واکاوی چشمه‌های رطوبت و الگوهای فضایی- زمانی مؤثر بر بارش برف بهاره در استان چهارمحال و بختیاری

. مقدمه

بارش برف از ویژگی‌های اقلیمی مناطق سردسیر است. پوشش برف به توازن انرژی سطح زمین، نگهداشت آب زمستانی و رواناب سالیانه کمک می‌کند و اهمیت فراوانی در مدیریت آب به‌ویژه در بخش کشاورزی دارد. کاهش بارش برف در زمستان و رخداد آن در فصل بهار به‌ویژه پس از بهاری‌شدن درختان، رویدادی مهم است که تحلیل و شناسایی آن برای واکنش بهنگام و کاهش خسارات جانی و مالی مفید خواهد بود. به دلیل کوهستانی‌بودن منطقة غرب ایران، تغییرات زمانی‌مکانی بارش در این منطقه زیاد است و بارش برف بهاره، یکی از مشخصه‌های اقلیمی آن محسوب می‌شود؛ به‌طوری که استان چهارمحال و بختیاری سهم زیادی از بارش‌های فصلی و سالیانه دارد. به این دلایل، رخداد بارش برف در فصل بهار اهمیت دارد و بررسی می‌شود. در فصل بهار سامانه‌های دینامیکی محرک ناپایداری جوّ هنوز در منطقه وجود دارد و در بعضی مواقع ترکیب شرایط دینامیکی‌وترمودینامیکی موجب رخداد بارش‌های سنگین در این فصل می‌شود.

ویلی و آمان[1] (1997) دلیل بارش برف را در آند طی زمستان نیمکرة جنوبی (مه- سپتامبر)، جابه‌جایی شمال‌سوی کم‌فشارهای بریدة توده‌های هوای سرد از اقیانوس آرام دانستند. برهم‌کنش هوای سرد همراه با بادهای غربی با هوای گرم و بسیار مرطوب روی قاره سبب افزایش فراوانی بارش برف می‌شود. الگوهای همدیدی بارش برف در جنوب آلپ نشان داد این پدیده براثر جبهه‌زایی و همسو با شارش غالب است. ارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال خیلی کمتر از میانگین بلندمدت  بود و ناهنجاری دمای تراز 850 هکتوپاسکال به حدود 8- درجة سانتی‌گراد رسید (Perry and Konrad, 2006: 61).بررسی ارتباط بین بارش برف بهاره با بارش فصل تابستان در شمال آمریکا نشان داد نابهنجاری برف بهاره شرایط رطوبت تابستان را متأثر می‌کند؛ به‌طوری که نابهنجاری مثبت (منفی) برف با شرایط مرطوب‌تر (خشک‌تر) از نرمال طی تابستان همراه است و به نابهنجاری رطوبت خاک، دمای سطح و تبخیر منجر می‌شود؛ به گونه‌ای که نابهنجاری مثبت (منفی) برف با تأخیر (تعجیل) در ذوب برف، خاک مرطوب‌تر (خشک‌تر)، دمای هوای خنک‌تر (گرم‌تر) و تبخیر بیشتر (کمتر) در بهار و تابستان همراه است (Quiring & Kluver, 2009: 1213).

 پانزرا و هاسکینز[2] (2014) چهار الگوی همدیدی را برای بارش فرین در منطقة اروپا- آتلانتیک معرفی کردند؛ در الگوی اول، ناوه در غرب و مرکز اروپاست، گردش چرخندی در وردسپهر پایین باعث فرارفت هوای گرم و مرطوب از جنوب ایتالیا به‌سوی جنوب شرق آلپ می‌شود و از آن صعود می‌کند؛ در الگوی دوم، ناوة پهناوری روی مرکز اروپا بین واچرخند قوی اطلس و واچرخند شرق اروپا قرار دارد و بادهای جنوب غربی در وردسپهر بالا و پایین سبب شار رطوبت به منطقة آلپ می‌شود؛ در الگوی سوم، بادهای شمال غربی هوای سرد را به پشتة آلپ هدایت می‌کند و روی اطلس واچرخند قوی دیده می‌شود. گردش چرخندی به فرارفت هوای گرم از جنوب شرق به شرق و جنوب آلپ منجر می‌شود؛ در الگوی چهارم، واچرخند بندالی در وردسپهر بالایی در شمال غرب اسکاتلند، هوای با تاوایی پتانسیل زیاد را از شمال شرق به سوی آلپ می‌راند؛ بخش چرخندی بندال سبب شارش شدید گرم و مرطوب جنوبی به‌سوی ایتالیا می‌شود و شرایط مناسب را برای بارش سنگین برف روی پشتة آلپ ایجاد می‌کند.

