تحلیل و فرایابی بندال دوقطبی در یک مطالعه موردی

نوع مقاله : مقاله تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 دکترا تخصصی هواشناسی، گروه هوافضا، دانشکده تحصیلات تکمیلی، دانشگاه هوایی شهید ستاری، تهران، ایران

2 استادیار بخش تحقیقات جانورشناسی کشاورزی، موسسه تحقیقات گیاه‌پزشکی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

رویداد بندال معمولاً بزرگ‌مقیاس است و در عرض­های جغرافیایی میانی اتفاق می­افتد. بندال­ها تأثیرات بسزایی بر وضع هوا در منطقه تحت قلمرو خود دارند؛ ازاین‌رو شناخت بندال نقش مهمی در پیش‌بینی­های میان‌­مدت و کوتاه‌­مدت هواشناسی دارد. پژوهش حاضر با استفاده از داده­های ERA5 مرکز ECMWF با فاصله زمانی یک ساعته انجام شده است. این داده­ها از نوع بازتحلیل و با فواصل شبکه‌ای 25/0´25/0 در راستای افقی (طول و عرض جغرافیایی) در 37 تراز قائم فشاری هستند. ابعاد حوزه محاسباتی نیز برای تحلیل و شبیه­سازی بندال دوقطبی از 10 تا 90 درجه طول جغرافیایی و 20 تا 70 درجه عرض جغرافیایی را شامل می­شود.
    این پژوهش بر پایه یک روش پیشنهادی برای فرایابی بندال دوقطبی، به مطالعه و تحلیل همدیدی موردی چرخه زندگی یک بندال دوقطبی در منطقه خاورمیانه پرداخته است. این بندال در دوره زمانی 13 تا 20 نوامبر 2019 به وقوع پیوسته است. بررسی پربندهای بسته، میدان باد تراز 500 هکتوپاسکال و باد گرمایی در زمان تشکیل بندال دوقطبی، حاکی از بسته شدن دست‌کم یک پربند با فاصله پربندی 4 ژئوپتانسیل‌دکامتر به‌طور هم‌زمان برای هر دو مرکز پرارتفاع و کم‌ارتفاع است. از طرفی، در هنگام بلوغ این بندال نیز اختلاف ارتفاع دو مرکز به بیشترین مقدار خود رسیده است. دوشاخه شدن بادهای غربی در ورودی بندال نیز برای این رویداد مشهود است. البته در هنگام تشکیل این بندال، سرعت بادهای غربی در ورودی بندال کاهش یافته و باد گرمایی در این ناحیه هم‌زمان با شکل‌گیری بندال دوقطبی شروع به کم شدن کرده و در زمان بلوغ بندال به کمترین مقدار خود رسیده است که در این زمان، بادهای غربی ترازهای بالا از بادهای غربی ترازهای پایین کمتر هستند. از نتایج دیگر این پژوهش، قرار گرفتن مرکز پرارتفاع بندال بالاتر از عرض جغرافیایی40 درجه است.
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis and Diagnosis of Dipole Blocking in a Case Study

نویسندگان [English]

  • Reza JavanNezhad 1
  • Maryam Rezaie 2
1 Ph. D. of Meteorology, Graduate Center, Shahid Sattari Aeronautical University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Zoology Research Department, Iranian Research Institute of Plant Protection, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO). Tehran, Iran
چکیده [English]

