آب و هواشناسی Climatology
آب و هواشناسی- اقلیم ایران - تغییر اقلیم - اوزون - مطالب جالب و مفید - سخن بزرگان
۱۳٩٠/٢/٢٩ :: ٩:٠۱ ‎ب.ظ ::  نويسنده : سعید براتی

رویداد ال نینو / نوسان جنوبی یکی از مهمترین و شاخص ترین رویداد هایی است که منجر به ظهور نا بهنجاری های بزرگ آب و هوایی در بسیاری از نقاط جهان می شود . هواشناسان و اقیانوس شناسان جهان در سالهای اخیر مطالعات زیاد و دقیقی در مورد مکانیزم ایجاد ال نینو و تاثیرات متقابل جو و اقیانوس انجام داده اند ، بویژه مطالعات گسترده ای در ارتباط با ناموزونی دما در سطح دریا و نوسانات فشار جو در سالهایی که ال نینو رخ می دهد انجام گرفته است ، مجموعه این تغییرات را بنام نوسانات جنوبی می نامند که با کلمه اختصاری ENSO (Elnino Southern Oscillation )یعنی ترکیبی از دو کلمه ال نینو و نوسانات جنوبی است بکار می رود .

برای نخستین بار واکر (1932) و بلیس (1937) بر وجود نوسانی در فشار سطح و در مقیاس جهانی اشاره کردند و آن را نوسان جنوبی SO نامیدند . بدین سان  SOیک الگوی ارتباط از راه دور جهانی در اتمسفر است و به دلیل تمیز آن از سایر الگوهای ارتباط از راه دور ( بویژه نوسانات اطلس شمالی و آرام شمالی ) جنوبی نامیده شده است . مراکز عمل SO توسط یک گردش مداری شرق به غرب در امتداد صفحه استوا همراه با صعود هوا در غرب اقیانوس آرام و نزول هوا در شرق اقیانوس آرام به یکدیگر مربوط می شود و به این ترتیب گردش شکل می گیرد که توسط بژرگنس (1969) گردش واکر نامیده شد . ال نینو مولفه اقیانوسی ENSO می باشد و با دگرگونیهای بزرگ در دماهای سطح دریا در منطقه آرام حاره ای پدیدار می گردد .


دلایل وقوع ال نینو :

گردش واکر : این گردش یک گردش اتمسفری ، در صفحه ای عمود بر استوا می باشد که با صعود هوا در غرب آرام استوایی و نزول هوا در شرق آرام استوایی شکل می گیرد و همراه با آن بادهای سطحی شرقی و بادهای غربی فوقانی به موازات استوا در سطح وسیعی از حوضه آرام استوایی ایجاد می شود . در واقع گردش واکر اتمسفر ، به گرادیان دمای سطح دریا در طول استوا ، میان دماهای بالا در غرب آرام استوایی و دماهای پایین در شرق آرام استوایی می باشد و قویاً در ارتباط با رویداد ENSO است .

حال این گرادیان دما در سطح دریا چگونه شکل می گیرد ؟

در شرایط عادی منطقه ، در غرب آرام حاره ای به واسطه بادهای تجارتی جنوب شرقی نسبتاً آرام ، گرایش حاصل از تشعشع خورشیدی موجب گرم شدن آبهای اقیانوس می شود .

