شناسایی الگوهای سینوپتیکیِ بارش‌ های سیل خیزِ غرب ایران

قاسمی فر, الهام; ناصرپور, سمیه; آرزومندی, لیلی

شناسایی الگوهای سینوپتیکیِ بارش‌ های سیل خیزِ غرب ایران

نویسندگان

الهام قاسمی فر

سمیه ناصرپور

لیلی آرزومندی

چکیده

یکی از مهمترین و چالش برانگیزترین رخدادهای حدی ، بارش‌ های سنگین است که هر ساله خسارات فراوانی را به دنبال دارد. از اینرو در پژوهش حاضر این رخداد در غرب ایران بررسی شده است. ابتدا با داده‌ های روزانه بارش در ایستگاه‌های سینوپتیک منتخب برای دوره (2000-2015 ) چندین بارش حدی در منطقه شناسایی شد، در ادامه نقشه‌ های مربوط به فشار های تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 و 850 هکتوپاسکالی این الگوها در نرم افزار SPSS با استفاده از تحلیل مولفه‌ی اصلیPCI))، برای شناسایی مولفه‌ های اصلی مورد پردازش قرار گرفت نتایج نشان داد تنها یک مولفه 99.99 درصد واریانس این الگو ها را تببین و توجیه می‌کند. بنابراین الگوی مولد تمامی این رخداد ها شرایط مشابهی را دارا بوده است. سپس از بین این الگو های مشابه دو الگوی بسیار شدید انتخاب و مورد آنالیز سینوپتیکی و ماهواره ای قرار گرفت نتایج نشان داد در روزهای همراه با بارش حدی امگای منفی (از سطح 1000تا 200 هکتوپاسکالی و با هسته بیشینه 0.3- پاسکال بر ثانیه) بر روی غرب ایران قرار داشته است، علاوه بر آن رطوبت بالای 70 درصد، قرارگیری در جلوی تراف هایی که از کم ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 و بویژه 500 هکتوپاسکالی بر منطقه نفوذ داشته، رودبادهایی با سرعت بالای 30 متر بر ثانیه در تراز 200 هکتوپاسکال، سرعت باد سطحی بالای 10 متر بر ثانیه و هسته های تاوایی مثبت همگی شرایط موجود را به نفع تشکیل سیکلون قوی فراهم کرده اند. در نهایت پردازش تصاویر رادار هواشناسی این نتایج را تآیید نمود.

کلیدواژه‌ها

الگو های سینوپتیکی

بارش سنگین

تحلیل نقشه‌ ها

تحلیل ماهوار های

غرب ایران

عنوان مقاله English

Analysis of synoptic patterns reated to extereme precipitation over west of Iran

نویسندگان English

elham ghasemifar

somayeh naserpour

lyli arezomandi

چکیده English

Precipitation is not only a critical process in global hydrologic cycle but also an important indicator of climate change (Fu et al.,2016). Precipitation is a key factor of the global water cycle and affects all aspects of human life. Because of its great importance and its high spatial and temporal variability (Thies and Bendix.,2011). Climate change is caused many extreme climatic occurrences in recent decades. One of most important extreme events is extreme precipitation. The changes of temporal-spatial patterns of precipitation may potentially cause severe droughts or flood hazards (Jiang et al., 2008). There are many environmental damages which are related to these events. Precipitation events were examined and studied by many researchers. The purpose of the study is evaluating of the structure and origin of the events in the west of Iran. Studies about extereme precipitation is somewhat strong. Robert, 1993 evaluated many flashflood in United States which is related to short wave at 500 hgt level. Many researchers also studied this type of precipitation such as Kumar, 2008 and etc. Trend analysis is another approach is related to this scope. Globally, precipitation increases in equatorial rain bands; decreases in subtropics as greater tropical convection in the rising branch of the Hadley circulation will lead to enhanced subsidence in the subtropics; and increases in high-latitudes due to increase in moisture transport (Huang et al., 2013). Synoptic analysis of the events is required due to increseing trend of this events and tremendous socioeconomic impacts on many places. First, a 99 percentile for recognition of extereme precipitation is applied for daily precipitation during 2000-2015 at seven weather stations in the west of Iran. Then principal component analysis carried out in order to reduce correlated data (SLP, hgt at 500and 850level) which is associated to synoptic patterns. Two extereme precipitations are selected for synoptic analyses. In order to better perspective of these patterns analyses are performed using sea level pressure, 500 and 800 hgt level, omega, u-wind, V-wind, relative humidity, and TRMM precipitation Radar data. TRMM data is used due to satellite systems provide a unique opportunity to monitor Earth-atmosphere system processes and parameters continuously and the correct spatio-temporal detection and quantification of precipitation has been one of the main goals of meteorological satellite missions (Thies and Bendix.,2011).

