اقلیم شناسی باد شمال

منتظری, مجید; کیخسروی کیانی, محمدصادق; السعیدی, حمید

doi:10.22111/gdij.2024.47003.3589

اقلیم شناسی باد شمال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار آب و هواشناسی، گروه جغرافیا طبیعی، دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه‌ریزی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

² استادیار آب و هواشناسی، گروه جغرافیا طبیعی، دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه‌ریزی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

³ کارشناس ارشد آب و هواشناسی، گروه جغرافیا طبیعی، دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه‌ریزی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

10.22111/gdij.2024.47003.3589

چکیده

باد شمال یکی از رویدادهای جوّی مهم منطقۀ خاورمیانه و عراق است که در دورۀ گرم سال فعال شده و موجب رخداد توفان‌های گرد و غبار در منطقه می‌شود. هدف از این پژوهش، بررسی اقلیم‌شناسی باد شمال با استفاده از داده‌های بلندمدت است. برای دستیابی به این هدف، داده‌های ساعتی فشار تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل، بادِ مداری و باد نصف‌النهاری برای 4 تراز 1000، 850، 700 و 500 هکتو پاسکال و دورۀ 44 ساله و در تفکیک مکانی 25/0 درجۀ قوسی از پایگاه دادۀ کوپرنیکوس برداشت شد. برای هر متغیر و هر تراز با توجه به محدودۀ مورد مطالعه، ماتریسی به ابعاد 365×17061 مهیا شد و درنهایت داده‌های بلندمدت فشار تراز دریا، مبنای کار قرار گرفت. تحلیل مؤلفۀ اصلی فشار تراز دریا نشان داد که مؤلفۀ اول معرّف سازوکار باد شمال تابستانه است. پراکنش مکانی این مؤلفه استقرار الگوی کم‌فشار در منطقۀ خلیج فارس و حاکمیت الگوهای پرفشار در ارتفاعات زاگرس، کوه‌های قفقاز و اروپای شرقی است. بازۀ زمانی حاکمیت باد شمال تابستانه از ماه می تا اواخر سپتامبر است. مؤلفۀ دوم تبیین‌کنندۀ باد شمال زمستانه است. پراکنش مکانی این مؤلفه، استقرار الگوی کم‌فشار بر دریای سرخ و الگوی پرفشار بر کوه‌های زاگرس و قفقاز را نشان می‌دهد. پهنه‌بندی مکانی فشار تراز دریا، الگوی کلی استقرار سامانه‌های فشار شامل کم‌فشار خلیج فارس، منطقۀ پرفشار که بیشتر بخش‌های شمالی و غربی منطقه و بخش حایل که بین منطقۀ کم‌فشار و پرفشار رد و بدل می‌شود را شامل می‌شود. این نقشه نشان می‌دهد که وزش باد شمال تحت‌تأثیر شیو فشار کانون‌های فشار شمالی (ترکیه دریای سیاه) و غربی (مدیترانه، شمال آفریقا-عربستان) قرار دارد که باعث می‌شود شار هوا از سمت شمال‌غرب به سمت جنوب‌شرق و در امتداد زاگرس به حرکت درآید. باد شمال تابستانه در تراز 1000 هکتوپاسکال در امتداد جلگۀ بین‌النهرین از شمال غرب به سمت جنوب شرق می‌وزد و در ماه ژوئیه به اوج فعالیت خود می‌رسد. در نقشۀ تراز 1000 هکتوپاسکال، باد شمال در مرز سوریه غربی است اما در جنوب مدار 35 درجه تغییر جهت داده و به سمت جنوب شرق متمایل می‌شود. باد شمال در ترازهای پایین حرکت می‌کند و دیوارۀ بلند رشته‌کوه زاگرس مانع گسترش باد شمال به بخش‌های داخلی ایران شده و آن را به سمت شمال خلیج فارس هدایت می‌کند. شدت باد شمال تابستانه در تراز 850 نسبت‌به تراز 1000 هکتوپاسکال بیشتر بوده و جهت شمال غربی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

آب وهواشناسی و توسعه

عنوان مقاله [English]

Climatological Analysis of Shamal Wind

نویسندگان [English]

Majid Montazeri ¹
Mohammad Sadegh Keikhosravi Kiany ²
Hamid Al-saeidi ³

¹ Associate Professor of Climatology, University of Isfahan, Faculty of Geographical Sciences and Planning, Department of Physical Geography, Isfahan, Iran

² Assistant Professor of Climatology, University of Isfahan, Faculty of Geographical Sciences and Planning, Department of Physical Geography, Isfahan, Iran

³ M.Sc Student of Climatology, University of Isfahan, Faculty of Geographical Sciences and Planning, Department of Physical Geography, Isfahan, Iran

چکیده [English]

