نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استاد اقلیم‌شناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

2 استاد اقلیم‌شناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

3 دانشجوی دکتری اقلیم‌شناسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

10.22034/gp.2020.41308.2680

چکیده

طی سدۀ گذشته اقلیم کرۀ زمین دگرگونی را در مقیاس‌های مکانی و زمانی مختلفی تجربه کرده‌است. این روند دگرگونی احتمالاً برای آینده نیز ادامه خواهد داشت. یکی‌از جلوه‌های دگرگونی اقلیم که تغییر(پذیری) آن را نشان می‌دهد، در وردایی رفتار دهه‌ای بارش قابل ردیابی است. به‌منظور ردیابی تغییرپذیری بارش ایران، به‌عنوان نمایه‌ای از تغییر اقلیم این سرزمین، طی چهار دهۀ اخیر (1394-1355) از پایگاه داده‌ای اسفزاری نسخۀ سوم (حاصل میان‌یابی داده‌های بارش روزانه 2188 ایستگاه همدید، اقلیمی و باران‌سنجی سازمان هواشناسی به مدت 46 سال از 1349 تا 1394 و مجموعاً 16801 روز و با تفکیک مکانی 10 کیلومتر و درنتیجه با ابعاد 16801×205×167) استفاده شده‌است. به منظور بررسی وردایی دهه‌ای بارش، میانگین بارش دهه‌های منتهی به دهۀ 1394-1385 محاسبه و ویژگی‌های مکانی بارش ایران طی چهار دورۀ ده‌ساله به روش توصیفی - ترسیمی بررسی و مطالعه شد. دراین راستا میانگین بارش هردهه با کل دورۀ آماری و دهۀ پیش از آن مقایسه شد. نقشه‌های بارش هر دهه، نقشه‌های ناهنجاری آن در قیاس با میانگین کل و نقشه‌های ناهنجاری آن در قیاس با دهۀ پیشین ترسیم و بررسی شد. میانگین بارش در انتقال از دهۀ اول به دوم افزایشی و پس از آن کاهشی بوده است. از آن‌پس رفتار عمومی کاهشی بارش، هم در نواحی کم‌بارش و هم نواحی پربارش در طی دهه‌های متوالی دیده می‌شود. بارش عموماً در نواحی توأم با بارش زیاد (درکرانه‌های دریاهای خزر، عمان و خلیج فارس، دامنه‌های غربی رشته کوه‌های زاگرس و دامنه‌های شمالی رشته کوه‌های البرز)، تغییرات بیشتری را نسبت به بخش‌های کم‌بارش کشور (نظیر نواحی مرکزی، شرقی و شمال شرقی) متحمل شده‌اند؛ به تبع آن بسیاری آماره‌های مکانی بارش، نظیر ضریب‌تغییرات، چولگی، کشیدگی، آستانه‌های بارش (آستانه‌های کم و زیاد)، تغییر یافته‌است. این‌امر در جابه‌جایی خط همبارش میانگین هر دهه و کاهش سرزمین‌های توأم با بارشی بیش‌از میانگینِ دهه‌ای نیز منعکس شده‌است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

An investigation of Decadal variation of Iran precipitation over four decades (1976-2016)

نویسندگان [English]

  • Hossein asakereh 1
  • Seyed Abolfazl Masoodian 2
  • Fatemeh Tarkarani 3

1 Professor of climatology, Department of geography, Zanjan University, Zanjan, Iran

2 Professor of climatology, Department of Geography, University of Isfahan, Isfahan, Iran

3 PhD student in climatology, Zanjan University, Zanjan, Iran

چکیده [English]

