نمودار ۱-۵ روند تغییرات سال به سال روزهای گرد و غباری رشت، رامسر و گرگان……………………………………………..۶۰
نمودار ۲-۵ تعداد روزهای گرد و غباری در استان مازندران………………………………………………………………………………..۶۰
نمودار ۳-۵ تغییرات سال به سال روزهای گرد و غباری گرگان…………………………………………………………………………..۶۱
نمودار ۴-۵ نمودار دایره‌ای فصلی گرد و غبار…………………………………………………………………………………………………….۶۲
نمودار ۵-۵ نمودار پراکندگی ماهانه…………………………………………………………………………………………………………………۶۳
فصل اول
طرح تحقیق
۱- فصل اول: طرح تحقیق
۱-۱ مقدمه
از دیدگاه هواشناسی سینوپتیکی طوفان یک پدیده مخرب منحصر به فرد در روی نقشه‌های سینوپتیکی بوده که ترکیبی از پدیده‌های فشار، ابر، بارندگی و غیره را در بر گرفته و توسط رادار، قابل شناسایی است. در نواحی خشک و نیمه خشک پدیده گرد و غبار به اشکال مختلف مانند روز همراه با گرد و غبار یا طوفان گرد و غبار و گردباد به صورت مکرر اتفاق می‌افتد. در بیابان‌ها و مناطق خشک، تغییر سریع درجه حرارت هوا موجب ایجاد گرادیان فشار در نقاط مختلف آن و تشکیل بادهای قوی و دائمی می‌شود. به علاوه در این مناطق به دلیل کمبود رطوبت و پوشش گیاهی، چسبندگی ذرات به یکدیگر کاهش یافته و باد می تواند ذرات با قطر کمتر از ۲میلی‌متر را از سطح خاک جدا نموده و با خود حمل کند. بسیاری از این ذرات قطری کم‌تر از ۱۰ میکرون دارند و سرعت سقوط آن‌ها تحت تأثیر نیروی جاذبه زمین قابل اندازه‌گیری نیست. بنابراین این ذرات در جو به صورت معلّق باقی می‌مانند، به این دلیل در نواحی بیابانی ممکن است هوا برای مدتی طولانی به حالت گرد و غبار باقی بماند. از این رو طوفان‌ها در مقیاس‌های ترنادو، طوفان رعد و برق، طوفان گرد و خاک و مانند آن ظاهر می‌شوند.