دیان و همکاران[3] (2015) عوامل دینامیکی و ترمودینامیکی بارش‌های فرین را در غرب و شرق دریای مدیترانه، فرایندهای جوّی در مقیاس‌های مختلف مانند همرفت محلی، ناوة تراز بالا در مقیاس همدیدی و سامانه‌های همرفتی میان‌مقیاس عنوان کردند. سامانه‌های گردش همدیدی وابسته به بارش برف در آفریقای جنوبی همراه با ناوه‌های عمیق در تراز 500 هکتوپاسکال و فرارفت شدید هوای سرد در سطح به‌سوی شبه‌قاره است (Stander et al., 2016: 8).

در ایران نیز پژوهش‌هایی دربارة بارش برف انجام شده است. این پژوهش‌ها بیشتربرتحلیل‌های همدیدیهواشناسیویافتنالگوهایجوّیمؤثربر اینگونهبارش‌هامتمرکزبودهاست.

علیجانی و همکاران (1389) شرایط همدیدی بارش سنگین را در جنوب شرق ایران در تاریخ 6 ژانویة 2008 بررسی کردند. نتایج نشان داد رخدادبارش سنگینمطالعه‌شدهباشرایطمطلوبهمدیدینظیروجود رطوبتزیاددرترازپایینجوّبه‌ویژهتخلیة رطوبتیشدید ازخلیجفارس،بی‌هنجاری‌هایمنفیشدیددرترازهای میانیجوّواستقرارجریان جتیجنبحاره‌ایدرغربمنطقه مرتبطاست. مطالعة دینامیکی ناوة فشاریدریایسرخ نشان می‌دهد اگرفرارفتتاوایینسبی درشرقدریایمدیترانهیاشمالدریایسرخمثبتباشد،ناوة فشاریدریایسرخبه‌سویشرقدریایمدیترانهحرکتو سامانة بارشی غربوشمال غربایرانرامتأثرمی‌کندوچنانچه فرارفتتاوایینسبیمثبتدر شمال شرقدریایسرخصورتگیرد،سلول‌هایکم‌فشار کوچکی ازناوة فشاریدریایسرخجدامی‌شودوبه‌سویشمال شرقحرکتمی‌کند؛ در این حالتغرب،جنوب غرب وجنوبایرانمتأثرمی‌شوند (مشکواتیومرادی،1383: 64). رخداد بارش‌‌های سنگین و سیل‌‌آسا در جنوب ایران براثر تقویت و گسترش مرکز کم‌‌فشار شمال شرق آفریقا و منطقة همگرایی دریای سرخ و در مواقعی ناشی از ادغام کم‌‌فشار سودان با کم‌‌فشار مدیترانه است (پرنده‌خوزانی و لشکری، 1389: 71).

در پژوهشی دیگر، کریمی و فرج‌زاده (1390)مهم‌ترینمنابعرطوبتیبارش‌هایایران رادریاهایعربومدیترانهبیان کردند. دریاهای سرخ،خزر،عمانوخلیجفارس،دیگر منابع رطوبتی هستند؛ همچنینالگویانتقالرطوبتمتأثر از الگویجریانوگردشجوّی منطقهدرروزهای مختلفسال است؛ به‌طوری کهپرفشارشرقشبه‌جزیرةعربستان و پرفشارشمالآفریقا، تزریق‌کننده‌هایاصلیرطوبتهستند.

نوری و همکاران (1392) در تحلیل همگرایی شار رطوبت و منابع تأمین رطوبت بارش‌های سنگین و فوق سنگین سواحل جنوبی خزر نشان دادند دریای خزر، نخستین تأمین‌کنندة منابع رطوبتی بارش‌های سنگین و فوق سنگین (به‌ویژه در ترازهای 1000 تا 850 هکتوپاسکال) در سواحل خزر است. دریاهای مدیترانه و سیاه در بارش‌های سنگین نقش مؤثرتری دارند.

