پیش بینی فصلی آب و هوا کشور طی زمستان 1398 – آپدیت اول

---

با فرارسید پاییز، فصل پیش بینی زمستان آغاز شد. ما اغلب از پیش بینی های فصلی ماه مهر به عنوان "چشم انداز اولیه" یاد می کنیم، زیرا پیش بینی های فصلی طی دوره زمانی 3-5 ماهه پیگیری می شوند. این به معنای ضریب اطمینان پایین این پیش بینی  هاست، اما این پیش بینی های اولیه روندها و تحولات اساسی را نشان می دهند.

قبل از اینکه به آینده نگاه کنیم، یک نکته بسیار مهم که باید در نظر داشت این است که پیش بینی های فصلی راهنمایی است که تنها برای مناطق وسیعی نسبت به میانگین زمانی دوره بلند مدت مورد استفاده قرار می گیرند. این پیش بینی ها برای برآورد میزان انحراف روندها از حد هنجار (گرمتر، سردتر، فشار کمتر، فشار بالاتر و ...) در مقیاس قاره ای یا جهانی استفاده و به طور متوسط طی 30-90 روز (یا بیشتر) انجام می شود. ماهیت پیش بینی های فصلی، کلی ست. به عنوان مثال، محاسبه اینکه اگر در کل ژانویه (یا هر ماه دیگر)، متوسط فشار هوا بر فراز اقیانوس اطلس یا اقیانوس آرام شمالی (یا هر منطقه دیگر) بالاتر یا پایین تر از بلند مدت ( معمولاً 30 ساله) باشد. یا اگر شانس تشکیل فرابار (پرفشار) قوی در فوریه بر فراز سیبری 30٪ یا 60٪ است، چگونه این درصد با گذشت زمان در حال تغییر است (احتمال کمتر یا زیاد). با دانستن این مطالب، می توانیم این بیان قدیمی را که " اگر ما حتی 3 روز پیش را نمی توانیم پیش بینی کنیم، چرا ما زمان را برای پیش بینی 3 ماهه پیشرو هدر می دهیم؟" درک کنیم. از آنجا که پیش بینی های بلند مدت چیزی کاملاً متفاوت از پیش بینی هوا است که هر شب از تلویزیون تماشا می کنیم. یک پیش بینی دمای هوا منطقه شما طی ساعات مختلف، برای 2 یا 3 روز دیگر است، در حالی که دیگری پیش بینی می کند که فشار هوا بر روی اقیانوس اطلس طی ژانویه و فوریه در مقایسه با میانگین 30 ساله بیشتر است یا کمتر. مثل مقایسه پرتقال با موز است. هر دو میوه هستند، اما روی درختان کاملاً متفاوت رشد می کنند و طعم دیگری می دهند. 

به چه چیز نگاه کنیم؟

 

شکل 1. مثالی از حرکت هوا، در حوالی مناطق کم فشار (آبی) و پرفشار (قرمز).

