Climatology analysis of the Dust Storms in Kerman in period (2000-2023)

Document Type : Research Paper

Authors

1 Professor of Climatology, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz

2 Professor, Department of Physical Geography (Climatology), University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran

3 Student

10.22034/gp.2025.66982.3394

Abstract

Objective: “Atmospheric dust, as a climatic phenomenon with environmental and human consequences, is of particular importance, especially in arid regions such as Iran. This study was conducted with the aim of performing a climatological analysis of dust storms in Kerman Province over the statistical period 2000–2023.

Methods:Data from 11 synoptic stations were examined, focusing on meteorological codes related to dust (6–9, 30–35, and 98) and parameters such as horizontal visibility and wind speed.For trend analysis, the Mann-Kendall test and Sen’s slope were used.

Results:The results showed that the highest frequency of dust storm days was associated with internal (63%) and external (37 %) sources, occurring in March (501 days) and May (382 days), respectively. The seasonal distribution indicates that the province is more affected by dust events in spring (38%) and summer (29%) than in other seasons. The hourly pattern also revealed peaks at 15:30 and 12:30 local time (24/4% and 20/8%, respectively), attributed to surface heating. Spatial dispersion further indicated an increase in days with external sources in the southeast (43%) and a decrease in the northwest (32%).

Trend analysis using the Mann-Kendall test revealed a significant decrease at the Bam and Shahrebabak stations (with a 99% confidence level) and a significant increase at the Sirjan and Rafsanjan stations (with a 95% confidence level).

Conclusions:These findings underscore the necessity for effective local resource management and enhanced cross-border cooperation to mitigate the impact of this phenomenon in Iran’s arid regions.

Keywords

Main Subjects

Full Text

گرد و غبار جوی به عنوان یک پدیده اقلیمی با پیامدهای زیست محیطی و انسانی، به­ویژه در مناطق خشک مانند ایران، از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. این مطالعه با هدف تحلیل اقلیم­شناسی طوفان­های گردوغبار استان کرمان طی دوره آماری ۲۰۲۳-۲۰۰۰ انجام شد. داده­های ۱۱ ایستگاه سینوپتیک با تمرکز بر کدهای هواشناسی مرتبط با گردوغبار (۰۶ تا ۰۹، ۳۰-۳۵، ۹۸) و پارامترهای دید افقی و سرعت باد مورد بررسی قرار گرفت. از آزمون­های من-کندال و شیب سن نیز برای تحلیل روند تغییرات گردوغبار استفاده شد. نتایج نشان دادند که بیشترین فراوانی روزهای گردوغبار با منشأ داخلی (۶۳ درصد) و خارجی (۳۷ درصد) به ترتیب در ماه­های مارس (۵۰۱ روز) و مه (۳۸۲ روز) رخ داده است. توزیع فصلی بیانگر تأثیرپذیری بیشتر استان در فصل­های بهار (۳۸ درصد) و تابستان (۲۹ درصد) در رخدادهای گردوغبار دارد. الگوی ساعتی نیز حاکی از اوج رخدادها در ساعات ۱۵:۳۰ و ۱۲:۳۰ محلی (۴/24 درصد و 8/20 درصد) به دلیل گرمایش سطحی است. پراکنش مکانی، افزایش روزهای با منشاء خارجی در جنوب شرق (۴۳درصد) و کاهش در شمال غرب (۳۲ درصد) را نشان داد. تحلیل روند آماره من کندال، کاهش معنی دار در ایستگاه­های بم و شهربابک در سطح اطمینان 99 درصد افزایش در سیرجان و رفسنجان با سطح اطمینان 95 درصد را آشکار ساخت. یافته­ها بر ضرورت مدیریت منابع محلی و همکاری­های فرامرزی برای کاهش اثرات این پدیده در مناطق خشک ایران تأکید دارد.  

