بررسی تغییرات زمانی و مکانی بارش‌های حدی ایران طی دوره‌های مختلف و ارتباط آن با گرمایش جهانی

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

دوره 14، شماره 49، مرداد 1400، صفحه 30-47   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/wej.2021.22164.2172

نویسندگان

فاطمه درگاهیان^{* 1}؛ مهدی دوستکامیان²؛ مرضیه صادقی³

¹استادیار پژوهش، عضو هیئت علمی بخش تحقیقات بیابان موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

²دکتری تغییر اقلیم دانشگاه زنجان. ایران

³کارشناسی ارشد آب و هواشناسی دانشگاه زنجان. ایران

تاریخ دریافت: 08 مرداد 1398،  تاریخ بازنگری: 02 مرداد 1399،  تاریخ پذیرش: 11 مرداد 1400 

چکیده

هدف: بارش­های حدی یکی از مهترین مخاطرات جوی و از جمله پیامدهای تعییر اقلیم در کشورهای دارای آب و هوای خشک تا نیمه خشک می­باشد. در صورت عدم برنامه­ریزی صحیح و مدیریت، این نوع مخاطرات خسارات اقتصادی و اجتمای زیادی را درپی دارد. هدف از این مطالعه شناسایی تغییرات زمانی و مکانی بارش­های حدی سالانه ایران بود. ابتدا داده­های شبکه‌بندی شدهِ بارش با تفکیک مکانی 15×15 برای دوره آماری50 ساله (1389-1340) مورد استفاده قرار گرفت
روش­: سپس به منظور تغییرات درون دهه­ای بارش ایران دوره آماری مورد مطالعه به پنج دوره مساوی تقسیم گردیده است. برای انجام محاسبات از امکانات برنامه نویسی در نرم افزار متلب و سامانه اطلاعات جغرافیایی بهره گرفته شده است. سپس برای هر کدام از دوره­ها توزیعِ مکانیِ فراوانی، میانگین، ضریب تغییرات و روند؛ ترسیم و مورد تحلیل قرار گرفت. بهترین معیار برای انتخاب روزهای با بارش حدی، آستانه صدک 95 به بالا و پوشش 50 درصدی از کل مساحت کشور همراه با تداومِ حداقل دو روز، مناسب تشخیص داده شد.
یافته­ها: نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که در دوره های مورد مطالعه بیشترین فراوانی و میانگین بارش­های حدی در ابتدا مربوط به کرانه­های ساحلی خزر و پس از آن نواحی شمال­غرب و غرب، بخصوص دامنه­های غربی زاگرس می­باشد. بررسی رخداد بارش­های حدی طی دوره­های مختلف نشان داد دوره سوم (1360-1369) دارای بیشترین فراوانیِ رخداد بارش­های حدی بوده است کما اینکه بالاترین ضریب تغییرپذیری بارش­های حدی مربوط به دهه اول (1340-1349) می­بـاشد به طوری که هـسته بیشینه آن در نواحی مرکزی و جنوب­ شرقی کشور مشاهده شده است. در مجموع نتایج حاصل نشان داد که فراوانی و روند  بارش­های حدی در نیمه­های جنوبی کشور در همه دوره­ها روند افزایشی و در نیمه­های شمالی و بخصوص سواحل خزر روند کاهشی داشته است.

کلیدواژه‌ها

ناهنجاری‌ها؛ بارش حدی؛ ضریب تغییرات؛ روند؛ ایران

عنوان مقاله [English]

Temporal and spatial variations Iran's extreme rainfall in different periods and its relation to global warming

نویسندگان [English]

Fatemeh Dargahian¹؛ Mehdi Doostkamian²؛ Marzeeh Sadeghi³

¹Assistant Professor, Research institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

²Ph.D. Climate change - Zanjan University

³Master of Science (MSc) Meteorology

چکیده [English]

