تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

بررسی تغییرات زمانی و تحلیل فضایی رخداد توفان‌های تندری و ارتباط آن با انسو مورد: استان سیستان و بلوچستان

نویسندگان
چکیده
هدف این پژوهش شناسایی تغییرات زمانی و پراکندگی فضایی رخداد توفان­های تندری گستره استان سیستان و بلوچستان، در مقیاس ساعتی، ماهانه، فصلی و سالانه، در دوره آماری سی ساله (2016 -1987) می­ باشد. بدین منظور از داده­های ساعتی هوای حاضر (ww) 7 ایستگاه همدید استان سیستان و بلوچستان استفاده گردید. جهت بررسی تغییرات زمانی این رویداد از روش ناپارامتریک من­کندال و شیب سن استفاده شد. ضمن اینکه ارتباط این پدیده با انسو و همچنین پراکندگی مکانی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی‌ها نشان می­دهد که در مقیاس ساعتی بیشترین توفان­های تندری در ساعات 12 و 15 بعد از ظهر رخ داده است و به ندرت در شب رخ می­ دهند.به لحاظ ماهانه بیشترین بسامد توفان­های تندری متعلق به ماه مارس و می باشد. در بین فصول، فصل بهار با 756 (5/17%) رخداد بیشترین و پاییز (5/17%) و تابستان (17%) کمترین فراوانی را دارند و همچنین در دوره­ی آماری مورد مطالعه سال 1997 با 195 و سال 1985 با 12 رخداد به ترتیب بیشترین و کمترین فراوانی را داشته است.بررسی روند تغییرات توفان­های تندری در ایستگاه های منتخب نشان می­دهد که توفان­های تندری در تمامی ایستگاه­ها به جز ایستگاه سراوان روند افزایشی دارند. این روند کاهشی در سطح 95% معنی­دار است. از دیگر نتایج این پژوهش این است که حدود 72 درصد توفان­های تندری در فاز گرم انسو (النینو) رخ می­دهد و نوسانات سالانه این پدیده مرتبط به تغییر الگوهای جوی در طی النینو می­باشد.به لحاظ آرایش مکانی بیشترین توفان­های تندری در تمامی فصول در شرق استان با مرکزیت ایستگاه­های ایرانشهر و سراوان رخ می­دهد. این آرایش فضایی در مقیاس فصلی بدین صورت است که بیشترین توفان­های تندری تابستانه و پاییزه با منشاء حاره­ای از مرکزیت شهر ایرانشهر برخوردار است ولی در طی فصول زمستان و بهاره با منشاء برون­حاره­ای با مرکزیت شهر سراوان می­باشد
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Study of Temporal Variations and Spatial Analysis of Thunderstorms and their relation with ENSO

نویسندگان English

Taghi Tavousi
Mohsen HamidianPour
Rashed Dahani
چکیده English

Thunderstorms are one of the most important, abundant and severe atmospheric hazards. In addition to destroying a large amount of agricultural products and construction projects, cause many human casualties are annually in different parts of the world (Iran Pour and et al, 2015). This phenomenon is associated with severe storms, showery precipitation, hail (Puranik and Karekar, 2004), and thunder and lightning (Nath et al, 2009). These storms occur 50,000 times on a daily Basis. They account for 18,000,000 yearly (Ahrens, 2009). Extensive studies have been conducted in Iran and the world in this regard. For example, Wallace (1995) examined the abundance of lightning in the United States using 100 stations. He concluded that the greatest frequency of convectional showers occurs early in the night and at least at midnight. Sterling (2003) described the thunderstorms as a major dilemma for the United States in the twentieth century. The environmental and economic consequences of thunderstorms and their associated phenomena such as floods, hail and heavy precipitation are believed to be very ruinous on the US economy. Sistan and Baluchistan Province, Iran has annually been witnessing a variety of thunderstorms systems and associated precipitation. The province has suffered lots of damage resulted from the phenomena caused by thunderstorms. Therefore, this article aimed for a spatial analysis and the frequency of thunderstorm occurrences at different time scales. The article also examines the temporal variations and trends. The secondary questions outlined here are as follows: At what time of day do thunderstorms occur? How are thunderstorms recorded as various codes? Which one of these codes is the most commonly reported one? In terms of location, what are the stations with the greatest and least number of thunderstorms?

The area under study is Sistan and Baluchistan Province, Iran. With an area of almost 187,502 km2, the province is located in the southeastern part of Iran, on the Oman Sea coast and in the vicinity of Pakistan and Afghanistan. The province has 300 km water border with the Oman Sea in south, 1100 km land border with Pakistan and Afghanistan to the East, Khorasan Province to the North, and Kerman and Hormozgan to the West (Ebrahim Zadeh, 2009).