 رایج ترین پارامتر کاربردی پیش بینی بلند مدت، احتمالاً ناهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل 500 هکتوپاسکال (یا 700 هکتوپاسکال برای مدل (CFS است. به عبارت ساده تر، ناهنجاری های فشار هوا (بالاتر یا پایین تر از میانگین 30 ساله) را پیش بینی می کند. همانطور که می دانیم فشار هوا نسبت به ارتفاع افت می کند. بنابراین ارتفاع ژئوپتانسیل به ما می گوید که ارتفاع فشار هوا در هر تراز ستون جو از چه میزانی برخوردار است، مانند ترازهای 500 هکتوپاسکال یا 700 هکتوپاسکال. ما معمولاً می توانیم فشار 500 هکتوپاسکال را بین 5-6 کیلومتر و 700 هکتوپاسکال را حدود 6/2-1/3 کیلومتری از سطح زمین را پیدا کنیم. در یک سیستم کمفشار قوی، ما می توانیم ارتفاع ژئوپتانسیل 500 هکتوپاسکال را پایین تر از ارتفاع 5 کیلومتری و در یک سیستم پرفشار فشار قوی، بالاتر از ارتفاع 8/5 کیلومتر بیابیم. در پیش بینی بلند مدت، ما معمولاً بیشتر به ناهنجاری های ارتفاع ژئوپتانسیل نسبت به مقادیر میانگین نگاه می کنیم، زیرا ما به دنبال میانگین ماهانه در مناطق وسیعی از جهان هستیم. ارتفاع ژئوپتانسیل 500 هکتوپاسکال یا 700 هکتوپاسکال با فشار سطح برابر نیست (میانگین سطح دریا)، اما شِمای بهتری از گردش جهانی و الگوهای آب و هوا می-دهد، که در واقع ماهیت پیش بینی فصلی است. از ناهنجاری های ارتفاع ژئوپتانسیل می توان درک کرد که احتمالاً تراف ها و سیکلون ها (مقادیر منفی - فشار کمتر) در چه مناطقی بیشترین احتمال استقرار را داشته و در کدام مناطق پشته ها و آنتی سیکلون ها (مقادیر مثبت - فشار بالاتر) بالاترین احتمال را دارند. از این رو، ما می توانیم انتظار داشته باشیم که احتمالاً هوای گرمتری را در ضلع شرقی یک منطقه کمفشار، یا ضلع غربی یک منطقه پرفشار، جایی که معمولاً جریان گرم جنوب-جنوب غربی را می یابیم شاهد باشیم. نقطه مقابل آن مربوط به هوای سرد است که معمولاً در سمت غربی یک سیستم کمفشار، جایی که جریانات شمالی وجود دارد، پیدا می کنیم. شما می توانید به تصویر مثال بالا مکان هایی که در آن هوای سردتر / گرمتر نسبت به سیستم های فشار جریان می یابند، مراجعه کنید.

مدل ها:

مدل ها و سیستم های پیش بینی بلند مدتِ متنوعی وجود دارند. در قاعده کلی آنها کاملاً شبیه به مدل های آب و هوایی معمول هستند که سیستم گردش جهانی را برآورد می کنند، اما با در نظر گرفتن تمام عوامل ابتدایی در بازه های زمانی طولانی تر مانند جو، اقیانوس ها، پوشش یخ و برف، زمین (زمین و خاک) و غیره. آنها معمولاً از 20 الی 50 (یا بیشتر) محاسبات و سناریوهای منحصر بفرد (member) در یک ماه تشکیل می شوند، هر یک نسبت به شرایط اولیه کمی تغییر یافته که میانگین (Ensemble mean) آن ها در یک پیش بینی نهایی واحد است. کاربردی ترین سیستم پیش بینی، پیش یابی های فصلی ECMWF و UKMO از اروپا و مدل CFSv.2 از ایالات متحده است. به طور متوسط "موفق ترین" آنها ممکن است سیستم پیش-بینی ECMWF  باشد، اما ممکن است نتایج از فصلی به فصل دیگر بسیار متفاوت باشد.

در زیر پیش بینی ECMWF را برای زمستان آینده (میانگین 3 ماهه) مشاهده می کنیم. فشار کمتری در اقیانوس اطلس و احتمالاً فعالیت سیکلونی قوی تر و فشار بیشتر بر اروپا نشان می دهد. این یک الگوی معمول فاز مثبت NAO (نوسانات شمالی اقیانوس اطلس) است. این به معنای شرایط گرمتر برای بیشتر اروپا است، زیرا جریان هوا در اروپا بیشتر از سوی غرب و جنوب غربی است و هوای معتدل و مرطوب را از اقیانوس اطلس و منطقه مدیترانه به ارمغان می آورد. 

با نگاهی به نقشه های سه ماهه دسامبر - ژانویه - فوریه 2020 در می یابیم که فعالیت توده هوای پرفشار آزور نسبت به حد نرمال بلند مدت قوی تر بوده و آثار آن در لایه های تراز میانی و سطحی به وضوح به چشم می خورد، این شرایط مطابق با الگوی فاز مثبت NAO طی فصل زمستان می باشد. با تشدید فرابار آزور بر روی بخش وسیعی از دریا مدیترانه انتظار می رود، مسیر عبور سامانه های مهاجر آب و هوایی دچار نوسان گردد. با توجه به آنکه سامانه های کم ارتفاع غربی نقش پر رنگی در فعال شدن جبهه های ساکن دریا سرخ دارند از اینرو چشم اندازهای اولیه فصل زمستان سیگنال های کاهش بارش را بر روی بخش های غرب، جنوب غرب و حوزه دریا خلیج فارس طی نیمه دوم فصل زمستان را به نمایش گذارده است. 

