واکاوی روند تغییرات ذوب برف در ایران و اثرپذیری آن از تغییرات موج مدیترانه‌ی بادهای غربی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار آب‌وهواشناسی، گروه جغرافیا، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه زنجان، زنجان

2 استادیار آب‌وهواشناسی، گروه جغرافیا، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه زنجان، زنجان

3 دانشجوی دکترا آب‌وهواشناسی، گروه جغرافیا، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه زنجان، زنجان

چکیده

برف یکی از عناصر آب‌وهوایی تأمین منابع آب برای حیات می‌باشد؛ بنابراین، هدف از این پژوهش، واکاوی روند تغییرات ذوب برف در ایران و اثرپذیری آن از تغییرات موج مدیترانة بادهای غربی می‌باشد. برای این هدف، داده‌های ذوب برف (Snowmelt) و ارتفاع ژئوپتانسیل (Geopotential height) ترازهای نیواری 500، 600 و 700 هکتوپاسکالی از مرکز اروپایی پیش‌بینی میان ‌مدّت هوا (ECMWF)، نسخه (ERA5) با قدرت تفکیک مکانی 0.25*0.25 درجه برای ماه‌های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل، نوامبر و دسامبر از سال 1979 تا 2019 دریافت شد. ابتدا، روند و شیب تغییرات ماهانة ذوب برف در ایران با استفاده از آزمون‌های آماری ناپارمتریک من - کندال و تخمین‌گر شیب سِن ارزیابی شد. سپس، با استفاده از روش صدک گیری، صدک‌های 25 و 75 مقادیر ذوب برف ماهانه در ایران تعیین شد. ارتباط بین تغییرات موج مدیترانة بادهای غربی با ماه‌های که مقادیر ذوب برف کم‌تر و بیش‌تر از صدک‌های 25 و 75 داشتند، سنجیده شد. سرانجام، از شاخص همدیدی خاورمیانه‌ی (MESI) و روش بسط دهه‌ها، برای واکاوی اثرپذیری روندهای کاهشی ماهانه ذوب برف در ایران از تغییرات موج مدیترانة بادهای غربی استفاده شد. نتایج نشان داد، در ماه‌های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل و دسامبر میانگین ماهانه ذوب برف در ایران دارای روند کاهشی است. علاوه بر این، بین ارتفاع موج مدیترانة بادهای غربی در ماه‌های ژانویه، فوریه، مارس، نوامبر و دسامبر که مقدار میانگین ذوب برف کم‌تر و بیش‌تر از صدک 25 و 75 داشته‌اند، ارتباط وجود داشت. همچنین نتایج نشان داد که، تغییراتی در ارتفاع موج مدیترانة بادهای غربی رخ داده است. به نظر می‌رسد، این تغییرات یکی از عامل‌های اثرگذار در روند کاهشی ذوب برف در ایران باشد، که به خصوص در دهه‌های سوّم و چهارم (از سال 1999 به بعد) در ماه‌های ژانویه، فوریه، مارس، نوامبر و دسامبر نمایان‌تر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Analysis of the trend of snowmelt changes in Iran and its impact ability from changes in the Mediterranean wave of westerly winds

نویسندگان [English]

  • Seyed hossein Mirmousavi 1
  • Masoud Jalali 2
  • Koohzad Raispour 2
  • Arman Jahedi 3
1 Associate Professor of Climatology, Department of Geography, Faculty of Humanities, University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 Assistant Professor of Climatology, Department of Geography, Faculty of Humanities, University of Zanjan, Zanjan, Iran.
3 Student of Ph.D. Climatology, Department of Geography, Faculty of Humanities, University of Zanjan, Zanajn, Iran
چکیده [English]

Snow is considered as one of the climatic elements of water supply for life. Therefore, this study was conducted aimed to investigate the trend of changes in snowmelt in Iran and its impact on changes in the Mediterranean wave of westerly winds. For this purpose, we provided snowmelt and geo-potential height data of 500, 600, and 700 hPa atmospheric levels from the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) version ERA5 with a spatial resolution of 0.25 * 0.25 ° for 1979-2019 January, February, March, April, November, and December. First, the trend and slope of monthly snowmelt changes in Iran were evaluated using non-parametric Mann-Kendall statistical tests and Sen.’s slope estimator. Then, using the percentile method, 25% and 75% percentiles of monthly snowmelt values in Iran were determined. The relationship between the changes in the Mediterranean wave of the westerly winds and the months with snowmelt values lower and higher than 25% and 75% percentiles was measured. Finally, the Middle East Synoptic Index (MESI) and decade expansion were used to analyze the impact of the monthly decreasing trends of snowmelt of the Mediterranean wave changes of the western winds in Iran. The results showed that in January, February, March, April, and December, the mean monthly snowmelt in Iran has a decreasing trend. In addition, a relationship was between the Mediterranean wave heights of the westerly winds in January, February, March, November, and December with the mean snowmelt of lower and higher than 25% and 75% percentiles, respectively. Also, the results showed changes in the height of the Mediterranean wave of westerly winds. It seems that these changes are among the factors affecting the decreasing trend of snowmelt in Iran, which is especially evident in the third and fourth decades (since 1999 onwards) in January, February, March, November, and December.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Snow
  • Snowmelt
  • Climate change
  • the Mediterranean wave of westerly winds
  • Iran