به طور همزمان بادهای تجارتی جنوب شرقی موجب فرا رفت آبهای گرم به سمت غرب می شوند . بنابراین در غرب آرام حاره ای یک انباشتگی از آبهای با دما های بالا بوجود می آید و تراز دریا در این منطقه بالا است . حال به دلیل تنش باد شرقی در آرام استوایی حرکتی به سمت قطب در لایه اکمن اقیانوسی ایجاد می شود و در پی آن به دلیل پیوستگی ، فراجهندگی آب سرد در نواحی مرکزی و شرقی آرام استوایی به وجود می آید که این علتی بر وجود زبانه آب خنک در نواحـــــی مــرکزی و شرقی آرام استوایی می باشد . بدین ترتیب در شرایط عادی منطقه ، در غرب آرام استوایی آبهای سطحی با دماهای بالا و در مرکز و شرق آرام استوایی ، زبانه ای از آبهای سطحی با دماهای پایین وجود دارد . حال در نواحی استوایی توزیع فعالیتهای همرفتی قوی در اتمسفر به میزان زیادی به همگرایی بادهای تجارتی و دمای سطح دریا بستگی دارد به طوری که منطقه همگرایی درون حاره ای (ITCZ - Inter Tropical Convergence Zone) و منطقه همگرایی آرام جنوبی (SPCZ - South Pacific Convergence Zone) بر روی مناطقی واقع شده اند که دارای آب های سطحی با دمای بالاتر از 27 درجه سانتیگراد می باشند .

بنابراین در غرب آرام استوایی توسط بادهای تجارتی همگرایی و در نتیجه صعود هوای گرم و مرطوب اتفاق می افتد و به دنبال آن در اثر فعالیتهای همرفتی و بارندگی ، گرمای نهان به طور گسترده ای در اتمسفر فوقانی آزاد می شود و در این حال زمینه ای مساعد جهت یک شارش برگشتی به سمت شرق و به موازات استوا در اتمسفر فوقانی پدید می آید و در پی آن هوای خشک در شرق آرام استوایی نزول می کند . بنابراین در شرق آرام استوایی ناحیه پر فشار سطحی و در غرب آرام استوایی ناحیه کم فشار سطحی شکل میگیرد و به دلیل گرادیان فشار به وجود آمده ، حرکتی از شرق به غرب در سطح و موازات استوا ایجاد شده و بدین سان گردش واکر که حاصل گرمایش آدیاباتیک در نواحی استوایی است شکل می گیرد . همراه با بادهای تجاری جنوب شرقی قوی، گردش واکر شدت می یابد اما قدرت گردش واکر با دمای سطح دریا در شرق آرام استوایی نیز در ارتباط است به این ترتیب زمانی که دماهای سطحی دریا در شرق آرام استوایی پایین تر از حد نرمال است (شرایط عکس ال نینو که لانینا نام گرفته است ) بادهای تجاری و گردش واکر در قویترین وضعیت خود قرار دارند . تحت این شرایط ، شرق استرالیا ، اندونزی و هندوستان از هوایی مرطوب و باران زا برخوردارند و شرق آرام استوایی هوای خشک حاکم است واین شرایط عادی منطقه می باشد . اما زمان وقوع رویداد ENSO یعنی شرایط غیر عادی منطقه ، زمانی است که گردش واکر ضعیف شده و به دنبال آن هوای خشک و کم باران حاکم می شود .

مشخصات ال نینو

در طول پدیده ال نینو بادها در استوا بر روی اقیانوس از غرب به شرق می وزند . این بادها در سطح آب اقیانوس جابجا شده و آبهای گرم سطح اقیانوس را که به وسیله خورشید در مناطق حاره ای حرارت دیده اند ، به سواحل غربی شمال وجنوب قاره آمریکا می آورد . به دنبال آبهای گرم بارندگی نیز به سمت مشرق متمایل  می شود ، به همراه سیل در پرو و خشکسالی در اندونزی واسترالیا.

نشانه کلیدی ال نینو ؛ افزایش دمای غیر عادی در امتداد و هر دو طرف خط استوا در اقیانوس آرام مرکزی و شرقی است . این جریان هر چند سال یک بار با یک گرمایش عظیم وغیر معمول همراه می شود، به طوری که در این حال دمای سطح دریا حداقل برای چند ماه پیاپی در سه تا پنج محل ساحلی بالای حد نرمال می  رود ، و در پی آن دمای سطح دریا برای یک سال و یا حتی بیشتر به صورت غیر عادی باقی می ماند ؛ و برای برگشت به شرایط عادی منطقه ، حداقل تا ژانویه یا مارس آینده زمان لازم است  النینو اصولاَََ تغییراتی در موقعیت تند بادها به وجود آورده  و موجب پدید آمدن رفتارهای آب و هوایی غیر معمول در کره زمین می گردد . تغییرات در تند بادها که توسط  ESNO   صورت می گیرد بر آب و هوا نه تنها در شمال و جنوب قاره آمریکا ؛ بلکه  در نقاط دور دستی همچون آفریقا و نواحی جنوبگان  تاثیر می گذارد .   در حالت عادی آب و هوای نواحی گرمسیری منطقه غرب دارای دمای بیشتر از 10 درجه سانتیگراد نسبت به سواحل شرق پرو و اکوادور می باشد.

