مطالعه گردش‌های بزرگ‌مقیاس تابستانی و ساختار لایه‌مرزی جوی در روزهای همراه با گرد‌و‌خاک در جنوب‌شرق ایران (2016-1987)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

2 استادیار، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

3 استاد، گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 دانشیار، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله وضعیت جوی منطقه جنوب‌شرق ایران در فصل تابستان با تأکید بر ویژگی‌های لایه‌مرزی سیاره‌ای تحلیل شده است. بررسی الگوهای میانگین بلندمدت 30 ساله (2016-1987) با استفاده از داده‌های باز تحلیل‌شده Era-Interim نشان می‌دهد که در فصل تابستان در تراز 850 هکتوپاسکال، یک هسته کم‌فشار گرمایی با میانگین دمای بیشتر از 28 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی کمتر از 20 درصد روی منطقه موردمطالعه مستقر می‌شود و میانگین ارتفاع لایه‌مرزی در این استان کمتر از 800 متر است. روند تغییرات کمیت‌های هواشناختی در 5 ایستگاه همدیدی در استان سیستان و بلوچستان با استفاده از داده‌های دیدبانی‌شده نیز به تفکیک مطالعه شد. در ایستگاه زابل کاهش فشار همراه با افزایش دما و کاهش بیشینه سرعت باد با کاهش رطوبت نسبی در این بازه زمانی همراه است. روند تغییرات بلندمدت شاخص طوفان خاک که با استفاده از داده‌های دیدبانی محاسبه شد، ازنظر آماری معنی‌دار نیست. اما افزایش شاخص طوفان خاک طی سال‌های 2001 تا 2015 به‌طور معنی‌داری با کاهش دید افقی و افزایش بیشینه سرعت باد اتفاق افتاده است.کمیت عمق نوری هواویزها که از سنجنده MODIS دریافت شد نیز در طی 16 سال اخیر در ایستگاه زابل روند نزولی را طی کرده است. همچنین بررسی اثر موسمی هند به‌عنوان یک پدیده بزرگ‌مقیاس در نزدیکی این منطقه با استفاده از داده‌های باز تحلیل‌شده NCEP/NCAR نشان داد که با افزایش شدت موسمی هند ارتفاع ژئوپتانسیلی در ترازهای پایین‌تر از 700 هکتوپاسکال در بخش‌های شمالی و مرکزی استان سیستان و بلوچستان به‌طور معنی‌دار کاهش پیدا می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A study of summer large-scale circulations and atmospheric boundary layer structure on days associated with dust in southeastern Iran (1987-2016)

نویسندگان [English]

  • Noushin Khoddam 1
  • Sahar Tajbakhsh 2
  • Abbas Ali Aliakbari-Bidokhti 3
  • Saviz Sehat Kashani 2
  • Abbas Ranjbar Saadat Abadi 4
1 Ph.D. Student, Atmospheric Science and Meteorological Research Center (ASMERC), Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Atmospheric Science and Meteorological Research Center (ASMERC), Tehran, Iran
3 Professor, Department of Space Physics, Institute of Geophysics, University of Tehran, Tehran, Iran
4 Associate Professor, Atmospheric Science and Meteorological Research Center (ASMERC), Tehran, Iran
چکیده [English]

