردیده اند.وی به این نتیجه رسید که بیشترین فراوانی بارش تگرگ در محدوده غرب و شمال غرب ایران و کمترین آن در نیمه شرقی کشور است.
عزتیان،(1382)، نقش فرایند های فیزیکی رادر تشدید ناپایداری های جوی مورد مطالعه قرار داده است، بررسی ها نشان داد که رشد عمودی ابر، ناشی از تلاطم متوسط درون ابر، وجود رطوبت مناسب از سطح زمین تا لایه میانی به دلیل بارش های پراکنده روزهای قبل، صعود ملایم هوا که سبب آزاد شدن گرمای نهان و تولید انژی لازم برای حرکات صعودی ونزولی قطرکهای درون ابر می باشد.
نجفی نیک ، (1384)، به بررسی پراکندگی مکانی و زمانی وقوع پدیده تگرگ وخسارت ناشی از آن بر کشاورزی استان خراسان پرداخته و با استفاده از روش های آماری نشان داده که تگرگ با عامل سنگ شناسی حوضه دارای همبستگی بیشتری می باشد . آنها برای شناسایی مهم ترین عامل موثر در رسوبدهی سالانه از روش رگرسیون قدم به قدم و پیش رونده استفاده کرده اند .
قربانی ،(1385)، در تحقیقی درباره تحلیل و برسی پدیده تگرگ و طبقه بندی ابر با استفاده از اطلاعات رادیو سوند RSوGISدر حوضه زاینده رود ، به مطالعه پدیده تگرگ در سالهای آماری 1992تا2004میلادی پرداخته و به وسیله برسی های آماری وترسیم نمودارهای SKew_t، محاسبه شاخص های ناپایداری Si،KIو تحلیل نقشه های سینوپتیکی و تصاویر ماهواره ای ، پدیده ی تگرگ را برسی نمود است، در این تحقیق شاخص های ناپایداری مورد مطالعه نیز با یک دیگر همخوانی داشتند و ناپایداری جو در اکثر روزها ی مورد مطالعه مشاهده شد. در تحقیق فوق با استفاده از داده های چند طیفی تصاویر ماهواره NOAAسنجدهAVHRRبه توصیف و طبقه بندی ابرهایی که تولید تگرگ میکنند پرداخته شد.
آسائی ، خزانداری ،(1386)، به مطالعه پهنه بندی بارش تگرگ در ایران و ارائه روش های مناسب جهت تعدیل آن پرداخته اند وبه این نتیجه رسیدن که مناطق شمال غربی و غرب کشور جزو مناطق مستعد این نوع بارش می باشند ، بهترین روش جهت انجام عملیات تگرگ زدایی در ایران استفاده از روش بارور سازی به استفاده از راکت پیشنهاد کرده اند.
میر موسوی ، اکبر زاده ،(1389)، وضعیت بارش تگرگ از نظر زمانی و مکانی وخسارت های ناشی از تگرگ در فصل رشد گیاهان را در استان آذربیجان شرقی مطالعه کردند و به این نتیجه رسیدن که بیشترین فراوانی بارش تگرگ در محدوده شمال شرقی (شهرستان اهر)و کمترین فراوانی آن در شمال غربی استان (شهرستان جلفا)اتفاق افتاده است ماه آوریل دارای بیشترین فراوانی بارش تگرگ و ماه سپتامبر از کمترین فراوانی برخوردار می باشد.
