منابع پایان نامه ارشد درمورد دینامیکی، توفان تندری، مخاطرات جوی، ایالات متحده

به‌ویژه در دوره های برگشت کوتاه مدت است و از این رو، توفان‌های تندری و پدیده‌های فرعی ناشی از آن در تبریز یک خطر مخرب و دائمی محسوب می گردد (خوشحال و قویدل،1386).

فصل سوم

3 – مواد و روش تحقیق:
برای انجام پژوهش از داده‌های دیده بانی ایستگاه‌های هواشناسی,شامل سمت و سرعت باد ,بارش ,پدیده‌های جوی استفاده شد .داده‌های فوق از روی در مقیاس روزانه با فرمت SCDATA از سازمان هواشناسی برای محدوده مورد مطالعاتی دریافت شد و برای یک دوره 25 ساله (1990-2014) مورد استفاده قرار گرفت.
استفاده از کدهای هوای حاضر هواشناسی که توسط سازمان هواشناسی جهانی برای هریک از این پدیده ها تعیین گردیده و بیانگر پدیده‌های جوی مختلف از جمله مخاطرات جوی هستند. کدهای یاد شده از جدول وضعیت جوی (WW) و(W1W2) به صورت 3ساعته توسط دیده بانان سازمان هواشناسی تهیه می گردند قابل استخراج می باشند.در این رابطه برای تعیین مخاطرات بارش‌های همرفتی که مخاطراتی همچون تندباد شدید, رگبار , رعدو برق, توفان تگرگ , رعدو برق و توفان گرد وخاک را شامل می شوند با استفاده از داده‌های دیده بانی 3ساعته وضعیت جوی, فراوانی وقوع این مخاطرات جوی استخراج شد.
ازنظر کار های آماری و داده‌های جو بالا ایستگاه تبریز برای کار های میدانی جهت بررسی شاخص‌های ناپایداری پرداخته شد.
-در این تحقیق جهت بررسی چگونگی رخداد بارش‌های همرفتی با توجه به کدهای هوای حاضر از روش کار میدانی با شاخص‌های ناپایداری، روش آماری برای شناسایی بارش‌های همرفتی در فصول گرم سال به برداشت نتایج پرداخته شد.
-اخذ آمار کدهای هوای حاضر ایستگاه‌های سینوپتیک اصلی و فرعی با تأکید بر ایستگاه‌های اصلی از سازمان هواشناسی کشور
-دریافت داده‌های رادیو سوند ایستگاه تبریز از سایت وایومینگ ایالات متحده امریکا
-بررسی ایستگاه‌های موجود ازلحاظ نواقص آماری و تفکیک ایستگاه‌های قابل استفاده مورد بررسی قرار گرفت، ایستگاه‌های که دارای نواقص آماری بودند مورد استفاده قرار نگرفته‌اند و ایستگاه‌های که در طی آمارهای موجود دارای تغییر مکان شده بودند اصلاح گردیدند.
