تحقیق مقاله رایگان تگرگ و پیش بینی آن

«بسمه تعالی»

پیش‌بینی تگرگ

فابوش و میلر (Fawbush and Miller) یکی از روشهای موفق پیش‌بینی تگرگ را ارائه دادند که تئوری فرازهنج ها که دانه تگرگ را در حین رشد همراهی می‌کند را بیان می‌کند. آنها بر اهمیت وجود یک لایه هوای خشک بالای لایه هوای گرم و مرطوب نزدیک سطح زمین تاکید کرده که برای انتقال گرمای نهان، با تبخیر کردن آب مایع به درون هوای محیطی خشک لازم می باشد. بنابراین آهنگ کاهش دما برای سیستم های اشباع، شیب بیشتری نسبت به بی‌درروی مرطوب دارد. البته وجود یک لایه هوای خشک بالای لایه هوای مرطوب ناپایداری بالقوه را نیز افزایش می دهد. آنها از روی اطلاعات گمانه زنی (رادیوسوند) اندازه های تگرگ را تحت شرایط به دست آمده از گمانه زن (رادیوسوند) را توانستند تعیین بکنند. سپس فاسترو بیتز Faster & Bates ارتباط بین سرعتهای قائم حداکثر (max) را که از اطلاعات گمانه زن به دست می آید، با اندازه واقعی دانه تگرگی که به زمین می رسد را توانستند محاسبه کنند. همچنین فابوش و میلر ارتباط نزدیک بین ارتفاع سطح دمای تر صفر درجه سانتیگراد و اندازه دانه تگرگ را به خوبی دریافتند و با توجه به این ارتباط به نتایج زیر دست پیدا کردند.

دانه های تگرگ در حین سقوط حداقل تا ارتفاع m2700 (پا 9000) اندازه خود را حفظ کرده و بعد از آن سریعاً ذوب می شوند.

ارتفاع مناسب سطح انجماد دمای تر برای تولید دانه های تگرگ بزرگ در حدود m2400 (8000 پا) می باشد.

هنگامی ریزش تگرگهای با قطر بیشتر از  اینچ اتفاق می افتد که سطح یخبندان دمای تر بین حدود (m1500 تا m3300) یعنی بین 5000 تا 11000 پائی بالائی سطح زمین باشد.

هنگامی که ارتفاع سطح یخبندان دمای تر بیشتر از m3300 یا کمتر از m1500 باشد احتمال ریزش دانه های تگرگ بزرگ به سطح زمین کمتر خواهد بود.

وقتی که ارتفاع سطح یخبندان دمای تر بیشتر از 3300 متر نباشد دانه های تگرگ تقریباً با همان اندازه ای که در بالا سقوط می‌کنند به سطح زمین می رسند.

فابرش و میلر همچنین دریافتند که عملاً تمام تگرگهای درشت از قطر 2 تا 4 اینچ، هنگامی واقع می شوند که سطح یخبندان دمای تر صفر درجه سانتیگراد بین حدود m2100 تا m2700 بوده و 69 درصد از تگرگها در همه اندازه ها هنگامی واقع می‌شوند که ارتفاع این سطح بین m2100 تا m3300 باشند و وقتی که ارتفاع سطح یخبندان دمای تر صفر درجه از m1500 کمتر و یا از 3600 متری بیشتر باشد هیچ تگرگی با قطر بیش از  اینچ ریزش نخواهد کرد.

ارتفاع دمای تر صفر درجه سانتیگراد در پیش‌بینی موارد زیر بسیار مؤثر می باشد:

پیش‌بینی اینکه توفان تندری واقع می‌شود یا خیر.

پیش‌بینی اینکه سرعت فرازهنج درون توفان تندری برای تشکیل دانه های تگرگی که به زمین برسند کافی است یا خیر؟

اگر ارتفاع سطح یخبندان دمای تر صفر درجه کمتر از m1500 یا بیشتر از m3600 متری باشد احتمال وقوع توفان تندری از بین خواهد رفت.

هنگام وقوع تگرگ شرایط سینوپتیکی زیر اتفاق خواهد افتاد:

یک جبهه سرد با امواجی که گرادیان شدید دمائی (تضادی دمائی) دارند. اگر در نیمه اول روز هوا کمی ابری بوده باشد یا در ساعت 9 تا 10 (G.M.T) افت فشار وجود داشته باشد احتمال تگرگ افزایش می یابد.

