Analysis of Storm Types in East Azarbaijan Province

Document Type : Research Paper

Authors

1 Water Eng. Dept., University of Tabriz

2 Department of Geography and Climatology, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz

10.22034/gp.2025.66618.3385

Abstract

This study was conducted with the aim of analyzing the data of 923 recorded storms in different seasons of the year in East Azerbaijan province. Using statistical data (2001 to 2016), rainfall events, Huff curves of each station were plotted in each season. The Huff curves method was used to analyze the temporal distribution of dimensionless precipitation events. Dimensionless precipitation cumulative curves were used to draw empirical Huff curves. Mathematical modeling of 50% Hoff curves was performed and the area under the 50% Hoff curve of definite integration was calculated for each quartile and the precipitation type of each station was determined. The apparent form of the set of curves plotted by the theoretical method was smoother than the empirical method. In spring, the precipitation type of all stations was the third quartile. In autumn, the precipitation type of the stations of Maragheh, Bonab, Sarab, and Malekan was the third quartile, Tabriz was the fourth quartile and Ajabshir was the second quartile. In winter, the precipitation type of Maragheh and Bonab stations was the third quartile, Tabriz and Malekan was the fourth quartile, and Sarab was the second quartile. It can be concluded that the precipitation type of all stations in the region was the third quartile in spring, generally the third quartile in autumn, and a combination of different quartiles (except the first quartile) in winter. The results of this study seem to be useful in the optimal use of rainwater in East Azerbaijan province.

Keywords

Main Subjects

Full Text

هدف: این مطالعه با هدف تحلیل اطلاعات 923 رگبار ثبت شده از نظر تیپ بارشی شش ایستگاه باران سنجی خودکار استان آذربایجان شرقی در سه فصل مختلف سال انجام شده است. از روش‌ منحنی‌های هاف برای تحلیل توزیع زمانی رویدادهای بارش بی­بعد بهره گرفته شد. با استفاده از طرح منحنی‌های مجزا برای رگبارهای فصول مختلف، تغییرات الگوی توزیع عمق باران بی­بعد در فواصل زمانی مساوی بی‌بعد (ده درصد) مطالعه شد. از منحنی­های تجمعی بارش بی‌بعد برای رسم منحنی­های هاف تجربی بهره گرفته شد. مدل­بندی ریاضی منحنی‌های هاف 50 درصد انجام و مساحت زیر منحنی هاف 50 درصد از انتگرال‌گیری معین برای یکایک چارک‌ها محاسبه و تیپ بارشی هر ایستگاه تعیین شد.

 روش پژوهش: با استفاده از رویدادهای رگباری ثبت شده در دوره آماری (1380 تا 1395)، مجموعه منحنی هاف هر ایستگاه در هر فصل رسم شد. این منحنی­ها با دو روش استفاده از فرمول تجربی ویبول و برازش مناسب­ترین تابع توزیع آماری بر داده‌های بارش بی‌بعد رگبارها رسم گردید. برای هر سری داده مناسب‌ترین توزیع آماری انتخاب شد برای این منظور، از روش کی‌دو بهره گرفته شد و برای تخمین پارامترهای توزیع آماری از روش حداکثر درست‌نمایی استفاده به عمل آمد. تیپ بارشی هر ایستگاه براساس دریافت بیشترین مقدار درصد بارش رسیده به هر یک از چارک‌های زمانی مشخص شد.  

 نتایج: فرم ظاهری دسته منحنی‌های رسم شده با روش تئوری، هموارتر از روش تجربی بود. در بهار، تیپ بارشی همه ایستگاه‌ها چارک سومی بودند. در پاییز، تیپ بارشی ایستگاه‌های مراغه، بناب، سراب و ملکان چارک سومی، تبریز چارک چهارمی و عجب‌شیر چارک دومی بود. در فصل زمستان، تیپ بارشی ایستگاه‌های مراغه و بناب  چارک سومی، تبریز و ملکان چارک چهارمی و سراب چارک دومی بود. می‌توان نتیجه گرفت که تیپ بارشی کل ایستگاه‌های منطقه در بهار چارک سومی، در پاییز، عموما چارک سومی و در زمستان، ترکیبی از چارک‌های مختلف (بجز چارک اول) بود.