References

ارجمند، مریم (1395). بررسی رفتار طیفی، سینوپتیکی و دینامیکی طوفان­های گردوغبار در منطقه جازموریان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد محیط زیست، دانشگاه فردوسی مشهد.
جهانبخش، سعید؛ رضایی بنفشه، مجید؛ خورشیددوست، علی محمد و فرهمند، هاجر (1403). توزیع زمانی-مکانی فصلی گردوغبار در شرق و جنوب_شرق ایران بر اساس داده‌های ایستگاهی و سنجش ازدور. جغرافیا و برنامه‌ریزی، 28(87)،1-20، https://doi.org/10.22034/gp.2024.17732
جهانبخش، سعید؛ ولی‌زاده کامران، خلیل؛ خسروی، محمود؛ زینالی، بتول و اصغری، صیاد (1393). شناسایی و آشکار سازی طوفان فراگیر ۱ ژوئیه ۲۰۰۸ ایران با استفاده از سنجنده مودیس. فضای جغرافیایی. ۱۴ (۴۶ و ۴۶)، 5۱-3۱.
حسینی، سید اسعد و رستمی، دانا (1397). واکاوی و ردیابی پدیده گردوغبار در جنوب و جنوب شرق ایران با استفاده از مدل HYSPLIT و اصول سنجش از دور، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 19(5)، 103-119.
حسینی، سید اسعد؛ رهنما، مهدی؛ باقری، حمید؛ پناهی، علی؛ چاره‌خواه، بهرام؛ قمری، خه‌بات؛ خدام، نوشین؛ نوری، فائزه و صحت کاشانی، ساویز (1404). واکاوی همدیدی و ماهواره‌ای گردوخاک در استان کردستان، جغرافیا و مخاطرات محیطی،14(2)، 45-67. Doi: 10.22067/geoeh.2025.85624.1434
خورشیددوست، علی‌محمد؛ طحانی یزدلی، مصطفی؛ خرم آبادی، فرحناز؛ صمدی، اعظم؛ انصاری ملکی، فریده و محمدحسین پورقربان (1403). بررسی وضعیت غلظت فلزات سنگین در هوای تبریز) مطالعۀ موردی وقوع گرد و غبار در سال‌های‌1399و1400، جغرافیا و برنامه‌ریزی، 28(87)، 188-209. https://doi.org/10.22034/gp.2023.53783.3050
خورشیددوست، علی‌محمد؛ محمدی، غلامحسن؛ حسینی صدر، عاطفه؛ جوان، خدیجه و جمالی، ابوالفضل (1392). تحلیل همدید عوامل موثر در فراوانی روزهای گردوغباری غرب کشور، جغرافیا و برنامه‌ریزی، 17(46)، 47-66. https://sid.ir/paper/203712/fa
خوش اخلاق، فرامرز؛ نجفی، محمدسعید و صمدی، مهدی (1391). واکاوی همدید رخداد گردوغبار بهاره در غرب ایران، مجله پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 44(2)، 99-124. Doi: 10.22059/jphgr.2012.29209
رنجبر فردوئی، ابوالفضل و ابراهیمی خوسفی، زهره (1403). تحلیل سهم گردوغبارهای داخلی و خارجی و تغییرات مکانی-زمانی آن­ها در استان کرمان. خشک بوم، 14 (1)، 1-19.  Doi: 10.29252/aridbiom.2024.20961.1979
رئیس­پور، کوهزاد (1393). اقلیم­شناسی سینوپتیکی و ماهواره­ای گردوغبارهای غرب و جنوب غرب ایران، رساله دکتری، دانشگاه سیستان و بلوچستان.
شهریسوند، محسن؛ آخوندزاده هنزایی، مهدی و حسین سوری، امیرحسین (1393). شناسایی گردوغبار در تصاویر ماهواره­ای MODIS  با استفاده از روش­های ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی مصنوعی و درخت تصمیم­گیری، نشریه علمی پژوهشی علوم و فنون نقشه­برداری، 4(3)، 131-144.. https://sid.ir/paper/249361/fa
صارمی­نائینی، محمدعلی (1395). برآورد فراوانی، سرعت و جهت بادهای فرساینده و مولد طوفان­های گردوغبار و ریزگردها در سطح استان یزد با استفاده از تحلیل گلباد، گلطوفان و گلماسه، مدیریت بیابان، 4(8)، 96 تا 106، Doi: 10.22034/jdmal.2017.24661
محمدپور، کاوه؛ خورشیددوست، علی‌محمد و احمدی، گونا (1402). ارزیابی داده های زمینی و تصاویر ماهواره ای در تحلیل گرد و غبارهای نیمه غربی ایران. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. ۱۰ (۲)، 130-115. http://dx.doi.org/10.61186/jsaeh.10.2.115
محمدی، غلام‌حسن (1394). تحلیل سازوکارهای جوی انتقال ریزگردها به غرب کشور، رساله دکتری، دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی دانشگاه تبریز.
