ایران در سالهای اخیر سیلهای مخربی را تجربه کرده است . سیلهای ناگهانی معمولا در حوزه های کوچک و پر شیب که بارندگی های شدیدی در آنها رخ می دهند ، مشاهده می شوند .وقوع بارش های سیل آسا و ناگهانی نه تنها در ایران بلکه در اغلب نقاط جهان ، بخصوص در فصل تابستان ودر مناطق حاره و جنب حاره ، دیده می شود . اثرات مخرب این سیل ها بر اقتصاد و توسعه اقتصادی کشورها ، بطور فزایندهای اهمیت دارد . در حالیکه ایران کشوری خشک محسوب شده ، بطوریکه میانگین بارش آن یک سوم متوسط جهانی بارندگی است ، با این حال سیل از جمله مهمترین حوادث طبیعی در ایران است . اقلیم ایران بسیار متنوع بوده و هر ساله سیلهای مخربی در آن بوقوع می پیوندد . خسارات اجتماعی ، اقتصادی و زیست محیطی این سیلها روز به روز در حال افزایش است .آمار واطلاعات نشان می دهند که نه تنها تعداد وشدت سیلها در سالهای اخیر رو به افزایش است ، بلکه خسارت اقتصادی ، اجتماعی و زیست محیطی آن نیز رو به فزونی است . افزایش جمعیت ، اشغال دشت های سیلابی وکاربردی نا مناسب اراضی ، از جمله دلایل وقوع سیل است . بنابراین اقدامات کاهش خسارات و کنترل سیل از اولویتهای مهم بوده و نیازمند توجه بیشتر وساماندهی منابع برای اطمینان از دستیابی به توسعه پایدار می باشد .
علاوه بر موارد فوق الذکر ، تغیرات شدید آب وهوایی در قالب گرم شدن کلی جهان ، منجر به تغییر الگوهای دما و بارش وپدید آمدن ناهنجاریهای اقلیمی در اغلب نقاط جهان شده است . در این راستا فعالیتهای انسانی ما نند تخریب جنگل ها و چرای مراتع توسط دام ، موجب از بین رفتن پوشش گیاهی مناطق جنگلی ، مراتع و کاهش ظر فیت پذیرش آب این مناطق شده است .لذا با اندک بارشی حجم وسیعی از رواناب ایجاد شده و تبدیل به سیل می گردد.
برخی دانشمندان معتقدند که شرایط آب وهوایی غیر عادی سال 2001 و 2002 میلادی که باعث تلفات انسانی بسیاری در سراسر جهان شده است ، ناشی از پدیده جوی النینو است . النینو علاوه بر سال 2002 ، چهار سال قبل از آن یعنی سال 98-1997 نیز ظاهر شده بود . در آن سالها نیز موجب به وجود آمدن سیلابها و خشکسالی ها ی مخربی در امریکا ی جنوبی ، آفریقا و شرق آسیا شد. در سال 2002 اغلب کشورها دارای شرایط آب وهوایی بسیار متضادی بوده اند ؛ بطوریکه برخی کشورها از گرمای سوزان وخشکسالی ودر همین حال برخی دیگر از مناطق از باران های سیلابی رنج برده اند . این شرایط متضاد در فروردین ماه سال 1382 نیز در کشورمان رخ داد: بعنوان نمونه در فاصله 20 تا 30 فروردین ماه گرمای بی سابقه ای در مقایسه با دوره آماری فروردین ماه رخ داد ؛ در حالیکه در 30 و31 فروردین ماه شاهد ریزش برف وسرمای شدید وبه دنبال آن وارد شدن خسارت زیاد به بخش کشاورزی بودیم .
شمال استان خراسان واستان گلستان هم در طی سالهای اخیر از آثار این نا هنجاریهای اقلیمی به دور نبوده اند . وقوع دو سیل مخرب تابستانه در سال های 1380 و 1381 دو نمونه از این ناهنجاری های اقلیمی هستند. در این مطالعه ضمن بررسی وتحلیل کلی رخدادهای سیل در کشور ، رخدادهای سیل در سایر کشورها ، دینامیک وسینوپتیک حاکم بروقوع سیل و رخدادهای سیل خراسان در تابستان سالهای 1380و1381 مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.