This paper investigates the atmospheric condition of southeastern of Iran (Sistan-o-Balochistan) during the summer (June, July, and August) with emphasis on planetary boundary layer (PBL) characteristics and dust events. Studying the 30 years (1987-2016) averaged patterns by Era-Interim reanalyzed data from ECMWF showed that with a thermal low dominant in this region, in 850 hPa level, the mean temperature is over 33ºC in the center parts of province and relative humidity is less than 20% of the most parts of the province. It appears that corresponding to the decrease of temperature from north to south of Sistan-o-Balochistan, planetary boundary layer height reduces from 800m in the north to about 200m in the south of province in the coast of Oman sea. The frictional velocity in northern parts of the province (within the borders of Afghanistan) is more than 0.14 m / s, which can provide good conditions for dust emission from the earth surface.
Observed meteorological parameters from 5 selected synoptic stations of Sistan-o-Balochistan include Zabol, Zahedan, Khash, Iranshahr and Chabaher are used to examine the summer trend in each station. In general, changes in time series at the selected stations do not follow the same procedure, and each station has special conditions. In Zabol synoptic station, the pressure decline corresponding to temperature enhancement was observed from 1978 to 2016. Moreover, maximum wind speed and relative humidity have deceased. Aerosol Optical Depth (AOD) at 550nm from MODIS-Terra has a downward trend from 2001 to 2016 at this station. The 30-year variation in dust storm index (DSI) for Zabol station is not statistically significant. But there is a significant downward trend from 2001 to 2016, corresponding to significant changes in other meteorological quantities, including significant downward trend in maximum wind speed and relative humidity with significant upward trend visibility at this station. Furthermore, calculating the correlation coefficients between maximum wind speed, visibility and DSI in the last 15-years, it shows that, as the wind speed increases, the DSI increases and, as expected, the horizontal visibility decreases. Using the reanalyzed data from NCEP/NCAR, we investigated the possible Indian summer monsoon effect as a large-scale phenomenon near this area on atmospheric conditions of southeast of Iran, especially dust events from 1987 to 2016. Calculating the correlation coefficients between dynamic Indian Monsoon Index (IMI) and meteorological parameters including temperature, geopotential height, horizontal and vertical components of wind, indicate that there is a significant decrease in geopotential height in northern and central parts of the province at lower levels of atmosphere, corresponding to increase in Indian monsoon intensity. There are no significant correlations between IMI and the other parameters in selected stations. Furthermore, there are no significant correlations between the convective index (CI) of the Indian monsoon and meteorological quantities in southeast of Iran during the summer. Therefore, it can be said that the intensity of convective activities in the Indian monsoon region does not have a significant effect on the air conditions (at low levels of atmosphere) in Sistan and Baluchestan province.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sistan-o-Balochestan
  • Planetary boundary layer
  • Summer
  • Indian Monsoon
  • Dust
خدام، ن.، ایران­نژاد، پ. و احمدی گیوی، ف.، 1394، بررسی اثر موسمی هند بر اقلیم تابستانی ایران، م. ژئوفیزیک، 9(2)، 52-66.
خدام، ن.، احمدی گیوی، ف. و ایران‌نژاد، پ.، 1391، اقلیم‌شناسی اثر موسمی هند در ایران. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران.
بیدختی، ع.، صحت کاشانی، س. و جعفری، س.، 1386، مطالعه عددی میدان باد در منطقه دره لوت با استفاده از شبیه‌سازی عددی در فصل سرد. هفتمین همایش پیش‌بینی عددی وضع هوا.
نوری، غ. و اربابی، ط.، 1386، تالاب هامون حیات سیستان. انتشارات سپهر.
Alizadeh Choobari, O., Zawar-Reza, P. and Sturman, A., 2012, Feedback between windblown dust and planetary boundary layer characteristics, Sensitivity to boundary and surface layer parametrizations. Atmospheric Environment, 61, 294-304.
Alizadeh-choobari, O., Zawar-Reza, P. and Sturman, A., 2014, The “wind of 120 days” and dust storm activity over the Sistan basin. Atmos. Res., 143, 328-341.
Dupont, E., Menut, L., Carissimo, B., Pelon, J. and Flamant, p., 1999, Comparison between the atmospheric boundary layer in Paris and its rural suburbs during the ECLAP experiment. Atmospheric Environment, 33, 979-994.
Garrat, J. R., 1992, The Atmospheric Boundary Layer. CAMBRIDGE university press, pp 331.
Kalnay, E., Kanamitsu, M., Kistler, R., Collins, W., Deaven, D., Gandin, L., Iredell, M., Saha, S., White, G., Woollen, J., Zhu, Y., Chelliah, M., Ebisuzaki, W., Higgins, W., Janowiak, J., Mo, K. C., Ropelewski, C., Wang, J., Leetmaa, A., Reynolds, R., Jenne, R. and Joseph, D., 1996, The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project". Bull. Amer. Meteor. Soc., 77, 437–471.
Kaskaoutis, D. G., Houssos, E. E., Rashki, A., Francois, P., Legrand, M., Goto, D., Bartzokas, A., Kambezidis, H. D. and Takemura, T., 2016, The Caspian Sea-Hindu Kush index (CasHKI), A regularity factor for dust activity over southwest Asia. Global and Planetary change, 137, 10-23.
Kharazmi, R., Tavili, A., Rahdari, M. R., Chaban, L., Panidi, E. and Rodrigo-Comino, J., 2018, Monitoring and assessment of seasonal land cover changes using remote sensing, A 30-year (1987–2016) case study of Hamoun Wetland, Iran. Environ. Monit. Assess., 190, 356.
McTainsh, G. and Tews K., 2007, Soil erosion by wind - Dust Storm Index (DSI), National Monitoring and Evaluation Framework, prepared for the National Land & Water Resources Audit, Canberra.
Middelton, N., 2019, Variability and Trend in dust storm Frequency on Decadal Timescales, Climate Drivers and Human Impmacts. Geosciences, 9, 261, doi: 10.3390/geosciences9060261.
Patil, M. N., Patil, S. D., Waghmare, R. T. and Dharmaraj, T., 2013, Planetary boundary layer height over India subcontinent during extreme monsoon years. J. of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physiscs, 92, 94-99.
Rashki, A., Arjmand, M. and Kaskaoutis, D. G., 2017, Assessment of dust activity and dust-plume pathways over Jazmurian Basin, southeast Iran. Aeolian Research, 24, 145-160.
Rezazadeh, M., Irannejad, P. and Shao, Y., 2013, Climatology of the Middle East dust events. Aeolian Research, 10, 103-109.
Sathyanadh, A., Prabha, T. V., Patil, C. and Karipot, A., 2017, Planetary boundary layer height over Indian subcontinent, variability and controls with respect to monsson. Atmospheric Research, 195.
Sehat Kashani, S., Kamali, G., Vazifedoust, M. and Bidokhti, A. A., 2014, Synoptic and spectral analysis of some dust events in western and southwestern Iran. Advances in Environmental Biology, 8, 13, 793-806.
Seidel, D., Zhang, Y., Beljaars, A., Golaz, J. C., Jacobson A. R. and Medeiros, B., 2012, Climatology of the planetary boundary layer over the continental United States and Europe. J. of Geophysical Research, 117, D17106, doi:10.1029/2012JD018143.
Stull, R. B., 1988, An Introduction to Boundary Layer Meteorology. KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, pp 680
Takemi, T., Yasuni, M., Zhou, J. and Liu, L., 2006, Role of boundary layer and cumulus convection on dust emission and transport over a midlatitude desert area. J. of Geophysical Research, 111, D111203.
Wang, B. and Fan, Z., 1999, Choice of South Asian summer monsoon indices. Amer. Meteor. Soc., 80, 629-638Webster, P. J., 1987, The Elementary Monsoon. John Wiley, New York, 332 pp.
WMO Airborne dust bulletin. No.1, 2017.
Zhang, Y., 2016, The direct effect of aerosol on planetary boundary layer (PBL). Eight Symposium on Aerosol, Cloud, Climate interaction.