فصل دوم
مبانی نظری تحقیق
۲- مبانی نظری تحقیق
۲-۱- مقدمه
بارندگی در سطح کره زمین دارای تغییرات مکانی و زمانی زیاد است. میانگین بارندگی در سطح کره زمین بین ۷۰۰ تا ۹۰۰ میلی متر در سال تخمین زده شده، ولی تغییرات بارندگی در دنیا به گونه ای است که برخی نواحی کره زمین در ۲۰ سال متوالی هیچگونه بارندگی دریافت نمی کنند، در حالی که در بعضی نقاط دیگر مانند چراپونچی واقع در شمال خلیج بنگال سالانه در حدود ۲۴۶۰۰ میلی متر بارندگی دریافت می کند . اگر این مقدار را با میانگین بارندگی سالانه ایران که در حدود ۲۴۰ میلی متر است مقایسه کنیم بارندگی ایران کمتر از یک سوم متوسط بارندگی در سطح دنیاست( علیزاده، ۱۳۸۰ )
نحوه پراکندگی بارش بر روی زمین را عوامل بوجود آورنده آن، یعنی عامل صعود و منبع رطوبت تعیین می‎کند. در جایی که این دو عامل در کنار هم باشند حداکثر بارش رخ می دهد و در جایی که هیچ کدام از این عوامل موثر نباشد میزان بارش به حد اقل ممکن می رسد . از این رو کره زمین را ازنظر میزان بارش به سه ناحیه می توان تقسیم کرد که عبارتند از : نواحی پرباران، نواحی کم باران و نواحی با بارش متوسط(علیجانی و کاویانی، ۱۳۷ )
۲-۲- فرایند بارش
از لحاظ تعریف، بارش (Precipitation)، هر گونه رطوبت متراکمی است که به سطح زمین فرو می ریزد. بنابراین، فرایند تراکم باید قبل از بارندگی صورت گیرد. معمولاً بارندگی، از انواع ابرها می بارد. اما ممکن است تمام ابرها ایجاد بارندگی نکنند. فقط وقتی قطرات آب، تکه های یخ و یا بلورهای آن آنقدر بزرگ می‎شوند که بر نیروهای شناوری و بالا دهنده ی قطرات آب در هوا فایق آینده بارندگی انجام می شود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

وقتی مقایسه ای بین اندازه ذرات ابری که باران ازآن می بارد یا ابری که ایجاد باران نمی کند به عمل می‎آید، متوجه می شویم فرایند و یا فرآیندهایی وجود دارند که هنوز شناخته نشده اند. برای مثال، متوسط اندازه یک ذره ابر، که تخمین زده می شود در مدت ۱۰۰ ثانیه متراکم شده باشد، ۰۴/۰ میلی متر است، و حداکثر اندازه یک ذره متراکم ۲/۰ میلی متر است. به هر حال، قطرات باران معمولی از ۵/۰ تا ۴ میلی متر تغییر می کنند.
مساله مهم در فیزیک بارندگی این است که چرا بعضی از ابرها قطراتی به اندازه قطره باران درست می کنند و دیگر ابرها چنین کاری را ننمی کنند. اگرچه تراکم مستقیم سبب ایجاد قطرات بزرگ نمی شود، اما برخورد و همامیزی قطرات با یکدیگر قطرات بزرگی ر ابوجود می آورد. برخورد مکرر، قطراتی با اندازه باران ر اتشکیل می دهد. کارآرایی همامیزی در شکل ۲-۱ که سرعت رشد قطرات آب ر ادر حالت تراکم و همامیزی نشان می دهد مشخص شده است. پس از این که اندازه قطرات به ۰۴/۰ میلی متر رسید، رشد آنها بیشتر به علت همامیزی است تا تراکم. هنوز این سوال وجود دارد که چرا همامیزی در بعضی از ابرها اتفاق می افتد و در بعضی دیگر نه. جواب این سوال تا حدودی در شکل ۲-۱ نشان داده شده است. کمتر از یک حد آستانه (حدود ۰۴/۰ میلی متر) قطرات آن قدر کوچک هستند که بطور مداوم با یکدیگر ادغام نمی‎شوند. اما چرا بعضی از ابرها به این اندازه می رسند و بعضی دیگر نمی رسند؟ جواب این سوال در طبیعت و اندازه هسته های تراکم اولیه نهفته است. در مناطق حاره، که بیشتر سطوح آنها اقیانوس است، ذرات درشت نمک در هوا وجود دارد و قطرات باران در اطراف آنها تشکیل می گردد. این قطرات سپس با همامیزی درشت تر می شوند.