برگشتی به صورت یک مجموعه به هم بافته به طرف شرق حرکت کرده و سرانجام سیستم کامل جریانهای اقیانوسی _ جوی غربی در منطقه فوق حاکم شده و تا پایان مرحله ال نینو وجود دارد . لازم به ذکر است که ؛ ناهنجاریهای شدید سطح آرام غربی بویژه در مرحله لانینا و لزوم برگشت به حالت تعادل خود نیز همراه با سازوکارهای فوق الذکر  ( بادغربی و زبانه آب برگشتی ) در ایجاد پدیده ال نینو موثر می باشد .  این حالت مشابه امواج سش (  Seiche Wave امواج ایستا ) بوده ولی سازوکار آن حالت ترکیبی بین امواج انتقالی و ایستا را نشان می دهد . بنا به عقیده برخی دانشمندان این حرکات آب ناشی از امواج کلوین ( Kelvin) یعنی تلفیقی از اثرات دینامیکی دمایی آب و نیروی کوریولیس می باشد .   با توجه به این توضیحات آن چه مسلم است تغییر فشار هوا و گرایش به شاخص پایین نوسان جنوبی نسبت به برگشت آب در الویت بوده و سازوکار موجبه آن نیز سرمایش نسبی آب گرم غرب آرام استوایی به دلیل ابر آلودگی بالا و بارشهای فراوان در مرحله لانینا و اندکی بعد از آن می باشد . متقابلاً در شرق آرام با وجود بالا آیی آب سرد عمقی به دلیل هوای صاف و ساعات آفتابی بالا ، به ویژه در حوالی پرفشار غرب آمریکای جنوبی در طی دوره تکرار  ( تقریباً 5سال ) آب بانسبه گرمتر شده و کم فشار می شود به ویژه در تاهیتی.

با این تفسیر توالی مراحل شاخص بالا و پایین و بروز ال نینو ولانینا را می توان بدین گونه درنظر گرفت؛ که ابتدا لانینا اتفاق می افتد و متعاقب آن در فاصله زمانی  نسبتاً کوتاهی ال نینو صورت می گیرد ولی فاصله زمانی بین وقوع ال نینو تا لانینا بیشتر است . در هر دو پدیده نقش  سرویس دهی آب گرم منطقه مرکزی اقیانوس آرام استوایی از اهمیت زیادی برخوردار است و تداوم هر کدام به ایجاد وذخیره سازی آب گرم در این منطقه بستگی دارد.

روش محاسبه و اندازه گیری پدیده ال نینو:

برای مطالعه پدیده ال نینو  از فرایند "پیوند از دور" استفاده می شود . طی این فرایند اقلیم شناسان با استفاده از روابط آماری مانند همبستگی و گراسیون رابطه احتمالی موجود  بین تغییرات عناصر اقلیمی نقاط مختلف جهان را شناسایی وبررسی می کنند . این نوع پیوندهای دور وروابط ، تحت نام عمومی شاخص قرار می گیرند ، مانند شاخص وزش مداری بادهای غربی ، یا شاخص آتلانتیک شمالی .

