مطالعه‌ي ‌وضعيت ناپايداري هوا و الگوهاي سينوپتيكي موثر بر وقوع توفان هاي گرد و خاك (مطالعه‌ي موردي : مشهد)

The Study of Effective Air Instability Conditions and Synoptic Patterns on Occurrence of Dust Storms

توفان هاي گرد و خاك رخدادهاي طبيعي هستند كه در مناطق خشك و نيمه خشك جهان رخ مي‌هند. در اين پژوهش به منظور بررسي توفان هاي گرد و خاك به وقوع پيوسته در مشهد، طي سي سال آماري (88- 1359) ابتدا تعداد روزهاي درگير با اين پديده (روزهايي با سرعت باد بيشتر از پانزده متر بر ثانيه و ديد افقي كمتر از هزار متر) شناسايي و شمارش شده و از مجموع آن ها مقادير ماهانه براي هر سال و در نهايت، ميانگين سي ساله تعداد روزهاي توفاني هر ماه به دست آمد. سپس شديدترين روز توفاني در اين دوره‌ي آماري، به عنوان نمونه انتخاب شده و مقادير فشار، دما ودماي نقطه‌ي شبنم متعلق به اين روز و نيز روز قبل آن، كه توسط راديوسوند در لايه هاي مختلف جو ثبت شده، با استفاده از نرم افزار Digital Atmosphere روي تفي گرام پلات شده و نمايه‌ي قايم دما و دماي نقطه شبنم براي اين روزها ترسيم گرديد و كليه‌ي محاسبات مربوط به شاخص هاي مهم ناپايداري جو روي اين نمودارها انجام شد. در نهايت، براي تاييد تحليل هاي صورت گرفته توسط تفي گرام، تحليل نقشه هاي سينوپتيكي نيز با استفاده از نقشه هاي هم ژيوپتانسيل سطح زمين و نيز نقشه هاي هم دما براي اين روزها صورت گرفت. نتايج نشان داد كه بيشتر توفان هاي مشهد در شروع فصل تابستان (خرداد ماه) و در هنگام ورود توده هاي هواي گرم به منطقه رخ داده و ماه هاي آذر و دي، كم ترين ميزان وقوع توفان گرد و خاك را دارند. مقادير شاخص هاي ناپايداري محاسبه شده، همگي نشان دهنده‌ي ناپايداري متوسط هوا در صبح روز قبل از توفان و نيز بعدازظهر روز رخداد توفان و ناپايداري شديد هوا در ساعات وقوع توفان مي-باشد. به عنوان مثال مقدار شاخص SWEAT كه مهمترين شاخص در ارتباط با توفان است، در روز وقوع توفان برابر 7/431 بوده كه نشان از شدت بسيار بالاي توفان مذكور به نسبت پتانسيل منطقه‌ي مورد مطالعه دارد. بررسي الگوهاي سينوپتيكي روز وقوع توفان و روز قبل از آن نيز مويد تحليل نمايه‌ي قايم جو بوده و نشان داد كه تقابل هواي گرم جنوبي با هواي سرد شمالي در روي منطقه، موجب تشكيل جبهه‌ي هوا و وقوع ناپايداري شديد و توفان گرد و خاك شده است.

Dust storms are natural phenomena which occur in arid and semi-arid areas of the world. In this study, to evaluate the dust storms which occurred in Mashhad over a period of 30 years (1981-2009), first, the number of days on which dust storms happened in Mashhad (days with a wind speed greater than 15 m.s-1 and horizontal visibility less than 1000 m) were identified and counted for each month; then, the average of storm days over the 30 years were calculated. The severest storm day was chosen and the amount of pressure, temperature and dew point in different layers of the atmosphere were obtained by radio sound during that day and the day before it, being plotted on thephigram by digital atmosphere software. After analyzing the thephigram, the most important instability indexes were calculated. Finally, to confirm the results, the synoptic maps of Geopotential and Isotherm were also considered. The results showed that most storms in Mashhad happened in early summer (June), when warm air mass enters the area. The results also show that during December and January, there happened the fewest stormy days in Mashhad. The results also show that there was moderate instability before the stormy days and severe instability (SWEAT=431.7) during the stormy days, indicating the strength of the storm in the region. Synoptic analyses also confirm the analysis of atmospheric vertical profile, both showing that the interaction of south warm and north cold air masses over the region caused severe instability of the air and created the dust storm.