-1. مفاهیم پایه ای بارش :
وقتی که بارش های سنگین در دوره زمانی نسبتا طولا نی وبر روی یک سیستم جبهه ای کم فشار تداوم داشته باشد ، امکان بالقوه وقوع سیل ، بخصوص وقتی که بارش همراه با همرفت شدید وطوفانهای رعد وبرق باشد ، وجود دارد . شدت وبازدهی بارش ( به معنی میزان توانایی تبدیل بخار آ ب به آب قابل ریزش در یک سلول تندری) ، عواملی هستند که در ایجاد یک بارش سنگین موثرند . در این بین رطوبت وعمق لایه مرطوب توده هوا در میزان بازدهی بارش موثرند . علاوه بر موارد ذکر شده ،لایه عمیق وگرم سطوح پایینی جو ، ارتفاع دمای بالاتر از صفر و همچنین درون شارش رطوبت نیز بر بازدهی بارش موثرند .
برای ارزیابی پتانسیل یک بارش سنگین بایستی موارد زیر را در نظر داشت :
- رطوبت قابل دسترس :که از طریق محاسبه دمای نقطه شبنم سطح زمین ، mb 850 وmb 700
،آب قابل ریزش و شاخص ناپایداری K بدست می آید.
- نا پایداری : از طریق محاسبه انرژی پتانسیل در دسترس ،شاخص صعود ، شاخص ناپایداریTT شاخص شولتز (در ادامه توضیح داده می شوند ) .
- میانگین رطوبت نسبی لایه : از طریق محاسبه رطوبت نسبی لایه سطح زمین ،mb 700و رطوبت نسبی سطوح mb 1000و mb 500
- قدرت درون شارش : قدرت درون شارش رطوبت از نقشه های سطح زمین، mb 850 و mb 700 وسایر نقشه های جو بالا بدست می آید .
محاسبه موارد فوق می توانند پتانسیل بالقوه بارش سنگین را ارائه نماید ،اما برای ارزیابی پتانسیل وقوع سیل بایستی علاوه بر پارامترهای مذکور ،عوامل زیر را نیز لحاظ کرد :
- توپوگرافی : سیل های مخرب عموما در مناطق کوهستانی رخ می دهند تا در یک سرزمین هموار .
- شرایط گذشته : سیل های مخرب معمولا در مکانهایی رخ می دهد که خاک آنها بعلت بارش های قبلی به حد اشباح رسیده باشند وهمچنین رودخانه های آنجا بدلیل بارش های گذشته پر آب شده باشند.
- گسترش وحرکت سلولهای رگباری : اگر حرکت سلول های رگباری آرام بوده وبطور پیوسته نیز سلولهای رگباری ایجاد شوند ، احتمال ایجاد یک سیل مخرب بیشتر می شود
1-2.شاخص ها ی موثر در بارش های تابستانه (همرفتی)
در بارش های همرفتی که عموما در فصل تابستان رخ می دهند ، گرمایش حاصل از تبدیل بخار آب به آب که فرایندی گرمازاست ، نقش بسیار مهم وتشدید کننده ای دارد . برای مشخص کردن عوامل موثر در بارش های همرفتی یک سری شاخص های ترمودینامیکی بایستی محاسبه شوند . در این بخش مابه بررسی عواملی نظیر پایداری بسته هوا ، رطوبت ، شاخص های TT، Si، Ki ،SWEAT ، Liو انرژی پتانسیل در دسترس همرفتی می پردازیم:
پایداری بسته هوا
آهنگ تغیر دما با ارتفاع را در جو لپس ریت می نامند .هر چه آهنگ افت دما با ارتفاع شدیدتر باشد ، ناپایداری بالقوه اتمسفر نیز شدیدتر خواهد بود .