نتیجه‌گیری: درصد ریزش باران ایستگاه‌ها، در چارک‌های چهارگانه، از فصلی به فصل دیگر متفاوت بود. حتی در یک فصل معین نیز درصد ریزش‌ها در ایستگاه‌های مختلف متفاوت بود. در بهار، منحنی‌های هاف همه ایستگاه‌های منطقه مشابه هم ولی در سایر فصول سال، متفاوت  بودند. تیپ بارشی همه ایستگاه‌های منطقه در طول سال میسر نبود، ولی در فصل بهار، مطالعه تیپ بارشی همه ایستگاه‌های منطقه مقدور بود. نتایج این مطالعه در استفاده بهینه از آب باران در استان آذربایجان‌شرقی مفید به‌نظر می‌رسد.

References

بابایی، جواد؛ نوری، محسن و نارانی، مسلم (1396)، سیلاب: پدیدهای شایع در ایران؛ گزارش سیلاب در آذربایجان شرقی، ایران، چهارمین کنفرانس جامع مدیریت بحران و HSE،تهران،https://civilica.com/doc/696956
جهانبخش اصل، سعید؛ رضایی بنفشه ، مجید، گودرزی، مسعود، غفوری روزبهانی، عبدالمحمد،  و مهدیان، محمد حسین (1391) ارزیابی کاربرد روش زمان ـ سطح و هیدروگراف واحد لحظه‌ای کلارک در برآورد دبی سیلاب بازفت کارون. جغرافیا و برنامه‌ریزی، 16(41)، 49-66.  
حاتمی‌یزد، ابوذر؛ تقوایی‌ابریشمی، علی‌اصغر و قهرمان، بیژن (1384). الگوی توزیع زمانی بارش استان خراسان بزرگ. تحقیقات منابع آب ایران، (3)، 54 -64.
دین پژوه، یعقوب و وکیلی آذر، ساینا (1404) ارائه یک روش جدید برای مطالعه تغییرپذیری رگبارها (مطالعه موردی: استان گیلان).  جغرافیا و برنامه ریزی ( آماده انتشار Doi: 10.22034/gp.2024.62377.3274). 
عساکره، حسین و رزمی‌قلندری، رباب (1393). توزیع زمانی و رژیم بارش در شمال‌غرب ایران. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، (112)، 160-145.
کریمی، ولی‌الله؛ سلیمانی، کریم؛ حبیب‌نژادروشن، محمود و شاهدی، کاکا (1392). مقایسه برخی روش‌های تعیین الگوی توزیع زمانی بارش جهت برآورد سیلاب‌های شهری؛ مطالعه موردی بابلسر. فصلنامه علمی- پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، (13)، 102-112.
گلکار، فروغ؛ حجام، سهراب و خلیلی، علی (1390). توزیع فراوانی رگبار و الگوهای زمانی بارش در چند نمونه اقلیمی ایران. مجله‌ مهندسی منابع آب، (4)، 39-49.
گودرزی, مسعود , جهانبخش اصل, سعید و رضائی بنفشه, مجید (1390). تهیه و بررسی منحنی‌های عمق – سطح – تداوم بارش در استان اصفهان. جغرافیا و برنامه‌ریزی. 16(37)، 133-149.             
ملائی، علی و تلوری، عبدالرسول (1388). بررسی و تعیین الگوی توزیع زمانی بارش در استان کهگیلویه و بویراحمد با استفاده از روش محاسباتی پیلگریم. مجله مهندسی و مدیریت آبخیز، (2)، 70 -77.
نورا، نادر؛ خاکسفیدی، عباس و رضیئی، طیب (1389). مقایسه روش‌های پیل‌گریم و هاف برای تعیین الگوی توزیع زمانی بارش در ایستگاه سینوپتیک زابل. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، (3)، 143-160.
Alavi, E.S., Dinpashoh, Y., & Asadi, E. (2019) Analysis of Hourly Storms for the Purpose of Extracting Design Hyetographs using the Huff Method. Geography and Environmental Planning 30(3), 41-58. Doi: 10.22108/gep.2019.116484.1141(In Persian with English Abstract)
Alfa, B., Hasholt, B., Jorgensen, N. O., & Banoeng-Yakubo, B. (2011). Rainfall and water resources of a coastal basin of Ghana. American Society Journal of Hydrologic Engineering, 316-323.https://doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000314
Asakereh, H. & Razmi Ghalandari, R. (2014). Temporal Distribution and Regime of Precipitation of Northwest of Iran. Geographical Research, 29(112), 145-160. [In Persian]
Azli, M., & Rao, R. (2010). Development of Huff curves for Peninsular Malaysia. Journal of Hydrology, 388, 77-84. doi.org/10.1016/j.jhydrol.2010.04.030
Babaee, J., Nouri, M., & Narani, M. (2017). Flood, the prevalent phenomenon in Iran, flood report from East Azarbayejan, Iran. The fourth conference on comprehensive crisis management and HSE. Held in Tehran, Iran.
Bonaccorso, B., Brigandi, G., & Aronica, G.T. (2017). Combining regional rainfall frequency analysis and rainfall-runoff modeling to derive frequency distributions of peak flows in ungauged basins: a proposal for Sicily region (Italy). Advance in Geosciences, 44, 15-22.
