تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

ردیابی و شبیه سازی توفان گرد وغبار شهر کرمانشاه با استفاده از مدلهای HYSPLIT و WRF-chem

نویسندگان
طوبی علیزاده 1
مجید رضایی بنفشه 2
هاشم رستم زاده 3
غلامرضا گودرزی 4
حیدر ملکی 5
حمزه علیزاده 6
1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی
2 استاد آب و هواشناسی
3 استادیار آب و هواشناسی
4 دانشیار مهندسی بهداشت و محیط
5 کارشناس ارشد مهندسی محیط
6 دانشجوی کارشناسی ارشد آب و هواشناسی
10.61186/jgs.24.74.8
چکیده
این تحقیق با هدف شناسایی کانون و عوامل همدید موج توفان گرد وغبار 1 تا 3 نوامبر 2017 در شهر کرمانشاه انجام گرفت. جهت بررسی شرایط همدیدی علل وقوع این پدیده، از مجموعه داده های پیش بینی میان مدت جوی مرکز اروپایی (ESMWF ) با قدرت تفکیک 125/0 درجه قوسی شامل، ارتفاع ژئوپتانسیل، امگا، فشار تراز دریا، مؤلفه های مداری و نصف النهاری، رطوبت ویژه ، رطوبت خاک تا عمق 10 سانتی متری و عمق اُپتیکی گرد وغبار استفاده گردید. جهت مسیر یابی منشأ ذرات گرد وغبار از روش لاگرانژی مدلHYSPLIT مورد استفاده شد. همچنین با استفاده از مدل جفت شده پیش بینی عددی وضع هوا WRF-chem توفان گرد وغبار شبیه سازی شد. و در نهایت از طریق پردازش تصاویر ماهواره ای MODIS قلمرو گسترش آن مشخص شد. بررسی نقشه های ردیابی HYSPLIT نشان می دهد که دو مسیر کلی برای انتقال گرد وغبار به منطقه قابل تشخیص است: 1- مسیر شمال غرب- جنوب شرقی که با عبور از روی هسته های گرد وغبار شکل گرفته در بیابان های عراق و سوریه عمل انتقال گرد وغبار به نیمه غربی ایران را انجام می دهد. 2- مسیر جنوب غرب به غرب ایران و شهرکرمانشاه که سرچشمه اصلی گرد وغبار در روز 2 و 3 نوامبر بوده و منبع ذرات کویت، شمال عربستان و بخشی از عراق می باشد. توزیع مکانی گرد وغبار تفسیر شده توسط تصاویر سنجندۀ MODIS با توزیع مکانی غلظت گرد وغبار شبیه سازی شده توسط مدل WRF-chem انطباق دارد.
کلیدواژه‌ها
گرد وغبار
سامانه همدید
مدلHYSPLIT
مدل WRF-chem
کرمانشاه

عنوان مقاله English

Detection and simulation of Kermanshah dust storm using HYSPLIT and WRF-chem models

نویسندگان English

Tooba Alizadeh 1
Majid Rezaei Banafsheh 2
Hashem Rostamzadeh 3
Gholamreza Goodarzi 4
Hedar Maleki 5
Hamzeh Alizadeh 6
1 PhD student in meteorology
2 Professor of Meteorology
3 Assistant Professor of Meteorology
4 Associate Professor of Health and Environmental Engineering
5 Master of Environmental Engineering
6 Master student of Meteorology
چکیده English

The aim of this study was to identify the epicenter and co-occurrence factors of dust storm wave from 1 to 3 November 2017 in Kermanshah. To investigate the synoptic conditions of the causes of this phenomenon, from the European Central Center (ESMWF) mid-term weather forecast data set with a resolution of 0.125 degrees of arc including, geopotential height, omega, sea level pressure, orbital and meridional components, humidity. The Lagrangian method of HYSPLIT model was used to orient the source of dust particles. in this study, dust storm WRF-chem was simulated using a paired numerical weather forecasting model. Finally, through the processing of MODIS satellite images, its scope was determined. Examination of HYSPLIT tracking maps shows that two general paths for dust transfer to the area can be identified. 1- The northwest-southeast route, which passes through dust cores formed in the deserts of Iraq and Syria, transports dust to the western half of Iran. 2- Southwest to west of Iran and Kermanshah, which is the main source of dust on November 2 and 3, The source of the particles is Kuwait, northern Saudi Arabia and part of Iraq. The spatial distribution of the dust interpreted by the MODIS sensor images is consistent with the spatial distribution of the dust concentration simulated by the WRF-chem model.