همانطور که در الگوی نقشه های بلند مدت طی ماه های دسامبر تا فوریه 2020 دیده می شود با تشدید فعالیت توده هوای کم ارتفاع شمال اطلس بر روی عرض های میانی اروپا تشدید پشته پرارتفاع تراز میانی معمول خواهد بود که این شرایط تحت الگوی جریانات جنوب غربی بر روی این قاره تشکیل می گردد. از ماه دسامبر به سمت فوریه 2020 الگوی پشته پر ارتفاع آزور به همراه بلاکینگ تراز میانی جو شرایط بسته تری را بر روی منطقه جنوب غرب آسیا ایجاد می نماید. با آنومالی مثبت ارتفاع / فشار بر روی دریا مدیترانه تا ایران می توان انتظار داشت که نیمه دوم زمستان 1398 الگوی بارش ها در بخش های غرب - جنوب غربی به سمت بی هنجاری های منفی سوق یابد.

 

شکل 2. الگوی بی هنجاری متوسط ارتفاع تراز hpa500 طی سه ماهه دسامبر – ژانویه – فوریه 2020 مدل ECMWF

الگوی ماه دسامبر 2019 نشان دهنده فعالیت سامانه های کم ارتفاع بر روی آسیا میانه – خاورمیانه می-باشد. بنابر این چشم انداز مدل ECMWF بر روی بخش های شمالی - شرقی و مناطقی از جنوب کشور بارندگی ها نرمال و بالاتر از حد نرمال بلند مدت را نشان می دهد. با توجه به تقویت فرابار آزور بر روی دریا مدیترانه و تغییر مسیر حرکت سامانه های مهاجر، این شرایط بر روی الگوی همگرایی دریا سرخ تاثیر گذاشته و در نتیجه خروجی مدل با کاهش ریزش ها بر روی بخش  هایی از غرب و جنوب غرب کشور مواجه  شده اند. 

الگوی ماه ژانویه 2020 تشدید فراباری را بر روی پهنه اروپا – مدیترانه با بی هنجاری مثبت ارتفاع ژئوپتانسیل تراز میانی نشان می دهد، بدین ترتیب مسیر حرکت توده هوای آب و هوایی را نسبت به ماه قبل بیشتر از معیار بلند مدت منحرف می نماید. در نتیجه سیمای کلی بارش ها در سطح کشور به سمت بی-هنجاری های منفی (کمتر از حد نرمال بلند مدت) سوق یافته، منطقه استثنا بر روی بخش کوچکی از شرق سواحل (مناطقی از مازندران و گلستان) با بارش های بهنجار همراه ست. 

طی ماه های دسامبر – ژانویه 2020 با تشدید زبانه های پرفشار سطحی و حاکمیت پشته تراز میانی جو بر روی حوزه دریا سیاه که الگوی جریانات شمالی را بر روی منطقه تقویت می نماید، سیمای کلی متوسط دما هوا گرایش به سردتر از حد نرمال بلند مدت را ایجاد می  نماید. این شرایط با حضور پررنگ تر آنومالی منفی ارتفاع جو بر روی منطقه طی ماه دسامبر نسبت به ماه ژانویه بارزتر می باشد. 

طی ماه فوریه 2020 همچنان بر روی سرتاسر دریا مدیترانه تا ایران بی هنجاری مثبت ارتفاع جو شرایط مناسب بارندگی ها را نشان نمی دهد و متوسط دما هوا در غالب نواحی درون فلاتی کشور به گرمتر از حد نرمال گرایش خواهد داشت.