Introduction
According to previous investigation and examining climatic elements, the hypotheses of global warming and consequently, global climate change is confirmed by majority of climatologists society around the world. The global changes probably continue for the next decades. The changes in climatic elements, by and large, categorized into two types; trends and variation. The trends refer to long term changes, whiles variations indicate vary time interval changes including oscillation, phase, jump (sift), and persistence.
Precipitation is one of climatic elements which can properly reflect chaotic behavior of climate system, and illustrate the nature of changes in the system. Trends, Oscillation, and persistence in this element are investigated in national and international scale, whilst the decadal variations as an index of climate variation can contribute to the current literature. In current study we attempted to illustrate an objective feature of precipitation characteristics and its anomalies over four recent decades by using Asfezari National Dataset (AND).          
Data and Methods
In the present study, the gridded precipitation data of the third version of AND with spatial resolution of 10×10 km during the time period of 1970/3/21 to 2016/3/19 (46 years including 16801 days) is used. This dataset adopted from 2188 synoptic, climatology, and rain gauge stations and subjected to interpolation by using Kriging interpolation method. The dataset covers an area from  N  and E. Accordingly, a pixels cover the area for 16203 days. Consequently, the dataset includes  dimensions.
General spatial features of Iran precipitation for the whole under investigation period was studied based on climatological annual precipitation. Next, the same characteristics calculated for four decades ending up to 2016/3/19. Finally, for every decade the anomalies of precipitation in compare with the whole understudy period and its previous decades calculated in order to discover the spatial pattern of decadal fluctuation in precipitation.   
Discussion
General characteristics of annual precipitation
Annual mean of precipitation over Iran is 250.5 mm. Due to decline in temperature contrast and strength of fronts in the Mediterranean cyclones, as a main source of precipitation in Iran, the annual precipitation over Iran decreases from west to east, and from north to south.
The annual precipitation in 63.2% of Iran is lower than the climatic annual mean. The annual mean of precipitation in this area which generally located in east and south of the country is approximately 150.5 mm. Thus, the total precipitation in this area is equal to the total precipitation in the rest 36.8% of the country which its annual precipitation is more than the annual precipitation in the country, 422 mm.  The spatial variation of precipitation is confirm by other statistics, for instance, skewness, kurtosis, the extreme threshold indices. For instance, a large part of Iran (26.73%) includes 100-150 mm annual precipitation, whiles the precipitation in 15.8% of the country reaches to 150-200 mm. Parts of northeast of Iran, and the coast  of Persian Gulf  and Oman Sea in the south, in addition to southern slops of Alborz mountain chain experience a precipitation amount of lower than 100 mm. In contrast to the above-mentioned dry regions, the (approximately) wet regions include limited areas for each precipitation class. For example, only 9.1% of the country characterized with 500 mm of precipitation, while the classes of 200-300, 300-400, and 400-500 comprise 20.62, 12.64, and 6.11 percents of the country, respectively.
Decadal variation of precipitation            
In current section the spatial distribution and statistical features of precipitation in each decades was illustrated. The following list includes our finding of statistical - graphical analysis of precipitation in four successive decades:
1) The difference between spatial mean and median of annual precipitation increased from the first to the last decades. The increasing in this characteristic refers to increase in spatial asymmetrical distribution of precipitation over the country.
2) A comparison between spatial distribution of precipitation maps showed that generally, the areas experienced precipitation above the decadal and whole period average are decreased from the first and last decades.
3) The increase in spatial skewness from the first decade to the last decade is another evidence of increasing in precipitation spatial differences.
4) The last but not the least finding is the changes in the extreme threshold indices. From the first to the last decade, the range of 10th and 90th percentiles have increased.           
Conclusion
Previous studies depicted that the amount of Iran precipitation has decreased over recent decades. In order to investigate the role of each decade in the decreasing values, the gridded precipitation data of the third version of AND with spatial resolution of 10×10 km during the time period of 1970/3/21 to 2016/3/19 (16801 days) is used. General spatial features of Iran precipitation for the whole under investigation period was investigated based on climatological annual precipitation. Next, the same characteristics calculated for four decades ending up to 2016/3/19. Finally, anomalies of precipitation in compare with the whole understudy period and previous decades calculated in order to discover the spatial pattern of decadal fluctuation in precipitation. 
 Our finding showed that by and large, precipitation has decreased over recent decades. The changes has been more pronounced in southern and northern coastal area, western slopes of Zagros mountain chain, and northern slopes of Alborz mountain chains. Previous researchers attribute these changes to changes in humidity advections in recent years.    

