بررسي موردي چينش قائم باد سطوح پايين در فرودگاه مهرآباد

A case study on low level vertical wind shear in Mehrabad Airport

يكي از پديده‌هاي هواشناسي كه بويژه در هواشناسي هوانوردي مورد توجه پژوهشگران قرار مي‌گيرد چينش قائم باد سطوح پايين است.‌اين كميت در نزديكي سطح زمين در اثر اختلاف برداري باد افقي در يك لايه كم عمق در راستاي افقي يا قائم‌ايجاد مي‌شود.‌اين اختلاف مي‌تواند در اثر تغيير سمت يا سرعت و يا تفاوت همزمان هر دو كميت‌ايجاد گردد. در‌اين پژوهش با بكارگيري داده‌هاي دو ثانيه‌اي‌ايستگاه كاوش جو فرودگاه مهرآباد تهران در ماه‌هاي ژانويه و ژولاي سال2010 ميلادي، چينش قائم باد سطوح پايين در فرودگاه مهرآباد بررسي شد.‌اين داده ها كه براي اولين بار در‌ايران مورد استفاده قرار گرفت، از مركز فن آوري اطلاعات سازمان هواشناسي گرفته شده است. براي محاسبه چينش قائم باد سطوح پايين در‌اين پژوهش، ابتدا فاصله 620 متري از سطح آنمومتر(سطح 10 متري) به بازه‌هاي 30 متري(100 پائي) تقسيم شد و سپس. داده‌هاي سمت و سرعت باد در لايه‌هاي‌ايجاد شده بدست آمد. در ادامه چينش قائم بادسطوح پايين  محاسبه و بررسي شد. نتايج نشان داد كه در ماه ژانويه چينش قائم باد سطوح پايين غير همرفتي در اثر عبور جبهه‌هاي جوي و وارونگي دما‌ايجاد شده است. چينش قائم باد سطوح پايين در‌اين ماه در‌ايستگاه مهرآباد، در لايه‌هاي مختلفي رخ داده است و فراواني چينش قائم باد ضعيف در‌اين ماه بيشتر مي‌باشد. بيشترين مقدار‌اين كميت در‌اين ماه به ساعت 0000 گرينويچ مربوط مي‌شود كه در روزهاي چهارم و بيست و سوم ژانويه در لايه 71-10 متري با مقادير به ترتيب 14.2 و 12.3 بر حسب2-^10 بر ثانيه رخ داده است. از بررسي چينش قائم باد سطوح پايين در روزهاي مختلف ماه ژولاي ديده مي‌شود كه چينش قائم باد در‌اين ماه در اثر وارونگي دما‌ايجاد شده است. در‌اين ماه فراواني رخداد چينش قائم باد در لايه 10-71 متري بيشتراست. . بيشترين مقدار‌اين كميت در‌اين ماه در ساعت 1200 گرينويچ روز چهادهم ژولاي در لايه 71-10 متري با مقدار 16.7 بر حسب210 بر ثانيه برآورد شده است. بررسي چينش قائم باد در ماه ژولاي‌اين سال نشان مي‌دهد كه در 35 درصد موارد، چينش قائم باد سطوح پايين رخ داده است كه 22 درصد آن از نوع ضعيف، 11 درصد از نوع متوسط و 2 درصد از نوع شديد بوده است. شايان ذكر است كه فراواني چينش قائم باد متوسط در ماه ژولاي  نسبت به ماه ژانويه بيشتر مي‌باشد.

Abstract Every two second Radio sound data of Mehrabad airport upper air station in Tehran for January and July 2010 is used in this research to investigate low level vertical wind shear (LLVWS) in the station. Results show in January nonconvective LLVWS were caused by temperature inversion and front transitions. Vertical shear occurred in different layers and its weak vertical shear frequency is significant in this month. The highest shear values were observed on 4th and 23rd January at 0000UTC. Survey of the LLVWS on different days of the month show the phenomenon mainly caused by inversion and is greater in the layer 10 to 71m above the ground with different intensities. Frequency of moderate intensities in July is more than January. In this month 35% of cases had LLVWS, within those cases 22% are weak, 11% moderate and 2% are intense.  Introduction. Vertical wind shear is a complicated problem in aviation meteorology and tropical cyclone and has been on the center of attention of researchers. Based on the recommendation of WMO since 1960s; it was considered more drastically and publication No. 230 of WMO published in 1969 which is mainly devoted to results of investigations of world researchers. Among the researchers in the publication which investigated vertical wind shear in boundary layer are Kosano, Robert and Pettitt (1969). Later there have been many specialized studies on the subject which we can name Sinclier (1991), Arkell (2000). Sinklier et.al in a paper investigated wind shear in low level flights to reveal the phenomenon and for use in warnings. Arkell investigated types of wind shear and its forecast procedures from aeronautical meteorology view. The purpose of this study is to determine different layers LLVWS in the Mehrabad airport in July and January as a representative to warm and cold months to ease landing and take off operations.            Materials and methods. The Mehrabad airport station is located at the geographical position of 51.31° E and 35.69° N  and height of 1191m above mean sea level.  It is an aviation met station with twice daily soundings. To investigate wind shear, every 2 second wind data of the station at 0000 and 1200UTC is used. LLVWS is defined when the vertical wind speed difference is at least 5mps/100ft and is dominant from surface to 2000ft aloft[18],[11]. The surface wind speed is measured at 10m above the ground, so the height 0f 2030 is divided to 20 sublayers of 100ft. Then, through routine meteorology procedures, data related to the base and top of the shallow layers is obtained. Typically the data is presented in Table 3. We computed vertical wind shear using the equation (1). The phenomenon is considered significant when. Results and discussion.The data Survey shows non convective vertical wind shear in January results from frontal movements and inversions. During the month, the phenomena occurred in different layers above the station with higher frequencies of weak LLVWS cases. The maxima of the phenomena were at 0000UTC on 4th and 23rd of January. The data Survey in July show inversions are the main reason for vertical wind shear and it occurred with different intensities and more frequent within the 10 to71 m layer above the ground. The survey indicate within July 35% of cases were LLVWS, 63% of them of weak intensity, 31% moderate and 6% severe.   Conclusion. January and July 2010 wind profile data in a 2030ft layer divided to 100ft sublayers show that atmospheric fronts in January and inversions in July are the main reason for of LLVWSin the Mehrabad meteorology station. The maximum cold season wind shear occurs at 0000UTC and warm season at 1200UTC. Since in warm seasons the dominant heat low on Iran diminishes at 0000UTC and gets its maxima in 1800UTC, thus intensified afternoon easterly winds dominates Iranian plateau and transfers desert warm air toward Mehrabad airport. This mechanism causes low level convection in Mehrabad in midday.