 

شکل 3. الگوی بی هنجاری متوسط ارتفاع تراز hpa500 به تفکیک ماه های دسامبر تا فوریه 2020 مدل ECMWF

شکل 4. الگوی بی هنجاری مجموع بارش (میلی متر) به تفکیک ماه های دسامبر تا فوریه 2020 مدل ECMWF

شکل 5. الگوی بی هنجاری متوسط دما هوا (سلسیوس) به تفکیک ماه های دسامبر تا فوریه 2020 مدل ECMWF

با ماندن در اروپا، مدل فصلی UKMO را از دفتر Met UK داریم. چشم انداز این مدل در خصوص الگوی مثبت NAO و یک زمستان ملایم تر در اروپا مشابه ECMWF ست. تفاوت در قدرت و وسعت ناحیه کمفشار شمال اطلس است. گسترش منطقه کم ارتفاع شمال اطلس به کانادا نشان دهنده جریان مداری شرقسو در شرق ایالات متحده است، که ممکن است جریان شمالغربی بسوی شمال ایالات متحده، باعث افزایش احتمال بروز دمای سردتر می شود.

 

خروجی مدل UKMO نشان دهنده تقویت بی هنجار فرابار آزور بر روی اروپا می باشد که در موقعیت مناسبی نسبت به منطقه قرار گرفته است. بر روی کشور بی هنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل تراز میانی طی میانگین سه ماهه دسامبر تا فوریه 2020 نرمال تا 10+ متر بیش از حد نرمال بلند مدت پیش بینی شده است که شرایط بالنسبت مناسبی از نظر تاثیر گذاری سامانه های کم ارتفاع مهاجر را نشان می دهد. 

الگوی متوسط فشار سطح دریا طی سه ماهه فوق الذکر بر روی نواحی شرقی مدیترانه، دریا سرخ، عربستان و ایران نرمال تا 0.5- هکتوپاسکال کمتر از حد نرمال بلند مدت بوده و بر روی نیمه غربی دریا مدیترانه، بخش هایی از اروپا و دریا سیاه بیش از حد نرمال بلند مدت ست که اگوی شیب فشاری نسبتاً مناسبی را ترسیم می نماید. گرچه به دلیل نوسانات در مسیر عبور سامانه های کم ارتفاع مهاجر غربی جبهه همگرایی دریا سرخ طی سه ماهه مذکور متحمل کاهش در میزان فراوانی و شدت خود می گردد.

 

شکل 6. الگوی بی هنجاری متوسط ارتفاع تراز hpa500 و فشار سطح دریا دسامبر - فوریه 2020 مدل UKMO

 

شکل 7. الگوی بی هنجاری مجموع بارش (میلی متر/ راست) و متوسط دما (سلسیوس/ چپ) دسامبر - فوریه 2020 مدل UKMO

با گذر از اقیانوس اطلس به ایالات متحده آمریکا می رسیم، در آنجا می توان مدل بلند مدت CFSv.2 را پیدا کرد. مدل دیگری که فشار کمتری در اقیانوس اطلس شمالی و بیشتری بر روی اروپا دارد. باز هم می بینیم که بی هنجاری گرمایش در اروپا و ایالات متحده وجود دارد، اما دقیقاً مانند مدلUKMO ، این مدل الگوی جریان شمال غربی را بر فراز شمال شرق ایالات متحده غالب دانسته و تقریباً دمای نرمالی را در آنجا نشان می دهد، برخلاف گرایش گرمتر در خروجی مدل های UKMO و ECMWF، در واقع فشار بیشتری در غرب ایالات متحده وجود دارد که این یکی دیگر از عوامل به نفع دمای نرمال تا سردتر در شرق ایالات متحده است.

خروجی مدل CFS نیز نشان دهنده استقرار پشته پرارتفاع آزور بر روی عرض های میانه اطلس تا بخش وسیعی از دریا مدیترانه و جنوب اروپا می باشد که منجر به انحراف مسیر سامانه های کم ارتفاع مهاجر در این منطقه می شود. نتیجه آن می توان کاهش تاثیر گذاری سامانه های غربی بخصوص بر روی بخش های غرب و جنوب غرب ایران طی دوره ای از فصل زمستان باشد، گرچه الگوی بهنجار ارتفاع جو بر روی پهنه فلات ایران به منزله تاثیرات سامانه های کم ارتفاع در نواحی دورن فلاتی و شرقی کشور بشکل نسبتاً نرمال می باشد.

