تحلیل همدیدی-دینامیکی موردی بارش های فرین در منطقه غرب و جنوب غرب ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد هواشناسی/ مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

2 دانشیار/هیئت علمی مؤسسه ژئوفیزیک

چکیده

در این پژوهش برای شناسایی بارش‌های فرین از داده‌هایGPCP با تفکیک افقی ˚1˚1 برای منطقه غرب و جنوب ‌غرب ایران طی دوره ده ساله ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۲ استفاده شده‌ است. با استفاده از آستانه صدک ۹۵، به‌ترتیب سه مورد مطالعاتی در ماه نوامبر سال‌های 2014، 2018 و 2020 بر مبنای بیشترین فراوانی و پوشش نقاط شبکه‌ای انتخاب شدند. برای انجام تحلیل‌ همدیدی و دینامیکی، از داده‌های ERA5 با تفکیک افقی ˚25/0˚25/0 استفاده شد. در تحلیل همدیدی، نقشه‌های فشار میانگین تراز دریا، دما، رطوبت ویژه و بردار باد در تراز ۷۰۰ هکتوپاسکال، ارتفاع ژئوپتانسیلی به‌همراه بردار باد در تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال و بردار باد در تراز ۲۰۰ هکتوپاسکال ترسیم شدند. تحلیل دینامیکی نیز با کمک معادله اُمگای شبه‌زمینگرد به صورت بردار Q انجام شد که شامل سه واداشت واگرایی بردار Q، گرمایش بادررو و بتا است. اثر این واداشت‌ها بر سرعت قائم در تراز‌های مختلف جوّ شامل 700، 500 و 200 هکتوپاسکال تحلیل شدند. نتایج تحلیل همدیدی نشان داد که ناوه سرد عمیق، انتقال رطوبت جنوبی و تقویت جریان‌جتی جنب‌حاره‌ای در هر سه مورد حضور دارد. فروپاشی سامانه در هر سه مورد با حرکت شرق‌سو و قطع منابع رطوبت رخ می‌دهد. از نظر دینامیکی، در تراز ۷۰۰ هکتوپاسکال، جمله گرمایش بادررو در مورد اوّل و دوم غالب بوده است. در تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال، نقش واگرایی بردار Qو گرمایش بادررو مشهودتر است، هرچند نقش واگرایی بردار Q در مورد سوم شاخص‌تر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Synoptic-dynamic analysis of extreme precipitation cases in Western and Southwestern Iran

نویسندگان [English]

  • Hasan Khani Temeliyeh 1
  • Maryam Gharaylou 2
  • Mohammad Mirzaei 2
1 MSc graduate in meteorology/ Institute of Geophysics
2 Associate professor/Institute of Geophysics, University of Tehran
چکیده [English]

Extreme precipitation refers to intense rainfall events in which the amount of precipitation far exceeds normal levels and shows significant statistical anomalies. These events often lead to destructive consequences such as flash floods, soil erosion, and severe damage to civil infrastructure. The southwest region of Iran, due to its natural structures and the presence of major constructions such as dams, is highly exposed to the hazards caused by these rainfall events. Therefore, understanding the synoptic and dynamic factors influencing the formation of such rainfall events can be of great importance. In this study, extreme precipitation events were identified using daily data from the Global Precipitation Climatology Project (GPCP) with a horizontal resolution of 1°×1° for the western and southwestern regions of Iran over the ten year period from 2013 to 2022. By setting the 95th percentile as the threshold for extreme precipitation, three case studies were selected based on the highest frequency and spatial coverage of grid points: November 23–25, 2014 (first), November 14–16, 2018 (second), and November 11–13, 2020 (third). In the next step, to conduct the synoptic and dynamic analysis of the three case studies, ERA5 reanalysis data with a horizontal resolution of 0.25°×0.25° were used. For the synoptic analysis, maps of mean sea level pressure (MSLP), temperature, specific humidity, and wind vectors at the 700 hPa level, geopotential height along with wind vectors at the 500 hPa level, and wind vectors at the 200 hPa level were plotted. The dynamic analysis was carried out using the quasi-geostrophic omega equation in the form of the Q vector, which includes three forcings for upward motions: Q vector divergence, diabatic heating, and the beta effect. The effects of these forcings on vertical velocity at different atmospheric levels, including 700, 500, and 200 hPa, were analyzed.

The results of the synoptic analysis indicated that three elements—a deep cold trough, moisture transport from the south, and the strengthening of the subtropical jet stream—were present during the occurrence of extreme precipitation in all three case studies. Nevertheless, their synoptic patterns exhibit differences, particularly in the mechanisms of initiation. In the first and second case studies, the simultaneous intensification of surface low pressure and the upper-tropospheric jet acted as the main driver, whereas in the third case study, the removal of blocking through the breakdown of a surface high-pressure ridge served as the primary prerequisite for the integration of activating factors. Finally, in all three case studies, the breakdown stage of the system occurs through the rapid eastward displacement of activating factors and the disconnection from the moisture source. The results of the dynamic analysis also showed that at the 700 hPa level, for the first and second case studies, the diabatic heating term was dominant and played a fundamental role in dynamic ascent over southwestern Iran. At the 500 hPa level, strong ascent continued in all three case studies, with the roles of Q vector divergence and diabatic heating being evident; however, in the third case study, the effect of Q vector divergence was dominant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • diabatic heating
  • extreme precipitation
  • omega equation
  • Q vector
  • vertical velocity