معدنچی، پیمان؛ سعیدیان، حمزه؛ دمی‌زاده، محمود (1403). ارزیابی داده‌های هواشناسی و تصاویر ماهواره‌ای در شناسایی پدیده گرد وغبار مناطق بیابانی (مطالعه موردی: استان کرمان). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 13 (4)، 291-313.
یارمرادی، زهرا (1398). پایش و مدل­سازی رخداد طوفان­های گردوخاک شرق ایران، رساله دکتری آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه لرستان.
Alizadeh-Choobari, O., & Najafi, M. S. (2018). Optical and physical properties, time-period, and severity of dust activities as a function of source for the main dust sources of the Middle East. Atmospheric Research, 213, 526-538. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2018.07.015.
Arjmand, M. (2016). Spectral, synoptic, and dynamic analysis of dust storms in the Jazmourian region (Master’s thesis, Ferdowsi University of Mashhad, Iran). (in Persian)
Bodenheimer, Shalev.; Lensky, Itamar M.; Dayan, Uri.; (2019), Characterization of Eastern Mediterranean dust storms by area of origin; North Africa vs, Arabian Peninsula, 198, 158-165. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.10.034.
Cannarozzo, M., Notoو L.V., Viola, F. (2006). Spatial distribution of rainfall trends in Sicily (1921–2000), Physics and Chemistry of the Earth, 31(18): 1201-1211. Doi:10.1016/j.pce.2006.03.022
Cappell, A., Sanderman, J., Thomas, M., Read, A., & Leslie, C. (2012). The dynamics of soil redistribution and the implications for soil organic carbon accounting in agricultural south-eastern Australia. Glob. Change Biol., 18(6), 2081–2088. Doi:10.1111/j.1365-2486.2012.02682.x
Farajzadeh, M., Fard, M. N., & Broomandi, P. (2019). Assessing PM2.5 concentrations in Iran from space using MAIAC, Deep Blue, and Dark Target AOD and machine learning algorithms. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 15, 100236. https://doi.org/10.1016/j.rsase.­2019.100236
Gao, T.; Han, J.; Wang, Y.; Pei, H.; and Lu, Sh. (2012), Impacts of climate abnormality on remarkable dust storm increase of the Hunshdak Sandy Lands in northern China during 2001–2008, Meteorological Applications,19(3), 265-278. https://doi.org/10.1002/met.251
Ghotbi, N., & Sotoudeheian, S. (2019). Impact of drought on dust storms: A case study over southwest Iran. Environmental Research Letters, 14(12), 124029. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ab574e
Ginoux, P.; Prospero, J.M.; Gill, T.E.; Hsu, C.N.; Zhao, M.; (2012). Global-scale attribution of anthropogenic and natural dust sources and their emission rates based on MODIS Deep Blue aerosol products, Reviews of Geophysics,50, 2012.
Goudie, AS.2014, Review Desert dust and human health disorders,Environ International ,63(3), 101-113. Doi: 10.1016/j.envint.2013.10.011
Guhathakurta, P.; Preetha M.; Mazumdar A. B.; and Sreejith. O. P. (2010), Changes in extreme rainfall events and flood risk in India during the last century, National Climate Centre, Research Report, (3).1-26.
Hirsch, R.M.; Slack, J.R.; and Smith. R.A(1982), Techniques of trend analysis for monthly water quality data, Water Resources, 18(1), 107–121. https://doi.org/10.1029/WR018i001p00107
Hosseini, S. A., & Rostami, D. (2018). Investigating and tracking the dust phenomenon in southern and southeastern Iran using HYSPLIT model and remote sensing principles. Spatial Analysis of Environmental Hazards, 5(3), 103–119. (in Persian)