از مهم‌ترین شرایط ایجاد گرد و غبار در کنار هوای ناپایدار، وجود یا عدم وجود رطوبت است به طوری که اگر هوای ناپایدار رطوبت کافی داشته باشد، بارش و طوفان رعد و برق؛ و اگر فاقد رطوبت باشد، طوفان گرد و غبار ایجاد می کند. نوع و پوشش گیاهی نیز در شدت وقوع گرد و غبار نقش مؤثری بازی می‌کنند. در واقع ایجاد گرد و غبار می‌تواند نوعی واکنش به تغییر پوشش گیاهی زمین باشد که در این رابطه نقش فعالیت‌های انسانی را نیز در کنار شرایط طبیعی محیط‌های جغرافیایی باید در نظر گرفت. چنان‌چه در منطقه‌‌ای مانند شمال ایران که از نظر طبیعی مساعد برای گرد و غبار نیست چون هم دارای رطوبت بالا و هم دارای پوشش گیاهی متراکم است ولی به دلیل فعالیت‌های انسانی امروزه شاهد روزهای همراه با گرد و غبار در این منطقه هستیم.
طوفان‌های گرد و غبار به صورت کوتاه مدت هم، روی زندگی انسان اثر می‌گذارند. مهم‌ترین این تاثیرات کاهش قدرت دید و به وجود آوردن مشکلات بهداشتی مانند مشکلات تنفسی و لغو پرواز‌ها در نتیجه کاهش دید است. پدیده گرد و غبار در سال‌هاى اخیر از نظر غلظت و راه اندازى ذرات معلق، تداوم، وسعت و زمان آن متفاوت و بسیار بیش‌تر از طوفان‌هاى گرد و غبار گذشته است و این سبب نگرانى‌ بسیارى شده است. در این سال‌ها خشکسالى‌هاى مداوم، کاهش بارندگى و رطوبت نسبى محیط به همراه تشدید فاکتورهاى محیطى توسط انسان، نظیر استفاده بى رویه از منابع آبى و از بین رفتن پوشش گیاهی باعث گسترش شدید گرد و غبار شده است. از اصلی‌ترین عوامل ایجاد این پدیده وزش بادهای به نسبت شدید روی زمین‌های دارای شرایط مساعد برای ایجاد گرد و غبار است. این عوامل به همراه حرکت صعودی هوای ناشی از سامانه‌های جوی، انتقال قائم ذرات گرد و غبار معلق به ترازهای بالاتر جو را فراهم می‌کند. ذرات معلق، بر حسب اندازه‌ی قطر خود در لایه‌ها، به ترتیب از پایین به بالا قرار گرفته و سپس با جریان هوا، به حرکت در آمده و مناطق وسیعی را تحت پوشش قرار می‌دهد. بیش‌تر گرد و غبارهای فراگیر و گسترده‌ای که مشاهده می‌شود فرا محلی بوده و از نواحی دور و نزدیک دیگر منشأ می‌گیرد ولی ممکن است که ناشی از عوامل محلی باشد و ذرات از همان محل که گرد و غبار دیده می‌شود تشکیل ‌شود. طوفان‌های گرد و خاک و ماسه‌ای در مناطق مختلف تعاریف گوناگونی دارد، زیرا این پدیده در مکان‌های گوناگون و در شرایط مختلفی به وجود می‌آید. براساس توافق سازمان هواشناسی جهانی، هر گاه در ایستگاهی سرعت باد از ۱۵ متر بر ثانیه تجاوز کند و دید افقی به علت گرد و غبار، به کمتر از یک کیلومتر برسد، طوفان خاک گزارش می‌شود. طوفان ماسه‌ای، به بادی اطلاق می‌شود که بتواند ذرات با قطر ۱۵/۰ تا ۳۰/۰ میلی متر را تا ارتفاع ۱۵ متر جابه جا کند، در این حالت، طوفان ماسه‌ای است لکن در طوفان خاک، ذرات معلق، ریزتر است (دهقان‌پور، ۱۳۸۴).
۲-۱ بیان مسئله
گرد و غبار یکی از پدیده‌های جوی است که وقوع آن باعث وارد شدن خسارت‌های بسیاری در زمینه‌های زیست محیطی، کشاورزی، حمل و نقل و سلامت می‌شود. طوفان گرد و غبار بیش‌تر در مناطق خشک و نیمه‌ خشک به علت سرعت بالای وزش باد بر سطح خاک بدون پوشش گیاهی شکل گرفته و در شدیدترین حالت طوفان‌های گرد و غباری، غلظت ذرات معلق به ۶۰۰۰ میلی‌گرم در هر متر مکعب هوا می‌رسد (سانگ و همکاران^[۱]، ۲۰۰۷: ۱۱۲). نتیجه بررسی‌ها نشان داده‌اند که عوامل محیطی و انسانی بر ایجاد و یا تشدید طوفان‌های گرد و غباری موثر می‌باشند. عوامل جغرافیایی و آب و هوایی نظیر توزیع نامناسب زمانی و مکانی بارندگی و وقوع خشکسالی از عوامل طبیعی و چرای بیش از حد دام‌ها، خشک شدن دریاچه‌ها و تالاب‌ها، افزایش جمعیت، تغییر مسیر رودها و سدسازی‌ها از عوامل انسانی تشدید طوفان‌های گرد و غبار است (خوشحال دستجردی و همکاران، ۱۳۹۱). در سال‌های اخیر به علت دخالت‌های انسان در طبیعت و بهره‌برداری غیر اصولی از آن، پدیده گرد و غبار افزایش یافته و به این ترتیب مسئله گرد و غبار بیش از گذشته اهمیت پیدا کرده است. افزایش گرد و غبار بر تشکیل ابرها و ریزش نزولات ( انگلستادلر و همکاران^[۲]، ۲۰۰۶)، بیش‌تر شدن فلزات سنگین در جو ( وینا و همکاران^[۳]، ۲۰۰۸)، آلودگی آب آشامیدنی و تشدید بیماری‌های گوارشی (کروگر و همکاران^[۴]، ۲۰۰۴) تاثیر دارد. به ازای افزایش هر ۱۰ میکروگرم گرد و غبار در متر مکعب هوا، بیماری‌های قلبی - عروقی۱۲ درصد و سرطان ریه به میزان ۱۴ درصد افزایش می‌یابد ( شاهسونی و همکاران، ۱۳۸۹).