Shamal wind is one of the local winds with high continuity and diversity in the Middle East and the Persian Gulf region, which often causes dust storms during the summer. In this research, the hourly data of sea level pressure, geopotential height, U and V winds were collected for a period of 44 years from the Copernicus database. First, these data were arranged as a long-term mean, secondly. In order to process the data, principal component analysis and cluster analysis were used. Applying the PCA showed that more than 97% of the variation of the data is explained by three components. The score map of the first component revealed the spatial mechanism of the Shamal summer wind and the eigenvector diagram of the first component of the time period of the Shamal summer wind activity. In addition, the hierarchical cluster analysis on the time-space matrix of SLP showed three-time clusters that represent the time period of the north wind in summer and winter. The analysis of the maps of the monthly pressure distribution pattern showed that the most important active and influential system in the region is the low pressure of the Persian Gulf in the summer season, and the low pressure of the Red Sea in the winter season. The results suggest that the changes in the patterns of the earth's surface at the levels of 500 and 700 hPa are not much significant while it shows a better existence in the 850 and 1000 hPa maps.

کلیدواژه‌ها [English]

Shamal Wind
Persian Gulf Trough
Principal Component Analysis
Cluster Analysis
Middle East

مراجع

Abdi Vishkaee, F., Flamant, C., Cuesta, J., Oolman, L., Flamant, P., & Khalesifard, H. R (2012). Dust transport over Iraq and northwest Iran associated with winter Shamal: A case study. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 117(D3).

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2011JD016339

Akbari, M., and M. Farahbakhshi (2016). Synoptic Analysis and Path Simulation of Severe Dust Storms (Case Study: Southwest Iran), Journal of Geographic Space, 16, 55, 273-291.

http://geographical-space.iau-ahar.ac.ir/article-1-1803-en.html

Alijani, B (2002). Synoptic Climatology, Publisher : SAMT.

https://samt.ac.ir/en/book/4766/synoptic-climatology

Al Senafi, F., & Anis, A (2015). Shamals and climate variability in the Northern Arabian/Persian Gulf from 1973 to 2012. International Journal of Climatology, 35(15), 4509-4528.

https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/joc.4302

Francis, D. B. K., Flamant, C., Chaboureau, J.-P., Banks, J., Cuesta, J., Brindley, H., & Oolman, L (2017). Dust emission and transport over Iraq associated with the summer Shamal winds. Aeolian Research, 24, 15-31.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1875963716301458

Glejin, J., Kumar, V. S., Nair, T. B., Singh, J., & Mehra, P (2013). Observational evidence of summer Shamal swells along the west coast of India. Journal of atmospheric and oceanic technology, 30(2), 379-388.

https://journals.ametsoc.org/view/journals/atot/30/2/jtech-d-12-00059_1.xml

Goudie, A. S., & Middleton, N. J (2006). Desert dust in the global system: Springer Science & Business Media.

https://link.springer.com/book/10.1007/3-540-32355-4

Hamidi, M., M.R. Kavianpour, and Y. Shao (2013). Synoptic analysis of dust storms in the Middle East. Asia-Pacific Journal of atmospheric sciences. 49, 279-286.

https://link.springer.com/article/10.1007/s13143-013-0027-9

Hamzeh, N. H., Karami, S., Kaskaoutis, D. G., Tegen, I., Moradi, M., & Opp, C (2021). Atmospheric dynamics and numerical simulations of six frontal dust storms in the Middle East region. Atmosphere, 12(1), 125.

https://www.mdpi.com/2073-4433/12/1/125

Hasani, S., A. Mofidi and A. Zarin (2015). Investigating the Structure of the North Wind and the Resulting Dust with the Application of the RegCM Climate Model, Iranian National Meteorological Conference, Yazd University.

https://jneh.usb.ac.ir/article_3969_en.html

Irvin, P. A (2009). Wind engineering challenges of the new generation of super-tall buildings, J. Wind Eng. Ind. Aerodyn., 97, 328–334.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167610509000348

Li, Y., & Sadr, R (2023). Atmospheric Turbulent Characteristics under Summer Shamal in Coastal Qatar. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, e2022JD037971.

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022JD037971

Masoodian, S.A (2020). Analysis of frequency distribution of land surface temperature with MODIS Aqua data.Geography and Development, 60, 21-30.

https://gdij.usb.ac.ir/article_5639.html?amp;lang=en&lang=en

Membery, D (1983). Low level wind profiles during the Gulf Shamal. Weather, 38(1), 18-24.

https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/j.1477-8696.1983.tb03638.x

Middleton, N (1986). A geography of dust storms in South‐west Asia. Journal of Climatology, 6(2), 183-196.