Hosseini, S. A., Rahnama, M., Bagheri, H., Panahi, A., Charehkhah, B., Qamari, K., Khoddam, N., Nouri, F., & Sehat, S. (2024). Synoptic and satellite analysis of dust in Kurdistan Province. Geography and Environmental Hazards, 15, 15–30. (in Persian) Doi: 10.22067/geoeh.­2025.­85624.­1434
Hsu, N. C., & Sayer, A. M. (n.d.). Deep Blue data access and usage guide. NASA Goddard Space Flight Center. Retrieved February 26, 2025, from https://earth.gsfc.nasa.gov/climate/data/deep-blue/data
Hsu, N.C.;Tsay,S.C.; King, M.D.; Herman, J.R (2006), Deep blue retrievals of Asian aerosol  properties during ACE–Asia, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing ,44(11). 3180–3195. http://dx.doi.org/10.1109/TGRS.2006.879540
Jahanbakhsh, S., Rezaei Banafshah, M., Khorshiddoust, A. M., & Farahmand, H. (2024). Spatiotemporal seasonal distribution of dust in eastern and southeastern Iran based on station and remote sensing data. Geography and Planning, 28(87), 1-20 (in Persian) https://doi.org/10.22034/­gp.­2024.17732
Jahanbakhsh, S., Valizadeh Kamran, K., Khosravi, M., Zeinali, B., & Sayyad Asghari, A. (2014). Identification and detection of the widespread dust storm of 1 July 2008 in Iran using MODIS sensor. Geographical Space, 14(46), 31–50. (in Persian)
Jickells, T.D., An, Z.S., Andersen, K.K., Baker, A.R., Bergametti, G., Brooks, N., Cao, J.J., Boyd, P.W., Duce, R.A., & Hunter, K.A., et al. (2005). Global iron connections between desert dust, ocean biogeochemistry, and climate. Science, 308(5718), 67–71. Doi: 10.1126/science.1105959.
Juraj, M., Cunderlik Taha, B., Ouarada, M.J. (2009). Trends in the timing and magnitude of floods in Canada. Journal of Hydrology, 375(3), 471–480. Doi:10.1016/j.jhydrol.2009.06.050
Kaufman, Y. J.;Tanré, D.; Dubovik, O.; Karnieli, A., and  Remer, L. A(2001), Absorption of sunlight by dust as inferred from satellite and ground-based remote sensing, Geophysical Research Letters, 28(8), 1479-1482. Doi:10.1029/2000GL012647
Khorshiddoust, A.M , Tahani Yazdali, M. , Khoramabadi, F. , Samadi, A. , Ansari Maleki, F. and Pourghorban, M. H. (2024). Investigating the concentration of heavy metals in the air of Tabriz (A case study of the occurrence of dust in the years 2019 and 2020). Journal of Geography and Planning, 28(87), 188-209. (in Persian). Doi: 10.22034/gp.2023.53783.3050
khorshiddoust, A.M., Mohammadi, Gh.H., Hosseini sadr, A., Javan, Kh., & Jamali, A.. (2014). synoptic analysis of effective factors on dust frequency in west of iran. journal of geography and planning, 17(46), 47-66. https://sid.ir/paper/203712/en
Khoshakhlagh, F. , Najafi, M. S. and Samadi, M. (2012). An Analysis on Synoptic Patterns of Springtime Dust Occurrence in West of Iran. Physical Geography Research, 44(2), 99-124.. (in Persian) Doi: 10.22059/jphgr.2012.29209
Kok, J.F., Parteli, E.J.R., Michaels, T.I., & Bou Karam, D. (2012), The physics of wind-blown sand and dust. J. Rep. Prog. Phys., 75, 106901. Doi: 10.1088/0034-4885/75/10/106901
Kokhanovsky, A. A(2008), Aerosol optics: Light absorption and scattering by particles in the atmosphere, Springer press.
Li, J., Okin, G.S., Alvarez, L., & Epstein, H. (2007). Quantitative effects of vegetation cover on wind erosion and soil nutrient loss in a desert grassland of southern New Mexico, USA. Biogeochemistry, 85(3), 317–332. Doi:10.1007/s10533-007-9142-y
