بي هنجاري ميدان باد و كم فشارهاي قطبي در جنوبگان

پيشينه و اهداف:جنوبگان، پنجمين قاره روي كره زمين، سرزمين پهناوري در نزديكي قطب جنوب است كه مانند قلبي تپنده‌ در آهنگ زندگي كره زمين در جهت شكل‌گيري و كنترل‌ سيستم‌هاي جوي-اقيانوسي و تعادل گرمايي آن  نقش آفريني مي‌كند. همچنين اين قاره از جنبه‌هاي گوناگون علمي، سياسي و اقتصادي اهميت ويژه‌اي دارد كه روز به روز بيشتر مورد توجه كشورهاي مختلف قرار مي‌گيرد. پديده‌هاي حدي جوي و اقيانوسي اين منطقه تاثير زيادي در كنترل آب و هوايي كره زمين دارند. يكي از اين پديده‌هاي قابل توجه، چرخندهاي ميان مقياس قطبي است. اين چرخندها در شرايط ويژه‌اي تبديل به كم‌فشارهاي قطبي مي‌گردند كه شرايط مدل‌سازي و پيش‌بيني را سخت‌تر مي‌كنند. در اين تحقيق با استفاده از داده‌هاي ماهواره‌اي اسكترومتري و داده‌هاي پس‌پردازش شده ضمن بررسي آنومالي باد در بازه زماني 2000-2020، مناطق مستعد شكل‌گيري چرخندهاي ميان مقياس مورد بررسي قرار گرفت و معيارهاي شكل‌گيري كم فشارهاي قطبي ارائه گرديد. روش ها : منطقه جنوبگان نقش ويژه‌اي در كنترل دمايي و تعيين اقليم كره زمين دارد. به دليل شرايط جغرافيايي جنوبگان، كم فشارهاي مختلفي در اين منطقه شكل مي‌گيرند و نه تنها بر اقليم آن منطقه تاثير مي‌گذارند بلكه در اقليم كره زمين نقش‌آفريني مي‌كنند. چرخندهاي ميان مقياس با قطر كمتر از 2000 كيلومتر و سرعت باد سطحي بالاتر از 14 متر برثانيه حاصل از جبهه‌هاي اصلي در قطب‌ها به عنوان كم‌فشارهاي قطبي دسته‌بندي مي‌گردند. براي بررسي اين موضوع از داده‌هاي باد سطحي مركز ملي تحقيقات جو NCEP/NCAR با دقت مكاني 0.25 استفاده گرديد. سپس با استفاده از روش آماري چند متغيره توابع متعامد تجربي، آنومالي باد سطحي منطقه  مورد مطالعه استخراج شد. در ادامه، ضمن مطالعه روش‌هاي مختلف شناسايي كم‌فشارهاي قطبي، با استفاده از باد سطحي اسكترومتري ماهواره‌اي، دماي سطحي، دماي 500 هكتوپاسگال و عمر پايداري كم فشار حاصل مجموعه داده‌هاي پس‌پردازش ERA5، چرخندهاي ميان مقياس و كم فشارهاي منطقه مورد مطالعه، بررسي شد. براي مسيريابي كم‌فشار قطبي از الگوريتم چرخنديابي و رديابي تمام ويژگي‌هاي چرخندهاي ميان مقياس استفاده شد. يافته ها:بررسي آنومالي بادسطحي با استفاده از توابع متعامد تجربي نشان مي‌دهد، مولفه اول آن بيانگر حدود 51% از كل واريانس باد سطحي است. اين مولفه الگوي آنومالي قوي‌تري را در فصول زمستان نسبت به تابستان دارد (نتايج در اين مقاله آورده نشده است) و اين مولفه نشاندهنده الگوي باد غالب منطقه است و واريانس شديد در سمت غرب جنوبگان مشاهده مي‌شود. همچنين اين مولفه نشان مي‌دهد در بخش خشكي منطقه آنومالي باد بيشتر از بخش اقيانوسي است اين مي‌تواند به دليل ساختار حوضه جنوبگان اتفاق بيافتد. بر اين اساس در بخش اقيانوسي منطقه مورد مطالعه،  بر روي درياي آموندسن كه در امتداد اقيانوس آرام جنوبي در غرب جنوبگان قرار دارد، آنومالي باد بيشتر از مناطق ديگر اقيانوسي جنوبگان برآورد مي‌شود. اين الگو مي‌تواند ناشي از جريانات آب گرم و سرد منطقه باشد كه نياز به مطالعه و بررسي جدي دارد. مولفه دوم آنومالي باد سطحي حدود 20% از واريانس كل را به خود اختصاص داده است. بيشترين مقدار آن را بر روي درياي ودل نشان مي‌دهد در اين منطقه پيچه ودل غالب است و مي‌تواند ناشي از اندركنش جو-اقيانوس و سيستم هاي جوي حاكم بر روي منطقه باشد. مولفه‌هاي سوم و چهارم آنومالي هر كدام حدود 10% از كل واريانس باد سطحي را نشان مي‌دهند. مولفه سوم بيشترين آنومالي در درياي راس و لايه يخي راس غالب است و مولفه چهارم علاوه بر درياي راس و لايه يخي راس  در درياي ودل نيز بيشترين تغييرات را نشان مي‌دهد. بر اين اساس  دو پيچه راس و ودل نقش بسزايي در تعيين الگوي باد جنوبگان بازي مي‌كنند. با توجه به معيارهاي ارائه شده براي شناسايي چرخندهاي ميان مقياس، كم‌فشارهاي قطبي با استفاده از داده‌هاي اسكترومتري ماهواره اي و بازتحليل قابل شناسايي و بررسي است. نتيجه گيري:  پديده‌هاي حدي در عرض‌هاي بالا و نزديك قطب شمال و جنوب  كره زمين با شدت بيشتري باعث اندركنش جو-اقيانوس مي‌شوند. سرعت بالاي بادسطحي در اين مناطق باعث شكل‌گيري امواج خيلي بلند در سطح اقيانوس‎‌هاي اين مناطق مي‌گردد. در بين اين پديده‌ها يك سري پديده‌هاي كمتر شناخته شده‌اي مانند كم فشارهاي قطبي وجود دارد كه اطلاعات كمي از آنها در دسترس است. به طوري كه در خيلي از موارد در داده‌هاي پس‌پردازش شده در نظر گرفته نشده است. بنابراين لازم است ضمن استخراج و دسته‌بندي اين كم‌فشارها عملكرد مدل‌هاي ديناميكي جوي و اقيانوسي را ارتقا داد. نتايج اين تحقيق نشان مي دهد، اولين مولفه بي هنجاري كه حدود 51 % از كل واريانس را به خود اختصاص داده است، در مناطق كوهستاني و نيز جنوب شرقي قطب جنوب بي هنجاري باد بيشتر از ديگر بخش هاي منطقه مورد مطالعه است. در حالي كه مولفه هاي دوم و سوم بيشترين بي هنجاري را بر روي صفحات يخي راس و ران نشان مي دهند كه ناشي از اثر پديده هاي محلي است و نياز به مطالعه بيشتر دارد.