The results of precipitation data showed extereme precipitation dates based on 99 percentile are as fallows during 2000-2015 time period: 29 Jan 2013, 30 Nov 2008 , 3 and 4 feb 2006, 25 Dec 2004, 13 jan 2004, 1 dec 2001, 24 mar 2000, 2 may 2010, 29 and 30 Oct 2015. After identitying extereme precipitations, PCA (principal component analysis) applied for SLP data, Geopotential hight at 500 and 850 levels data in oredr to recognition the synoptic patterns. The results indicate that there is only one component which explains 99 percent of variances of data. Therefore the one synoptic pattern incorporated in formation of extereme precipitation in the west of Iran. Then for better understanding of this pattern, we are selected two extereme precipitation reanalysis data (29 oct 2015) and (13 Jan 2004) and evaluated sea level pressure, 500 and 800 hgt level, omega, u-wind, V-wind, relative humidity, and TRMM precipitation Radar data in these dates. The purpose of this proccess was monitoring different parameter in two dates. The results illustrated interesting conditions which is related only to providing appropraite condition for extereme precipitation formation. Many conditions required to the events as fallows: SLP lower than 1000 hpa over the west of Iran, surface relative humidity larger than 70 percent, negative omega lower than -0.3, positive vortices which indicate cyclogenesis. Another most important factor which caused extereme precipitation is location of trough. In all cases, the western of Iran located in front of trough at 500 and 850 hpa. The Precipitation Radar of TRMM satellite also determined same precipitation patterns which are specific for the west of Iran. This is only one part of the heavy precipitation studies at west of Iran the authours sugesst climate change studies such as trend analysis in a long time period, simulation with regional models as Regcm and WRF, appling ERA-interim data which can provide fine spatial resolution up to 0.25 degree over study area which need to be done in order to completion of the results.

کلیدواژه‌ها English

synoptic patterns

extereme precipitation

synoptic and satellite maps

West of Iran

آرزومندی، لیلی . 1391. تحلیل سینوپتیکی سیل فروردین 1388 قم. دانشگاه خوارزمی . دانشکده جغرافیا گروه آب و هواشناسی.

آرزومندی ، لیلی ؛ زهرا حجازی زاده ، ابراهیم فتاحی . 1396. مقایسه عملکرد مدل اماری ‌ و مدل دینامیکی در شبیه سازی بارش حدی. فصلنامه اکوهیدرولوژی، 4( 2 ) :313-301.

بلیانی، سعید؛ محمد سلیقه. 1395 .تحلیل و استخراج الگوهای جوی منجر به بارش های سنگین روزانه منطقه شمالی خلیج فارس مورد مطالعه: حوضه های آبریز حله و مند، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 2 :98-79.

حسینی علیرضا ، اکبری قمصری ، هدیه ،1395، شناسایی الگوهای سینوپتیکی پدید آورنده بارش های سنگین حوضه آبخیز طالقان در استان البرز. نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال سوم، 4 : 100- 89.

حمیدیان پور ، محسن ؛ بلول علیجانی ؛ علیرضا صادقی . 1389. شناسایی الگوهای همدید بارش های شدید شمال شرق ایران .مطالعات جغرافیایی مناطق خشک ، 1: 16-1.

علیجانی، بهلول؛ زین العابدین جعفرپور، علی اکبر بیدختی و عباس مفیدی.1386. تحلیل سینوپتیکی الگو های گردشی بارش های موسمی جولای 1994 در ایران. نشریه علوم جغرافیایی، ج 7، 10: 7-38.

عزیزی، قاسم ؛ معصومه نیری و شیما رستمی جلیلیان.1388. تحلیل سینوپتیک بارش های سنگین در غرب کشور. فصل نامه جغرافیای طبیعی، سال اول، 4 : 1-13.

علیجانی، بهلول؛ محمود خسروی و مرتضی اسمعیل نژاد.1389. تحلیل همدیدی بارش سنگین ششم ژانویه 2008 در جنوب شرق ایران. نشریه پژوهش های اقلیم شناسی. سال اول. 3 و 4 (دو فصلنامه):1-12.

علیجانی، بهلول. 1380. شناسایی تیپ‌ های هوایی باران آور تهران براساس محاسبه چرخندگی، فصل نامه تحقیقات جغرافیایی، 64 ـ 63: 114 ـ 132.

علیجانی، بهلول. 1392. اقلیم شناسی سینوپتیک، چاپ ششم. انتشارات سمت، تهران.

شلتون، مارلین.1390. هیدروکلیماتولوژی، ترجمه‌ی حسن ذوالفقاری. چاپ اول. انتشارات دانشگاه رازی.