Lin, C. A., Sheng, Y. F., Chen, W. W., Wang, Z., Kuo, C. H., Chen, W. C., & Yang, T. (2012). The impact of channel effect on Asian dust transport dynamics: A case in southeastern Asia. Journal of Atmospheric Chemistry and Physics, 12, 271–285. https://doi.org/10.5194/acp-12-271-2012
Madanchi, P., Saeidian, H., & Dami Zadeh, M. (2024). Evaluation of meteorological and satellite data in identifying dust phenomena in desert areas (case study: Kerman Province). Geography and Environmental Hazards, 13(4), 291–313. (in Persian) Doi: 10.22067/geoeh.2024.87528.1476
Mesbahzadeh, T., Miglietta, M. M., Sardoo, F. S., Krakauer, N., & Hasheminejad, M. (2022). Regional Analysis of Dust Day Duration in Central Iran. Applied Sciences, 12(12), 6248. https://doi.org/10.3390/app12126248
Middleton, N. (2019). Variability and trends in dust storm frequency on decadal timescales: Climatic drivers and human impacts. Geosciences, 9(6), 261.                   https://doi.org/10.3390/geosciences9060261
Mohammadi, G. H. (2015). Atmospheric mechanisms of dust transmission to western Iran (PhD dissertation, University of Tabriz, Faculty of Geography and Planning, Iran). (in Persian)
Mohammadpour, K., Khorshiddoust, A. M., & Gona Ahmadi, A. (2023). Evaluation of ground-based and satellite data in analyzing dust in western Iran. Spatial Analysis of Environmental Hazards, 10(2), 115–130. (in Persian) http://dx.doi.org/10.61186/jsaeh.10.2.115
Namdari, S., Valizade, K. K., Rasuly, A. A., & Sari Sarraf, B. (2016). Spatio-temporal analysis of MODIS AOD over western part of Iran. Arabian Journal of Geosciences, 9(3), 1-11. Doi:10.1007/s12517-015-2029-7
NASA Earth Observatory. (2025). Desert dust streams from Iran. Retrieved February 26, 2025, from https://earthobservatory.nasa.gov/images/153859/desert-dust-streams-from-iran
Orlovsky, N. S., Orlovsky, L., & Indoitu, R. (2013). Severe dust storms in Central Asia. Arid  ecosystems, 3(4), 227-234.
Prasad, A. K., El-Askary, H., & Kafatos, M. (2010). Implications of high altitude desert dust transport from Western Sahara to Nile Delta during biomass burning season. Environmental Pollution, 158(11), 3385-3391. Doi: 10.1016/j.envpol.2010.07.035. Epub 2010 Aug 25
Raispour, K. (2014). Satellite synoptical climatology dust events of West and Southwest of Iran (PhD dissertation, University of Sistan and Baluchestan, Iran). (in Persian)
Ranjbar Fardoei, A., & Ebrahimi Khousfi, Z. (2024). Analysis of internal and external dust contributions and their spatial-temporal changes in Kerman province. Journal of Arid Biome, 14(1), 1–19. (in Persian). Doi: 10.29252/aridbiom.2024.20961.1979
Rashki, A., Kaskaoutis, D., Rautenbach, C.J.d.W., & Eriksson, P. (2012). Changes of Permanent Lake Surface, and Their Consequences for Dust Aerosol and Air Quality: The Hamoun Lakes of the Sistan Area, Iran. Atmospheric Aerosols- Regional Characteristics—Chemistry and Physics (Chapter 6, 163–202). Rijeka, Croatia: IntechOpen. DOI: 10.5772/48776
Rashki, A., Middleton, N. J., & Goudie, A. S. (2023). Dust sources from dried water bodies in the Middle East. Scientific Reports, 13(1), 14213. https://doi.org/10.1038/s41598-023-42173-3