در عرض های جغرافیایی میانه و زیاد، ابرها ان قدر مرتفع هستند که درجه حرارت آنها در زیر نقطه انجماد است. در چنین ابرهایی قطرات کوچک آب و بلورهای یخ به صوزت توام وجود دارند(شکل ۲-۲). در این وضعیت چون فشار بخار آب بیشتر از فشار بخار یخ در همان درجه حرارت است لذا چنین به نظر می رسد که هوا از نظر قطرات آب در حالت اشباع، و از نظر بلورهای یخ در حالت فوق اشباع است. با توجه به این که بخار آب بتدریج در اطراف ذرات یخ انباشته می شود کم کم هوا از حالت اشباع خارج شده و قطرات کوچک آب شروع به تبخیر می کنند. این عمل آن قدر ادامه پیدا می کند تا تمام قطرات کوچک آب تیخیر شوند و یا آن که بلورهای یخ به قدری بزرگ شوند که از ابر خارج و به پایین سقوط نمایند. در طی سقوط، گرم و ذوب می شوند و به عنوان قطرات باران در می آیند که با همامیزی، درشت و درشت تر می شوند. این پدیده، که معمولاً در ابرهایی که دماهای آنها ۱۰- تا ۳۰- درجه سانتی گراد است به خوبی عمل می کند به نام پدیده برژرون (Bergeron) نام گذاری شده است ( برژرون دانشمند هواشناسی نروژی است که برای اولین بار این پدیده را توصیف نمود).
۲-۳- بارش و مشخصات آن
منظور از بارندگی، کلیه نزولات جوی است که به سطح زمین و ارد می شوند . تشکیل قطرات باران
یکی از پیچیده ترین پدیده های هواشناسی است . اگر هوا خالص می بود عمل تقطیر فقط زمانی
صورت می گرفت که هوا بیش از اندازه از بخار آب اشباع می بود، اما وجود ذرات ناخالص در هوا
اطلاق می شود، باعث می گردد تا در شرایط اشباع معمولی نیز (aerosol) که به آن هستک یا آئروسل
بخار آب در اطراف ذرات تقطیر شود.
اگر چه وجود رطوبت در اتمسفر برای ایجاد بارندگی الزامی است اما تنها این شرط کافی نیست .
معمولاً رطوبت در اکثر اوقات در اتمسفر وجود دارد ولی حتی در هوای ابری نیز ممکن است باران تشکیل نشود. بطور کلی برای ایجاد بارندگی سه شرط لازم است:
– وجود رطوبت
– وجود هسته های کوچک از اجسام جامد که عمل تقطیر در اطراف آن صورت گیرد.
– خنک شدن هوای مرطوب(صعود)
هر بارش دارای مشخصاتی است که عبارتند از:
الف- مدت بارندگی: فاصله زمانی بین شروع و خاتمه بارندگی را مدت بارش یا مدت بارندگی گویند که به ۳ دسته کوتاه، متوسط و دراز مدت تقسیم بندی می شوند . دوام بارانهای کوتاه مدت کمتر از ۶ ساعت، بارانهای متوسط مدت دوامی بین ۶ تا ۲۴ ساعت داشته و به بارانهائی دراز مدت گفته می شود که دوام آنها بیش از یک روز باشد.
ب- مقدار بارندگی: ارتفاع آب حاصل از بارندگی را در طول مدت بارش مقدار بارندگی گویند که برحسب میلی متر، سانتی متر و یا اینچ توصیف می شود.
ج- شدت بارندگی: شدت بارش عبارتند از مقدار بارندگی در واحد زمان که معمولاً برحسب میلی متر بر ساعت، میلی متر بر دقیقه و یا اینچ بر ساعت توصیف می شود.
د- فراوانی وقوع: منظور از فراوانی وقوع یک باران با مدت مشخص این است که در یک دوره زمانی معین چند بار می توان انتظار داشت که بارانی مشابه آن رخ دهد و گاهی به جای فراوانی وقوع از واژه دوره برگشت استفاده می شود.( علیزاده، ۱۳۷۶ )
بارندگی معرف میزان باران در مدت معین است. در آمریکا بارندگی بر حسب شدت باران به سه گروه زیر تقسیم می شوند که می توان در ایران نیز مورد استفاده قرار گیرد.
باران سبک با شدت حداکثر ۵/۲ میلیمتر در ساعت
باران متوسط با شدت ۸/۲ تا ۶/۷ میلیمتر در ساعت
باران شدید با شدت بیش از ۶/۷ میلیمتر در ساعت
۲-۳-۱- تقسیم بندی بارش
بارندگی ها بسته به این که مکانیسم سرد شدن هوای مرطوب چگونه صورت گرفته باشد به سه نوع
کلی تقسیم می شوند که عبارتند از:
– بارانهای کوهستانی
– بارانهای جبهه ای
– بارانهای همرفتی
در شرایط آب و هوایی ایران هر سه نوع بارندگی را می توان مشاهده کرد . نزولات زمستانی بیشتر از نوع جبهه ای و بارانهای کوتاه مدت تابستانی، عمدتاً از نوع همرفتی می باشند و در کوهپایه ها نیز بارندگی ها بیشتر از نوع بارانهای کوهستانی است.
علاوه بر مکانیسم تشکیل بارندگی، نزولات جوی به لحاظ شکل به دو گروه عمده طبقه بندی می شوند: نزولات مایع و نزولات جامد.
نزولات مایع شامل باران، نم نم باران و شبنم است که در مورد اول در ایجاد رواناب و بطور کلی در حرکت سیکل هیدرولوژی نقش سریع دارد و نزولات جامد شامل برف، یخبرف، تگرگ و یخپوشه تشکیل می‎شوند. (علیزاده، ۱۳۷۶ )
۲-۳-۴-۱- بارش همرفتی
همرفت توده هوا در مقیاس های محلی و در نتیجه ناپایداری صورت می گیرد، اما در صورت مساعد بودن شرایط، رگبارهای شدید بوجود می آورند. ناپایداری همرفتی موقعی حاصل می شود که توده هوا، در یک سطح معین، گرمتر از هوای مجاور خود شود. گرم شدن توده هوا نسبت به محیط اطراف خود، در نزدیکی سطح زمین به دو طریق اتفاق می افتد. اول اینکه ممکن است یک قسمت از زمین در منطقه ای وسیع انرژی تابشی بیشتری نسبت به اطراف کسب کند و به تدریج تا آنجا گرم شود که گرمای آن، قسمت زیرین توده هوا بالایی را گرمتر از هوای مجاور خود کند. چنین هوایی ناپایدار می شود. دوم اینکه توده هوا در مسیر حرکت خود از مناطق گرم عبور کند. گرمای چنین منطقه ای از طریق رسانایی به وای گذرنده منتقل می شود و قسمت زیرین آن را گرمتر از قسمت های بالایی اش می کند. صعود همرفتی با ابرهای جوششی که در صورت شدت به برج شبیه می شوند همراه است. ابرهای جوششی یاد شده از نوع کومولوس و در حالت های شدید از نوع کومولونیمبوس هستند که از پایین منظره صفحاتی خیلی تیره، و از بالا منظره ای خیلی روشن دارند و بر روی تصاویر ماهواره ای به صورت نقاطی رون می درخشند. تصاویر ماهواره ای بهترین تائید کننده برای موضعی و شدید بودن صعود و بارش حاصل از عملکرد همرفتند (علیجانی و کاویانی، ۱۳۷۱).
جبهه گرم
جبهه سرد
جبهه ای
غیر جبهه ای
سیکلونی
همرفتی