Extreme rainfall as one of the rainfall effects is one of the most critical climatic phenomena that has many spatial and temporal changes. Knowledge of its potential in each climatic region requires a lot of planning, especially in water resource management. The aim of this study is to determine the temporal and spatial variations of Iranian rainfall during different periods. In order grid data of precipitation with spatial resolution of 15 × 15 were used for 50 years (1962-2011). Then, the data were divided into 5 periods of 10 years and for each of the periods, the spatial distribution of frequency, mean, coefficient of variation and trend were mapped and analyzed. Therefore, the best criteria for choosing days with extreme rainfall, the 95th percentile threshold, and covering 50 percent of the total area of the country with a continuation of at least two days is appropriate. The results of this study showed that the highest frequency and average rainfall in all periods were initially related to the Caspian coastline and then to the North-West and West parts, especially the western slopes of Zagros. Also, the results of the analysis of the periods showed that the third period (1360-1366) has the highest frequency of extreme precipitation events and the highest coefficient of variability (above 200%) is related to the first decade (1340-1349) in a zone with an area of 58.4%, the largest of which is found in the central and southeastern parts of the country.

کلیدواژه‌ها [English]

Anomalies, Extreme rainfall, Coefficient of variation, Trend analysis, Iran

مراجع

1. Aguilar E, Aziz Barry A, Brunet M, Ekang L, Fernandes A, Massoukina M, Thamba Umba O. (2009). Changes in temperature and precipitation extremes in western central Africa, Guinea Conakry, and Zimbabwe, 1955–2006. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 114(D2).https://doi.org/10.1029/2008JD01100

2. Ahmadi, I., Alijani, B. (2014). Identification of Synoptic Patterns Causing Heavy Rainfall in Northern Coast of Persian Gulf. Physical Geography Research Quarterly, 46(3), 275-296.Doi: 10.22059/jphgr.2014.52132

3. Alijani B, Khosravi M, Ismail Nejad M. (2010) Synoptic analysis of heavy rain on January 6, 2008 in southeastern Iran. Climatological Research, No. 1 (3): pp. 3-14
4. Alijani B. (2010). Climate of Iran. Payam Noor University. Tehran Iran.
5. Asakreh H, 2011. Fundamentals of Statistical Climatology, First Edition, Zanjan University Press, Zanjan.
6. Bazargan Lari A. (2006). Applied Linear Regression, Shiraz University Press.
7. Berg P, Moseley C, Haerter J. O. (2013). Strong increase in convective precipitation in response to higher temperatures. Nat. Geosci 6(3):181–185.https://doi.org/10.1038/ngeo1731

8. Boers N, Donner R. V, Bookhagen B, Kurths J. (2015). Complex network analysis helps to identify impacts of the El Niño Southern Oscillation on moisture divergence in South America. Climate dynamics. 45(3-4): 619-632‏.https://doi.org/10.1007/s00382-014-2265-7

9. Burić D, Luković J, Bajat, B, Kilibarda M, Živkovic N. (2015). Recent trends in daily rainfall extremes over Montenegro (1951-2010). Natural Hazards & Earth System Sciences. 15(9):2069-2077.https://doi.org/10.5194/nhess-15-2069-2015, 2015.

10. Delima M, Isabel P, Santo F. E, Ramos A. M, Trigo R. M. (2015). Trends and correlations in annual extreme precipitation indices for mainland Portugal, 1941–2007: Theoretical and Applied Climatology. 119(1-2): 55-75.https://doi.org/10.1007/s00704-013-1079-6

11. Doostkamian, M., Mirmousavi, S. (2015). The Study and Analysis the Clusters of Heavy Rainfall Threshold in Iarn. Geography and Development Iranian Journal, 13(41), 131-146.Doi: 10.22111/gdij.2015.2232

12. Farshad Far A. (2005). Principles and Statistical Methods of Multivariate, Taghobestan Publications, Kermanshah
13. Gandomkar, A. (2010). A Synoptic Study of Heavy Rain in Southern Regions of Bushehr Province. Journal of Studies of Human Settlements Planning, 5(10), 143-157.
14. Ghasemifar E, Naserpour S, arezomandi L. (2017). Analysis of synoptic patterns reated to extreme precipitation over west of Iran. Journal of spatial analysis environmental hazarts; 4 (2):69-86.http://jsaeh.khu.ac.ir/article-1-2717-fa.html

15. Griffiths G.M, Salinger M.J, Leleu I. (2003). Trends in extreme daily rainfall across the South Pacific and relationship to the South Pacific convergence zone: Int. J. Applied Climatology (23): 847–869.https://doi.org/10.1002/joc.923

16. Haerter J. O, Berg P, Hagemann S. (2010). Heavy rain intensity distributions on varying time scales and at different temperatures. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 115(D17).https://doi.org/10.1029/2009JD01334