لشکری، امینی،(1389)، تحلیل سینوپتیک و پهنه بندی بارش تگرگ در خراسان بزرگ برای دوره آماری (1996_2005)برسی کرده اندوبه این نتیجه رسیده اندکه در دوره10ساله(1996_2005)بیشترین فراوانی بارش تگرگ به ترتیب مربوط به ایستگاههای نیشاپور، بجنورد و بیرجند بوده است ودر مقابل ایستگاههای سرخس، تربت جام ومشهد از کمترین فراوانی برخوردار بوده اند .از نظر زمانی (ساعتی و ماهانه)نیز بارش ها مورد برسی قرار گرفتند که نتایج نشان داد از لحاظ دوره شبانه روزی ساعت 9تا15 و در بین ماههای نیزبه ترتیب، ماههای مارس، آوریل ودسامبر حداکثر فراوانی راداشتند این برسی ها نشان داد که در دوره آماری مورد مطالعه بارش تگرگ به ترتیب در شمال غرب ، شمال وسپس جنوب منطقه مطالعاتی حداکثر فراوانی داشته اند وکمترین فراوانی مربوط به شرق منطقه است.نتایج نشان داد که در حداکثر بودن فراوانی وقوع در نواحی ذکر شده علاوه بر ارتفاع زیاد آنهاازسطح دریا، محل ورود سیستم های همراه با بارش تگرگ
نیز نقش موثری داشته است، که محل ورود این سیستم ها به منطقه مطالعاتی بیشتر از سمت شمال وجنوب منطقه بوده و به همان نسبت این مناطق بیشتر تحت تاثیر قرار گرفته اند.
بداق جمالی،و همکاران، ( 1389) ، به بررسی پدیده تگرگ در ایران و روشهای کنترل و مقابله با تگرگ و خسارات ناشی از آن در بخش کشاورزی پرداخته اند و به این نتیجه رسیده اند که از نظر تعداد وقوع پدیده تگرگ ، استان های چهار محال و بختیاری ، ایلام ، تهران و کردستان بالاترین میزان متوسط سالانه (در حدود 4بار) برخوردار بوده اند همچنین با استفاده از آمارهای موجود سطح زیر کشت آسیب دیده مربوط به محصول گندم آبی با میانگین سالانه 8/12690هکتار برای کل کشور میباشد را مطالعه کرده اند .
قویدل، رحیمی، (1390) ، با تحلیل دینامیک توفان تندری تبریز در روز 15اردیبهشت 1389، که موجب قطع برق و ریشه کن شدن درختان و تگرگ زدگی محصولات باغی و زراعی شد ، با استفاده از شاخص های ترمودینامیک ونمودار های اسکیوتی واشتو انجام گرفت ، نشان داد که وقوع توفان تندری بستگی به حرکات قائم همرفتی در ترازهای 750، 700، 600، هکتوپاسکال دارد و شاخص شوالتر (sI) نتایج بهتری نسبت به دیگر شاخص های ارزیابی و پیش بینی توفان تندری دارد.
شهرستان مشکین شهر یکی از مناطق مهم کشور در بخش کشاورزی و صنعتی می باشد که بیشتر مواقع ، پدیده تگرگ خسارات قابل توجهی بر این بخش ها وارد می کند با توجه به اینکه تحقیقات کافی در مورد پدیده تگرگ در این منطقه صورت نگرفته ، انجام مطالعه دقیق در این زمینه ضروری به نظر می رسد.این پژوهش در صدد آن است تا علاوه بر آمار تحلیلی ، با استفاده از روش تجزیه مؤلفه روند سریهای زمانی (روند خطی یا پلی نومیال درجه شش ) و بررسی و مطالعه مدل های گراف روند ، طبقه بندی ماهانه ی روزهای توأم با تگرگ در ایستگاه سینوپتیک شهرستان مشکین شهر را با استفاده از روش آماری چند متغیره تحلیل خوشه ای انجام دهد .
1-6- مبانی نظری پژوهش :
1-6-1- نقشه هوای سطح زمین و سطح بالا
نقشه هوا ، نقشه ای است که در آن پراکندگی مکانی تمامی عناصر هوا روی یک منطقه در یک لحظه معین نمایان شده باشند.این نقشه ها برای سطح متوسط دریا و سطوح مختلف جو تهیه می شوند . در نقشه سطح زمین (تبدیل شده به سطح دریا ) ،ارتفاع در سراسر نقشه یکسان بوده و برابر صفر (ارتفاع سطح دریا ) است . ولی پراکندگی فشار توسط خطوط یا منحنی های هم فشار نشان داده می شود .در نقشه سطح بالا فشار هوا ثابت بوده و پراکندگی ارتفاع یک سطح هم فشاری مشخص ، توسط خطوط ( منحنی ها ) هم ارتفاع نشان داده می شود . نقشه های سطح بالا برای سطوح مختلف جو تهیه می شوند که مهم ترین آن ، سطح 500 هکتوپاسکال است . یک نقشه سطح 500 هکتوپاسکال ، نشان دهنده ی
ارتفاع سطوح هم فشاری 500 هکتوپاسکال از سطح دریا در سراسر نقشه است (کاویانی و علیجانی ، 1380).
