نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکترای دانشگاه شهید بهشتی،تهران ،ایران
2 استادیاردانشکده علوم زمین، گروه جفرافیای دانشگاه شهید بهشتی،تهران ،ایران
3 استادیار دانشگاه شهید بهشتی،تهران ،ایران
چکیده
تازه های تحقیق
خسارت وارد شده توسط باد، مربوط به نیروی است که باد به یک مانع وارد میکند که متناسب با مربع سرعت باد است. جست بادهای شدید میتوانند آسیبهای ساختاری قابل توجهی از جمله تخریب زیرساختها مانند خطوط انتقال برق، نیروگاههای بادی، خورشیدی و منازل مسکونی ایجاد کنند. منطقه مورد مطالعه از قطبهای کشاورزی کشور ایران است، همزمانی وقوع پدیدههای همرفتی در فصل بهار با فصل رویش و گلدهی باغات، وقوع پدیده جست باد میتواند آسیب جدی به محصولات کشاورزی وارد نماید، لذا درک ویژگیهای جست بادها، برای کمک به برنامه ریزی بهتر و به حداقل رساندن تلفات مستقیم و طراحی مناسب ساختمانها و زیرساختها ضروری است. مطالعه حاضر به منظور بررسی توزیع فضایی و مکانی جست بادها و ارتباط آن با الگوهای پیوند از دور انجام گرفت بدین منظور بعد از جمع آوری رخداد های جست باد از ایستگاههای متار برای تعیین روند فصلی از روش من کندال و آماره P_value در محیط برنامه نویسی R استفاده شد. در مرحله بعد برای بررسی میزان اثر گذاری عناصر هواشناسی فشار و دما در ایجاد جست بادها از رویکردهای رگرسیون در الگوریتمهای یادگیری ماشین (رگرسیون خطی چندگانه، رگرسیون لاسو و روش وزندهی نسبی) با استفاده از بسته Tidymodels تمرکز گردید. در نهایت جهت بررسی میزان اثرگذاری هر متغیر پیشگو (الگوهای پیوند از دور) بر متغیر پاسخ (جست باد) از رگرسیون لاسو و ضریب همبستگی اسپرمن در محیط برنامه نویسی R استفاده گردید. از لحاظ توزیع مکانی جست بادها، بخشهای شمال شرقی منطقه (استانهای آذربایجان شرقی، اردبیل، قزوین) مستعد رخداد وزش بیشتر باد جستی نسبت به بخشهای دیگر منطقه میباشند، بطوریکه بیشترین رخدادها در ایستگاههای فرودگاه اردبیل (2843 رخداد)، ایستگاه مراغه (2064 رخداد)، ایستگاه تاکستان (1844 رخداد) و ایستگاه تبریز (1555 رخداد) ثبت گردیده است. از لحاظ وقوع جست باد فصل بهار با بیشترین رخداد در تمام ایستگاههای مورد مطالعه دارای بیشترین فراوانی میباشد. با توجه به بالا بودن عامل همرفت در این فصل (بالا بودن رطوبت جو و ساعات افتابی)، به نظر میرسد سیستمهای همرفتی منبع اصلی جست بادها در این فصل باشند. نتایج این بخش از تحقیق با نتایج تحقیقاتی که در زمینه جست باد توسط محمدی و همکاران (1402) و نتایج تحقیقات قویدل و همکاران (2017) صورت گرفته است که معتقد بودند بیشترین رخداد جست باد در نیمه اول سال مخصوصاْ فصل بهار رخ داده است، همخوانی دارد. بعد از فصل بهار، فصل زمستان از نظر رخداد جست باد در مرتبه دوم قرار دارد. در این فصل در کنار سیستمهای سینوپتیکی که باعث شکل گیری جست بادها میشوند، عوامل محلی نیز بر تشدید جست بادها تأثیرگذار هستند. در بررسی میزان تأثیرگذاری هر یک از مولفههای پیشگو (فشار و دما) بر متغیر پاسخ (جست باد) بر اساس برونداد نتایج مدل (MLR) و (RW)، مشخص گردید که در 67 درصد ایستگاههای متار، عنصر فشار هوا بعنوان مهمترین عامل تأثیرگذار در رخداد جست باد معرفی میشود. در بررسی روند فصلی جست بادها، در فصل زمستان بخاطر بالا بودن میزان عبور سامانههای ناپایدار جوی از منطقه در 78 درصد ایستگاهها رخداد جست باد حالت افزایشی دارد. در فصل بهار به علت افزایش دمای سطحی، رطوبت کافی در جو و ناپایداری بیشتر در لایه