Mohammadpour, K., Sciortino, M., Kaskaoutis, D. G., & Rashki, A (2022). Classification of synoptic weather clusters associated with dust accumulation over southeastern areas of the Caspian Sea (Northeast Iran and Karakum desert). Aeolian Research, 54, 100771.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1875963722000015

Mofidi, A., and S.Jafari (2012). The Role of Regional Atmospheric Circulation over the Middle East on the Occurrence of Summer Dust-storms in Southwest Iran, Geographical Studies of Arid Zones, 2, 1, 1-26.

https://jargs.hsu.ac.ir/article_161284.html

Mofidi, A (2017). The Role of Zagros Mountains in the Formation and Evolution of Shamal Wind and its induced Dusts over the Middle East, 5 th National Conference of Iranian Association of Geomorphology(Geomorphology and environment Challenges), Mashhad, Iran.

https://www.symposia.ir/GEOO05

Mofidi, A., Zarrin, A (2022). On the existence of summer Shamal wind induced by the Zagros Mountains in the Middle East. Geophysical Research Letters, 49(18), e2022GL100151.

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2022GL100151

Mostafaeipour, A (2010). Feasibility study of offshore wind turbine installation in Iran compared with the world, Renewable and Sustainable Energy Rev., 14, 1722–1743.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032110000948

Namdari, S., Karimi, N., Sorooshian, A., Mohammadi, G., & Sehatkashani, S (2018). Impacts of climate and synoptic fluctuations on dust storm activity over the Middle East. Atmospheric environment, 173, 265-276.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1352231017307616

Notaro, M., Alkolibi, F., Fadda, E., & Bakhrjy, F (2013). Trajectory analysis of Saudi Arabian dust storms. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 118(12), 6028-6043.

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jgrd.50346

Notaro, M., Yu, Y., & Kalashnikova, O. V (2015). Regime shift in Arabian dust activity, triggered by persistent Fertile Crescent drought. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 120(19), 10,229-210,249.

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015JD023855

Ranjbar Saadatabadi, A., Hossein Hamzeh, N., Chel Gee Ooi, M., Kong, S. S.-K., & Opp, C (2022). Investigation of Two Severe Shamal Dust Storms and the Highest Dust Frequencies in the South and Southwest of Iran. Atmosphere, 13(12), 1990.

https://www.mdpi.com/2073-4433/13/12/1990

Rao, P. G., Hatwar, H., Al‐Sulaiti, M. H., & Al‐Mulla, A. H (2003). Summer shamals over the Arabian Gulf. Weather, 58(12), 471-478.

https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wea.6080581207

Rao, P. G., Al-Sulaiti M., Al-Mulla, AH(2001). Winter Shamals in Qatar Arabian Gulf.Weather 56(12):444-451.

https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/j.1477-8696.2001.tb06528.x

Rashki, A., Kaskaoutis, D., Mofidi, A., Minvielle, F., Chiapello, I., Legrand, M., ... Francois, P (2019). Effects of Monsoon, Shamal and Levar winds on dust accumulation over the Arabian Sea during summer–The July 2016 case. Aeolian Research, 36, 27-44.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1875963718301186

Shahabi, H., Safarrad, T., Hashim, M., & Al-Ansari, N (2023). Satellite-Synoptic Monitoring of Dominant Dust Entering Western Iran. Journal of Sensors, 2023.

https://www.hindawi.com/journals/js/2023/3069921/

Sahraei, J., Mobarak Hassan, E., Mohammadi, N (2019). The Effect of the Zagros Mountain Range on Transporting Iraqi Dust to Western Iran using the WRF/Chem Model. Journal of Geography and Environmental Hazards . (4), 8, 119-134, 119-134.

https://geoeh.um.ac.ir/article_33847_en.html?lang=fa

Sedaghat, M., Hajimohammdi, H (2019). Investigation of The Persian Trough and North Wind Roles in Intensifying Warm Period Extensive Dust Storm in western Iran. Journal of Natural Environmental Hazards. (21), 8, 93-110.

https://jneh.usb.ac.ir/article_3969_en.html

Shao, Y (2001). A model for mineral dust emission. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 106(D17), 20239-20254.

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2001JD900171

Walters, K (1990). The Persian Gulf Region, a climatological study Technical report, United States Air Force, Asheville, NC.

https://irp.fas.org/doddir/usmc/gulfclimate.pdf

Yu, Y., Notaro, M., Kalashnikova, O. V., & Garay, M. J (2016). Climatology of summer Shamal wind in the Middle East. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 121(1), 289-305.

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015jd024063

Yu, Y., Notaro, M., Liu, Z., Wang, F., Alkolibi, F., Fadda, E., & Bakhrjy, F (2015). Climatic controls on the interannual to decadal variability in Saudi Arabian dust activity: Toward the development of a seasonal dust prediction model. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 120(5), 1739-1758.

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2014JD022611