1-6-2- فشار
اتمسفردارای فشار است و در شرایط متعارف ، میانگین فشار در سطح زمین برابر است با فشار ستونی از جیوه به طول 76 سانتی متر که بر سطحی به مساحت یک سانتی متر مربع وارد می شود . ( جعفر پور ،1381)
واحد اندازه گیری فشار هوا در آب و هواشناسی ، میلیبار یا هکتوپاسکال است و هر میلیبار یا هکتوپاسکال برابر است با1000دین بر سانتیمتر مربع است (کاویانی و علیجانی 1385)
فشار اتمسفر در 45درجه عرض جغرافیایی و در هوای صفر درجه سانتی گراد و ارتفاع سطح دریا فشار بهنجار نامیده می شود و میزان آن برابر 1013 میلی بار (760میلی متر جیوه و2/29 اینچ ستون جیوه ) می باشد. (جعفر پور،1381)
1-6-3- توده هوا
یک توده هوا حجم عظیمی از هواست که خصوصیات فیزیکی آن به ویژه دما ،رطوبت و افت آهنگ دما در سطح افقی طی صدها کیلومتر تقریبأ یکسان باشد ، به عبارت دیگر ، یک توده هوا بخشی از جو است که سطوح فشار ثابت در آن به وسیله ی سطوح هم وزن (Isostrig)قطع نمی شود و برشهای مقاطع عمودی هم فشار ها و همدما ها موازی هم باشند چنان جوی را جو فشار وردیا باروتروپیک (Barotropic) می گویند. (ذولفقاری ،بینا)
1-6-4- جبهه های هوا
تشکیل توده های هوا موجب می شود که در اثر گذر از یک توده هوا به توده دیگر ویژگی های فیزیکی در فاصله کوتاهی به سرعت تغییر یابد. اثرات این سطوح مشخص کننده یا گسستگی و خود سطوح در روی زمین بنام جبهه معروف است . پس به طور خیلی ساده می توان گفت که جبهه عبارت است از سطح گسستگی است که دو توده هوا را از هم جدا می سازد.
برای پیدایش جبهه لازم است که بین توده های هوا اختلاف زیادی وجود داشته باشد . اختلافات مهم تنها به ویژگی های فیزیکی_ به ویژه درجه حرارت ،رطوبت ، تراکم _ محدود نمی شود بلکه به دینامیک هوا نیز
بستگی دارد به این معنی که هر یک از توده های هوا دارای حرکات مخصوص اند . ممکن است بر حسب موارد حالت همگرایی یا گسستگی ساده وجود داشته باشد ، بنابراین جبهه موقعی کاملا مشخص می شود که اختلاف توده های هوا بیشتر بوده وحرکات توده ها در جهت مخالف هم باشند (رجایی ،1366).
1-6-5- انواع جبهه ها
با توجه به حرکت توده های هوا جبهه های مختلف تشکیل می شوند که عبارتند از جبهه گرم ، جبهه سرد ، جبهه ساکن ، جبهه بند آمده و جبهه فوقانی ، جبهه گرم و سرد از اهمیت بیشتری برخوردارند و به صورت مختصر تشریح می شوند:
1-6-5-1- جبهه گرم
بر حسب تعریف یک جبهه گرم ،جبهه ای است که در طول آن ، هوای گرم جانشین هوای سرد می شود . بنابر این ، اگر یک توده هوای سرد وگرم در مجاورت یکدیگرند ، در مرز آنها یک جبهه تشکیل می گردد. در صورتی که جهت حرکت توده ها ی هوا به طریقی باشد که هوای گرم به تدریج از روی سطح زمینی عبور کند که قبلأ در آن جا هوای سرد وجود داشته است ، آن جبهه یک جبهه گرم خواهد بود . با حرکت تدریجی جبهه به سمت جلوء انواع ابر های سیروس ، سیرواستراتوس ، آلتواستراتوس، استراتوس و نیمبواستراتوس ظاهر می شوند. توده متراکم روی سطح جبهه و در نزدیکی دنباله آن معمولا بار ش یکنواختی را ایجاد می کند تا اینکه سرانجام پس از عبور جبهه و جایگزین شدن هوای گرم بتدریج هوانیمه ابری و سپس با عبور استراتوس هوا تقریبأ صاف می شود (علیزاده و همکاران 1388) .