رضاییبنفشهوهمکاران (1395) بااستفادهازرویکردمحیطیبهگردشی،فراوانی تابعهمگراییشاررطوبت رادرزمانرخدادبارش‌های سنگینشمال غربایران در 6 تراز 1000، 925، 850، 700، 600 و 500 هکتوپاسکال بررسی کردند. نتایج نشان داد سطح 850 هکتوپاسکال بهدلیلداشتنبیشترینفراوانیتابعهمگراییشاررطوبت رویایرانبه‌ویژهشمال غربایراناهمیت بیشتری دارد. ریزش هوای سرد از کمربند پرفشار ناشی از گسترش پرفشار سیبری به نیمة شمالی ایران و پرفشار سرد شرق اروپا، همزمان با فعالیت کم‌فشار دینامیکی مدیترانه‌ای جفت‌شده با کم‌فشار حرارتی دریای سرخ، سبب همایش دو تودة هوای سرد قطبی و گرم و مرطوب حاره‌ای و درنتیجه بارش برف سنگین در غرب و جنوب غرب ایران می‌شود که با گسترش ناوة قوی در شرق اروپا تا دریای سرخ در تراز میانی جوّ همراه است (فتاحی و شیراوند، 1393: 10).

شادمانی و همکاران (1397) منابعرطوبتومسیرحرکتتوده‌هایهوایمرطوببربارش‌هایسیل‌آسا رادرغربوجنوبایران مطالعه کردند. آنها نشان دادند برایسیلغربایران،دریایعربودریایسرخسهمیکسانیدرتأمینمنبعرطوبتبارشرخ‌دادهدارندو مسیر حرکتبیان‌کنندةایناستکهمنبعاصلیومسیرحرکترطوبتازسویدریایسرخاست. برایسیلجنوبایران،منبعاصلیتأمین رطوبتدرروزهایپیشازبارش،نواحیجنوبیدریایسرخاست؛ولیدرروزهاییکهبابارشهمراهبودهاست،خلیجفارسنقشی اساسیدرتأمینرطوبتآندارد.

روشنی و پرک (1397) در بررسی شار رطوبت بارش‌های نیمة جنوبی کشور در دوره‌های خشک و تر نشان دادند درزمانترسالی، میزان بارشمنطقهبسیاربیشترازمیانگیناست و میزانرطوبت واگراشدهازمنابعرطوبتیباتوجهبهشرایطجوّی و سامانه‌هایباران‌زا حدود 4برابردوره‌هایخشکبوده است. در این زمینهغرباقیانوسهند (دریایعربوعمان)، اصلی‌ترینمنبعرطوبتیبارش‌هاینیمة جنوبی کشورشناختهشد.

هدف از انجام این پژوهش، دستیابی به منابع رطوبت مؤثر بر ریزش برف در فصل بهار و همچنین بررسی شرایط دینامیکی و ترمودینامیکی بارش برف در استان چهارمحال و بختیاری است. پژوهش‌های انجام‌شده دربارة دلایل رخداد بارش برف بیشتر به فصل سرد سال مربوط است یا پژوهشگران پوشش برف و عمق برف و ارتباط آن را با ذوب برف در فصل بهار بررسی کرده‌اند (Dyer & Mote, 2006: 1; Frei & Robinson, 1999: 1542; Gutzler, 2000: 4019; Zhang et al., 2004: 2782). داده و روش پژوهش در بخش 2 آورده شد که در آن، چگونگی شرایط تبدیل بارش باران به برف در فصل بهار بررسی شد. برای بررسی اقلیمی، نابهنجاری‌های دما، بارش و ارتفاع ژئوپتانسیلی محاسبه شد. بخش 3 به بررسی نتایج مربوط است و در انتها نتیجه‌گیری آورده شده است.

2. روش‌شناسی پژوهش

استان چهارمحال و بختیاری با متوسط بارش سالیانة حدود 591 میلی‌متر، در ارتفاعات زاگرس واقع شده است (آمار ادارة کل هواشناسی استان چهارمحال و بختیاری)[4] و سرچشمة اصلی کارون و زاینده‌رود است. شکل 1 محدودة پژوهش را نشان می‌دهد.

شکل 1. محدودة پژوهش (استان چهارمحال و بختیاری)؛ (منبع: نویسندگان، 1399)

مقادیر بارش و دما در ایستگاههای همدیدی استان چهارمحال و بختیاری در دورة 2000 تا 2018 از سازمان هواشناسی کشور دریافت شد. برای انتخاب بارش‌های غیرمعمول بهاره، نابهنجاری دما، بارش و ارتفاع ژئوپتانسیلی در تراز 500 هکتوپاسکال بررسی شد. در ادامه سه رویداد بارش برف در فصل بهار سال‌های 2004، 2009 و 2016 برای مطالعه انتخاب شدند؛ این سه رویداد بیشترین مقدار بارش را داشتند و درمقایسه با میانگین بلندمدت 30ساله متفاوت از نرمال بودند.