 یکی دیگر از شا خصها ، شاخص نوسان جنوبی(soi) است که توسط واکر به شرح زیر محاسبه شده است :  

                                                      SOI=Pt-Pd 

که در آن Pt  نشانگر فشار سطح دریا در ایستگاه  تاهیتی و Pd فشار سطح دریا در داروین است. هر قدر فشار تاهیتی بیشتر باشد ، نشان می دهد که پر فشار پرو بیشتر از حد معمول به طرف شمال جابجا شده است و جریا ن آب سرد پرو بیشتر به استوا نزدیک شده است .

شاخص نوسان جنوبی تغییرات  و وابستگیهای پراکندگی فشار را در تابستان نیمکره جنوبی در اقیانوس آرام اندازه می گیرد . اندازه های بالای آن نشان می دهد، که شیب فشار سطح دریا بین شرق و غرب اقیانوس آرام شدیدتر است . اندازه های کمتر شاخص نشان می دهد ؛ که پر فشار ، پرو را  نمی پوشاند .       

نوسانهای آب وهوایی ایران و پدیده انسو:

انسو (  ENSO ) نشانگر یک سازوکار جهانی بوده و لذا تاثیرات آن فراتر از یک قاره یا یک کشور است . با جابجایی وتغییر جهت جریانهای هوا در آغاز و اثنای دوره ال نینو ( شاخص پایین ) و لانینا (شاخص بالا ) مناطق مختلف تحت تاثیرهای گوناگونی قرار می گیرند .  هرچند این دگرگونی ها در عرضهای حاره و جنب حاره رو به استوا شناخته شده ولی در نواحی دیگر مثل مدیترانه، خاورمیانه و ایران تاثیر گذاری آنها هنوز در پرده ابهام است .   همان گونه که می دانیم ایران کشوری با آب و هوای خشک تا نیمه خشک می باشد ، که بین عرضهای 25تا 40 درجه شمالی قرار گرفته است ، و به علت دارا بودن اشکال گوناگون ناهمواریها  ، نسبت به دیگر کشورهای خاورمیانه از آب وهوای متنوعی برخوردار است .  البته این حالت تنها ناشی از تنوع ناهمواریها نبوده ؛ بلکه بیشتر از جریانهای جوی در مقیاس جهانی و سینوپتیکی نشات می گیرد .

در مورد تاثیر پدیده انسو در آب وهوا ی کشور ابتدا باید ا ذعان کرد که دوری و نزدیکی مناطق مختلف با ناحیه شرق آرام استوایی در میزان تاثیر گذاری موثر است و بدیهی است که بین میزان تاثیر و دوری از منطقه فوق رابطه معکوس وجود دارد .  چون شاخص نوسان جنوبی در حال حاضر تنها شاخص عددی مورد استفاده برای مطالعه پدیده انسو و سازوکارهای ال نینوو لانینا در واقع یک فرایند فیزیکی در رابطه با آن است ، لذا در بررسی پدیده انسو فعلاًجز شاخص نوسان جنوبی ، کمیت دیگری وجود ندارد .

یک مقایسه ساده آماری که بین خشکسالیها و ترسالیهای کشور نوسان جنوبی انجام گرفت ؛ نشان داد که خشکسالیهای ایران در 1966 ، 71_1970 ، 1973 ، 1978 ، 89_ 1988 ؛ میلادی با شاخص بالا ( لانینا  ) و ترسالیهای کشور در 1969 ، 1972 ، 1976 ، 1982 ، 1986 ؛ میلادی باشاخص پایین ( ال نینو ) همزمان بوده است . ( خوش اخلاق 1377)

 بررسی بارش سالانه ایران :

در طول سی سال ( 63_ 1962 الی 92 _ 1991 ) شاخص استاندارد محاسبه شده برای متوسط بارش کشور در بیشتر موارد نسبت به شاخص نوسان جنوبی معکوس است . البته مواردی نیز دیده می شود که در آنها همخوانی وجود دارد ، ولی چندان شدید نبوده و فراوانی کمی دارند . بعلاوه هموارسازی چند جمله ای که در مورد داده ها انجام شد ؛ نشانگر روند متفاوت در منحنی شاخص  بارش کشور و نوسان جنوبی است . ضریب همبستگی  بارش سی ساله 37 ایستگاه کشور با بارش سالانه نوسان جنوبی نشانگر فراوانی زیاد ضرائب منفی بارش این ایستگاه نسبت به شاخص مذکور می باشد 0