جبهه های سرد ثانویه نیز به هنگام وقوع تگرگ ایجاد خواهند شد.

جبهه های اکلوده با یک جبهه سرد در سطوح بالا نیز ایجاد خواهند شد.

همچنین اگر در نقشه 500mb فرارفت هوای سرد و در نقشه 850 mb فرارفت هوای گرم مشاهده شود احتمال وقوع تگرگ افزایش می یابد. بنابراین در پیش‌بینی تگرگ باید حرکت توده هوای سرد و زمان عبور آن از روی ایستگاههای موردنظر را تعیین کرد.

تحت شرایط زیر درون ابر تگرگ شکل می‌گیرد:

حداکثر سرعت جریان همرفتی بالاسو باید از m/s10 بیشتر باشد که در این سرعت تجمع رطوبت درون ابر صورت گرفته و جریان بالاسو منجر به تشکیل دانه های تگرگ با قطر cm1 شود.

ارتفاع سطح حداکثر سرعت جریان همرفتی بالاسو درون ابر باید بالای خط همدمای صفر درجه سانتیگراد باشد.

محتوای آب در منطقه تجمع رطوبت باید به اندازه ای باشد که باعث رشد تر دانه‌های تگرگ شود.

سطحی که در آن سرعت جریان همرفتی بالاسو صفر می‌شود باید بالای خط همدمای   تا باشد.

برخی از مولفه های مؤثر در پیش‌بینی تگرگ

1- سطح یخبندان

این مولفه می‌تواند در تعیین نوع بارش مؤثر باشد. پائین بودن سطح یخبندان وضعیت مناسبی را برای بارش های جامد (برف و تگرگ) ایجاد می‌کند و همچنین سطح یخبندان در تبدیل توفان تندری به توفان تگرگ نیز مؤثر می باشد. علاوه بر این اگر سطح یخبندان در ارتفاع مناسب باشد احتمال بارش تگرگ بیشتر می‌شود. بالا بودن سطح یخبندان باعث ریزش بارش های مایع (باران) می‌شود.

2- مولفه دوم محتوی آب مایع (LWC) Liquid Water Contect

جرم آب میعان یافته بخار آب می باشد که در واحد حجم هوا وجود دارد که طبق رابطه زیر بیان می‌شود:

 که در آن چگالی آب و  حجم قطرک کروی به شعاع r می باشد. در ابر کومولوسی که از آن بارندگی ایجاد می‌شود متوسط جرم (M) آب میعان یافته که در واحد حجم هوا موجود می باشد حدود gr/m3 5/0 بوده و تا gr/m3 1 نیز می‌رسد که در ابرهای کومولونیمبوسی به حدود gr/m35 می رسد.

3- مولفه سوم: ارتفاع و دمای پایه ابر

برخی از محققان همبستگی بین وقوع تگرگ و اندازه قطر آن را با پارامترهایی همانند ناپایداری، ارتفاع دمای تر صفر درجه، شیر باد در ارتفاعات بالا، شدت باد و اکوی راداری را به دست آورده اند که تمام این پارامترها فقط وقوع توفان تندری را پیش‌بینی می‌کند و نمی تواند توفان تندری را از توفان تگرگ تمییز دهد. در واقع میزان ناپایداری را که منجر به وقوع تگرگ می‌شود را نمی تواند مشخص کند.

محققان دیگر نیز ارتباط پارامترهای مذکور را با وقوع تگرگ نتوانسته اند دریابند. بعنوان مثال شدت اکوی راداری نشانه واضحی از بارش سنگین است. اما بین باران سنگین و تگرگ نمی تواند تفاوتی قائل شود.

رائو و گاخال (Rao and Gokhale)  بیان می دارند که پارامترهای زیر در وقوع تگرگ مهم می باشند.

الف: ارتفاع و دما پایه ابر

ب: ارتفاع Z1 تا Z2 مربوط به مناطق با دمای  و  

ج: مدت زمانی که اکوی راداری در این ناحیه (Z1 تا Z2) از db 5 بیشتر می‌شود.

ارتباط بین رشد دانه تگرگ و سرعت جریان همرفتی بالاسو (wmax) و دمای تر (Tw)max در سطح حداکثر سرعت