از داده‌های باز تحلیل ERA5 از مرکز اروپایی پیش‌بینی میان‌مدت جوّی[5] (ECMWF) با تفکیک افقی 25/0 درجه برای محاسبة شار رطوبت، آب قابل بارش، فرارفت تاوایی، نابهنجاری ماهانة بارش، ارتفاع و دمای تراز 500 هکتوپاسکال و شاخص‌های ناپایداری استفاده شد.

برای تحلیل دلایل بارش برف در فصل بهار و همچنین بررسی منابع رطوبت، نخست نابهنجاری ماهانة بارش، دما در ارتفاع 2متری از سطح زمین و ارتفاع و دمای تراز 500 هکتوپاسکال نسبت به میانگین 30ساله (1981- 2010) با استفاده از داده‌های باز تحلیل ERA5 بررسی شد.

در بررسی دینامیکی کمیت فرارفت تاوایی تراز 500 هکتوپاسکال براساس رابطة 1 (Holton, 2004: 152) و برای شناسایی مسیر حرکت رطوبت جوّ کمیت‌های شار رطوبت تراز 850 هکتوپاسکال براساس رابطة 2 (Banacos and Schultz, 2005: 352) و آب قابل بارش براساس رابطة 3 محاسبه و تحلیل شد. محدودةپژوهشبهگونه‌ای درنظرگرفتهشده استکههمةپهنه‌هایآبیمؤثربرایران شاملدریایمدیترانه،دریایسرخ، دریایعرب، اقیانوس هند و دریای عمان را دربرگیرد. اینپهنه‌هاازمنابعمهمرطوبتیبارشهستند.

در رابطة 1، دو جملة سمت راست به ترتیب فرارفت تاوایی نسبی و تاوایی سیاره‌ای را نشان می‌دهد. در رابطة 2، MFC[6] همگرایی شار رطوبت (گرم بر کیلوگرم بر ثانیه)، در سمت راست رابطه نیز جملة اول، فرارفت افقی رطوبت ویژه و جملة دوم، همگرایی افقی رطوبت ویژه را نشان می‌دهد.در مقیاس همدیدی با مقیاس زمانی از مرتبة یک روز و مقیاس فضایی از مرتبة 1000 کیلومتر، جملة اول (فرارفت افقی رطوبت ویژه) از مرتبة  و جملة دوم (همگرایی افقی رطوبت ویژه) از مرتبة  هستند. جملة دوم یک مرتبه کوچک‌تر از جملة اول است و از این رو فقط جملة فرارفت افقی در محاسبة همگرایی شار رطوبت در نظر گرفته شد (Banacos and Schultz, 2005: 352).

در رابطة 3، q رطوبت ویژه برحسب گرم بر کیلوگرم و  و  میانگین شتاب جاذبة زمین برحسب متر بر مجذور ثانیه است.

برایبررسیشرایطترمودینامیکیوناپایداری جوّاز نمودار skew-T و شاخص‌هایناپایداریجوّشامل KI[7]،TT^[8]، PW[9] و ^[10]CAPE درایستگاه شهرکرد درساعت UTC00 در روز رخداد بارش برف استفاده شد.

3. یافته‌های پژوهش

الف. بررسی آماری

جدول 1 مجموع بارش را در ایستگاههای استان در سه رویداد انتخابی و نیز میانگین بارش یک سال زراعی همان ایستگاه (از بدو تأسیس تا سال 2019) را نشان می‌دهد. بارش این سامانه‌ها در ایستگاههای استان درمقایسه با بارش سالیانه جالب توجه است که یک علت آن، کاهش چشمگیر بارش برف زمستانی استان در سال‌های اخیر است. بارش برف در بهار سال‌های 2004، 2009 و 2016 پس از تغییر فصل، خسارات زیادی به کشاورزی استان، عشایر منطقه و حمل‌ونقل درون‌استانی وارد کرد. براساس جدول 1 در ایستگاه شهرکرد، میانگین بارش سالیانه 325 میلی‌متر است؛ اما در بهار سال‌های 2004، 2009 و 2016 به ترتیب 27، 3/52 و 77 میلی‌متر طی چند روز بوده که نسبت به میانگین سالیانه مقدار چشمگیری است. در دیگر ایستگاههای استان نیز، همین شرایط برقرار است.