ایران به دلیل واقع شدن در کمربند خشک و نیمه‌ خشک دنیا، پی در پی در معرض سیستم‌های گرد و غبار محلی و سینوپتیکی متعدد است. منشاء گرد و غبارهای تاثیرگذار بر ایران مناطقی مانند بیابان‌های شمال آفریقا، شبه‌جزیره عربستان، عراق و سوریه می‌باشد که آب و هوای آن‌ها بسیار خشک بوده و میانگین بارش کمی دارند. این گرد و غبارها به علت گرم‌تر شدن هوای زمین و بیش‌تر شدن سرعت بادها به ایران منتقل می‌شوند. ریزگردها به همراه حرکت صعودی هوای ناشی از سامانه‌های جوی به ترازهای بالاتر جو رفته و در آن‌جا، بر حسب اندازه‌ی قطر در لایه‌های هوا جا می‌گیرند. سپس با جریان هوا در ترازها، به حرکت در آمده و مناطق وسیعی را تحت پوشش قرار می‌دهند (آلپرت و گانور^[۵]، ۱۹۹۳؛ دایان و همکاران^[۶]، ۱۹۹۱). سیستم‌های گرد و غبار در ایران منجر به لغو پروازها، تعطیلی مدارس، ادارات و کارخانه‌ها، بروز بیماری‌های تنفسی مانند آسم شده (حسین‌زاده، ۱۳۷۶) و هم‌چنین، باعث کاهش محصولات کشاورزی تا ۲۰ درصد می‌شود (شاهسونی و همکاران، ۱۳۸۹). در سال‌های اخیر به دلیل بروز خشکسالی‌ها به نظر می‌رسد که افزایشی در فراوانی وقوع این پدیده مخاطره‌انگیز آب و هوایی صورت گرفته که باعث بروز مشکلاتی در برخی مناطق کشور ایران شده است (رسولی و همکاران ۱۳۸۹). مناطق جنوبی دریای خزر بین کوه و دریا محصور بوده و به دلیل برخورداری از بارش­های خزری دارای میانگین بارش بیشتری نسبت به دیگر مناطق کشور می­باشند. این موضوع به همراه شرایط مناسب محیطی دیگر، پوشش گیاهی متراکمی را در اکثر مناطق شمال کشور ایجاد کرده است. با وجود اینکه کلیه شرایط محیطی حاکم در این منطقه عامل بازدارنده و مانع شکل‌گیری طوفان‌های گرد و غباری می‌باشند ولی هر از گاهی طوفان گرد و غباری در این مناطق مشاهده می­‌شود. هدف از این مطالعه، شناسایی الگوهای جوی موثر در ایجاد و انتقال گرد و خاک به حوضه جنوبی خزر، تعیین مسیر کلی حرکت طوفان، شناسایی تغییرات فراوانی مکانی و زمانی سامانه‌های همدیدی و مسیرهای انتشار است. در این راستا از داده‌های ثبت شده هواشناسی، نقشه­های همدیدی و تصاویر ماهواره­ای استفاده شده است.
۳-۱ ضرورت تحقیق
سیاره زمین از بدو پیدایش، دستخوش مخاطرات بسیاری بوده است. در سال‌های گذشته، مخاطرات طبیعی پی در پی در سطح جهان به وقوع پیوسته و خسارت‌های جانی و مالی فراوانی در مناطق مختلف ایجاد کرده‌اند. در بعضی از مناطق جهان، به ویژه منطقه موسوم به خاور‌میانه، طوفان‌های گرد و غبار از پدیده‌هایی هستند که فراوانی وقوع بالایی دارند. عوامل بسیاری در ایجاد طوفان نقش دارند، اما گردش جو و شرایط سطح زمین از عوامل اصلی طوفان‌های گرد و غبار محسوب می‌شوند. باد یکی از مهم‌ترین عوامل آب و هوایی است که نقش مهمی در تغییرات سطح زمین دارد. به طور کلی، کنکاش باد در سطح زمین با عمل فرسایش و برداشت همراه است که قسمتی از این بار پس از مسافتی رسوب کرده و مابقی به صورت معلق در هوا باقی می‌ماند که به شکل گرد و غبار تا مسافت‌های طولانی قابل حمل است. طوفان گرد و غبار بر روند تشکیل خاک، ژئومورفولوژی سطحی در نواحی مختلف وحرکت دادن پوشش سطحی نواحی صحرایی تاثیر دارد. تسریع فرسایش خاک و تقویت بیابان‌زایی از دیگر اثرات طوفان‌های گرد و غباری می‌باشد. اهمیت مطالعات انجام گرفته در رابطه با گرد و غبار از این نظر است که آسیب‌های فراوان گرد و غبار شناسایی شده و روز به روز میزان شدت و تعداد روزهای همراه با گرد و غبار در همه مناطق از جمله ایران افزایش یافته و باید راهی در جهت کنترل این پدیده پیدا کرد. منطقه جنوبی حوضه خزری بر حسب نوع آب و هوا، پوشش گیاهی، رطوبت و موقعیت جغرافیایی دارای شرایطی است که انتظار می‌رود تعداد روزهای همراه با گرد و غبار در این منطقه نسبت به دیگر مناطق کم باشد. این منطقه به عنوان منبع گرد و غبار به شمار نمی‌رود و در نتیجه بیش‌تر گرد و غبارهای مشاهده شده فرا محلی بوده و از نواحی دور و نزدیک دیگر منشأ می‌گیرند.
هدف از این پژوهش، شناسایی الگوهای جوی موثر در ایجاد و انتقال گرد و خاک به حوضه جنوبی خزر، تعیین مسیر کلی حرکت طوفان، شناسایی تغییرات فراوانی مکانی و زمانی سامانه‌های همدیدی و مسیرهای انتشار است تا میزان وقوع این پدیده را در منطقه به دست آوریم.
۴-۱ سوالات تحقیق