کلیدواژه‌ها English

Dust
Synoptic system
HYSPLIT model
WRF-chem
Kermanshah city
Barkan, J.; P.Alpert, H. Kutiel, and P.Kishcha. 2005. Synoptic of dust transportation days from Africa toward Italy and central Europe. Journal of Geophysical Research,110(7): 1-14. DOI: 10.1029/2004JD005222.
Byers, H. R1974, General meteorology, MC Graw, Hill Inc. Draxler, R., Gillette, A., Kirkpatrick, S., Heller, J., 2001., "Estimating PM10 air concentration from dust storm in Iraq, Kuwait and Saudi Arabia", Journal of Atmospheric Environment, Vol. 35, pp. 4315-4330. Draxler, R, R., Rolph, G, D., 2012, HYSPLIT (Hybrid Single – Particle Lagrangian Integrated Trajectory), Model access via NOAA ARL, NOAA AIR Resources Laboratory, Silver Springer, MD.
Draxler, R.R. and G.D. Rolph. 2003. HYSPLIT (Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory. Model access via NOAA ARL READY, Website http://www.arl.noaa.gov/ready/ hysplit4.html. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-14-00110.1.
Engelstadler, S. (2001). Dust storm frequencies and their relationships to land surface conditions. Freidrich-Schiller university press, jena. Germany. 26.
Han, Z., Ueda, H., Matsuda, K., Zhang, R., Arao, K., Kanai, Y., Hasome, H., (2004), “Model study on particle size segregation and deposition during Asian dust events in March 2002”, Journal of Geophysical Research VOL.109, PP 1-22;
Hsu, N.; M.J. Jeong, C. Bettenhausen, A. Sayer, R. Hansell, and C. Seftor. 2013 Enhanced Deep Blue aerosol retrieval algorithm: The second generation. Journal of Geophysical Research. Atmosphere, 118(16): 9296- 9315. DOI:10.1002/jgrd.50712.
Heidari, M., Shirmardi, M., Alavi, N., Malehi, H., Sorooshian, A., Babaei, A., Asgharnia,H., Marzouni, M., Goudarzi, Gh., (2018), “Evaluation of the relationship between pm10 concentrations and heavy metals during normal and dusty days in Ahvaz”, journal homepage: Aeolin Research 33(2018)12-22.
Indoitu, R., L. Orlovsky, N. Orlovsky, (2012), “Dust storms in Central Asia: Spatial and temporal variations”, Journal of Arid Environments, VOL.85, PP 62-70;
Li, Jiawei, Zhiwei Han, Renjian Zhang, (2011), “Model study of atmospheric particulates during dust storm period in March 2010 over East Asia”, Atmospheric Environment, VOL.45, PP 3954 -3964;
Gao, T.; J. Hna, Y. Wang, H. Pei, and S. Lu. 2011. Impacts of climate abnormality on remarkabledust storm increase of the Hunshdak Sandy Lands in northern China during 2001–2008, meteorological applications meteorol.
Gong, S.L., Zhang, X.Y., Zhao, T.L., McKendry, I.G., Jaffe, D.A., Lu, N.M., (2003).
“Characterization.
Shao, Y. and C.H. Dong. 2006. A review on East Asian dust storm climate, modelling and monitoring. Global and Planetary Change, 52(1-4): 1–22.
Tanaka, T.Y. and M. A. Chiba.2006. a Numerical Study of the Contribution of Dust Source Regions to the Global Dust Budget. Glob Planetary Change, 52(1-4): 88-104. doi.org/10.1016/j.gloplacha.2006.02.002.
Waldhauserova, P. D.; O. M. Agnes, H. Olafsson, and O. Arnalds .2016. The Spatial Variation of Dust Particulate Matter Concentrations during Two Icelandic Dust Storms in 2015. Atmosphere, 7(6): 77, DOI:10.3390/atmos7060077.