کلیدواژه‌ها [English]

  • Iran
  • Precipitation
  • Climate Change
  • Decadal variation
  • Precipitation Variability
-        اختصاصی، محمدرضا؛ فرشید جهانبخشی، محمدرضا کوثری، (1394)، بررسی روند بارش در 32 ایستگاه سینوپتیک ایران با روش ناپارامتری و جمع متحرک داده با مرتبه 1 تا 48 ماهه طی سال‌های 1970 تا 2005،  تحقیقات منابع آب ایران، 11،  151-156.
-        الوانکار، سیدرضا؛ نظری، فرزانه؛ و فتاحی، ابراهیم، (1395)، تاثیر تغییر اقلیم بر شدت و دوره بازگشت خشکسالی های ایران. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 3(2)، 120-99.
-        بختیاری، بهرام؛ شهرکی، نادیا؛ احمدی، محمدمهدی، (1393)،  برآورد احتمالات بارش روزانه با استفاده از مدل زنجیره مارکف در اقلیم‌های مختلف ایران، تحقیقات منابع آب ایران، 10( 2)، 55-44.
-        تیموری و بذرافشان (1396)، تحلیل توزیع زمانی بارش در ایران طی چهار دهۀ گذشته، جغرافیا و توسعه، 46، 188-171.
-        جهانبخش اصل، سعید؛ خورشید دوست، علی محمد؛ عالی نژاد، محمدحسین؛ پوراصغر، فرناز، (1395)، تأثیر تغییراقلیم بر دما و بارش با در نظر گرفتن عدم قطعیت مدل ها و سناریوهای اقلیمی (مطالعه ی موردی: حوضۀ شهرچای ارومیه)، هیدروژئومورفولوژی، 7، 122-107.
-        حسینی، سیدحسن؛ قربانی، محمدعلی؛ مساح بوانی، (1394)، مدلسازی بارش - رواناب در شرایط تغییر اقلیم به منظور پیش‌بینی جریانات آتی حوزۀ صوفی چای، پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، 11، 14-1.
-        خدادی، محمدمهدی؛ آزادی، مجید؛ رضازاده، پرویز، (1392)، منابع رطوبت و ترابرد ماهانه آن روی ایران وبرهمکنش آن با مونسون هندوستان و پرارتفاع جنب حاره، مجله ژئوفیزیک ایران، 7(2)، 113-96.
-        دارند، محمد، (1394)، واکاوی وردایی زمانی-مکانی رطوبت جوی ایران زمین طی بازۀ زمانی 2013-1979، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 47(2)، 239-213.
-         دارند، محمد، (1394)، ارزیابی و شناخت تغییر اقلیم در ایران‌زمین طی دهه‌های اخیر، مجلۀ علوم و مهندسی آبخیزداری، 30، 14-1.
-        دانشمند، حجت اله ؛ محمودی، پیمان، (1395)، تحلیل طیفی خشکسالی‌های ایران، مجله ژئوفیزیک ایران، 10(4)، 47-28.
-        دهقانی، طیبه؛ سلیقه، محمد؛ علیجانی، بهلول، (1397)، اثرتغییراقلیمبرمیزانآبقابلبارشدرسواحلشمالیخلیجفارس، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 49، 91-75.
-        سازمان هواشناسی کشور، (1396)، گزارش آشکارسازی، ارزیابی اثرات و چشم انداز تغییر اقلیم در ایران طی قرن 21، تاریخ انتشار 30/8/1396.
-        شجاعی مقدم، رحمت الله؛ کرمپور، مصطفی؛ نصیری، بهروز؛ طهماسبی پور، ناصر، (1397)، بررسی و تحلیل چرخه ها و الگوی خودهمبستگی فضایی بارش های ماهانه ایران، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، ۱۸ (۵۱)، ۲۳۵-۲۵۱.
-        عساکره، حسین، (1387)، کاربرد روش کریجینگ در میان‌یابی بارش مطالعه موردی: میان‌یابی بارش 26/12/1376 درایران‌زمین، جغرافیا و توسعه، 12، 42-25.