1. 1. توزیع مکانی و زمانی پدیده گرد و غبار در منطقه مورد مطالعه چگونه می‌باشد؟

1. 1. سامانه‌های همدیدی موثر در ایجاد طوفان گرد و غبار در مناطق خزری کدامند؟

1. 1. مسیرهای انتشار گرد و غبار در منطقه خزری کدام است؟

۵-۱ فرضیات تحقیق

1. 1. توزیع مکانی و زمانی پدیده گرد و غبار از نظر فراوانی در منطقه مورد مطالعه یکسان نیست.

1. 1. سامانه‌های همدیدی موثر متفاوتی در ایجاد پدیده گرد و غبار در منطقه نقش دارند.

1. 1. گرد و غبارهای سواحل جنوبی خزر معمولاً از سمت جنوب و جنوب غرب به این مناطق وارد می­شوند.

۶-۱ جمع ‌بندی
گرد و غبارها با ورود به جریان‌های جوی که در غرب ایران هستند وارد کشور شده و گاهی تا مرکز کشور جا به جا می‌شوند. با توجه به اهمیت این پدیده و از طرف دیگر گسترش وسیع مکانی آن در سال‌های اخیر در بخش‌های غربی و شمالی کشور، در پژوهش حاضر مسیرهای ورودی و علل وجود این پدیده مورد شناسایی قرار خواهد گرفت. در فصل بعدی به منظور روشن شدن موضوع پژوهش، پیشینه تحقیقات انجام شده در این رابطه به همراه مبانی نظری پژوهش، به اختصار مطرح خواهند شد.
فصل دوم
مبانی نظری و پیشینه تحقیق
۲- مبانی نظری و پیشینه تحقیق
۱-۲ مبانی نظری
۱-۱-۲ تعریف پدیده گرد و غبار

1. 1. ۱. هرگاه باد مقادیر زیادی از گرد و خاک را به هوا بلند کرده و باعث کاهش دید به کمتر از یک کیلومتر شود.

1. 1. سرعت باد به بیش از ۱۵ متر بر ثانیه برسد.