مرزی، شرایط مطلوب برای تشکیل همرفت عمیق و وقوع تعداد بیشتر توفانهای تندری همراه با جست باد فراهم میشود، بگونهای که در بیش از 72 درصد ایستگاهها، جست بادها روند افزایشی دارند. که از این تعداد ایستگاههای خرم آباد، آبدانان، همدان فرودگاه و ارومیه دارای روند صعودی معنادار میباشند. در فصل تابستان روند غالب در بخش اعظم منطقه، روند صعودی است. در فصل پاییز، بطور کلی ایستگاههای بخشهای جنوبی، غربی و شمال غربی منطقه دارای رخداد افزایش میباشند و هر چقدر به سمت نواحی داخلی منطقه حرکت میکنیم از وقوع جست باد کاهسته میشود. الگوهای پیوند از دور که بیانگر تغییرات دما و فشار هوا هستند، یکی از تأثیرگذارترین پارامترها در مقیاس جهانی بر الگوهای آب و هوایی به ویژه رخدادهای حدی از قبیل جست بادها هستند. در فصل زمستان الگوی شرق اطلس- غرب روسیه (EA/WR) و الگوی قطبی و اوراسیا (POL) از مهمترین متغیرهای پیشگوی تأثیرگذار در رخداد های جست باد محسوب میشوند. در فصل بهار اهمیت نسبی شاخصهای پیوند از دور، بیانگر نقش مهم الگوهای غرب اقیانوس آرام (WP) و شرق اطلس(EA)بر اثرگذاری رخداد های جست باد میباشند. در فصل تابستان الگوی شرق اطلس (EA) و در فصل پاییز دو الگوی اسکاندیناوی (SCA) و الگوی حاره- نیمکره شمالی (TNH) بیشترین اثرگذاری را در وقوع جست بادها دارند. در همین راستا در ارتباط با روند جست بادها و ارتباط آن با الگوهای پیوند از دور تحقیقی که توسط ازورین-مولینا و همکاران در سال 2016 در اسپانیا و پرتغال صورت گرفت به این نتیجه رسیدند که روند جست بادها در دوره گرم سال (می تا اکتبر) افزایشی و دوره سرد سال (نوامبر تا آوریل) دارای روند کاهشی هستند، همچنین رخداد جست بادها با شاخص نوسان اقیانوس اطلس شمالی دارای همبستگی منفی و با شاخص طبقه بندی نوع آب و هوای جنکینسون- کلیسون همبستگی مثبت نشان میدهد. لازم به ذکر است این پژوهش به منظور به دست آوردن شناختی اولیه از چگونگی توزیع زمانی- مکانی، تعیین روند و ارتباط جست باد ها با سیگنالهای اقلیمی صورت گرفت. نتایج این تحقیق میتواند مقدمه مطالعات آینده در زمینه پیش بینی وقوع جست باد در منطقه، مورد استفاده قرار گیرد. تشخیص موقعیت زمانی و مکانی رخداد جست باد در کنار ساز وکار شکل گیری این پدیده و ارتباط آن با الگوهای پیوند از دور و در نهایت پیش sبینی آن میتواند به کاهش بلایای طبیعی کمک کند. با توجه به محدودیتها در دادههای مشاهدات موجود (عمدتاْ ایستگاههای هواشناسی بصورت سنتی در ساعت دیده بانی توسط دیده بان مبادرت به انجام گزارش میکنند) این امر میسر نمیشود جز اینکه تمامی ایستگاههای سنجش باد مجهز به سنسورها جهت ثبت گزارشات جهت و سرعت باد بصورت لحظهای باشند.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
In this study, to analyze gusty winds, after collecting gusty wind events from meteorological stations, the Mann-Kendall method and P Value statistic were used to determine the seasonal trend. to investigate the impact of meteorological elements such as pressure, temperature, and teleconnection patterns, regression approaches based on machine learning algorithms in the R programming environment. In terms of spatial distribution, the northeastern parts of the region (Tabriz, Ardabil, and Qazvin provinces) are more prone to gusty winds than other parts of the region. In terms of temporal distribution, most gusty winds occur in spring