-استخراج کدهای هوای حاضر مربوط به بارش‌های همرفتی که شامل کدهای 99 تا 81, 17,25,26,28,29
-وارد کردن کدهای استخراج شده در نرم‌افزار آماری و استخراج پارامترهای آماری
در نهایت بر اساس روش کریجینگ به جهت کسب نتایج منطقی برای انجام پهنه بندی توفان های تندری در محیط نرم افزار surfer نقشه فضایی وقوع این پدیده تهیه شد
برای کار با شاخص‌های ناپایداری در این تحقیق از بین روش‌های مختلف پیش بینی موجود برای پیش بینی بارش های همرفتی بایستی بهترین روش را که با اقلیم منطقه سازگار باشد بکار گرفته شود، لذا سازوکار روش‌های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت وپیش بینی بر اساس شاخص‌های ناپایداری انتخاب گردید.برای استفاده هرکدام از این شاخص‌ها به داده‌های جو بالا (نیم رخ دما، رطوبت,…) یعنی دما رطوبت و آهنگ افت دما (لپسریت12) نسبت آمیختگی فشار بخار اشباع دمای پتانسیل دمای مجازی لایه‌های مختلف جو برای به دست آوردن این داده‌ها از روی داده‌های جو بالا تبریز تنها ایستگاه جو بالا شمال غرب کشور، ایستگاه‌های سطح زمین و سایت داده‌های هواشناسی جو بالای دانشگاه وایمینگ داده‌های موردنیاز جمع آوری گردید ملاک اصلی داده‌های داده‌های جو بالا موسوم به تمپ که از روی رادیوسوند ایستگاه تبریز به دست آمد که بعد از پلات کردن داده‌های بر روی نموداری SKEW-T و انجام مرحله به مرحله فرایند به دست آوردن مقادیر شاخص‌های مذکور موردنیاز این نمودار به کشف نتایج که در فصل نتایج به آن پرداخته شده است اقدام گردید. اطلاعات و داده‌های موردنیاز بیشتر شاخص‌ها را بایستی از روی نمودار SKEW-T به دست می آوردیم تا در فرمول شاخص‌های بکار می گرفتیم نمونه ای از تصویر نمودار SKEW-T را در زیر مشاهده می‌نماید.

تصویر شماره (3-1) نمودار ترمودینامیکی اسکیوتی (SKEW-T.LOG P)
هر کدام از فرمول های شاخص‌های ناپایداری را در نرم افزار EXCELفرمول نویسی کرده سپس داده‌های مورد نیاز هرکدام از فرمول‌ها را به‌عنوان ورودی به خورد فرمول‌ها داده و نتایج حاصل هر فرمول برای تنها ایستگاه مورد مطالعه منطقه آذربایجان به‌صورت جداگانه مقادیر هر شاخص به دست آمد و نتایج به دست آمده را با شاخص‌های اصلی مورد مقایسه قرار داده شد تا فهمیده شود که هر کدام از شاخص‌ها چه میزان در صدور پیش‌بینی‌ها نقش دارند.
مواد و امکانات موردنیاز برای بررسی شاخص‌ها به ترتیب در اختیار داشتن نیمرخ دما و رطوبت، داده‌های سمت و سرعت باد در ترازهای مختلف جوی موسوم به داده‌های رادیوسوند که هر 12 ساعت انجام می‌گیرد. رسم نمودارهای به دست آمده از روی داده‌های رادیوسوند بر روی نمودار SKEW-T که به‌صورت دستی یا کامپیوترصورت می پذیرد و در پی آن به دست آوردن داده‌های و اطلاعات موردنیاز هر کدام از شاخص‌ها ناپایداری برای ایستگاه‌های مورد مطالعه به دست آمد که داده‌های و مقادیر هرکدام از این شاخص‌های برای هر ایستگاه تعمیم داده شده است.
در ادامه داده‌های موردنیاز را با استفاده از نرم‌افزار EXCEL فرمول نویسی کرده و مقادیر هر شاخص را با توجه به مقادیر هر شاخص مقایسه و به تحلیل آن‌ها اقدام گردید. اطلاعات و داده‌های موردنیاز را از سازمان هواشناسی، ایستگاه جو بالای تبریز سایت وایومینگ و نمودارهای ترمودینامیکی SKEW-T از سایت NCEP و NCAR هواشناسی امریکا دریافت گردید سپس داده‌های به دست آمده را در نرم‌افزار GRADS قرار داده شد و نقشه های اقلیمی ترسیم و همچنین به رسم نمودارهای ترمودینامیکی SKEW-T پرداخته شد و از روی این نمودارها به محاسبه شاخص‌های ناپایداری جهت شناسایی بهترین شاخص برای پیش‌بینی شرایط جوی پرداخته شد.