17. Hamidianpour M., Alijani B, Sadeghi A. ( 2010). Recognition of synoptic patterns of severe rainfall in Northeast Iran. Geographical studies of arid regions. First Year, No. 1 (1): 16-1. http://journals.hsu.ac.ir/jarhs/article-1-18-fa.html

18. Khoshal, G., khosravei, M., nazareipoor, H. (2009). Identification Humidity Resources and Course of Super Heavy Precipitation in Bushehr Province. Geography and Development Iranian Journal, 7(16), 7-28.Doi: 10.22111/gdij.2009.1173

19. Mohammadi, B., Masoudian, S. A. (2010). Synoptic Analysis of Heavy Rainfall in Iran Case Study: November 1994. Quarterly Journal of Geography and Development, 8 (19), 47-70.Doi: 10.22111 / gdij.2010.1108

20. Masoudian S, A. (2011). Climate of Iran. Sharia Toos Publications Mashhad, first edition, Mashhad, Iran.
21. Masoudian, S.A, Karsaz, S. (2015). Synoptic Analysis of Thickness Patterns at the Time of Heavy and Extensive Precipitations of South Zagros Area. Geography and Development Iranian Journal, 12(37), 15-28.Doi: 10.22111/gdij.2015.1816

22. Masoudian S. A, Rayatpishe F, Keikhosravi Kiany M S. (2014). Introduction and a Comparison among Gridded Precipitation Database of Asfazari with GPCC, GPCP and CMAP. GeoRes. 2014; 29 (1):73-88http://georesearch.ir/article-1-417-fa.html

23. Omidvar K, Turki M. (2012). Identifying patterns of heavy rainfall in Chaharmahal and Bakhtiari province. Space Planning and Planning, 16 (4): 135-169.http://hsmsp.modares.ac.ir/article-6231-21-fa.html

24. Pal I, Al-Tabbaa, A. (2009). Trends in seasonal precipitation extremes–An indicator of ‘climate change’in Kerala, India. Journal of Hydrology. 367(1-2): 62-69‏.https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2008.12.025

25. Razmi R, Ashrafi S. (2013) Analysis of changes in heavy and super heavy rainfall in Tabriz, 2nd International Conference on Environmental Hazards, Tehran. https://civilica.com/doc/307373

26. Santos, C. A. C. (2014). Recent changes in temperature and precipitation extremes in an ecological reserve in Federal District, Brazil. Revista Brasileira de Meteorologia. 29(1):13-20.https://doi.org/10.1590/S0102-77862014000100002  

27. Soro G, Noufé D, Goula T, Shorohou B. (2016). Trend analysis for extreme rainfall at sub-daily and daily timescales in Côte d’Ivoire. Climate. 4(3): 37.https://doi.org/10.3390/cli4030037

28. Sugahara S, Da Rocha R. P, Silveira R. (2009). Non‐stationary frequency analysis of extreme daily rainfall in Sao Paulo, Brazil. International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society. 29(9); 1339-1349‏.https://doi.org/10.1002/joc.1760

29. Sun L, Shen B, Sui B. (2010). A study on water vapor transport and budget of heavy rain in Northeast China. Advances in Atmospheric Sciences. 27(6):1399-1414.‏https://doi.org/10.1007/s00376-010-9087-2

30. Tomassini L, Jacob D. (2009). Spatial analysis of trends in extreme precipitation events in high‐resolution climate model results and observations for Germany. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 114(D12).https://doi.org/10.1029/2008JD010652

31. Westra, S., Fowler, H. J., Evans, J. P., Alexander, L. V., Berg, P., Johnson, F., ... & Roberts, N. M. (2014). Future changes to the intensity and frequency of short‐duration extreme rainfall. Reviews of Geophysics, 52(3), 522-555.‏https://doi.org/10.1002/2014RG00044

32. Westra S, Evans J. P, Mehrotra R, Sharma A. (2013). A conditional disaggregation algorithm for generating fine time-scale rainfall data in a warmer climate. Journal of Hydrology. (479): 86-99.‏https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.11.033

33. Zhai P, Zhang X, Wan H, Pan X. (2005). Trends in total precipitation and frequency of daily precipitation extremes over China. Journal of climate.18 (7): 1096-1108.‏https://doi.org/10.1175/JCLI-3318.1