علیزاده،امین.1382. اصول هیدرولوژی کاربردی، چاپ شانزدهم. انتشارات آستان قدس رضوی.

لشکری، حسن. 1375. الگوی همدیدی بارش های شدید جنوب و جنوب غرب ایران، پایان نامه دکتری، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم انسانی، گروه جغرافیا.

وطن فدا، جبار. ۱۳۸۱. بررسی وضعیت سیل کشور: مشکلات و راهکار ها، سمینار کاهش اثرات و پیشگیری از سیل،گرگان، http://www.civilica.com/Paper-FLOODING01-FLOODING01_018.html.

مسعودیان، ابوالفضل.1387. اقلیم شناسی ایران، چاپ اول. انتشارات دانشگاه اصفهان.

مصطفایی ، حسین؛ بهلول علیجانی ؛ محمد سلیقه .1394. تحلیل سینوپتیکی بارش های شدید و فراگیر در ایران . نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی،4: 76-65.

یاراحمدی، داریوش: مریانجی، زهره. 1390. تحلیل الگوی دینامیکی و همدیدی بارش های سنگین در جنوب غرب خزر و غرب ایران (مطالعه موردی: بارش)، : پژوهشهای جغرافیای طبیعی (پژوهش های جغرافیایی) : دوره 43 , شماره 76 : 105 - 120 .

Deng, Y.; T. Gao, H. Gao, X .Yao, L. Xie.2014. Regional precipitation variability in East Asia related to climate and environmental factors during 1979-2012,scientific report, 4 : 5693.

Dong et al. 2016. Summer rainfall over the southwestern Tibetan Plateau controlled by deep convection over the Indian subcontinen. Natute communications, 7:10925

Fu Y.; F. Chen, G. Liu, Y. Yang, R. Yuan, R. Li, Q. Liu, Y .Wang, L. Zhong, L, Sun. 2016. Recent Trends of Summer Convective and Stratiform Precipitation in Mid-Eastern China. Scientific Reports, 6:33044 .

Gemmer, M. et al.2008. Seasonal precipitation changes in the wet season and their influence on flood/drought hazards in the YangtzeRiver Basin, China. Quaternary International ,186: 12–21.

Huang, P. et al. 2013. Patterns of the seasonal response of tropical rainfall to global warming. Nature Geosci, 6: 357–361.

Hossos, E, C. J. Lolis, and A. Bartzokas. 2008 . Atmospheric Circulation Patterns associated with extream precipitation amounts in Greece . Adv.Geosice, 17: 5 -11.

Houze, R. A., Jr. 2012. Orographic effects on precipitating clouds. Reviews of Geophysics, 50, RG1001.

Http://disc2gesdisc.eosis.nasa.gov/data/trmm...

Jiang, T.; Z. W. Kundzewicz , B. Su.2008. Changes in monthly precipitation and flood hazard in the Yangtze River Basin China. International Journal of Climatology, 28: 1471–1481.

Kumar, A.; J. Dudhia, R. Rotunno, , D. Niyogi, &, U. C. Mohanty. 2008. Analysis of the 26 July 2005 heavy rain event over Mumbai, India using the Weather Research and Forecasting (WRF) model. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 134(636):1897-1910.

Konrad, C. E. 1997. Synoptic-scale features associated with warm season heavy rainfall over the interior southeastern United States. Weather and Forecasting, 12(3): 557-571.

Kotroni, V.; K. Lagouvardos, G. Kallos, D. Ziakopoulos.1999. Severe flooding over central and southern greece associated with pre‐cold frontal orographic lifting. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 125(555): 967-991.

Lana, A.; J. Campins, A. Genovés, A. Jansü. 2007. Atmospheric patterns for heavy rain events in the Balearic Islands. Advances in Geosciences, 12: 27-32.

Li ,Z.;S .Yang, B. He, C. Hu. 2016. Intensified Springtime Deep Convection over the South China Sea and the Philippine Sea Dries Southern China. Scientific Reports, 6:30470..

Rodwell, M.; B. Hoskins.2001. Subtropical anticyclones and summer monsoons. J. Climate ,14: 3192–3211.

Tan J.; C. Jakob, WB. Rossow, G. Tselioudis.2015. Increases in tropical rainfall driven by changes in frequency of organized deep convection. LETTER (Nature), 519 :451-463. Doi:10.1038/nature14339.

Thies,B.; J. Bendix. 2011. Review Satellite based remote sensing of weather and climate: recent achievements and future perspectives. Meteorol. Appl, 18: 262–295.

Zhang, X. B. et al. 2007. Detection of human influence on twentieth-century precipitation trends. Nature, 448: 461–465 .

www.cdc.noaa.gov

www.nature.com/naturecommunications.