بررسی تغییرات فراسنج‌های اقلیمی با تأکید بر گرد و غبار و اثر نمایه‌های پیوند از دور بر آن‌ها در غرب ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

2 استاد آب و هواشناسی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

امروزه درک تغییرات پیامدهای اقلیمی و عوامل مؤثر بر وقوع آن‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است. در این مطالعه روند تغییرات زمانی-مکانی فراسنج‌های اقلیمی (میانگین دما، بارش، رطوبت نسبی، تعداد روزهای گرد و غبار، حداکثر سرعت و جهت باد) طی دوره آماری ۲۰۲۳-۱۹۸۷ در ۱۳ ایستگاه نیمه غربی ایران با استفاده از روش‌های آماری من-کندال و شیب سن بررسی و ارتباط آن‌ها با یکدیگر با روش همبستگی پیرسون مورد تجزیه‌ و تحلیل قرار گرفت. سپس اثر نمایه‌های پیوند از دور شامل QBO، IOD، BEST و NAO با استفاده از آزمون خطی Mantel و روش طبقه‌بندی جغرافیایی Geo-Detector (GDM) بر روی فراسنج‌های مذکور بررسی شد. نتایج تحلیل نوسانات مکانی با استفاده از آزمون شیب سن برای بیش از ۸۵ درصد از مساحت پهنه مورد مطالعه روند افزایشی را در همه فراسنج‌ها نشان داد. مطابق با یافته‌های آزمون من-کندال بیشترین تغییرات افزایشی و کاهشی در فراسنج‌ها به ترتیب مربوط به ایستگاه‌های سرپل ‌ذهاب و دزفول است. تحلیل همبستگی پیرسون ثابت کرد بیشترین مقادیر ضرایب همبستگی بین رطوبت نسبی با همه فراسنج‌ها وجود دارد که این ارتباط معکوس بوده و در سطح خطای ۰۰۱/۰ درصد معنادار است. همچنین پارامتر سرعت باد در بین فراسنج‌ها بیشترین نقش را در رخداد طوفان‌های گرد و غباری داشته و اثرات آن در ۹/۷۴ درصد از مساحت پهنه مورد مطالعه دیده می‌شود. برمبنای نتایج حاصل از آزمون منتل، در بین فراسنج‌های مورد بررسی، بیشترین همبستگی بین نمایه‌های پیوند از دور با فراوانی گرد و غبار برقرار است که ۶۹ درصد از مساحت پهنه را در برگرفته است. رتبه‌بندی عوامل غالب بر تغییرات اقلیمی با نمایه آشکارساز Geo-Detector، عامل مستقل IOD را به‌عنوان عامل برتر و تأثیرگذار در پراکنش این تغییرات شناسایی نمود. یافته‌های این مطالعه می‌تواند به درک عوامل اقلیمی که بر تغییرات در پارامترهای آب و هوایی تأثیر می‌گذارند کمک کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Changes in Climatic Indicators with an Emphasis on Dust and the Impact of Teleconnection Indices on These Changes in Western Iran

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Vatanparast Galeh Juq 1
  • Bromand Salahi 2
1 Ph.D of Climatology, Department of Physical Geography, University of Mohaghegh Ardabili, Iran
2 Professor of Climatology, Department of Physical Geography, University of Mohaghegh Ardabili, Iran
چکیده [English]

Understanding changes in climate and the factors affecting their occurrence is of great importance. In this study, the trend of spatiotemporal changes in the parameters of average temperature, precipitation, relative humidity, number of dust days, maximum speed, and wind direction from 1987-2023 at 13 stations in the western half of Iran was investigated using Mann-Kendall statistical methods and Sen's slope, and their relationship with each other was analyzed using the Pearson correlation method. Using the Mantel linear test and the Geo-Detector (GDM) geographical classification method, the effects of teleconnection indices, including QBO, IOD, BEST, and NAO, on the aforementioned parameters were investigated. The results of the spatial fluctuation analysis using Sen's slope test showed that more than 85 percent of the area of the study area had an increasing trend in all parameters. The Mann–Kendall test showed that the highest increase and decrease in the parameters were related to the Sarpol-e-Zahab and Dezful stations, respectively. Pearson correlation analysis showed that the highest values of the correlation coefficients were between relative humidity and all parameters, which was inverse and significant at the 0.001% error level. Among the parameters, wind speed played the greatest role in the occurrence of dust storms, and its effects were observed in 74.9% of the study area. According to the results of the Mantel test, among the parameters studied, the highest correlation of the teleconnection indices with dust frequency was established, covering 69% of the study area. Ranking of the dominant factors on climate change with the geo-detector index identified the independent factor IOD as the superior and influential factor in the distribution of these changes. The findings of this study can help understand the climatic factors that influence changes in climate parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate variables
  • spatiotemporal changes
  • teleconnection indices
  • Mantel test
  • geo-detector index
آروین، عباسعلی؛ قانقرمه، عبدالعظیم؛ حاجی پور، داور؛ حیدری، مهران. (۱۳۹۵). بررسی روند تغییرات برخی عناصر اقلیمی در استان چهارمحال و بختیاری. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، ۱۶(۴۱)، ۱۵۳-۱۷۶. http://jgs.khu.ac.ir/article-1-2658-fa.html
امیدوار، کمال؛ جاوید نیا، مرتضی؛ محمدی راوری، فروغ. (۱۴۰۳). واکاوی رابطه بین طوفان‌های گرد و غبار با شاخص‌های پیوند از دور در فصول مختلف طی دوره آماری ۲۰۱۷-۱۹۸۸ در استان کرمان. مجله نیوار، ۴۸(۱۲۶-۱۲۷)، ۱-۱۷. https://doi.org/10.30467/nivar.2024.437613.1280.