جدول 1. مجموع بارش در ایستگاههای استان چهارمحال و بختیاری در سه رویداد پژوهش

ب. تحلیل اقلیمی

الگوهای نابهنجاری ماهانة بارش در سه نمونة پژوهش (شکل 2، «الف» تا «ج») نشان‌دهندة بارش بیش از نرمال در منطقه است؛ به علاوه الگوهای نابهنجاری ماهانة ارتفاع ژئوپتانسیل و دمای تراز 500 هکتوپاسکال (شکل 2 «د» تا «و») بیان‌کنندة افت ارتفاع و کاهش دماست؛ به‌طوری که در الگوی نابهنجاری ماهانة ارتفاع ژئوپتانسیل در آوریل 2016، 2009 و 2004 به‌ترتیب 15، 25 تا 30 و 20 دکامتر افت ارتفاع داشته‌اند. نابهنجاری ماهانة دما در آوریل 2016، 2009 و 2004 به بیش از 1- درجه در منطقه رسید و در دورة رخداد بارش برف، کاهش دما بیش از 5 درجه بوده است. سردبودن کل ستون هوا سبب می‌شود فرایند تبخیر یا ذوب در طی مسیر به حداقل برسد و نقش مهمی در ریزش بارش به‌صورت برف دارد.

شکل 2. نابهنجاری بارش؛ الف. آوریل 2016، ب. آوریل 2009، ج. آوریل 2004 و نابهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل (رنگی) و دما (مشکی) تراز 500 هکتوپاسکال، د. آوریل 2016، ه. آوریل 2009، و. آوریل 2004

در شکل 3، نابهنجاری دمای 2متری در آوریل الف. 2016، ب. 2009 و پ. 2004 نشان داده شده است. شکل الف نشان می‌دهد در ماه آوریل سال‌های 2016، 2009 و 2004 به‌ترتیب کاهش دمای 2متری نسبت به میانگین بلندمدت 1، 2 و 5/1 درجه است؛ بنابراین حضور استخر هوای سرد[11] روی مناطق غربی کشور در هر سه سامانه آشکار است.

شکل 3. نابهنجاری دمای 2متری در آوریل الف. 2016، ب. 2009 و پ. 2004

پ. تحلیل دینامیکی

در تحلیل دینامیکی از کمیت‌های فرارفت تاوایی، شار رطوبت و آب قابل بارش استفاده شد. در آوریل 2016، بیشینة فرارفت مثبت تاوایی در بعدازظهر روز 14اُم و طی روز 15اُم در منطقه مشاهده شد (شکل 4، «الف» تا «پ»). بیشینة همگرایی شار رطوبت تراز 850 هکتوپاسکال به روزهای 12 تا 14 آوریل مربوط است. شار رطوبت همراه با بادهای جنوبی و جنوب غربی از دریای عرب و دریای سرخ به‌سوی جنوب غرب ایران بود (شکل 4، «ت» تا «ج»). استقرار ناوه در راستای نصف‌النهاری از شرق مدیترانه تا دریای سرخ به همراه همگرایی در سطح زمین و حرکات صعودی ناشی از آن و انتقال رطوبت از دو روز پیش از رخداد بارش به‌سوی جنوب غرب کشور سبب تقویت سامانه و تشدید بارش در روزهای 14 و 15 آوریل در منطقه شده است. آب قابل بارش (شکل 4، «چ» تا «خ») نیز مقادیر درشتی را نشان می‌دهد (جدول 2).

شکل 4. الف، ب و ج. فرارفت تاوایی تراز 500 هکتوپاسکال 14 و 15 آوریل 2016، ج، د و ه. شار رطوبت (همگرایی به رنگ آبی و واگرایی به رنگ قرمز) تراز 850 هکتوپاسکال 12 تا 14 آوریل 2016 و چ، ح و خ. آب قابل بارش (کیلوگرم بر مترمربع) 12 تا 14 آوریل 2016 (منبع: نویسندگان، 1399)

جدول 2. مقادیر آب قابل بارش (کیلوگرم بر مترمربع) در آوریل 2016

در آوریل 2009، بیشینة فرارفت مثبت تاوایی در بعدازظهر روز 8اُم و روز 9اُم در منطقه مشاهده شد (شکل 5، «الف» تا «پ»). بیشینة همگرایی شار رطوبت تراز 850 هکتوپاسکال در منطقه به بعدازظهر 8 آوریل مربوط است. شار رطوبت با بادهای جنوب غربی از جنوب دریای سرخ به‌سوی جنوب غرب ایران بود (شکل 5، «ت» تا «ج») و آب قابل بارش (شکل 5، «چ» تا «خ») نیز روند افزایشی در منطقه داشته است (جدول 3).