مراجع

ابراهیمی، هادی؛ غیبی، ابوالحسن؛ ملکوتی، حسین. (1391). روند تغییرات پوشش برف در مناطق برف‌خیز ایران با استفاده از داده‌های سنجنده مودیس. نشریه نیوار، دوره 36، 79 – 78 – شماره پیاپی 79، صص 10 – 3.
بهرامی پیچاقچی، حدیقه. نوروزولاشدی، رضا. رائینی سرجاز، محمود. (1398). بررسی نوسانات اقلیمی در کاهش سطح پوشش برف گستره‌ی شمال البرز مرکزی با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور. سومین همایش ملی مدیریت منابع آب نواحی ساحلی، ساری.
حلبیان، امیرحسین. (1396). واکاوی روند وردش‌های دمای بیشینه و کمینه در فلات ایران. نشریه مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، دوره هشتم، شماره سی‌اُم، صص 75 – 61.
حسین زاده، مهدی. (1396). بررسی روند تغییرات سطح پوشش برف با استفاده از تصاویر سنجنده مودیس (مطالعه موردی: حوضه کارده استان خراسان رضوی). سومین همایش ملی مدیریت بحران، ایمنی، بهداشت، محیط زیست و توسعه پایدار، تهران.
دارند، محمد. (1393). واکاوی تغییرات مقادیر حدی بارش و دما در ارومیه به عنوان نشانه‌هایی از تغییر اقلیم. نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، جلد بیست و یکم، شماره دوّم، صص 29 – 1. http://jwsc.gau.ac.ir.
رضیئی، طیب؛ مفیدی، عباس؛ زرین، آذر. (1388). مراکز فعالیت و الگوهای گردش جو زمستانه تراز 500 هکتوپاسکال روی خاورمیانه و ارتباط آن‌ها با بارش ایران. مجله فیزیک زمین و فضا، دوره 35، شماره 1، صص 141 – 121.
رییس پور، کوهزاد. (1397). پایش تغییرات پوشش برف ایران با به کارگیری الگوریتم NDSI در تصاویر TERRA/MODIS، دومین کنفرانس آب‌وهواشناسی ایران، مشهد.
سلیمانی، کریم؛ درویشی، شادمان؛ شکریان، فاطمه؛ رشید‌پور، مصطفی. (1397). پایش تغییرات زمانی – مکانی پوشش برف با استفاده از تصاویر MODIS (مطالعه موردی: استان کردستان). نشریه انجمن سنجش از دور و GIS ایران، سال دهم، شماره سوم، صص 104 – 77.
صادقی، امین؛ رستمی، علی اصغر؛ عبداللهی، علی رضا. (1398). تحلیل نوسانات بارش برف (مطالعه موردی: ایستگاه سینوپتیک زنجان)، سومین کنفرانس ملی هیدرولوژی ایران، تبریز.
علیجانی، بهلول. (1366). رابطه پراکندگی مکانی مسیرهای سیکلونی خاورمیانه با سیستم‌های سطح بالا. تحقیقات جغرافیایی، شماره 4، صص 143 – 125.
علیجانی، بهلول؛ نظاماتی، حسین. (1394). بررسی تغییرات مکانی فرود مدیترانه. مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، 28، 66، شماره 2، صص 92 – 80.
علیجانی، بهلول؛ سلیقه، محمد؛ دارند، محمد؛ جاهدی، آرمان. (1400). تغییرات میانگین مداری و نصف‌النهاری بادهای غربی در دوره‌های تر و خشک غرب ایران. نشریه نیوار، دوره 45، 113-112، شماره پیاپی 112، صص 91-77.  DOI: 10.30467/NIVAR.2021.276760.1183
عزیزی، قاسم؛ رحیمی، مجتبی؛ محمدی، حسین؛ خوش اخلاق، فرامرز. (1396). تغییرات زمانی – مکانی پوشش برف دامنه‌های جنوبی البرز مرکزی. نشریه پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دوره 49، شماره 3، صص 393 – 381.
علیزاده، مرضیه؛ حصاری، بهزاد؛ میر یعقوب زاده، میر حسن؛ محمد پور، مریم. (1398). تحلیل روند تغییرات برف در حوضه آبریز دریاچه ارومیه. چهاردهمین همایش ملی علوم و فنون مهندسی آبخیزداری ایران، ارومیه.
فتاحی، ابراهیم؛ مقیمی، شوکت. (1397). اثر تغییرات اقلیمی بر روند برف شمال غرب ایران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال نوزدهم، شماره 54، صص 63 – 47. DOI:10.29252/jgs.19.54.47.
قاسمی، الهه؛ فتاحی، ابراهیم؛ بابائی، ام السلمه. (1392). بررسی نوسانات روانآب حاصل از ذوب برف تحت تأثیر پدیده تغییر اقلیم در دهه‌های آینده. نشریه پژوهش‌های اقلیم شناسی، سال چهارم، شماره سیزدهم و چهاردهم، صص 122 – 112.
کیخسروی کیانی، محمد صادق؛ مسعودیان، سید ابوالفضل. (1395). شناسایی وردش‌های مکانی روزهای برفپوشان در ایران زمین به کمک داده‌های دورسنجی. نشریه جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره هفدهم، صص 85 – 69.