انصاری قوجقار، محمد؛ عراقی نژاد، شهاب؛ بذرافشان، جواد؛ هورفر، عبدالحسین. (۱۳۹۸). بررسی روند فراوانی روزهای همراه با توفان‌های گرد و غبار و ارتباط آن با عناصر اقلیمی (مطالعه موردی: استان لرستان). مجله تحقیقات آب‌وخاک ایران، ۵۰(۹)، ۲۲۸۹-۲۳۰۱. https://doi.org/10.22059/ijswr.2018.259959.667940
بالویی، فاطمه؛ کابلی زاده، مصطفی؛ محمدی، شاهین. (۱۴۰۳). پایش تغییرات زمانی-مکانی خشک‌سالی هواشناسی و تحلیل روند متغیرهای اقلیمی در استان خوزستان بین سال‌‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰. مجله مخاطرات محیط طبیعی، ۱۳(۴۰)، ۷۳-۹۴. https://doi.org/10.22111/jneh.2024.46574.1987
جبالبارزی، بهاره؛ زهتابیان، غلامرضا؛ خسروی، حسن؛ برخوری، سعید. (۱۴۰۲). ارزیابی تغییرات زمانی- مکانی عناصر اقلیمی مؤثر بر وقوع پدیده گرد و غبار در مناطق خشک و نیمه‌خشک (مطالعه موردی: تالاب جازموریان). مجله پژوهش‌های فرسایش محیطی، ۱۳(۴)، ۱۰۹-۱۲۹. http://magazine.hormozgan.ac.ir/article-1-806-fa.html
جمالی، محمد؛ گوهری، سید علیرضا؛ اخوان صراف، غزل. (۱۴۰۳). ارزیابی مکانی و زمانی روند شاخص‌های حدی دما و بارش ایران تحت تأثیر تغییر اقلیم. مجله مدیریت آب و آبیاری، ۱۴(۳)، ۷۴۳-۷۵۲. https://doi.org/10.22059/jwim.2024.374814.1156
چوبین، بهرام؛ ساجدی حسینی، فرزانه؛ رحمتی، امید؛ مهدی زاده یوشانلوئی، منصور؛ جلالی، محمد. (۱۴۰۱). بررسی تغییرات زمانی و مکانی تعداد روزهای رخداد گرد و غبار در استان آذربایجان غربی، تعیین عوامل اثرگذار و شناسایی منشأ. مجله مدیریت بیابان، ۱۰(۲)، ۷۱-۸۶. https://doi.org/10.22034/jdmal.2022.550729.1378
حسنوند، زیبا؛ یاراحمدی، داریوش؛ میرهاشمی، حمید. (۱۴۰۱). تحلیل روند تغییرات سری زمانی بیشینه بارش روزانه و سالانه حوضه آبریز کرخه و دز. مجله مخاطرات محیط طبیعی، ۱۱(۳۲)، ۱۴۹-۱۶۸. https://doi.org/10.22111/jneh.2022.38193.1788
خسروشاهی، محمد؛ سعیدی فر، زهرا؛ شهبازی، خسرو؛ زندی فر، سمیرا؛ لطفی نسب اصل، سکینه؛ گوهردوست، آزاده؛ درگاهیان، فاطمه؛ نعیمی، مریم؛ انصافی مقدم، طاهره؛ کاشی زنوزی، لیلا؛ ابراهیمی خوسفی، زهره؛ خداقلی، مرتضی. (۱۴۰۲). بررسی روند تغییرات زمانی و مکانی روزهای گرد و غباری و تعیین سهم عناصر اقلیمی بر گسترش آن در اقلیم‌های نیمه‌خشک تا فراخشک ایران. مجله تحقیقات مرتع و بیابان ایران، ۳۰(۴)، ۵۲۱-۵۴۱. https://doi.org/10.22092/ijrdr.2024.130966
خسروی، آمنه؛ آذری، محمود. (۱۴۰۱). تعیین روند زمانی و مکانی و نقطه تغییر دما و بارش در حوضه کشف رود. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، ۲۲(۶۶)، ۲۸۹-۳۰۶. http://jgs.khu.ac.ir/article-1-3335-fa.html
ربیعی غفار، زهرا؛ عساکره، حسین؛ خسروی، یونس. (۱۴۰۳). بررسی تغییرات زمانی - مکانی احتمال وقوع بارش با تداوم‌های مختلف در ایران. مجله مطالعات جغرافیایی نواحی ساحلی، ۵(۲)، ۱-۱۹. https://doi.org/10.22124/gscaj.2024.24732.1245
فرج زاده اصل، منوچهر؛ رجای نجف‌آبادی، سعید. (۱۳۹۲). تحلیل سینوپتیک الگوهای توفان‌های گرد و غبار بوشهر از ۱۹۶۱ تا ۲۰۰۵ (مطالعه موردی: روز ۵ اسفندماه ۱۳۸۸). فصلنامه جغرافیای طبیعی، ۵(۱۸)، ۱-۱۲.
قربانی، خلیل؛ برارخان‌پور احمدی، صدیقه. (۱۴۰۱). بررسی روند تغییرات زمانی و مکانی در چندک‌های حدی کمینه و بیشینه دما در ایران. مجله پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی، ۳(۱۲)، ۵۳-۶۸. https://doi.org/10.30488/ccr.2023.375498.1107
قیصوری، مرتضی؛ سلطانی گردفرامرزی، سمیه؛ قاسمی، محسن. (۱۳۹۷). بررسی و پیش‌بینی روند تغییرات پارامترهای اقلیمی بر دبی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز گدارخوش). مجله مخاطرات محیط طبیعی، ۷(۱۷)، ۱۳۷-۱۵۴. https://doi.org/10.22111/jneh.2017.19571.1222
کاویان، عطااله؛ شاهدی، کاکا؛ چمنی، رضا؛ دهقانی، مرتضی. (۱۴۰۰). ارزیابی روند تغییرات زمانی-مکانی متغیرهای اقلیمی استان خراسان جنوبی با استفاده از GIS و تکنیک‌های آماری. مجله ترویج و توسعه آبخیزداری، ۹(۳۳)، ۵۴-۶۷.
متولی زاده، معین؛ مدرس، رضا. (۱۴۰۰). فراوانی طوفان‌های گرد و غبار در ارتباط با تغییرات اقلیمی در منطقه خشک ایران. مجله علوم آب‌وخاک. ۲۵(۴)، ۲۳۹-۲۵۲. http://jstnar.iut.ac.ir/article-1-4087-fa.html
محمودی، پیمان؛ خسروی، محمود؛ مسعودیان، سید ابوالفضل؛ علیجانی، بهلول. (۱۳۹۴). رابطه بین الگوهای پیوند از دور و یخبندان‌های فراگیر ایران. نشریه جغرافیا و توسعه، ۱۳(۴۰)، ۱۷۵-۱۹۴. https://doi.org/10.22111/gdij.2015.2105
مهدوی، محمد. (۱۳۹۷). هیدرولوژی کاربردی. انتشارات دانشگاه تهران، چاپ دوازدهم، جلد اول، ۳۴۲.