3-1 مواد و روش‌ها
3-1-1مبانی نظری
توفان‌های تندری، از نوع توفان‌های همرفتی هستند که با صعود هوا شکل می گیرند؛ بنابراین توفان با صعود هوای گرم و مرطوب در یک جو ناپایدار مشروط متولد می‌شود. هوای در حال صعود ممکن است دارای ابعادی به بزرگی یک بالن بزرگ تا مقطعی از یک شهر، همه لایه هوا و یا مقطعی از آن را دارا باشد. تا زمانی که بسته‌هوا در حال صعود گرم‌تر (رقیق‌تر) از هوای اطراف خود است، نیروی شناوری آن را به بالا می راند هر چه بسته‌هوا نسبت به محیط اطراف خود گرم‌تر باشد این نیروی شناوری قوی تر بوده و همرفت شدید خواهد بود. دلیل اولیه صعود هوا می‌تواند گرمایش ناهمگون سطح زمین، تأثیرات عوارض زمین و یا صعود هوا در امتداد نوار مرزی همگرایی بادهای سطح زمین باشد. البته واگرایی بادهای سطوح فوقانی جو در همراهی با بادهای سطح زمین و صعود هوا نیز شرایط مساعدی را برای بسط و توسعه توفان‌های تندری فراهم می آورند. علاوه بر این توفان‌های تندری اغلب هنگامی شکل می گیرند که هوای گرم در امتداد منطقه جبهه ای صعود نماید. معمولاً چندین عامل از عوامل فوق و چینش باد به صورت هماهنگ عمل نموده و موجبات ایجاد توفان‌های تندری شدید را فراهم می آورند.
3-1-2 توفان‌های تندری
توفان‌های تندری یکی از جلوه‌های خشن طبیعت هستند که هم برای هواپیماها و کشتی ها و همچنین برای ساکنین روی خشکی هم خطرناک هستند. تمام خصوصیات بارز یک توفان تندری مانند باد شدید، تگرگ، رعدوبرق و رگبار بسیار شدید تماماً حاصل ایجاد یک سلول همرفتی بزرگ در جو است. نتیجه قابل رؤیت این سلول تنوره ای از ابرهای کومولونیمبوس13 است که ابتدا از یک ابر کومولوس شروع شده و به سرعت صعود نموده و به ابر کومولونیمبوس تبدیل می گردد. قسمت فوقانی این ابر تا بخش تحتانی آن ممکن است چندین کیلومتر فاصله داشته باشد (علیزاده و همکاران،1382).
3-2 انواع توفان‌های تندری
3-2-1 توفان‌های تندری توده‌های هوا
آن دسته از توفان‌های تندری که تمام مراحل آن در داخل یک توده‌هوا اتفاق افتاده و در ارتباط با جبهه‌ها قرار نمی‌گیرد به نام توفان‌های تندری توده‌هوا معروف‌اند. بسیاری از این توفان‌ها ناشی از سلول‌های همرفت منفرد است. درروی زمین، این توفان‌ها در بعدازظهرهای تابستان هنگامی‌که سطح زمین بسیار گرم شده و حالت ناپایدار ایجاد می‌شود به وقوع می پیوندند.
توفان‌های تندری توده‌هوا در اثر جابه‌جایی افقی هوای گرم از یک نقطه به نقطه دیگر نیز ممکن است تشکیل شوند. در هر حال، افت دمای شدید که لازمه هر توفان تندری است می‌تواند به دلایل مختلف از جمله همگرایی هوا در یک نقطه به وجود آید. هنگامی که همگرایی به جای یک نقطه در طول یک خط اتفاق افتد نوعی از توفان تندری که به نام توفان‌های تندری خطی معروف‌اند به وجود می آید (علیزاده و همکاران، 1382).
3-2-2 توفان‌های تندری جبهه ای
این توفان‌ها دسته مهم دیگری از توفان‌های تندری هستند و در هوای گرمی که بر روی شیب جبهه سرد صعود می‌کند تشکیل می‌شوند. اگر هوا در ابتدا ناپایدار باشد، ممکن است باعث شود که هوا تا ارتفاع زیادی بالا رود. توفان‌های جبهه ای ممکن است در هر زمان و هر فصلی اتفاق افتند، اما در بعد از ظهرهای تابستان که گرم شدن شدید هوا سبب ناپایداری هوای گرم در جلو جبهه سرد می‌شود، معمول تر هستند (علیزاده و همکاران، 1382).