موسی زاده، هدی؛ شهابی فرد، فاطمه؛ قادری درمیان، محمد امین. (1393). تعیین سطح پوشش برف استان خراسان جنوبی با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS در سال آبی 1393 – 1392، سومین همایش بین‌المللی سامانه‌های سطوح آبگیر باران، بیرجند.
منظری، پریسا؛ جعفری، رضا. (1396). پایش پوشش برف شهرستان فریدون شهر با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS، نخستین همایش بین‌المللی سامانه اطلاعات جغرافیایی جاده ابریشم، اصفهان.
مدنی، لیلا؛ مدنی، فاطمه. (1397). بررسی کاربرد سنجش از دور و GIS در بررسی تغییرات برف چال‌ها و یخچال‌های سبلان، یازدهمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه، اهواز.
معتمدی، علی. (1398). بررسی پوشش برف حوضه آبریز دز در 19 سال گذشته (سال آبی 80-1379 الی 98-1397). سومین کنفرانس ملی هیدرولوژی ایران، تبریز.
نقی زاده، حبییه؛ رسولی، علی‌اکبر؛ ساری صراف، بهروز؛ جهانبخش، سعید؛ بابائیان، ایمان. (1398). تغییر‌پذیری روند عمق برف در پهنه شمالی ایران مبتنی بر پایگاه داده ECMWF نسخه ERA Interim. نشریه جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره سی‌ام، صص 229 – 211. DOI: https://doi.org/10.22067/geo.v0i0.78609.
Alijani, B., (2002), Variations of 500 flow patterns over Iran and surrounding areas and their relationship with the climate of Iran. Theoretical and Applied Climatology, 72, 41 – 54.
Adam, J.C., Hamlet, A.F., Lettenmaier, D.P., (2008), Implications of global climate change for snowmelt hydrology in the twenty-first century. Hydrological Processes, 23, 962 – 972. https://doi.org/10.1002/hyp.7201.
Ashfaq, M., Ghosh, S., Kao, S.C., Bowling, L.C., Mote, P., Touma, D., Rauscher, S.A., Diffenbaugh, N.S., (2013), Near – term acceleration of hydroclimatic change in the western U.S. Advancing Earth and Space Science, 118, 10676 – 10693, https://doi.org/10.1002/jgrd.50816.
Barnett, T.P., Adam, J.C., Lettenmaier, D.P, (2005), Potential impacts of a warming climate on water availability in snow-dominated regions. Nature, Vol 438, 303 – 309. DOI: 10.1038/nature04141.
Bulut, H., Yesilata, B., Yesilnacara, M.I., (2008), Trend analysis for examining the interaction between the Atat rk Dam Lake and its local climate. Natural and Engineering Sciences, 1 (3), 115 – 123.
Brown, R.D., Mote, P.W., (2008), The response of Northern Hemisphere snow cover to a changing climate. Climate, 22, 2124 – 2145. DOI: 10.1175/2008JCLI2665.1.
Dr pela, K., Dr pelov ., (2011), (Application of Mann-Kendall test and the Sen’s slope estimates for trend detection in deposition data from B l  K  (Beskydy Mts., the Czech Republic) 1997-2010. – Beskydy, 4 (2): 133 – 146.
Dobre, R.G., Gaitanaru, D.S., Gogu, C.R., (2017), Snowmelt modeling aspects in urban areas. 209, 127 – 134. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.11.138.
Knowles, N., Dettinger, M.D., Cayan, D.R., (2006), Trends in snowfall versus rainfall in the Western United States. Climate, 19, 18, 4545 – 4559. https://doi.org/10.1175/JCLI3850.1.
Kurz, W.A., Dymond, C.C., Stinson, G., Rampley, G.J., Neilson, E.T., Carroll, A.L., Ebata, T., Safranyik, L., (2008), Mountain pine beetle and forest carbon feedback to climate change. Nature, Vol 452, 987 – 990. DOI: 10.1038/nature06777.
Kunkel, K.E., Robinson, D.A., Champion, S., Ying, X., Estilow, T., Frankson, R.M., (2016), Trends and extremes in Northern Hemisphere sbow characteristics. Curr Clim Change Rep, 2, 65 – 73. DOI: 10.1007/s40641 – 016 – 0036 – 8.