طوفان گرد و خاک عبارت است از بادی که بر اثر وزش آن ابر متراکمی از گرد و غبار در فضا ایجاد می‌شود تراکم این ابر غبارآلود آنقدر زیاد است که جلوی دید را کاملا گرفته و ارتفاع آن، گاه تا ۳۰۰۰متر می‌رسد. پدیده‌های گرد و غباری نه تنها حاصل وزش بادهای شدید که حاصل شرایط ناپایداری در الگوی سینوپتیکی می‌باشد. از مهم‌ترین شرایط ایجاد گرد و غبار در کنار هوای ناپایدار، وجود یا عدم وجود رطوبت است به طوری که اگر هوای ناپایدار رطوبت کافی داشته باشد بارش و طوفان رعد و برق و اگر فاقد رطوبت باشد طوفان گرد و غبار ایجاد می‌کند. در واقع تغییر در ویژگی عناصر دما، فشار، نم نسبی و … باعث ایجاد بارش و طوفان رعد و برق و یا سیستم‌های گرد و غباری می شود. فراوانی ذرات گرد و غبار در جو علاوه بر شدت باد و خشکی ذرات خاک به اندازه قطر ذرات نیز بستگی دارد. نوع و پوشش گیاهی نیز در شدت وقوع گرد و غبار نقش موثری ایفا می‌کند. مطالعات فراوانی وقوع طوفان‌های گرد و خاک نشان می‌دهد که بیش‌ترین وقوع آن‌ها در مناطق بسیار خشک با زمین لخت (۸۰-۶۰ روز در سال) ، پس از آن مناطق با پوشش گیاهان بوته‌ای (۳۰- ۲۰ روز در سال) و سپس چمن زارها (۴-۲ روز در سال) صورت می‌گیرد. از دیدگاه سینوپتیکی طوفان یک پدیده مخرب منحصر به فرد در روی نقشه‌های سینوپتیکی بوده که ترکیبی از پدیده های فشار، ابر، بارندگی، باد و … را در برگرفته و توسط رادار طوفان قابل شناسایی است. یکی از انواع بلایای طبیعی که هر ساله سبب خسارات زیادی در نواحی خشک و بیابانی جهان و ایران می‌شود طوفان گرد و غبار همراه با بادهای شدید است (دهقان‌پور، ۱۳۸۴).
۲-۱-۲ انواع گرد و غبار
انتشار گرد و غبار به صورت وقایعی پراکنده و گاه و بی‌گاه که در اندازه، زمان و غلظت ذرات متفاوت است در جو زمین رخ می‌دهد. گرد و غبار معمولا بر حسب میزان اثرات آن‌ها بر روی افق دید دسته بندی می شوند:
گردوغبار وزشی:  به وضعیتی گفته می شود که گرد و خاک در شعاع دید ناظر مشاهده می‌شود اما قابلیت دید تا کمتر از ۱۰۰۰ متر نیست.
طوفان گرد و غبار: کاهش دید به کمتر از ۱۰۰۰ متر می‌رسد.
گرد و غبار اتفاقی: کاهش دید به کمتر از ۱۱ کیلومتر می‌رسد.
گرد و غبار زودگذر: گرد و غباری که  از وسایل مکانیکی ، مانند عبور و مرور در جاده خاکی یا عملیات استخراج معادن به وجود می‌آیند (واشینگتون و همکاران^[۷]، ۲۰۰۳).
۳-۱-۲ مکانیسم تشکیل
بسته به سرعت باد و اندازه ذرات خاک مواد به سه شکل غلتان،  جهشی و معلق جا به جا می‌شوند ذرات درشت معمولا به صورت غلتیدن جا به جا می‌شوند ذرات متوسط به صورت جهشی جا به جا می‌شوند ذرات مذکور به هوا بلند شده و معمولا ۴ برابر ارتفاعی که به هوا بلند می‌شوند به جلو رانده می‌شوند اما ذرات ریز دانه مانند ذرات رس به علت سبک بودن تا ارتفاع زیادی از سطح زمین بلند می‌شوند و مدت زیادی در هوا معلق باقی مانده و پس از طی مسافتی طولانی فرو می‌نشینند.