and winter. In examining the influence of each of the predictor components (pressure and temperature) on the response variable (wind gust) based on the output of the MLR and RW model results, it was determined that in 67 percent of the meteorological stations, the air pressure is introduced as the most important influencing factor in the occurrence of gusty winds. In examining the seasonal trend of gusty winds, the occurrence of gusty winds increases in 78 and 72 percent of stations in winter and spring, respectively. In the summer, the prevailing trend in most of the region is upward, and in the fall, stations in the southern, western, and northwestern parts of the region generally have increased occurrences. In examining the teleconnection patterns, in winter, the East Atlantic-West Russian (EA/WR) pattern and the Polar-Eurasian (POL) pattern, in spring, the West Pacific (WP) and East Atlantic (EA) patterns, in summer the East Atlantic (EA) pattern, and in autumn the two Scandinavian patterns (SCA) and the Tropical-Northern Hemisphere (TNH) pattern are considered to be the most important predictor variables affecting gusty wind events.
کلیدواژهها [English]
جست بادها بدلیل تغییرات لحظهای سرعت و جهت از بادهای بسیار خطرناک برای سازهها مصنوع و طبیعی، و سایر موجودات میباشد. درک ویژگیهای جست بادها، برای کمک به برنامه ریزی بهتر و به حداقل رساندن تلفات مستقیم و طراحی مناسب ساختمانها و زیرساختها ضروری است. در این پژوهش جهت واکاوی جست بادها در منطقه غرب و شمال غرب ایران، در دوره آماری (2021-2012) از دادههای سرعت و جهت باد که به فاصله هر نیم ساعت در ایستگاههای متار گزارش میشود استفاده گردید. جهت تعیین روند فصلی و سالانه از روش من کندال و آماره P_value استفاده شد. برای بررسی میزان اثرگذاری عناصر هواشناسی فشار، دما و الگویهای پیوند از دور از رویکردهای رگرسیون مبناء در الگوریتمهای یادگیری ماشین (رگرسیون خطی چندگانه، رگرسیون لاسو، روش وزندهی نسبی و ضریب همبستگی اسپرمن) در محیط برنامه نویسی R تمرکز گردید. از لحاظ توزیع مکانی، بخشهای شمال شرقی منطقه (استانهای آذربایجانشرقی، اردبیل، قزوین) مستعد رخداد وزش بیشتر باد جستی نسبت به بخشهای دیگر منطقه میباشند. از لحاظ توزیع زمانی در فصل بهار و زمستان بیشترین جست بادها رخ میدهند. بر اساس برونداد نتایج مدل رگرسیون لاسو و وزن دهی نسبی، مشخص گردید که در 67 درصد ایستگاههای متار، عنصر فشار هوا بعنوان مهمترین عامل تأثیرگذار در رخداد جست باد معرفی میشود. در بررسی روند فصلی جست بادها، در فصل زمستان و بهار به ترتیب در 78 و 72 درصد ایستگاهها، رخداد جست باد حالت افزایشی دارد. در فصل تابستان روند غالب در بخش اعظم منطقه، روند صعودی است و در فصل پاییز، بطور کلی ایستگاههای بخشهای جنوبی، غربی و شمال غربی منطقه دارای رخداد افزایشی میباشند و هر چقدر به سمت نواحی داخلی منطقه حرکت میکنیم وقوع جست باد کاهسته میشود. در بررسی الگوهای پیوند از دور، در فصل زمستان الگوی شرق اطلس- غرب روسیه و الگوی قطبی- اوراسیا، در فصل بهار الگوهای غرب اقیانوس آرام و شرق اطلس، در تابستان الگوی شرق اطلس و در فصل پاییز دو الگوی اسکاندیناوی و الگوی حاره- نیمکره شمالی از مهمترین متغیرهای پیشگوی تأثیرگذار در رخداد های جست باد محسوب میشوند.