 

شکل 8. الگوی میانگین (دکامتر) و بی هنجاری (متر) متوسط ارتفاع تراز hpa700 دسامبر - فوریه 2020 مدل CFSv.2

 

شکل 9. الگوی بی هنجاری مجموع بارش (میلی متر روز/ راست) و متوسط دما (سلسیوس/ چپ) دسامبر - فوریه 2020 مدل CFSv.2

در انتها، ما از مدل BCC (مرکز آب و هوای پکن) یک مدل بلند مدت چینی داریم. الگوی فشار در اطلس شمالی نیز مقادیر کمتری نسبت به نرمال بلند مدت داشته و فاز منثبت NAO را نشان می دهد. اما همچنین دارای سیگنال فشار کمتری بر فراز اروپای شرقی و روسیه است. این بدان معنی است که دماهای کمتر از نرمال فراز آن مناطق و همچنین بخش هایی از اروپای مرکزی وجود دارد، اما پیش بینی دما دوباره آن را بازتاب نمی دهد.

خروجی مدل BCC نیز با تقویت بی هنجار کم ارتفاع شمال اطلس و پرارتفاع مدیترانه فاز مثبت الگوی NAO را طی سه ماهه دسامبر – فوریه 2020 نشان می دهد، همین شرایط با بی هنجاری مثبت ارتفاع جو بر روی کشور سبب تغییر در مسیر نرمال عبور سامانه های کم ارتفاع خواهد شد. این شرایط با سیگنال های کاهش بارش بر روی بخش های غربی – جنوب غربی کشور همراه شده و بر روی بخش های شمالی – شرقی شرایط به هنجار بارشی به چشم می خورد. 

این شرایط بازتاب دهنده گرمایش هوا در سطح کشور با تمرکز اصلی بر روی بخش های شمالی کشور می-باشد.

 

شکل 10. الگوی بی هنجاری میانگین ارتفاع ژئوپتانسیل تراز hpa500 دسامبر - فوریه 2020 مدل BCC

  

شکل 11. الگوی بی هنجاری مجموع بارش (میلی متر/ بالا) و متوسط دما (سلسیوس/ پایین) دسامبر - فوریه 2020 مدل BCC

 

خلاصه

بیشتر پیش بینی ها میانگین فشار/ ارتفاع ستون جو پایین تر از حد نرمال در اقیانوس اطلس شمالی و فشار ارتفاع بیشتر بر اروپا را نشان می دهند و این به طور کل به معنای زمستان ملایم تر در اروپا است. با افزایش میزان فشار بیشتر بر روی اروپا می توان انتظار داشت بر خلاف زمستان سال گذشته (1397) که در آن الگوی زبانه های توده هوای کمفشار موجب گسترش آب و هوای معتدل و مرطوب تر از نرمال بر روی منطقه و ایران شده بود، الگوی زبانه توده هوای پرفشار فراوانی بیشتری داشته باشد در نتیجه پتانسیل رخداد دماهای سردتر از نرمال بخصوص در نیمه اول فصل زمستان وجود خواهد داشت. با افزایش میزان فشار هوا بر روی بخش هایی مثل دریا مدیترانه الگوی کلاسیک و نرمال مسیر حرکت سامانه های مهاجر غربی دچار نوسان می گردد که می تواند بر روی فرآیند جبهه همگرایی دریا سرخ (RSCZ)  تاثیر بگذارد در نتیجه سیگنال های از کاهش بارندگی ها بویژه بر روی نواحی غرب و جنوب غرب ایران طی ماه های سرد زمستان 98 به چشم می خورد. این پیش بینی ها یک چشم انداز میانگین طی 3 ماه (دسامبر-ژانویه - فوریه) است و الگوی کلی آب و هوای غالب را نشان می دهد. حتی اگر مدل ها کاملاً دقیق باشند، به این معنی نیست که چنین هوای خشک تری به مدت 3 ماه ادامه یابد. هنوز هم می توان جبهه های سرد و بارش برف را بین این الگوهای خفیف تر مشاهده کرد. تفاوت این است که به جای مثلاً 20 روز معمول، شما فقط 8 یا 10 روز برفی تجربه می  کنید. بنابراین مدل ها پیشنهاد نمی کنند که هوای هوا به مدت 3 ماه یکنواخت باشد، اما بیان می کند که حدوداً 40-60٪ دوره به صورت گفته شده نسبت به شرایط نرمال بلند مدت فصل زمستان ناهنجاری بارش و دما رخ دهد.