آهنگ افت دما با ارتفاع برای محیط= Lr (e)
آهنگ افت دما با ارتفاع برای بسته هوا= Lr (p)
آهنگ افت دما با ارتفاع برای یک فرایند بی دررو= Lr (d a)
آهنگ افت دما با ارتفاع برای یک فرایند دررو= Lr (ma )
برای بررسی پایداری وناپایداری یک بسته هوا ، با استفاده از داده های جو بالا ورسم s k e w-t ، شاخص های پایداری و همچنین آهنگ افت دما با ارتفاع محاسبه شده ، پایدار وناپایدار بودن بسته هوا مشخص می گردد. میزان افت دما با ارتفاع در طی یک فرایند بی دررو که در آن هیچ گونه اتلاف ویادرون شارش گرما وجود نداشته باشد با Lr(da) نشان می دهند که مقدار آن تقریبا 8 درجه سانتیگراد بازای هر کیلومتر است . همچنین میزان افت دما با ارتفاع در طی یک فرایند در رو که در آن برون –رفت انرژی بصورت تبدیل بخار آب به آب وجود داشته باشد ، با Lr (ma) نشان داده می شودکه مقدار آن تقریبا 6 درجه سانتیگراد بازای یک کیلومتر است . کوچک بودن Lr (ma)در مقایسه با Lr (da) به دلیل ا یجاد گرما طی یک فرایند دررو و در حین تبدیل بخار آب یا آب به یخ (گرمازا ) است .
پایداری مطلق
وقتی که Lr (e) < Lr (p) بوده و یا بعبارتی آهنگ افت دما با ارتفاع در محیط کمتر از آهنگ افت دما با ارتفاع در بسته هواباشد ، هوا دارای پایداری مطلق است .
پایداری خنثی
وقتی که Lr (e) = Lr (p) باشد یا بعبارتی آهنگ افت دما با ارتفاع در محیط و بسته هوا با هم مساوی باشند ، پایداری بسته هوا خنثی است . یعنی با اندک نیروی شناوری مثبت به سمت بالا و با اندک نیروی شناوری منفی ، به سمت پایین حرکت می کند .
نا پایداری شرطی
این نا پایداری وقتی ایجاد می شود که درمنحنی s k e w -t ، شیب افت دما با ارتفاع ما بین منحنی Lr (da) و Lr (ma) باشد .در این حالت اتمسفر نسبت به بسته هوای اشباعی که می تواند گرمتر از محیط باشد ، ناپا یدار است .
نا پایداری بالقوه (همرفتی )
این نا پایداری وقتی رخ می دهد که دمای پتانسیل هم ارز (θe ) ودمای پپتانسیل تر) θw ( با ارتفاع کاهش یابد (dθe / dz<0) .وقتی که این شرایط رخ دهد ، لایه ای که در ابتدا پایدار بوده ، در حین صعود ناپایدار می گردد ، زیرا قله لایه باسرعت بیشتری نسبت به کف آن سرد شده ومنحنی کاهش دما با ارتفاع عمیق می شود . در حقیقت همه لایه های هوا بطور آنی صعود نمی کنند و بجای آن بسته های هوا از لایه مرزی به سطح همرفت آزاد خودشان ) LFC) ، صعود می کنند تا یک سلول رعد وبرقی را تشکیل دهند. دمای پتانسیل هم ارز (θe) در مقایسه با دما پارامتر حساستری است .کاهش θe نسبت به ارتفاع بسیار مهم است ، زیرا نشان دهنده وجود هوای خشک در بالای یک لایه مرطوب است که بارش های ناگهانی و احتمال وقوع تگرگ را در حین توسعه یک سلول رعدوبرقی افزایش می دهد .
در نهایت اکثر طوفانهای شدید موقعی رخ می دهند که توده هوا دارای یک نوع وارونگی دما بعلت نشست بوده واین وارونگی بایستی در لایه های زیرین تروپسفر با اختلاف سرعت عمودی باد نیز همراه باشد .وجود وارونگی دما موجب افزایش رطوبت در زیر آن لایه می شود . همچنین اختلاف سرعت ، رطوبت انباشته شده را به لایه های بالا برده وموجب بارش می گردد.