Bonta, J.V. (1997) Proposed use of Huff curves for hyetograph characterization. Workshop on Climate and Weather Research. USDA-ARS. Denver, Colorado, USA, USDA-Agricultural Research Service 111–124.
Bustami, R. A., Rosli, N. A., Adam, J. H., & Li, K. P. (2012). Development of temporal rainfall pattern for Southern Region of Sarawak. UNIMA E. Journal of Civil Engineering, 3, 17-23.https://doi.org/10.33736/jcest.98.2012
Chow, V. T., Maidment, D. R., & Mays, L.W. (1988) Applied Hydrology. McGraw-Hill. 572 pages
Dinpashoh, Y, & Alavi, E. S. (2024) Derivation of Huff curves for the four stations in Great Karun River in Khuzestan province. Journal of Civil and Environmental Engineering 54(1), 115-130. Doi:  10.22034/jcee.2022.28050.1678 (In Persian with English Abstract)
Dinpashoh, Y. and Vakili Azar, S. (2024). Presentation of innovative method for study of storms variability (case study: Gilan Province). Journal of Geography and Planning, (accepted), doi: 10.22034/gp.2024.62377.3274 (In Persian with English Abstract)
Dinpashoh, Y., & Vakili Azar, S. (2019) Temporal analysis of storms in East of Urmia Lake using the Huff curves. Journal of Water and Soil Resources Conservation 8(3), 27-44. (In Persian with English Abstract)
Dinpashoh, Y., Fakheri-Fard, A., Moghaddam, M., Jahanbakhsh, S., & Mirnia, M. (2004) Selection of variables for the purpose of regionalization of Iran’s precipitation climates using multivariate methods. Journal of Hydrology 297:109-123. https://doi:10.1016/j.jhydrol.2004.04.009
Dinpashoh, Y., Vakili Azar, S. & Jahanbakhsh Asl, S.  (2024). Analysis of Internal Pattern of Storms Using the Gordji Method (Case Study: Golestan Province). Journal of Water and Soil Resources Conservation 15(1), 47-57. (In Persian with English Abstract)
Dolsak, D., Bezak, N., & Sraj, M. (2016) Temporal characteristics of rainfall events under three climate types in Slovenia. Journal of Hydrology 541, 1395-1405. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.08.047
Eslahi, M., Pourasghar, F., Akbarzadeh, Y., Omidfar, M., Mansouri Derakhshan, N., and Shahmary, A. (2022). Determining the areas most affected by flood and statistical-synoptic analysis of flood events in East Azerbaijan province. Nivar, 46(118-119), 85-94. doi: 10.30467/nivar.2023.364239.1227. [In Persian]
Ewea, A. Elfeki, A. Bahrawi, J. & AL-Amri, N. (2016). Sensitivity analysis of runoff hydrographs due to temporal rainfall patterns in Makkah Al-Mukkramah region: Saudi Arabia. Arabian Journal of Geosciences, 9, 424-435. DOI: 10.1007/s12517-016-2443-5
Golkar, F., Hajjam, S., & Khalili, A. (2011). Storm frequency distribution and rainfall time patterns in some representative climates. Water Resources Engineering, 4(10), 39-49. [In Persian]
Goodarzi, M., Jahanbakhsh Asl, S. & Rezaee Banafsheh, M. (2011). Preparation and Assessment of Rainfall Depth-Area-Duration Curves in Esfahan Province. Journal of Geography and Planning, 16(37), 133-149. [In Persian]
Gordji, L., Bonta, J.V., Altinakar, M. S. (2020) Climate- related trends of within-storm intensities using dimensionless temporal storm distributions. Journal of Hydrologic Engineering 25(5), 1-31. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001911
Hatami Yazd, A. Tagh-Abrishami, AA. & Ghahraman, B. (2005). Rainfall temporal pattern for Khorasan province, Iran. Iran Water Resources Research 1(3): 54-64. [In Persian]
Huff, F. A. (1967) Time distribution of rainfall in heavy storms. Water Resources Research 3(4), 1007- 1019. https://doi.org/10.1029/WR003i004p01007
Huff, F. A. (1990). Time Distributions of Heavy Rainstorms in Illinois. Department of energy and natural resources, Illinois State Water Survey Champaign,173, 1-23.
Jahanbakhshasl, S , Rezaeebanafsheh, M, Godarzy, M, Ghaforyrozbehany, A. & Mahdiyan, M. (2012). The assessment of Time–Area and Clark instantaneous unit hydrograph models in estimating flood discharge in Bazoft Karoon. Journal of Geography and Planning, 16(41), 49-66. [In Persian]