مهرابی، شهباز؛ سلطانی، سعید؛ جعفری، رضا. (۱۳۹۴). بررسی رابطه بین پارامتر‌های اقلیمی و وقوع ریزگردها (مطالعه موردی: استان خوزستان). مجله علوم آب‌وخاک، ۱۹(۷۱)، ۶۹-۸۱. http://jstnar.iut.ac.ir/article-1-2998-fa.html
وطن‌پرست قلعه جوق، فاطمه؛ صلاحی، برومند. (۱۴۰۲). پایش تغییرات طوفان‌های گرد و غبار و ارتباط آن‌ها با شاخص نوسان اطلس شمالی (NAO) در ایستگاه‌های منتخب غرب و جنوب غرب ایران. کاوش‌های جغرافیایی مناطق بیابانی، ۱۱(۲)، ۱۴۹-۱۶۴. https://doi.org/10.22034/grd.2024.21203.1608
وطن‌پرست قلعه جوق، فاطمه؛ صلاحی، برومند؛ زینالی، بتول. (۱۴۰۳). تحلیل تأثیر هم‌زمان چرخه‌های انسو، دوقطبی اقیانوس هند و نوسان شبه دو سالانه بر نوسان طوفان‌های گرد و غبار در نیمه غربی ایران. مخاطرات محیط طبیعی، ۱۳(۳۹)، ۱۰۹-۱۲۶. https://doi.org/10.22111/jneh.2023.45793.1966.
Achakulwisut, L., Mickley, J., Annenberg, S.C. (2018). Drought sensitivity of fine dust in the US Southwest: Implications for air quality and public health under future climate change. Environmental Research Letters, 13, pp 1-12. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aabf20.
Al-Qadi, T. A., Muslih, K. D., Shiltagh, A.G. (2021). Analysis of Correlation and Coupling between El Niño-Southern Oscillation and Dust Storms in Iraq from 1971 to 2016. Iraqi Geological Journal, 54(1E), pp 103-113. http://dx.doi.org/10.46717/igj.54.1E.9Ms-2021-05-30.
Dai, X., Wang, L., Li, X., Gong, J., Cao, Q. (2023). Characteristics of the extreme precipitation and its impacts on ecosystem services in the Wuhan Urban Agglomeration. Sci. Total Environ, 864, 161045 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.161045.
Fengjin, X., Caiping Z., Yaoming, L. (2008). Dust storms evolution in Taklimakan Desert and its correlation with climatic parameters. Journal of Geographical Sciences, 18, pp 514-425. http://dx.doi.org/10.1007/s11442-008-0415-8.
Fengmei, Y., Chongy, E. (2010). Correlation analysis between send-dust events and meteorological factors in shapotou, Northern China. Journal of Environmental Earth Sciences, 20(3), pp 49-52.
Gu, Y., Liou, K.N., Chen, W., Liao, H. (2010). Direct climate effect of black carbon in China and its impact on dust storms. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 115(D7). https://doi.org/10.1029/2009JD013427.
Guan, Q., Sun, X., Yang, J., Pan, B., Zhao S., Wang, L. (2017). Dust storms in northern China: long-term spatiotemporal characteristics and climate controls. Journal of Climate, 30(17), pp 6683-6700. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-16-0795.1.
Gupta, S., Gupta, A., Himanshu, S.K., Singh, R. (2020). Analysis of the Extreme Rainfall Events Over Upper Catchment of Sabarmati River Basin in Western India Using Extreme Precipitation Indices‚ In Advances in Water Resources Engineering and Management. Springer, pp 103-111. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-13-8181-2_8.
Huang, C., Huang, X., Peng, C., Zhou, Z., Teng, M., Wang, P. (2019). Land use/cover change in the Three Gorges Reservoir Area, China: reconciling the land use conflicts between development and protection. CATENA, 175, pp 388–399. https://doi.org/10.1016/j.catena.2019.01.002.
Huang, H., Cui, H., Ge, Q. (2021). Will a nonstationary change in extreme precipitation affect dam security in China? Journal of Hydrol, 603, 126859. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126859.
Kendall, M. (1975). Multivariate Analysis. Charles Griffin.
Li, N., GU, W. (2004). Threshold value response of soil moisture to dust storms. Functioning and management. Cambridge Universe- a case study of Midwestern Inner Mongolia. Journal of Nat. Disast, 13(1), pp 44-49.
Mann, H.B. (1945). Nonparametric Tests Against Trend. Econometrical. Journal of the Econometric Society, pp 245-259.
Masatoshi, Y. (2002). Climatology of yellow sand (Asian sand, Asian dust or Kosa) in East Asia. Science in China Series D: Earth Sciences, 45, pp 59-70. https://doi.org/10.1360/yd2002-45-S1-59.
Meng, L., Xu, C., Wu, F., He, H. (2022). Microbial co-occurrence networks driven by low abundance microbial taxa during composting dominate lignocellulose degradation. Sci. Total Environ, 845, 157197. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157197.
Mistry, M. N. (2019). A high-resolution global gridded historical dataset of climate extreme indices. Data, 4(1), pp 41. https://doi.org/10.3390/data4010041.