In this study, the frequency of thunderstorms was extracted based on 7 synoptic stations and the used of Presence Weather Codes. Temporal variations were then studied using the Man-Kendal and Sen's non-parametric tests. Finally, the relationship between the thunderstorms and ENSO was investigated. Meanwhile, spatial dispersion was also taken into account.

The results showed that thunderstorms have a peak region in southeast part with the center of the Saravan and Iranshahr stations and a minimum area in the Oman Sea coasts (Konarak and Chabahar). More precisely, Saravan Station scored the top with 567 thunders and lightning, while Konarak Station hit the lowest point with 96 in this 30-year period. In the maximum thunderstorm region, Saravan and Iranshahr are the main centers during different seasons so that the number of thunderstorms is higher in summer and fall in Iranshahr compared to Saravan. In winter and fall, such thunderstorms, caused by extra-tropical origin, are more in Saravan than Iranshahr Station.

The results of hourly investigations of thunderstorms showed that most of thunderstorms occur at noon and 3:00 p.m. Codes 13 and 17 were the most frequently reported codes with 605 and 571 occurrences, respectively, Codes 99 and 5 were the least. Monthly investigations showed that May and March had the highest number of thunderstorms (322 and 317, respectively), while September accounted for the least number (55). Quarterly investigations showed that spring had the highest number of thunderstorms (756) followed by winter (559). These thunderstorms are seen in spring more than other seasons because of the passage of extra-tropical air masses, which is abundant in the region under study. Summer, which is the Sub-tropical High pressure (STHP) season, had the least number of thunderstorms (340 occurrences of thunder and lightning). These thunderstorms mainly occur in Iranshahr and Saravan Stations, which was proven in the spatial analysis. The summer incidence increase of the thunderstorms is rooted in the Monsoon systems, preparing the ground for the phenomenon. The temporal variations at different monthly, quarterly, and yearly scales showed that no significant differences are found in thunderstorm trends. The phenomenon has experienced enormous fluctuations, likely to be associated with complex changes of macro-climate patterns. El Nino and the Lanino are likely to be the main factors affecting the ENSO's warm and cold phases. According to the results, almost 70% of thunderstorms are associated with the El Nino. In other words, more thunderstorms are expected during ENSO's warm phase.