شکل 5. الف، ب و پ. فرارفت تاوایی تراز 500 هکتوپاسکال 8 تا 9 آوریل 2009، ت، ث و ج. شار رطوبت (همگرایی به رنگ آبی و واگرایی به رنگ قرمز) تراز 850 هکتوپاسکال 7 و 8 آوریل 2009 و چ، ح و خ. آب قابل بارش (کیلوگرم بر مترمربع) 6 تا 8 آوریل 2009؛ (منبع: نویسندگان، 1399)

جدول 3. مقادیر آب قابل بارش (کیلوگرم بر مترمربع) در آوریل 2009

در آوریل 2004، بیشینة فرارفت مثبت تاوایی طی روز 4اُم و روز 5اُم در منطقه مشاهده شد (شکل 6، «الف» تا «پ»). بیشینة همگرایی شار رطوبت منطقه در تراز 850 هکتوپاسکال طی روز 4 آوریل رخ داد. شار رطوبت با بادهای جنوبی و جنوب غربی از دریای عرب و جنوب دریای سرخ به‌سوی جنوب غرب ایران است. شکل 6، «ت» تا «ج» فرایند انتقال رطوبت از چشمه‌ها را در رخداد بارش به‌سوی جنوب غرب کشور نمایان می‌کند. جریان‌های ضعیف جنوب غربی، انتقال رطوبت را به عرض‌های شمالی در روز دوم آوریل نشان می‌دهد که برای روزهای بعد تقویت می‌شوند و در چهارم آوریل همگرایی شدید شار رطوبت در منطقة زاگرس مشهود است که مؤید تشدید بارش در این روز است.آب قابل بارش (شکل 6، «چ» تا «خ») نیز در این روز به‌شدت افزایش داشته است (جدول 4).

چشمه‌های رطوبت برای رخداد بارش در منطقه، عمدتاً دریای عرب و دریای سرخ هستند که با توجه به فاصلة بیش از 2000کیلومتری آنها، انتقال رطوبت باید از چند روز پیش از فعالیت سامانه شروع شود.

شکل 6. الف، ب و پ. فرارفت تاوایی تراز 500 هکتوپاسکال 4 و 5 آوریل 2004، ت، ث و ج. شار رطوبت (همگرایی به رنگ آبی و واگرایی به رنگ قرمز) تراز 850 هکتوپاسکال 2 تا 4 آوریل 2004 و چ، ح و خ. آب قابل بارش (کیلوگرم بر مترمربع) 3 تا 4 آوریل 2004؛ (منبع: نویسندگان، 1399)

جدول 4. مقادیر آب قابل بارش (کیلوگرم بر مترمربع) در آوریل 2004

ت. بررسی شرایط ترمودینامیکی

برایبررسیشرایطترمودینامیکیوناپایداری جوّاز نمودار skew-T و شاخص‌هایناپایداریجوّشامل TT،KI ، PW و CAPE درایستگاه شهرکرداستفاده شد (شکل 7). با توجه به شکل 7 الفدرساعت UTC00 روز 14اُم آوریل 2016، مقادیرشاخص‌های ناپایداری °CTT= 49، °CKI= 33، cape= 2129 J/kg و PW= 3.2inches به دستآمدکه حاکی از شرایطمساعدبرایتشدید بارشهمرفتی در ساعات آینده است؛ همچنین در شکل 7 ب در ساعت UTC00 روز 8اُم آوریل 2009، مقادیرشاخص‌های ناپایداری °C TT= 54، °CKI= 33، cape= 3142 J/kg و PW= 3.25 inches و در شکل 7 ج درساعت UTC00 روز 4اُم آوریل 2004، مقادیرشاخص‌های ناپایداری °CTT= 47، °C KI= 29، cape= 1910 J/kg و PW= 3.43 inches به دستآمدکه گویای شرایطمناسب برای بارششدیداست.