تندرهای جبهه ای شدیدتر از تندرهای توده‌هوا هستند، زیرا در محل جبهه‌ها، سطح زمین به علت آسمان صاف جلو جبهه سرد خیلی گرم می‌شود و در اتمسفر نزدیک به سطح زمین مکانیسم صعود در مقیاس سینوپتیک14 وجود دارد. از طرف دیگر چون با افزایش ارتفاع، سرعت باد نیز افزایش می یابد، ابرهای کومولوس ایجاد شده به جلو رانده می‌شوند و بارش نیز در قسمت پیشین سلول همرفتی و نه در داخل آن، رخ می‌دهد؛ بنابراین بارش از حرکت صعودی هوا نمی‌کاهد و در نتیجه، هم بر حرکت صعودی افزوده می‌شود (که گاه به 100 کیلومتر در ساعت می رسد) و هم عمر تندر طولانی می‌شود.
در هر دو نوع تندریاد شده باید توده‌هوای گرم و مرطوب با رطوبت نسبی بیش از 75 درصد و ناپایداری کافی وجود داشته باشد. ارتفاع سطح تراکم نیز باید آن‌قدر پایین باشد که ضخامت لایه ابر به بیش از 3000 متر برسد. پایین بودن سطح تراکم به این جهت است که از طریق فرایند تراکم، مقدار زیادی انرژی آزاد می‌شود و سلول را تقویت می‌کند (کاویانی و علیجانی،1385).
در این پژوهش ملاک کار ما بر اساس تشکیل توفان‌های تندری نوع اول یعنی توفان‌های تندری توده‌هوا در ماه‌های گرم سال است که با استفاده از شاخص‌های ناپایداری به بررسی شرایط جوی منطقه آذربایجان طی دوره آماری (1990-2014) به بحث بارش‌های همرفتی پرداخته شده تا معلوم شود که چه میزان از این بارش‌های تندری سبب به وجود آمدن مخاطرات طبیعی این ناحیه را دربرمی گردد.
داده‌های موردنیاز برای این پژوهش

3-3 داده‌های جو بالا
این کمیت ها که به نام داده‌های جو بالا نام برده می‌شوند، شامل فشار، دما، رطوبت و سمت و سرعت باد می‌باشند و در ایستگاه‌های جو بالا اندازه گیری می‌شوند. این ایستگاه ها نوعی از ایستگاه‌های هواشناسی هستند که در آن‌ها، تعدادی از پارامترهای جوی مانند فشار، دما، رطوبت هوا و سمت و سرعت باد در لایه‌های مختلف بالای جو، به وسیله ارسال دستگاهی به نام رادیوسوند به درون اعماق جو اندازه گیری و به مراکز زمینی مخابره می‌شود که به این عمل عمق پیمایی یا سوندینگ15 گفته می‌شود. در زیر تصویری از آئروگرام16 وایسالا پلات شده جو بالا قرار داده شده است.

تصویر شماره (3-2) مربوط به آئروگرام وایسالا (VAISALA AEROGRAM)
رادیوسوندها از دستگاه‌های هواشناسی هستند که برای اندازه گیری دما، رطوبت، فشار، سمت و سرعت باد در جو بالا بکار می‌روند. دستگاه رادیوسوند از دو قسمت اصلی «سنجنده» و «فرستنده» تشکیل شده است. فرستنده‌ها پارامترهای اندازه گیری شده توسط سنجنده ها را به گیرنده‌ای که در سطح زمین قرار دارد، منتقل می کنند. رادیوسوندها گاهی به وسیله هواپیما و گاهی به وسیله راکت به جو فرستاده می‌شوند؛ اما معمولاً آن‌ها را به زیر بالون‌های هواشناسی که با گاز هیدروژن پر