عامل رطوبت
ارزیابی وبرآورد رطوبت برای تعیین پتانسیل همرفت وبارش های سنگین بسته هوا بسیار مهم است . طوفانهای رعد وبرق در ناحیه ای رخ می دهند که در آن درون شارش قابل ملاحظه ای از رطوبت وجود داشته باشد . رطوبت بیشتر در لا یه های زیرین موجب تشدید طوفان وبارش های رگباری می گردد . هر چه رطوبت در لایه های زیرین بیشتر و هوای لایه های بالایی خشک تر باشد ، طوفان شدید تر است . این هوای خشک می تواند در بالا سوی جریان (upstream) نیز باشد ؛ زیرا پس از گذشت مدت زمان کمی بر روی هوای مرطوب قرار می گیرد . وجود هوای خشک لایه های بالایی موجب افزایش لپس ریت (آهنگ کاهش دما با ارتفاع ) شده و بنابراین موجب سرد شدن هوا در لایه های فوقانی وتشدید بارش ها ، حرکات صعودی هوای گرم ونزول هوای سرد می گردد.
ارز یابی رطوبت از طریق محاسبه نقاط شبنم سطح زمین تا 700 میلی باری ، آب قابل ریزش در لایه 1000 تا 500 میلی باری ، شاخص k و میزان همگرایی رطوبت بدست می آید . در فصول گرم مقادیر آستانه پارامتر های فوق الذکر عبارتند از :
- نقطه شبنم سطح زمین : حدود 17 درجه سانتیگراد
- نقطه شبنم 850 میلی باری : حدود 12 درجه سانتیگراد
- رطوبت 700 میلی باری : می تواند برای بارش های سنگین وطوفانهای مخرب ، مرطوب یا بالنسبه خشک باشد.در هر حال ،رطوبت موجب افزایش بهره بارش شده ؛ در حالیکه هوای خشک (تفاوت نقطه شبنم 10 یا بیشتر ) موجب تشدید ناپایداری های همرفتی وبارش های تگرگ می گردد.
- آب قابل ریزش در لایه 1000 تا 500 میلی باری :این مقدار می تواند در حدود 20 میلی متر ویا بیشتر باشد .
شاخص TT
شاخص TT متشکل از دو مولفه است : 1- مولفه قائم VT و 2- مولفه افقی CT. VT نشان دهنده پایداری ایستایی بسته هوا یا لپس ریت بین 850 و500 میلی باری است .CT ا ختلاف دمای نقطه شبنم سطح 850 و500 میلی باری است :
فهرست مندرجات:
مقدمه 1
فصل1- مبانی نظری بارش های سیل آسا
1-1- مفاهیم پایه ای بارش 4
1-2- شاخص های موثر در بارش های تابستانه (همرفتی) 5
پایداری بسته هوا 5
پایداری مطلق 6
شاخص شولتز 10
سطح همرفت آزاد 11
شاخص ناپایداری SWEAT 12
انرژی پتانسیل در دسترس (CAPE) 14
1-3-. فرآیندهای بارش در زمستان 16
برخی فرآیندهای ترمودینامیکی 16
صعود جبهه سرد 17
هسته رودباد 21
جبهه زائی 23
فصل 2-سابقه مطالعات بارش های سیل آسا در ایران و جهان
مقدمه 25
2-1.مورد مطالعاتی اول : 26
اقلیم شناسی سینوپتیک سیلابهای سنگین صحرای نقب 26
وضعیت اقلیمی وهیدرولوژیکی منطقه 26
داده ها و روش کار 27
الگوهای سینوپتیکی وقوع سیل 29
2-2.مورد مطالعاتی دوم : 34
2-3 مورد مطالعاتی سوم : 51
الگوهای موثر بر بارش های جنوبغرب ایران 52
بررسی الگوهای ماهانه توفانهای جنوبغرب ایران 56
جمع بندی 65
فصل 3- الگوهای سینوپتیکی وقوع بارش های سیل آسای تابستانه درشمال استان خراسان
مقدمه 68
1-3. الگو های مورد بررسی 69
الف- پر فشار دریای خزر 71
ب- تراف سطوح فوقانی جو 75
ج- کم فشار دشت کویر 78
شامل 78 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله مطالعه الگوهای سینوپتیکی وقوع سیل در استان خراسان