Reed, L., & Nugent, K. (2018). The health effects of dust storms in the Southwest United States. The Southwest Respiratory and Critical Care Chronicles, 6(22), 42-46.        https://doi.org/10.12746/swrccc.v6i22.431                                      
Salajegheh, A., & Daneshkar Arasteh, P. (2020). Climatology of dust days in the Central Plateau of Iran. Natural Hazards, 104(2), 1801-1817. https://doi.org/10.1007/s11069-020-04248-6
Salajegheh, A., & Namdar, M. (2021). Predicting dusty days around desert wetlands in southeastern Iran using machine learning models. Ecological Informatics, 63, 101294. https://doi.org/10.1016/j.­ecoinf.­2021.101294
Saremi Naeini, M. A. (2016). Estimating the frequency, speed, and direction of erosive and dust-producing winds in Yazd Province using wind rose and dust rose analysis. Desert Management, 4(8), 96–106. (in Persian) . Doi: 10.22034/jdmal.2017.24661
Sari Sarraf1 , B. , Rasouli1,A. A.,  Mohammadi ,GH. H(2015), Long-Term Annual Variation and Trend of Dusty Days in the West of Iran, International Journal of Review in Life Sciences, 5(9), 1230-1237.
Shahrisavand, M., Akhoundzadeh Hanzaei, M., & Hossein Souri, A. (2014). Identification of dust in MODIS satellite images using support vector machine, artificial neural networks, and decision tree methods. Surveying Science and Techniques, 4(3), 131–144. (in Persian). https://sid.ir/paper/­249361/en
The Guardian. (2015, April 16). Iran’s Khuzestan province hit by dust storms and environmental decline. Retrieved February 26, from https://www.theguardian.com/world/iran-blog/2015/apr/16/­iran-­khuzestan-­environment-wetlands-dust-pollution
Topaloglu, F .; Regional trend detection of Turkish river flows(2006), Nord Hydrologhy. 37(2), 165–182. https://doi.org/10.2166/nh.2006.0013
Xie, J., Yang, C., Zhou, B., & Huang, Q. (2010). High-performance computing for the simulation of dust storms. J. Comput. Environ. Urban Syst., 34(4), 278–290. Doi:10.1016/j.compenvurbsys.­2009.08.002
Yarmoradi, Z. (2019). Monitoring and modeling of dust storm events in eastern Iran (PhD dissertation, Lorestan University, Department of Physical Geography, Iran). (in Persian)
Yue, Sh., Pilon, P., G. 2002. Cavadias Power of the Mann-Kendall and Spearman's Rho Tests For Detecting Monotonic Trends in Hydrological Series, Journal of Hydrology, 259, 254-271. Doi:10.1016/S0022-1694(01)00594-7
Zhou, T., Xie, H., Bi, J., Huang, Z., Huang, J., Shi, J., Zhang, B., & Zhang, W. (2018). Lidar Measurements of Dust Aerosols during Three Field Campaigns in 2010, 2011 and 2012 over Northwestern China. Atmosphere, 9(5), 173. https://doi.org/10.3390/atmos9050173
Zhou, T., Xie, H., Jiang, T., Huang, J., Bi, B., Huang, Z., & Shi, J. (2021). Seasonal characteristics of aerosol vertical structure and autumn enhancement of non-spherical particle over the semi-arid region of Northwest China. Atmos. Environ., 244, 117912.  https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.­2020.117912.
Zoljoodi, M., Didevarasl, A., & Montazerzohor, Z. (2013). Application of the dust simulation models in the Middle East, and dust-dispertion toward the western/southwestern Iran (case study: 22–26 June 2010). J. Nat. Sci., 5(7), 818–831. Doi:10.4236/ns.2013.57099  

Files

Share

How to cite

Statistics