نقشه برآورد رواناب (ناشی از بارندگی) طی سه ماهه دسامبر تا فوریه 2020 نشان دهنده سطح بالای رواناب بر روی کرانه های شرقی دریا مازندران و بخش هایی از شمال شرق کشور نسبت به حدود نرمال بلند مدت این مناطق می باشد. همین شرایط بر روی نقاطی  از شمال غرب و جنوب غرب کشور نیز به چشم می خورد. بر روی استان های مرتبط با رشته کوه البرز وضعیت رواناب های حاصل از بارندگی گرایش به بیش از نرمال بلند مدت می باشد که وزن آن بر روی البرز شرقی می باشد. در نواحی مرکزی و نیمه شرقی کشور وضعیت به هنجار می باشد. حتی در بخش هایی از جنوبشرق برای نواحی مرکزی تا شمالی استان سیستان و بلوچستان وضعیت بهنجار دیده می شود. در نیمه جنوبی کشور بر روی حوزه دریا خلیج فارس وضعیت به هنجار بوده اما با حرکت به سمت شرق به طور کلی وضعیت رواناب ها گرایش جزئی به کمتر از حد نرمال بلند مدت را نشان می دهد.

در سطح منطقه بر روی شبه جزیره عربستان سیمای کلی رواناب ها گرایش به کمتر از نرمال بلند مدت را نشان می دهد که می تواند ناشی از نوسان بر روی الگوی همگرایی دریا سرخ باشد. از سوی دیگر بر روی بخش هایی از سوریه و شمال عراق نواحی با رواناب های بیش از نرمال پیش  بینی می شود، وضعیتی که به الگوی نفوذ سامانه های کم ارتفاع ناشی از فرود امواج بلند باز می گردد. 

سیمای کلی نقشه ناهنجاری رواناب حاصل از بارش ها طی سه ماهه دسامبر – فوریه 2020 در مقایسه با مدل های تشریح شده فوق بیشترین شباهت را به مدل دینامیک UKMO دارد.

 

شکل 12. الگوی بی هنجاری منابع آبی حاصل از رواناب های بارندگی طی دسامبر - فوریه 2020 

نکته مهم دیگر آن است، ما هنوز استراتوسفر را به عنوان یک عامل اصلی مورد ارزیابی قرار نداده ایم. به طور کلی پیش بینی های بلند مدت در جزئیات پیش یابی دینامیکِ استراتوسفر خوب عمل نمی کنند، به این معنی که آنها تمایل به نادیده یا دست کم گرفتم رویدادهای احتمالی گرم شدن ناگهانی استراتوسفر (SSW)  دارند، زیرا پیش بینی نهایی از بسیاری از محاسبات مجزا ساخته شده است، که ایده های متفاوتی در مورد تحولاتِ استراتوسفر دارند. یک رویدادِ SSW می تواند تأثیر عمده ای بر گردش عمومی جو داشته باشد و می تواند تغییرات عمده ای در نیمکره شمالی ایجاد کند. بنابراین یک رویداد SSW، بالقوه عامل مهمی است که می تواند مسیر زمستان را به هر طریق در سراسر نیمکره شمالی تغییر دهد.

ما اطلاعات شما را در مورد هر گونه تحولات مهم در خصوص استراتوسفر به روز خواهیم کرد و همچنین، با بروزرسانی در ماه اکتبر 2019، مدل های بلند مدت را دوباره بررسی خواهیم کرد.