این مقادیر از لحاظ آماری معنی دار نبوده و فقط در چند ایستگاه معنی دار است ولی نکته مهم تعداد ایستگاههای دارای ارقام منفی می باشد ، که به 31 مورد می رسد. از این تعداد 22 ایستگاه ضریب همبستگی کمتر از  r=0/18 دارند. منفی بودن ضرایب همبستگی نشانگر این است که در دوره شاخص بالا ، بارش ایران کاهش ، ودر دوره شاخص پایین ، افزایش می یابد.

‌چگونگی تاثیر گذاری پدیده انسو در ناهنجاریهای بارش ایران

در پدیده انسو تغییرات فشار هوا و وقوع شاخص بالا یا پایین نوسان جنوبی نسبت به رویداد ال نینو و لانینا تقدم زمانی دارد و نیز این که مرحله لانینا و ناهنجاری سطح آب اقیانوس نهایتاً به رخداد  ال نینو منجر می شود .   در مرحله شاخص بالا و وقوع لانینا در استرالیا ی شمالی و جنوب شرقی آسیا بارشهای زیادی اتفاق می افتد و بالعکس در حوالی جنوب خاورمیانه  و دریای عرب ( میان شبه جزیره عربستان و هند، در جنوب دریای عمان ) هوا حالت فرونشینی دارد و پر فشارها ی جنب حاره در این قسمت تقویت شده  و به صورت نیمروزان گسترش می یابد  که از حوالی استوا تا ناحیه رو به قطب کمربند پر فشار جنب حاره کشیده می شود . متقابلاً در دوره شاخص پایین و پدیده ال نینو در استرالیای شمالی و جنوی شرق آسیا بارش به شدت کاهش یافته و جریان هوا در جنوب خاورمیانه و جنوب غرب آسیا از افزایش برخوردار بوده و احتمالاً کم فشار سودانی و دریای سرخ نسبت به متوسط قویتر بوده و انتقال دهنده انرژی و رطوبت عرضهای استوایی به سمت عرضهای میانه و بالا می باشد .

 در مقیاس  نیمروزان وقتی کم فشار درون حاره ای در شرق آرام به دلیل فرایند ال نینو گسترش یافت ، پر فشارجنب حاره ای  موازی با آن به طرفین رانده شده و  کمربند پر فشار های جنب حاره ای به سمت قطبین سوق می یابد . بالمال تاوه قطبی (  Polar Vartex) به نیمکره مقابل لغزیده و سطح غربی پیرا قطبی ircumpolar Westerly)) افزایش می یابد .

به دنبال این سازوکار ، سیستم پر فشار جنب حاره در نیمکره شرقی به سمت استوا عقب نشسته و در مقابل ، کمربند بادهای غربی و امواج آن به طرف استوا پیشروی   می کند و در خاورمیانه و ایران  ( با شدت و ضعف ) دوره مرطوبتری آغاز می شود 0

در وضعیت لا نینا پر فشارهای موجود در نیمکره غربی به ویژه در امتداد نیمروزان 90 درجه غربی قوی تر است که علت آن وجود جریانهای سرد کالیفرنیا ، همبولت در شرق اقیانوس آرام است . در این شرایط کم فشار درون حاره ای ضعیف و پر فشار جنب حاره به سمت استوا سوق یافته و متقابلاً در نیمکره مقابل  پر فشارهای مذکور به دلیل تقویت نسبی کم فشار اخیر به سمت قطب کشیده می شوند و در خاورمیانه و ایران وقوع خشکسالیها ، فراوانی نسبتاً بیشتری می یابد.    البته این نکته را باید پذیرفت ؛ که برخی از مراحل شاخص پایین ( ال نینوی سال 73_1972) درکشور ما مقارن با خشکسالی بوده است . در این مورد تغییرات در هم بافته الگوهای جهانی و سینوپتیکی نیز موثر  می باشد .