Li, J.W.H., Hao, X., (2010), Responses of snowmelt runoff to climatic change in an inland river basin, Northwestern China, over the past 50 years. Hydrology and Earth System Sciences, 14, 1979 – 1987. DOI: 10.5194/Hess – 14 – 1979 – 2010.
Mankin, J.S., Viviroli, D., Singh, D., Hoekstra, A.Y., Diffenbaugh, N.S., (2015), The potential for snow to supply human water demand in the present and future. Environmental Research Letters, 10 (2015) 114016. DOI: 10.1088/1748 – 9326/1/11/114016.
Pierson, D.C., Samal, N.R., Owens, E.M., Schneiderman, E.M., Zion, M.S., (2013), Changes in the timing of snowmelt and the seasonality of nutrient loading: can models simulate the impacts on freshwater trophic status?. Hydrological Processes, 27, 3083 – 3093. https://doi:.org/10.1002/hyp.9894.
Qin, N., Chen, X., Fu, G., Zhai, J., Xue, X., (2010), Precipitation and temperature trends for the Southwest China: 1960 – 2007. Hydrological Processes, (www.interscience.wiley.com). DOI: 10.1002/hyp.7792.
Rood, S.B., Pan, J., Gill. K.M., Franks, G.G., Samuelson, G.M., Shephered, A., (2007), Declining summer flows of Rocky Mountain rivers: changing seasonal hydrology and probable impacts on floodplain forests. Journal of Hydrology, 349, 397 – 410. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2007.11.012.
Rauscher, S.A., Pal, J.S., Diffenbaugh, N.S., Benedetti, M.M., (2008), Future changes in snowmelt – driven runoff timing over the western US. Geophysical Research Letters, 35, L16703. DOI: 10.1029/2008GL034424.
Sen, P.K., (1968), Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s Tau. American Statistical Association, 63, 1379 – 1389. http://dx.doi.org/10.1080/01621459.1968.10480934.
Shilpakar, R.B., Shakya, N.M., Hiratsuka, A., (2009), Impact of climate change on snowmelt runoff: A case study of Tamakoshi basin in Nepal.
Sadro, S., Sickman, J.O., Melack, J.M., Skeen, K., (2018), Effects of climate variability on snowmelt and implications for organic matter in a high – elevation lake. Water Resources Research, 54, 1 – 16. https://doi.org/10.1029/2017WR022163.
Viviroli, D., D rr, H.H., Messerli, B., Meybeck, M., (2007), Mountains of the world, water towers for humanity: Typology, mapping, and global significance. Water Resources Research, Vol 43, W07447, 1 – 13. DOI: 10.1029/2006WR005653.
Viviroli, D., Archer, D.R., Buytaert, W., Fowler, H.J., Greenwood, G.B., Hamlet, A.F., Huang, Y., Koboltschnig, G., Litaor, M.I., L pez – Moreno, J.I., Lorentz, S., Sch dler, H., Schwaiger, K., Ville, M., Woods, R., (2011), Climate change and mountain water resources: overview and recommendations for research, management, and policy. Hydrology and Earth System Sciences, 15, 471 – 504. DOI: 10.5194/Hess-15-471-2011.
Wang, R., Kumar, M., Link, T.E., (2016), Potential trends in snowmelt – generated peak streamflows in a warming climate. Geophysical Research Letters, 43, 5052 – 5059. doi:10.1002/2016GL068935.
Zheng, X., Wang, Q., Zhou, L., Sun, Q., Li, Q., (2018), Predictive contributions of snowmelt and rainfall to streamflow variations in the Western United States. Advances in Meteorology, Volume 2018, Article ID 3765098, 1 – 14. https://doi.org/10.1155/2018/3765098.
https://www.britannica.com/science/snow-weather.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 03 شهریور 1400
  • تاریخ بازنگری: 20 دی 1400
  • تاریخ پذیرش: 26 بهمن 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار