أَثَرُ الذَّبْذَباتِ الضغْطيَّةِ في تغيِّرِ أَنْمَاطِ الجوِّ العُليا وعَلَاْقَتِهُما بالجفافِ المُنَاخيِّ في العراقِ: دراسة في علم المناخ في العراق - عمر حمدان عبد الله الشجيري - أطروحة دكتوراه 2019م

الذَّبْذَباتِ الضغْطيَّةِ في تغيِّرِ أَنْمَاطِ الجوِّ العُليا  وعَلَاْقَتِهُما بالجفافِ المُنَاخيِّ في العراقِ

دراسة في علم المناخ في العراق 

أطروحة تقدم بها

عمر حمدان عبد الله الشجيري

إلى مجلس كلية التربية - ابن رشد للعلوم الإنسانية 

جامعة بغداد وهي جزء من متطلبات نيل شهادة دكتوراه فلسفة 

في الجغرافية الطبيعية

إشراف

الأستاذ الدكتور

يوسف محمدعلي حاتم الهدِّال 

1440هـ - 2019م

المستخلص

   يهدف البحث إلى تقييمِ دوراتِ الغلافِ الجوي الممثلةِ بالذبذباتِ الضغطيةِ، وأثرها في تغيِر أنماطِ الجو العليا، وعلاقةِ تلك الذبذباتِ، والأنماطِ بخصائصِ التباينِ المكاني،ِ والزماني لتغيراتِ الجفافِ المناخي ،ِ وما يظهر منْ تأثيرٍ فوق العراقِ؛ للوصولِ إلى سيناريوهاتٍ واقعيةٍ أكثر ملائمةٍ للتكيفِ مع الجفافِ ، والحد من أثارهِ السلبيةِ في القطاعاتِ المتعددة .

  

  اعتمد البحث على منهجيةٍ ، تقوم على تحليلٍ إحصائي شمولي، مستعيناً بثلاثةِ مصادرٍ بياناتيةٍ ، يتمثل المصدر الأول: ببياناتِ الأرصادِ الجوي المحلي، وكانتْ متمثلة ببياناتِ الأمطارِ في خمس عشرة محطةٍ مناخيةٍ، وزعت مكانياً بين أقاليمِ العراقِ المناخيةِ، وتبايناتهِ الجغرافيةِ كافة، وقد وظفتْ أربعة أدلةٍ لرصدِ الجفافِ المناخي وهي: دليل التساقطِ القياسي S.P.I، ودليل النسبةِ الطبيعيةِ P.N.I ، ودليل فصليةِ المطرِ S.I، والدليل البسيط للشدة اليوميةِ SDII، وكان الثاني: مشتملا على بياناتِ إعادة التحليلِ لمختلفِ المستوياتِ الشموليةِ الإقليميةِ، الممثلةِ بشذوذِ الارتفاع الجهدي،ِ والدورانيةِ الجويةِ، والرطوبةِ، و حدد منها نمط الجوِ العلوي،ِ في حينِ حدد موقع التيارِ النفاثِ القطبي،ِ والنمط التفصيلي باستخدامِ بياناتِ الجردِ الطقسي .ِ أما الثالث : فقد تضمن بياناتِ الذبذباتِ الضغطيةِ، واشتمل البحث على عشرٍ منها، و زعت مكانياً كنقاطِ ضبطٍ (أرضيةٍ جويةٍ) ( في تفاعلِ النطاقاتِ العالميةِ المتباعدة (المحيطيةِ - الجويةِ) . ويتحدد البعد الزماني لمجملِ مصادرِ هذهِ البياناتِ ضمن سلسلةٍ امتدتْ لستةِ عقودٍ ؛ (1952 - 2017)، طوتها مدد ثلاثٍ، وخلالها حققتْ مقارنة للتغيراتِ في تقلبِ الفصولِ المتتابعةِ (خريفٍ، شتاءٍ، ربيع).

  اعتمد البحث -إحصائياً- على عددٍ من الأساليبِ والتقنياتِ الإحصائيةِ المتمثلةِ بـ: ارتباطِ بيرسون لقياسِ العلاقةِ، وبـ: السلاسلِ الزمنية بطريقتيها الفعليةِ، والمتوسطاتِ المتحركةِ ، لرصدِ الاتجاهِ وتوافقهِ، لاختبارِ الاتجاهِ ومعنويتهِ، وبـ: الانحدارِ المتعددِ، وبـ: التحليلِ العاملي، وبـ: معاملِ مان كاندل M-K، وبـ: التحليلِ العنقودي في المسح الإحصائي التفسيري؛ِ لضبطِ النتائج وقدرتها على إعادة بناءِ خرائطِ الأنماطِ الجويةِ الإقليميةِ، والنماذج الشموليةِ، فضلاً عن تقْنِيةِ نظمِ المعلوماتِ الجغرافيةِ G.I.S، التي أظهرتْ أهميتة في كشفِ الهيئاتِ المكانيةِ فو ق العراقِ ، سواء تلك التي استمِدتْ من نتائج أدلةِ الجفافِ ، أو منْ نتائج التحليلاتِ الإحصائيةِ لمختلفِ الأساليبِ في تفاعلِ العلاقاتِ.

   وقد أظهرتْ نتائج البحثِ: وجود اتجاهٍ في تناقصِ كمياتِ الأمطارِ ضمن الموسمِ المطيرِ ، ينحدر أعلى تراجع له من شمالِ العراقِ نحو الوسطِ والجنوبِ بتغيرٍ عقدي(9.9 -،6.7 -، 2.5 - ملم/ عقد) على التوالي، وقد تؤثر أنماط التساقطِ -لاسيما الفصليةِ منها- سلباً في الجفاف المناخي، إذ وجِدت اتجاهات تزايد تكرارِ التأثيرِ السلبي في أثناءِ فصلي الشتاءِ والربيع، ويؤك د اختبار الاتجاهِ "مان كاندلM-K" سنواتِ الجفافِ، الذي أظهرها بمعنويةٍ إحصائيةٍ، لاسيما المحطاتِ شديدة الجفافِ ، وقبال ذلك وجِد تزايد للتأثيرِ الإيجابي في تكرارٍ منفردٍ ومتطرفٍ لأعوامِ الرطوبةِ خلالِ فصلِ الخريفِ، إلا أنه غير معنوي، الاتجاهِ إحصائياً في كلِ المحطاتِ. واللافت للنظرِ أن الفصلينِ الشتاءِ والربيع كانا أعلى نسبةٍ (50 %33) في الموسمِ المطيرِ، والمحطاتِ التي تسجل الأعلى معدلاتٍ مطريةٍ، هما الأكثر عرضة للجفافِ المناخي خلالِ العقدينِ الأخيرينِ من مدة البحثِ، وهذا يؤكد حجم وخطورة الجفافِ ...

The Effect Pressures Oscillation in Change

Upper Atmospheric Patterns and Relationship

Climatic Drought in Iraq

(Study in Synoptic Climatology and Teleconnections)

By

Omar Hamdan Abdallah Al-shujairy

A Dissertation

Submitted to the College of Education Ibn_ Rushd for Human Sciences University of Baghdad in Partial Fulfillment of the Requirements for the Doctor Degree of Philosophy (PhD) in Physical Geography (Climatology)

Supervised by

Prof. Dr. Yusuaf Mohammed Ali Al-hathal

1440 A.H 2019 A.D

Abstract

  This Research Aims to Assess the Role of Atmospheric Circulation in Pressure Variations at Upper Atmospheric Levels over Iraq and its Connection with Spatial and Temporal Characteristics of Climatic droughts. This aim extends further to suggest more “ robust” Scenarios for Adaptation with Drought Impacts on Different Disciplines (e.g. Water Resources, Crop Yield, Agriculture, etc.).

  This Research Employed data from Different Climatic Sources, Including Rainfall Data from 15 rain Gauges Distributed over Iraq and Represented the Different Climatic Regions in Iraq. Based on these data, we used Four Climatic Indices to characterize Meteorological Droughts, including SPI, PNI, SI and SDII. We also utilized Reanalysis data [NOAA: NCEP/ NCAR, ECMWF] of Pressure fields at different Geopotential Heights that Helped Detecting Pressure Anomalies and Polar Jetstream tracks. This Research also employed data of a wide range of Atmospheric Teleconnections, covering the last six decades (1952-2017). Overall, this investigation spanned three sub-periods within the Long-term period 1952- 2017, with Particular focus on three Seasons (Winter, Spring and Autumn). 

  This Research employed different Parametric and non-parametric statistics, including- among others Pearson’s r Correlation, time series Analysis, Mann- Kendal test, Multiple Linear Regression, Factor Analysis and Cluster Analysis. We also used GIS techniques to map Spatial Patterns of Drought over Iraq.

  Our Results Demonstrate that there is a Statistically Significant Decrease in Rainfall Amounts during the rainy Season in Iraq, with a Clear Spatial Gradient from the North to the South. This Decrease is mainly reflected in the increase in the frequency and severity of Climatic Drought, especially during Winter and Spring. Albeit with their non-significant Trend, the M-K Statistic Reveals an opposite Trend, with a decrease in the frequency of dry years during autumn. Interestingly, we found that winter and spring showed the Highest frequency of Dry Years. Also, the stations with Highest Rainfall Amounts Exhibited more frequent and severe Drought Events, especially in the past two decades.

 This Research confirms the role of Atmospheric Circulation in Climatic Drought Evolution over Iraq. In specific, results suggest that the negative modes of AO, NAO, AMO, EA and SOI are mainly linked to the increase in Drought Frequency. On the other hand, the positive phases of EAWR, NCP, MOI, IOD, and ONI are associated with Drought severity. Importantly, the Association between Drought and Circulation Patterns seems to be seasonally Dependent, with ONI and IOD being the most leading patterns during Autumn, compared with AO NAO, EAWR, NCP, and SOI in Winter and AMO, EA, MOI during Springtime.

  To explain the role of these Circulation Patterns in temporal Variations of Drought in Iraq, we used Pearson’s R and coefficient of Determination to Characterize this Dependency for Different sub-periods. Results Indicate that the Atlantic Teleconnections (e.g. NAO, EA, AMO, and AO) can better explain the positive SPI values during the first sub-period and to some extent during the second sub-period. On the other hand, the Eurasian Teleconnections (SOI, ONI, IOD, EAWR, NCP, and MOI) Contributed More to the Evolution of Drought during the Second sub-period.

  The Atmospheric Processes Associated with these Temporal Patterns are also explained in this Work. In Particular, the Polar Advections are Mainly Associated with the Negative Phases of the Atlantic Oscillations and to a less extent with the Eurasian Indices. This Atmospheric Situation Corresponds to a Negative Pressure Anomaly with Axis Trough a NW-SE Extension over Iraq. On the other hand, the Positive Modes of the Eurasian Circulations are Characterized by Axis Trough a NE-SW Depression. These two Atmospheric Configurations are also Linked with the Extratropical Advections from Southwest, which Mostly Correspond to a Positive Pressure Anomaly at Upper Atmospheric Levels. 

  Temporarily, the most humid sub-periods over Iraq occurred during 1952- 1973 and 1974-1995, with a clear southward advection of the jet stream. In contrast, the driest years are recorded in the last two decades (1996-2017), in which there is a shift of the jet stream to the northern latitudes. This explanation should also be seen in the context of the Expansion of Hadley Cell, which Explains the Relocation of the Polar Jet stream and Accordingly the northward shift of the Tropical and Extratropical Advections.

  To conclude, results of this work can contribute to better understanding of the spatial and temporal variability of Climatic Droughts over Iraq and its driving forces. This can improve current policies and future adaptation plans to cope with the Negative impacts of Drought on different disciplines in Iraq (e.g. water resources, agriculture).

تحميل من

↲    top4top

↲       mega