برای مثال می توان به موقعیت و ارتفاع تاوه قطبی و نیز جهت گیری محور تاوه و پشته بادهای غربی در آسیا نسبت به مناطق خاص مانند کوههای اورال یا شبه جزیره اسکاندیناوی اشاره کرد .

در این خصوص لغزش تاوه قطبی ( فرضاً رویداد ال نینو ) به سمت شرق اورال باعث جریان شمال غربی در کشور و آغاز دوره خشک وانتقال آن به غرب اورال باعث جریان جنوب غربی و دوره مرطوب می شود ؛ که حالت اخیر فراوانی بیشتری دارد. 

 تاثیرات ال نینو بر زندگی بشر:

در زمان استیلای پدیده ال نینو پر فشار جنب حاره پرو به دنبال جریان آب سرد پرو به طرف جنوب جابجا  می شود به دنبال این تغییرات جریان آب گرم ، سواحل پرو  و سواحل اکوادور را هم در  برمی گیرد . این جریان گرمتر و کم املاح تر و در نتیجه از مواد غذایی فقیر تر است .

علاوه بر آن در سواحل پرو مانع بالا آمدن آبهای حاصل خیزتر زیرین می شود ؛ که این سبب مرگ ومیر ماهیها و بخصوص ماهی کولی که غذای عمده پرندگان دریایی است می شود . به دنبال مرگ و میر ماهیان ، میلیونها پرنده دریایی به علت عدم وجود غذای عمده خود یعنی ماهی کولی در ساحل نابود می شوند ؛ که این لطمه اقتصادی جبران ناپذیری را در صنایع ماهیگیری و کود مرغ دریایی گیری برای کشورهای پرو و اکوادور به بار می آورد .

از آسیب های محلی دیگر ؛ بارندگی های سیل آسا در بخشهایی  از سواحل پرو و اکوادور که به طور معمول لم یزرع می باشد ، است که سبب ته نشست ههای گلی و تخریب شالوده این مناطق می شود و در مجموع به دلیل شرایط نابهنجار به وجود آمده ، پدیده ال نینو در منطقه به عنوان فاجعه طبیعت شناخته شده است .  

       نـتـایـج :

پدیده انسو سازو کار در مقیاس جهانی بوده و نقاط گوناگون کره زمین با شدت و ضعف از آن تاثیر می پذیرند.

با وجود محرز بودن رابطه بین شاخص نوسان جنوبی وبارشهای کشور به سبب بعد مسافت بین آن منطقه و  ایران و نیز وجود عوامل دیگر اثرات آن تعدیل ، تخفیف و یا حتی به شکل معکوس در می آید.

پدیده انسو نه مستقیماًً بلکه به صورت غیر مستقیم از طریق دگرگون سازی الگوهای گردش عمومی جو و مراکز فشار مربوطه  یا یه عبارت دیگر از طریق "پیوند از دور "در شرایط آب وهوایی کشور تاثیر می گذارد .

با توجه به داده های شاخص بارش کشور و نوسان جنویی تقریباً در حدود 65% و بیشتر موارد خشکسالی کشور با شاخص بالا " لانینا" و 35% و کمتر با شاخص پایین "ال نینو " همراه بوده است .البته این ارقام تقریبی بوده و نیاز به بررسیهای بیشتر دارد .

با توجه به موقعیت مکانی و استقرار متفاوت امواج راسبی (Rossby Wave) وسیستمههای مربوطه در دوره های ال نینو و لا نینا ، وقوع پدیده های اخیر ، معیار کاملی برای پیش بینی دقیق تغیرات بارش نبوده است ، ولی نشان دهنده این است که شرایط آب وهوایی کشضور دچار تغییرات مشخصی خواهد شد .



موضوع مطلب :




موضوعات
پيوندها
RSS Feed