-        عساکره، حسین؛ دوستکامیان، مهدی؛ قائمی، هوشنگ، (1393-الف)، تحلیل تغییرات ناهنجاری ها و چرخه های آب قابل بارش جوّ ایران، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 46(4)، 444-435.
-        عساکره، حسین؛ صیادی، فریبا، (1393- ب)،ارزیابی توان الگوی زنجیره مارکوف در برآورد و پهنه بندی احتمالاتی روزهای خشک ایران. جغرافیا و مخاطرات محیطی، 10، 54-37.
-        عساکره، حسین ، (1396)، مبانی پژوهش در آب‌وهواشناسی، چاپ اول، زنجان، انتشارات دانشگاه زنجان.
-        عسکری، احمد ؛ رحیم‌زاده، فاطمه، (1382)، برجستگی نوسان بارش در کشور نسبت به روند و جهش آن، سومین کنفراس منطقه ای و اولین کنفراس ملی تغییر اقلیم، اصفهان.
-        علیجـــانی، بهلـــول؛ محمـــودی، پیمـــان؛ شاهوزنی، عبدالرئوف، محمـدی، عبدالمجیـد، (1393)، بررسی احتمال تداوم روزهای بارش در ایران زمین، جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، 56، 16-1.
-        علیجانی، بهلول؛ دوستکامیان، سیدمهدی؛ اشرفی، سعیده؛ شاکری، فهیمه، (1394)،بررسی تغییرات الگوهای خود همبستگی فضایی درون دهه‌‌ای بارش ایران طی نیم قرن اخیر، فصلنامه جغرافیا و آمایش شهری - منطقه‌ای، 14، 88-71.
-        علیجـــانی، بهلـــول؛ دوستکامیان، سیدمهدی؛ یدالله بلیانی، (1395)، تحلیل طیفی سری های زمانی بارش سالانه ایران، جغرافیا و برنامه‌ریزی، 57، 236-217.
-        علیجانی، بهلول، (1395)، آب و هوای ایران، چاپ سیزدهم، تهران، انتشارات دانشگاه پیام نور.
-        فرج زاده،  منوچهر ؛ احمدیان، کلثوم، (1393)،  تحلیل زمانی و مکانی خشکسالی با استفاده از شاخص SPI در ایران، مخاطرات محیط طبیعی، 4، 16-1.
-        غیور، حسنعلی؛ مسعودیان، سیدابوالفضل، (1375)، بررسی نظام تغییرات مجموع بارش سالانه در ایران‌زمین، مجله نیوار، 29، 26-6.
-        کاویانی، محمدرضا، (1372)، تحلیلی آماری از رژیم بارندگی ایران، مجلة رشد آموزش جغرافیا، 13، 4-12.
-        کتیرایی، پری سیما؛ حجام، سهراب؛ ایران‌نژاد، پرویز، (1386)، سهم تغییرات فراوانی و شدت بارش روزانه در روند بارش در ایران طی دوره 1960 تا 2001، مجله فیزیک زمین وفضا، 33،  67-83.
-        کریمی، مصطفی؛ کاکی، سیف اله؛ رفعتی، سمیه، (1397)، شرایط و مخاطرات اقلیمی آیندۀ ایران در تحقیقات اقلیمی، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، ۵ (۳)، ۱-۲۲.
-        مجرد، فیروز، خیری، راضیه؛ نوری،زهرا ،(1393)، تحلیل فراوانی خشکسالی های روزانه در ایران با شاخص خشکسالی مؤثر، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 35، 48-29.
-        محمودی، پیمان؛ رزمجو، سمیرا؛ امیر جهانشاهی، سید مهدی، (1399)، همپوشانی دوره تناوب شاخص نوسان اطلس شمالی (NAO) با دوره تناوب خشکسالی‌ها و ترسالی‌های ایران، مجله ژئوفیزیک ایران، 14 (1)، 104-91.
-        مسعودیان، سیدابوالفضل، (1390)، آب‌وهوای ایران، مشهد، انتشارات شریعه توس.