Jiang, P. Yu, Z. Gautam, M. R. Yuan, F. & Acharya, K. (2016). Changes of storm properties in the United States: Observations and multimodel ensemble projections. Global and Planetary change, 142, 41-52. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2016.05.001
Karimi, V.A., Solaimani, K., Habib nejad roshan, M., & Shahedi, K. (2013). Comparison of Some Rainfall Temporal Pattern Determination for Urban Flood Estimation (Case Study: Babolsar). Irrigation and Water Engineering 4(1), 102-112 [In Persian]
Kottegoda, N.T. Natale, L. & Raiteri, E. (2014). Monte Carlo Simulation of rainfall hyetographs for analysis and design. Journal of Hydrology, 519, 1-11.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.06.041
Lee, K.T. & Ho, J.Y. (2008). Design hyetograph for typhoon rainstorms in Taiwan.  Journal of Hydrologic Engineering, 13, 647-651. Doi: 10.1061/(ASCE)1084-0699(2008)13:7(647)
Liao, D., Zhang, Q., Wang, Y., Zhu, H., & Sun, J. (2021). Study of the rainstorm design methods in Chongqing. Frontiers in Environmental Science, 306-315 Doi:10.3389/fenvs.2021.639931
Liao, D., Zhu, H., Zhou, J., Wang, Y., & Sun, J. (2019). Study of the natural rainstorm moving regularity method for hyetograph design. Theoretical and Applied Climatology, 138(2), 1311-1321. Doi:10.1007/s00704-019-02890-.0
Mollaie, A. and Telvari, A. R. (2009). Determination of rainfall temporal pattern in Kohkiloyeh and ‎Boyerahmad province by Pilgrim method. Watershed Engineering and Management 1(2), 70-77. [In Persian]
Noura, N., Khaksafidi, A., & Razeei, T. (2012). Comparison of Pilgrim and Huff methods for derivation of time distribution of rainfall in Zabol station (Iran). Journal of Water and Soil Conservation 17(3), 143-160. Doi: 20.1001.1.23222069.1389.17.3.8.9 [In Persian]
Pan, C., Wang, X., Liu, L., Huang, H., & Wang, D. (2017). Improvement to the Huff Curve for design storms and urban flooding simulations in Guangzhou: China. Water, 9(6), 102-120. doi.org/10.3390/w9060411
Pourjavad Asl, K., & Arkian, F., (2013). The study of two cases of severe flooding over the Eastern Azerbaijan Province from the synoptical and kinematic view and coincident of these events with GFS precipitation forecast (period on 2000-2010). Journal of Marine Science & Technology Research 8(2): 77-95. [In Persian]
Terranova, O. G., Iaquinta, P. (2011) Temporal properties of rainfall events in Calabria (Southern Italy). Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 11, 751–757. https://doi.org/10.5194/nhess-11-751-2011
Vakili Azar, S., Dinpashoh, Y., Jahanbakhsh Asl, S. (2025). Analysis of the temporal pattern of storms in three different climates of Iran. Acta Geophysica (Accepted)
 
Vakili Azar, S., Dinpazhoh, Y. (2019) Development of Huff curves for the five selected stations in the east of Urmia Lake. Journal of Water and Soil 32(6), 1109-1123. (In Persian with English Abstract).
Wang, W., Yin, S., Xie, Y., Liu, B., & Liu, Y. (2016). Effects of four storm patterns on soil loss from five soils under natural rainfall. Catena, 141, 56-65. Doi: 10.1016/j.catena.2016.02.019
Wartalska, K., Kazmierczak, B., Nowakowska, M., & Kotowski, A. (2020). Analysis of hyetographs for drainage system modeling. Water, 149, 1-21. Doi: 10.3390/w12010149
Wu, S. J., Yang, J. C., & Tung, Y. K. (2006). Identification and stochastic generation of representative rainfall temporal patterns in Hong Kong territory. Stoch Environ Res Risk Assess, 20, 171-183. Doi:10.1007/s00477-005-0245-5
Yang, J., Xiang, Y., Xu, X., & Sun, J. (2022). Design hyetograph for short-duration rainstorm in Jiangsu. Atmosphere, 13(6), 252-269.  Doi: 10.3390/atmos13060899

Files

Share

How to cite

Statistics