Atmospheric blocking is an important large-scale weather phenomenon at mid-high latitudes in the atmosphere which has a profound effect on local and regional climates in the immediate blocking domain as well as in regions upstream and/or downstream of the blocking event.
Commonly used definitions can be divided into four categories of methods to identify blocking. All of the definitions of blocking do not wholly address dipole-type blocking, so new criteria for identifying dipole-type blocking have to be established. In this research, diagnostic case of dipole-type blocking life in the Middle East region for the period time from 13 to 20 November 2019 was studied. Several basic features of the dipole-type blocking, along with the calculation of the thermal wind, are introduced to identify and distinguish the dipole-type blocking from the other blockings.
The results showed that the dipole-type blocking event usually occurs at lower-tropospheric pressure levels compared to the upper-tropospheric pressure as they have weaker westerly winds. The life time of the blocking event considered was made shorter by increasing of the westerly winds on higher pressure levels. For the occurrence of a blocking event, the wind must reach the minimum at the mid-tropospheric pressure levels of the atmosphere and the flow must be split into two branches. However, with the reduction of the thermal wind, the geostrophic wind as well as the total are weakened, resulting in the formation of split flow and blocking event. It was observed that the magnitude of the thermal wind at the time of the formation of the blocking tends to zero. The thermal wind and its westerly and easterly parts over the dipole were determined at the 500 hPa pressure level. At the time of the event, a dipole-type blocking of at least one closed contour with 4 geopotential decameters interval, simultaneously occurred for both high and low centers. Moreover, examining the westerly winds over the blocking entrance showed that during the time of this event, the speed of westerly winds decreased to a minimum amount. For the dipole-type blocking, unlike the cut-off low single-pole type, there is no sign of a fairly intense wind at the entrance of blocking. During the life cycle, the movement of blocking is less than 10 degrees per day. Furthermore, the high of blocking rests in a latitude above . The computed blocking index is also no lower than 20 m/s. The use of some features blocking and the calculation of thermal wind during the life time of a typical case of dipole-type blocking illustrates the utility of this method for identifying dipole-type blocking. The analysis, however, needs to be extended to several other cases for a more definite conclusion.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dipole blocking
  • blocking index
  • 500 hPa pressure level
  • thermal wind
  • Analysis
  • Synoptic
آزاد، ر.، احمدی گیوی، ف.، محب‌الحجه، ع.، 1386، مقایسه ساختار دینامیکی پدیده بلاکینگ با مودون­ها در شاره­های ژئوفیزیکی: مجله ژئوفیزیک ایران، 1، 51-59.
احمدی گیوی، ف.، آزاد، ر.، محب‌الحجه، ع.، 1385، مطالعه دینامیکی پدیده بندال با استفاده از تاوایی پتانسیلی شبه­زمین‌گرد: مجموعه مقالات همایش پیش­بینی عددی وضع هوا، تهران، 29 آذر 1385.
احمدی گیوی، ف.، محب­الحجه، ع.، قرایلو، م.، 1384، مطالعه دینامیک سامانه­های چرخندی روی ایران از دیدگاه تاوایی پتانسیلی: مطالعه موردی برای آذرماه 1382: مجله فیزیک فضا و زمین، 32، 1-13.
جوان­نژاد، ر.، 1388، رفتار و حرکت کم­فشار جداشده ازنوع شبه­دوقطبی در روی منطقه خاورمیانه در دوره زمانی 20– 27 بهمن 1387: پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال.
علی‌اکبری بیدختی، ع.، شرعی­پور، ز.، 1388، شرایط هواشناختی جوّ بالا و وضعیت حاد آلودگی هوا (مطالعه موردی: شهر تهران): مجله محیط­شناسی، 52، 1-14.
علیزاده، ز.، محب‌الحجه، ع.، احمدی گیوی، ف.، 1396، بررسی بی‌هنجاری اقلیمی ایران در آبان­ماه 1390 از دیدگاه دینامیک بزرگ­مقیاس: فیزیک زمین و فضا، 43، 149-164.
محب‌الحجه، ع.، احمدی گیوی، ف.، قائمی، ه.، 1374، بررسی بی‌هنجاری فشار زیاد مستقر در اروپا و تأثیر آن بر روی آب‌وهوای ایران در اردیبهشت1371: گزارش نهایی طرح پژوهشی، سازمان هواشناسی کشور.
محب‌الحجه، ع.، مرادی، م.، 1381، فرایابی تاوایی پتانسیلی راسبی- ارتل روی سطوح هم دمای پتانسیلی: همایش پیش­بینی عددی وضع هوا، تهران، سازمان هواشناسی کشور. 17 مهرماه 1381.
Berggren, R., Bolin, B., and Rossby, C. G., 1949, An aerological study of zonal motion, its perturbations and breakdown: Tellus, 1, 14–37.
D’Andrea, F., Tibaldi, S., and Blackburn, M., 1998, Northern Hemisphere atmospheric blocking as simulated by 15 atmospheric general circulation models in the period 1979–1988: Climate Dynamics, 14, 385–407.
Dole, R. M., and Gordon, N. D., 1983, Persistent anomalies of the extratropical Northern Hemisphere wintertime circulation: Geographical distribution and regional persistence characteristics: Monthly Weather Review, 111, 1567–1586.
Dole, R. M., 1986, Persistent anomalies of the extratropical Northern Hemisphere wintertime circulation: Structure: Monthly Weather Review, 114, 178–207.
Elliott, R. D., and Smith, T. B., 1949, A study of the effects of large blocking highs on the general circulation in the Northern Hemisphere westerlies: Journal of Meteorology, 6, 67–85.
Fahimi, S.,  Ahmadi-Givi, F., and Mazraeh Farahani, M., 2014, Climatological study of Asian and European blockings by means of two indices in the period of 1950 -2010: Journal of Iranian of Geophysics, 7(4), 31-51.
Hafezi, M., Rezaeimanesh, M., Mohebalhojeh, A., Ali Akbari Bidokhti, A.A. and Nasr Esfahani, M.A., 2015,  Application of the split jet and Rossby-wave breaking indices to study the critical air pollution episodes in Tehran during Nov. and Dec. 2010: Iranian Journal of Geophysics, 9(1), 134-149.
Hartman, D. L., and Ghan, S. J., 1980, A statistical study of the dynamics of blocking: Monthly Weather Review, 108, 1144–1159.
Haynes, P. H., and McIntyre, M. E., 1987, On the evolution of vorticity and potential vorticity in the presence of diabatic heating and other forces: Journal of the Atmospheric Sciences, 44, 828–841.
Holton, J. R., and Hakim, G. J., 2013, An Introduction to Dynamic Meteorology: Fifth Edition, Academic Press, 528 pp.
Hoskins, B. J., McIntyre, M. E., and Robertson, A. W., 1985, On the use and significance of isentropic potential vorticity maps: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 111, 877–946.
Huang, F., Tang, X., Lou, S. Y., and Lu, C., 2006, Evolution of dipole-type blocking life cycles: Analytical diagnoses and observations: Journal of the Atmospheric Sciences, 64, 52-73.
Illari, L., 1984, A diagnostic study of the potential vorticity in a warm blocking anticyclone: Journal of the Atmospheric Sciences, 41, 3518–3526.
Lejenäs, H., and H. Økland. 1983, Characteristics of Northern Hemisphere blocking as determined from a long time series of observational data: Tellus, 35A, 350–362.
Maddison, J. W., and Gray, S. L., Martinz-Alvarado, O., Williams, K. D., 2019, Upstream cyclone influence on the predictability of block onsets over the Euro-
 