Ren, Z., Zhao, H., Mu c, X., Xu, Q., Shi, K., Yang, G. (2024). Spatiotemporal variations of extreme weather events and climate drivers in the Three Gorges Reservoir Area and its surrounding regions from 1960 to 2020. Atmospheric Research, 304, 107379. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2024.107379.
Sen, P. K. (1968).Estimates of the Regression Coefficient Based on Kendall’s Tau. Journal of the American Statistical Association, 63, pp 1379-1389.
Song, X., Zhang, J., Zou, X., Zhang, C., AghaKouchak, A., Kong, F. (2019). Changes in precipitation extremes in the Beijing metropolitan area during 1960–2012. Atmos. Res, 222, pp 134–153. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2019.02.006.
Thiel, H. (1950). A Rank-invariant Method of Linear and Polynomial Regression Analysis: Part 3. Proceeding of Koninalijke Nederland's Academies van Weinenschatpen A. 53, pp 1397-1412.
Wang, J., Li, X., Christakos, G., Liao, Y., Zhang, T., Gu, X., Zheng, X. (2010). Geographical detectors-based health risk assessment and its application in the Neural Tube defects study of the Heshun Region, China. Int. Journal of Geogr. Inf. Sci, 24, pp 107–127. https://doi.org/10.1080/13658810802443457.
Wang, J. F., Hu, Y. (2012). Environmental health risk detection with GeogDetector. Environmental Modelling & Software, 33, pp 114–115. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2012.01.015.
Wang, J. F., Zhang, T. L., Fu, B. J. (2016). A measure of spatial stratified heterogeneity. Ecological Indicators, 67, pp 250–256. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.02.052
Wang, J., Xu, C. (2017). Geodetector: Principle and perspective. Acta Geogr. Sin, 72, pp 116–134. http://dx.doi.org/10.11821/dlxb201701010.
Wang, L., Chen, S., Zhu, W., Ren, H., Zhang, L., Zhu, L. (2021). Spatiotemporal variations of extreme precipitation and its potential driving factors in China’s North-South transition Zone during 1960–2017. Atmos. Res, 252, 105429. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105429.
Wang, D., Dong, Z., Ling, Z., Jiang, F., Zhu, S., Chen, J. (2022). Spatiotemporal variability of extreme precipitation at different time scales and quantitative analysis of associated driving teleconnection factors: insights from Taihu Basin, China. Ecol. Indic, 142, 109287. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109287.
Wei, W., Zou, S., Duan, W., Chen, Y., Li, S., Zhou, Y. (2023). Spatiotemporal variability in extreme precipitation and associated large-scale climate mechanisms in Central Asia from 1950 to 2019. Journal of Hydrol, 620, 129417. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129417.
Wu, Q., Zuo, Q., Han, C., Ma, J. (2022). Integrated assessment of variation characteristics and driving forces in precipitation and temperature under climate change: a case study of Upper Yellow River basin, China. Atmos. Res, 272, 106156. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2022.106156.
Xin, X. (2022). Recent extreme dust storms in Central Asia are associated with tropical Pacific and Arctic teleconnections. Bibcode. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022AGUFM.A55O1314X/abstract.
Xu, F., Wang, S., Li, Y., Feng, J. (2024). Synergistic effects of the winter North Atlantic Oscillation (NAO) and El Niño–Southern Oscillation (ENSO) on dust activities in North China during the following spring, Atmos. Chem. Phys., 24, pp 10689–10705. https://doi.org/10.5194/acp-24-10689-2024.
Yang, Q., Zhang, P., Li, X., Yang, S., Chao, X., Liu, H., Ba, S. (2023). Distribution patterns and community assembly processes of eukaryotic microorganisms along an altitudinal gradient in the middle reaches of the Yarlung Zangbo River. Water Res, 239, 120047. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120047.
Zhang, S., Zhou, Y., Yu, Y., Li, F., Zhang, R., Li, W. (2022). Using the Geodetector Method to Characterize the Spatiotemporal Dynamics of Vegetation and Its Interaction with Environmental Factors in the Qinba Mountains, China. Remote Sens, 14(22), 5794. https://doi.org/10.3390/rs14225794.
Zhou, Y., Xin, G., Jiaqiang, L. (2023). Characteristics of Dust Weather in the Tarim Basin from 1989 to 2021 and Its Impact on the Atmospheric Environment. Remote Sens, 15(7), 1804. https://doi.org/10.3390/rs15071804.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 26 فروردین 1404
  • تاریخ دریافت: 01 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری: 20 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش: 26 فروردین 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 26 فروردین 1404
  • تاریخ انتشار: 26 فروردین 1404