1-6-5-2- جبهه سرد
بر حسب تعریف در جبهه سرد ، هوای سرد جانشین هوای گرم می شود .شیب جبهه سرد در نزدیک سطح زمین تندتر از شیب آن در قسمت های بالاتر است . در اکثر موارد پیشروی هوای سرد سریعتر از حرکت هوای گرم جلو جبهه است ، در نتیجه هوای گرم جلو سطح جبهه با سرعت و شدت بالا رفته و
پس از سرد شدن و پیدایش ابر های کومولوس و کومولونیمبوس بارندگی هائی را بوجود می آورد که اغلب از نوع رگباری هستند . بسته به شیب جبهه و شرایط دما در هوای گرم ، ابرها و رگبار های حاصله به صورت توفان های تندری همراه با هوای بسیار متلاطم دیده می شوند که در تمام طول جبهه وجود دارند . (علیزاده و همکاران 1388).
1-6-6- صعود ، پایداری و ناپایداری توده هوا
هوا موقعی می تواند صعود کند که از هوای بالاتر و مجاور خود سبکتر باشد . شرط لازم برای سبکتر شدن هوا ، گرم شدن آن است ، اما عامل ادامه صعود همیشه گرم شدن زمین نیست ، بلکه عوامل دینامیکی دیگری ( از قبیل موج های باد های غربی و سیکلون ها ) نیز دخالت دارند . صعود هوا تا ارتفاعی ادامه دارد که سبکتر ، یعنی گرمتر از هوای محیط خود باشد . در چنین شرایطی هوا ناپایدار است و چنین حالتی را ناپایداری می گویند . توده هوای صعود کننده ، در یک ارتفاعی ، سرد تر ودر نتیجه سنگین تر از هوای بالای خود خواهد شد و دیگر نمی تواند صعود کند . در این حالت آن را هوای ناپایدار می نامند و این شرایط را پایداری نامیده اند (کاویانی و علیجانی ،1380 )
1-6-7- همرفت
انتقال عمودی گرما از طریق حرکت عمودی هوا ، مثل گرم شدن توده هوای مجاور زمین و صعود آن به ارتفاع بالا که به علت سبک شدن هوا صورت میگیرد (جوانمرد ، آسایی1383).همرفت توده هوا در مقیاس های محلی و در نتیجه ناپایداری صورت می گیرد . وسعت مکانی عملکرد این عامل خیلی کوچکتر از عامل چرخندگی است ،اما در صورت مساعد بودن شرایط ، رگبار هایی شدید به وجود می آورد .بر خلاف چرخندگی که عملکرد آن دو توده هوای متفاوت را در بر می گیرد ، همرفت در داخل یک توده هوا عمل می کند . ناپایداری همرفتی موقعی حاصل می شود که توده هوا ، در یک سطح معین ، گرمتر از هوای مجاور خود بشود (کاویانی و علیجانی 1385).
1-6-8- توفان های رعد و برق
یک توفان رعد و برق از یک سیستم رگباری ، با رعد و برق موجود در آن متمایز می شود . این تو فانها ، نوعی از رگبار های شدید غیر پایدار هستند که با یک حالت غیره عادی فوق العاده قوی از جابه جایی اتمسفر مشخص می شوند . بنابر این یک توفان رعد و برق ماشین ترمودینامیکی است که در آن انرژی پتانسیل از گرمای نهان حاصل از تراکم در شرایط رطوبتی یا ناپایداری جابه جا یی قایم هوا

فایل : 104 صفحه

فرمت : Word