کلیدواژه‌ها English

Temporal Variations
Spatial analysis
ENSO
آرنس، دونالد. 2009. هواشناسی نوین مقدمه‌ای بر هوا، اقلیم و محیط. ترجمه محمدرضا بابایی ویرایش هشتم، انتشارات آییژ.
ابراهیم زاده، عیسی. 1388. بنیان‌های جغرافیایی جنوب شرق ایران. چاپ اول، زاهدان، انتشارات دانشگاه سیستان و بلوچستان.
ایران‌پور، فخرالدین؛ حجت الله یزدان پناه و علی حنفی. 1394. تحلیل همدیدی و ترمودینامیکی توفان‌های تندری در ایستگاه هواشناسی همدان. جغرافیا و مخاطرات محیطی، 13: 131 – 115.
برنا، رضا و احمد فاخر نسب.1391. بررسی شاخص‌های ناپایداری L.C.L، L، Li و k در وقوع توفان‌های تندری در ایستگاه دزفول. اولین همایش ملی جغرافیا، مخاطرات محیطی و توسعه پایدار، دانشگاه آزاد اسلامی اهواز، صص 42 - 33.
جعفرپور، ابراهیم. 1385. مبانی اقلیم شناسی. چاپ چهارم، انتشارات دانشگاه تهران.
جلالی، اروج؛ علی اکبر رسولی و بهروز ساری صراف. 1385. توفانهای تندری و بارشهای ناشی از آن در محدوده شهر اهر. مجله جغرافیا و برنامه ریزی، 24: 33 – 18.
رسولی، علی اکبر و خدیجه جوان. 1391. تحلیل روند وقوع توفان‌های رعد و برقی در نیمه غربی ایران با کاربرد آزمون‌های ناپارامتری. فصل نامه علمی – پژوهشی فضای جغرافیا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهر، 31: 111-126.
سلیمانی، مختار؛ مرتضی عبدالمالکی و شیما رضایی. 1390. شناخت سازوکار همدید ایجاد بارش‌های تندری استان کردستان (مطالعه موردی:27 - 29 اردیبهشت ماه 1390 ). اولین همایش ملی جغرافیا مخاطرات محیطی و توسعه پایدار، اهواز دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، صص 9- 1.
صالحی، حسن؛ حسین ثنایی نژاد و محمد موسوی بایگی. 1393. بررسی شاخص‌های ناپایداری هنگام وقوع پدیده های آب و هوایی مخرب در مشهد. جغرافیا و مخاطرات محیطی. 9: 113 – 123.
علیجانی، بهلول. 1381. اقلیم‌شناسی سینوپتیک. انتشارات سمت. تهران.
عسگری، احمد و فرشته محبی.1389. مطالعه آماری - همدیدی توفان‌های تندری در استان خوزستان. چهارمین کنفرانس منطقه‌ای تغییر اقلیم، صص 119 – 111.
فرج زاده، منوچهر. 1392. مخاطرات اقلیمی ایران. چاپ اول، تهران: انتشارات سمت.
قویدل رحیمی، یوسف؛ پرستو باغبانان و منوچهر فرج زاده اصل. 1393. تحلیل فضایی مخاطره‌ی توفان‌های تندری بهاره‌ی ایران. نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 3: 70 – 59.
کاویانی، محمدرضا و بهلول علیجانی. 1385. مبانی آب و هواشناسی. چاپ دوازدهم، تهران، انتشارات سمت،.
میر احمدی، اکبر. 1391. بررسی ویژگی‌های آماری توفان‌های تندری در کوهرنگ بختیاری، همایش ملی انتقال آب بین حوضه‌ای (چالش‌ها و فرصت‌ها). شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلانی واحد شهرکرد.
محمدی، فرشته؛ برومند صلاحی و رسول همتی. 1391. بررسی توفان‌های تندری غرب کشور با رویکرد کاهش خسارات محصولات کشاورزی. اولین همایش ملی توسعه پایدار در مناطق خشک و نیمه خشک، ابر کوه، ایران.
Ackerman, A.S.; Knox, A.J. 2003. Meteorology Understanding the Atmosphere. Toronto, Ontario, Canada. Page: 467.
Allen, j.t. and karoly, d.j. 2013. A climatology of Australian severe thunderstorm environments 1979–2011: inter-annual variability and ENSO influence. International Journal of Climatology, 34: 81-97. DOI: 10.1002/joc.3667.
Changnon S. A. 2001. Thunderstorm rainfall in the conterminous United States, Bull. Amer. Meteor. Soc, 82: 1925-1940. DOI:org/101175/1520-0477.
Easterling, D.R. 2003. Trend in U.S. Climate during the Twentieth Century, consequences, 2: 3-12.
Gupta, H., Sorooshian, S.; Gao, X.; Iman, B.; Hsu, k.l.; Bastidas, L.; Li, j. and Mahani, S. 2002. The challenge of predicting flash floods from thunderstorm rainfall, The Royal society. 360: 1363-1371.
Kallo, A and pascual, R. 2005. Diagnosis and modeling of a summer condition storm Mediterranean pyrencs. Advances in Geosciences, 2: 273-277. DOI=10.1.1.389.1207.
Kandalgaonkar, S.S.; Kulkarni, J.R.; Tinmakerand, M.I.R. and Kulkarni, M.K. 2010. Land-ocean contrasts in lightning activity over the Indian region. International Journal of Climatology. 30:137–145.
Kendall, M.G. 1970. Rank Correlation Methods, 2nd Ed., New York: Hafner. Mann, H.B. 1945. nonparametric tests against trend, Econometrica, 13: 245-259.
Kulkarni, M.K.; Revadekar, J.V. and Varikoden, H. 2013. About the variability in thunderstorm and rainfall activity over India and its association with El Nino and La Nina. Nat. Hazards. 69: 2005–2019. DOI 10.1007/s11069-013-0790-z
Kumar, P.R. and Kamra, A.K. 2012. Variability of lightning activity in South/South east Asia during 1997–98 and 2002–03 El Nino/La Nina events. Atmospheric Research. 118: 84–102
Nastos, P.T.; Matsangouras, I.T. and Chronis, T.G. 2014. Spatio-temporal analysis of lightning activity over Greece - Preliminary results derived from the recent state precision lightning network. Atmospheric Research, 144: 207-217.
Nath, A.; Manohar, G.K.; Dani, K.K. and Devra, P.C.S. 2009. Study of lightning activity over land and oceanic regions of India .J Earth Syst Sci. 118: 467–481
Osmar Pinto, Jr. 2015. Thunderstorm climatology of Brazil: Enso and Tropical Atlantic. International journal of climatology, 35:871-878. DOI: 10.1002/joc.4022.
Pinto, O. Jr. 2015. Thunderstorms Climatology of Brazil: ENSO and Tropical Atlantic connections. International Journal of Climatology, 35: 871-878 DOI:10.1002/jec.4022.
Puranik, D.M. and Karekar, R.N., 2004. Classification of thunderstorms over India using multiscale analysis of AMSU-B images. J Appl Meteorol. 43: 595–611
Sátori, G.; Williams, E. and Lemperger, I. 2009. Variability of global lightning activity on the ENSO timescale. Atmospheric Research. 91: 500–507.
Wallace, M.J. 1995. Diurnal Variations in Precipitation and Thunderstorm Frequency. American meteorology society. 103: 406-419. DOI.org/10.1175/1520-0493.