شکل 7. نمودار skew-Tو شاخص‌های ناپایداری در الف. آوریل 2016، ب. آوریل 2009 و ج. آوریل 2004

(منبع: نویسندگان، 1399)

4. نتیجه‌گیری

بارش برف، ویژگی اقلیمی استان چهارمحال و بختیاری است که در فصل بهار نیز وجود دارد؛ اما در سال‌های اخیر با توجه به گرم‌شدن هوا و کاهش بارش برف در فصل زمستان، بارش برف در فصل بهار غیرمنتظره به نظر می‌رسد. بارش ازجمله کمیت‌هایی است که پیش‌بینی مکان و شدت آن با خطا همراه است؛ از این رو در این پژوهش برای پیش‌بینی با دقت بیشتر، منابع رطوبت و شرایط دینامیکی و ترمودینامیکی بارش برف بهاره در استان بررسی شد. برای انتخاب بارش‌های غیرمعمول بهاره، نابهنجاری دما، بارش و ارتفاع ژئوپتانسیلی در تراز 500 هکتوپاسکال بررسی شد؛ در نتیجه بارش برف در فصل بهار سال‌های 2004، 2009 و 2016 برای بررسی انتخاب شد. این بارش‌ها درمقایسه با میانگین بلندمدت 30ساله متفاوت از نرمال بود.

بررسی شرایط دینامیکی سامانه‌های یادشده نشان داد در تراز 500 هکتوپاسکال، شکل‌گیری ناوة عمیق در منطقة شرق مدیترانه تا دریای سرخ و استقرار منطقة پژوهش در شرق این ناوه باعث ایجاد ناپایداری و حرکات صعودی در منطقه شده و همچنین همراه با فرارفت تاوایی مثبت در تراز 500 هکتوپاسکال است. با توجه به اینکه این شرایط برای هر سه سامانه رخ داده، وقوع بارش برف در فصل بهار براثر فرایند دینامیکی رخ داده است. شایان توجه است که در آوریل 2016 که مقدار برف بیش از دو سامانة دیگر بوده است، ناوة ایجادشده در منطقه بسیار عمیق‌تر از دو سامانة دیگر بوده و فرارفت تاوایی نیز مقدار بیشتری داشته است.

تحلیل کمیت‌های شار رطوبت و آب قابل بارش نشان داد این سامانه‌ها رطوبت خود را از دریای عرب، جنوب دریای سرخ، دریای عمان و شمال اقیانوس هند تأمین کردند. چشمه‌های رطوبت برای رخداد بارش در منطقه عمدتاً دریای عرب، دریای سرخ، دریای عمان و شمال اقیانوس هند هستند و در فاصلة بیش از 2000کیلومتری از جنوب غرب ایران قرار دارند و شار رطوبت از چند روز پیش از فعالیت سامانه با بادهای جنوبی و جنوب غربی از دریای عرب و جنوب دریای سرخ به‌سوی جنوب غرب ایران ادامه دارد؛ همچنین کمیت آب قابل بارش در روز رخداد به‌شدت افزایش دارد.

تحلیل دما نشان داد کاهش دما در روزهای رخداد پدیده نسبت به روزهای قبل و همچنین نسبت به میانگین اقلیمی شدید است و سردبودن کل ستون هوا، بارش به‌صورت برف را در فصل بهار توجیه می‌کند.

بررسی شرایط اقلیمی ازجمله تحلیل نابهنجاری کمی بارش‌ها نشان داد مقدار آنها در همة رویدادهای بارشی خیلی بیشتر از میانگین بلندمدت و نرمال منطقه بود و با نابهنجاری برجستة دما و ارتفاع در تراز 500 هکتوپاسکال هماهنگ است؛ به‌طوری که 15 تا 30 دکامتر افت ارتفاع و بیش از 1 درجه افت دما در این تراز نسبت به بلندمدت مشاهده شد. سرمایش ستون جوّ ناشی از فرایند تبخیر یا ذوب در طی مسیر به‌ویژه در لایه‌های مجاور سطح زمین نقش مهمی در نزول بارش به‌صورت برف دارد.

بررسی مقادیر شاخص‌های ناپایداری در ایستگاه شهرکرد نیز نشان داد شاخص‌های ناپایداری در ساعات پیش از رخداد پدیده برجسته بوده و باعث تشدید فعالیت و سرمایش همرفتی سامانه‌ها شده‌اند.