Atlantic region: Monthly Weather Review, 147(4), 1277–1296.
Malguzzi, P., and Malanotte-Rizzoli, P., 1984, Nonlinear stationary Rossby waves on nonuniform zonal winds and atmospheric blocking, Part I: The analytical theory: Journal of the Atmospheric Sciences, 41, 2620–2628.
McWilliams, J. C., 1980, An application of equivalent modons to atmospheric blocking: Dynamics of Atmospheres and Oceans, 5, 43–66.
Pelly, J. L., and Hoskins, B. J., 2003, How well does the ECMWF ensemble prediction system predict blocking?: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 129, 1683–1702.
Pithan, F., Shepherd, T. G., Zappa, G., and Sandu, I., 2016, Climate model biases in jet streams, blocking and storm tracks resulting from missing orographic drag: Geophysical Research Letters, 43, 7231–7240.
Rex, D. F., 1950, Blocking action in the middle troposphere and its effects upon regional climate: I. An aerological study of blocking action: Tellus, 2, 196–211.
Shutts, G. J., 1983, The propagation of eddies in diffluent jetstreams: Eddy vorticity forcing of blocking flow fields: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 109, 737–761.
Sumner, E. J., 1954, A study of blocking in the Atlantic–European sector of the Northern Hemisphere: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 80, 402–416.
Thorncroft, C. D., Hoskins, B. J., and McIntyre, M. E., 1993, Two paradigms of baroclinic wave life-cycle behaviour: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 119, 17-55.
Tibaldi, S., and Molteni, F., 1990, On the operational predictability of blocking: Tellus, 42A, 343–365.
White, E. B., and Clark, N. E., 1975, On the development of blocking ridge activity over the central North Pacific: Journal of the Atmospheric Sciences, 32, 489–501.
Woollings, T., Barriopedro, D., Methven., J., Olivia Martius, S. S, Harvey, B., Sillmann, J., Lupo., A. R., and Seneviratne, S., 2018, Blocking and its response to climate change: Current Climate Change Reports, 4, 287–300.