-        مسعودیان، سیدابوالفضل، (1398). گزارش بارش های اسفند 1397 و فروردین 1398 حوضه های سیل زده ایران، هیأت ویژه گزارش ملی سیلاب. کارگروه اقلیم شناسی و هواشناسی. منتشر نشده.
-        مسعودیان، سیدابوالفضل؛ رعیت‌پیشه، فاطمه؛ کیخسروی‌کیانی، محمدصادق، (1393)، معرفی و مقایسه­ی پایگاه دادۀ بارشی TRMM3B43 و پایگاه دادۀ بارش اسفزاری، مجله ژئوفیزیک ایران، 4، 31-15.
-        میرموسوی، سیدحسین؛ دوستکامیان، سید مهدی؛ ستوده، فاطمه، (1395)،  بررسی و تحلیل الگوی فضایی تغییرات درون‌دهه‌ای بارش‌های سنگین و فوق‌سنگین ایران، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، 27(3)، 86-67.
-        ناظری تهرودی محمد؛ کیوان خلیلی و فرشاد احمدی. 1395. تحلیل روند تغییرات ایستگاهی و منطقه‌ای بارش نیم قرن اخیر کشور ایران. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 30: 654-643.
-        Alpert, P.; BU Neeman, and Y. Shay-El. (1990), Climatological analysis of Mediterranean cyclones using ECMWF data. Tellus 42: 65–77.
-        Alpert, P.; I. Osetinsky, B. Zivb, H. Shafir. (2004), Semi-objective classification for daily synoptic systems: application to the eastern Mediterranean climate change. International journal of climatology,  24: 1001–1011. 
-        Diaz, H. F.; Bradley, R. S.; Eischeid, J. K, (1989), Precipitation fluctuations over global land areas since the late 1800's, Journal of Geophysical Research,  94, 1195-1210.
-        Gates,W. L.; Rowntree, P. R; Zeng, Q-C, (1990), Validation of Climate Models. In: Houghton, J. T., Jenkins, G. J., Ephraums, J. J. (eds.) Climatic Change: The IPCC Scientific Assessment. Cambridge, England: Cambridge University Press, 93-130.
-        Graef, F.; Haigis, J, (2001), Spatial and temporal rainfall variability in the sahel and its e_ects on farmers' management strategies, Journal of Arid Environments, 48 (2), 221- 231.
-        IPCC, (2007), Climate Change 2007 Synthesis Report, Published by the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, England: Cambridge University Press.
-        Masoodian, S.A, (2008), On Precipitation Mapping in Iran, Journal of Humanities, 30( 2), 69-80.
-        Todorov, A. V, (1985), Sahel: The changing rainfall regime and normals' used for its assessment, Journal of Applied Meteorology and Climatology, 24,  97-107.
-        Vining, K. C; Griffith, J. F, (1985), Climatic variability at ten stations across the United States,  Journal of Applied Meteorology and Climatology, 24, 363-370.
-        Waha, K; Van Bussel, L. G. J; Muller, C.; Bondeau, A, (2012), Climate-driven simulation of global crop sowing dates, Global Ecology and  Biogeography, 21 (2), 247-259.