مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران فیزیک زمین و فضا 2538-371X 50 2 2024 07 06 Feasibility study of predicting severe storms with a down burst mechanism over Tehran city امکان‌سنجی پیش‌بینی توفان‌های شدید با سازوکار فروپُکشی (هبوب) در محدوده شهر تهران 499 519 97115 10.22059/jesphys.2024.365582.1007561 FA رسول میرزائی شیری گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران. 0009-0000-6824-8086 سامان مرتضی پور گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران. 0009-0009-9721-5553 سرمد قادر گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران. 0000-0001-9666-5493 منظر سیاه تیری آموزش و پرورش، تهران، ایران. 0009-0001-1364-8389 علی نصیری گروه سلامت در حوادث و بلایا و پدافند غیرعامل در نظام سلامت، دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله، تهران، ایران. 0000-0003-4974-2964 اسماعیل سلیمی سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران، تهران، ایران. 0009-0007-0960-2509 Journal Article 2023 09 25 In the warm seasons of the year, some storms occur that are difficult and complicated to predict. These strong winds that are usually accompanied by dust are known as Haboob in some countries. In the last decade, some of the storms that have occurred over Tehran area, which have caused numerous damages, have included the mechanism of the Haboob event. In this study, a method is introduced for the feasibility of predicting the potential of storms with a down burst structure, that provides defined warning levels for this phenomenon. In the this method, by using a post-processing on the output of a numerical weather prediction model, according to the dynamics and thermodynamic conditions of the weather, a level of warnings is issued for the potential of storm events with down burst mechanism. In the present work, an ensemble forecasting system developed for the WRF model, is used to provide short term predictions of such storms over Tehran area. Five different thermodynamic indices were calculated for the grid points and the process of calculating the potential of a storm event with a down burst structure was carried out by considering the temperature near the earth's surface, the thermodynamic conditions of the atmosphere, the vertical profile of relative humidity, and also checking the presence of dynamic conditions for air ascent. If the thermodynamic conditions and the instabilities of the atmosphere identified by the relevant indicators are conducive and the temperature of the earth's surface and the vertical profile of the relative humidity are appropriate, then the potential of a storm with a down burst structure can be considered probable. The humidity conditions were considered in such a way that the lower levels of the atmosphere have low relative humidity and the higher levels have more relative humidity so that the probability of evaporation of rain before it reaches the earth's surface is high. By combining these conditions for the output of the numerical model, in all of the time steps, three warning levels of the model output for the potential of a storm with a down burst mechanism were presented in the form of yellow, orange and red color zones. Four cases of strong winds and storm, as well as the famous storm that occurred on June the second, 2014, were investigated for the city of Tehran. Various forecasting maps of the output of model run include the mean sea level pressure, the thickness of the layer between the levels of 500 and 1000 hPa, wind speed, the relative vorticity of the level of 500 hPa, geopotential heights of some levels, thermodynamic indices, relative humidity in some pressure levels and the skew-T diagram was prepared at the grid points to analyze the dynamics, thermodynamic and synoptic conditions of the atmosphere. According to the information of the Meteorological Organization of Iran, winds with speeds between 80 to 120 kilometers per hour have been recorded in the meteorological stations of Tehran on these dates. In all these cases, the recorded wind speeds is significantly higher than the direct prediction of numerical weather forecasting models. In fact, it could not be recognized and predicted only by the output of these models. The maps for forecasting the warning level of the feasibility of a storm with a down burst mechanism in all cases investigated in this work during the calculations related to the probability of the occurrence are presented in this study. It seems that the presented method is able to predict the potential of the occurrence of strong winds and storms with down burst structure for the city and province of Tehran. تندبادهای شدید با سازوکار فروپُکشی که معمولاً با گردوخاک همراه هستند در برخی کشورها با نام هبوب شناخته می‌شوند. در دهه اخیر برخی از توفان‌های اتفاق‌افتاده در شهر تهران که خسارات متعددی به‌وجود آورده شامل سازوکار رخداد هبوب بوده‌اند. در این مطالعه روشی برای امکان‌سنجی پیش‌بینی پتانسیل رخداد توفان‌های با ساختار فروپُکشی معرفی شد که سطوح تعریف‌شده هشدار برای این پدیده را ارائه می‌دهد. در کار حاضر مدل WRF به‌صورت یک سامانه همادی در چهار حوزه تودرتو با تفکیک‌های افقی مختلف به‌کار گرفته شده است. پنج شاخص ترمودینامیکی مختلف برای نقاط شبکه محاسبه شد و فرایند محاسبه پتانسیل رخداد تندباد با ساختار فروپُکشی با در نظرگرفتن شرایط دمایی در سطح زمین، شرایط ترمودینامیکی جو، نمایه قائم رطوبت نسبی و همچنین بررسی وجود شرایط دینامیکی برای صعود هوا انجام گرفت. با ترکیب این شرایط برای برونداد مدل عددی در همه گام‌های زمانی، سه سطح هشدار برای پتانسیل رخداد توفان با سازوکار فروپُکشی به‌صورت پهنه‌بندی رنگ‌های زرد، نارنجی و قرمز ارائه شد. چهار مورد رخداد تندباد و توفان از جمله توفان معروف رخ‌داده در دوم ژوئن 2014 (دوازدهم خردادماه 1393) برای شهر تهران مطالعه شد. مطابق اطلاعات سازمان هواشناسی در این تاریخ‌ها در ایستگاه‌های هواشناسی شهر تهران بادهایی با حداکثر سرعت بین 80 تا 120 کیلومتربرساعت ثبت شده است. در تمامی این موارد مقدار سرعت باد ثبت‌شده به اندازه قابل‌ملاحظه‌ای بیشتر از پیش‌بینی مستقیم مدل‌های پیش‌بینی عددی هواشناسی هستند و در واقع توسط خروجی این مدل‌ها قابل تشخیص و پیش‌بینی نبوده است. نقشه‌های پهنه‌بندی پیش‌بینی سطح هشدار احتمال رخداد توفان با سازوکار فروپُکشی در تمامی موارد بررسی‌شده طی محاسبات مربوط به احتمال رخداد ارائه شده در این مطالعه، توانسته است احتمال آغازش همرفت و شروع رخداد فروپَکش را در برخی از نواحی استان تهران یا در مناطقی در استان‌های همجوار پیش‌بینی کند که باتوجه به احتمال انتقال توفان به تهران پتانسیل رخداد وزش تندبادهای با سرعت زیاد را برای محدوده شهر و استان تهران نشان می‌دهد. https://jesphys.ut.ac.ir/article_97115_fed682a5a68eecf36c125a4230070146.pdf