روابط بندال‌های کم‌فشار بریده و دوام یخبندان‌های بهاره ایران

نوع مقاله : علمی -پژوهشی

نویسندگان

1 گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 پژوهشکده هواشناسی، پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران

چکیده

بادهای غربی ضعیف در عرض‌های جغرافیایی بالا و میانی سبب بندال‌های کم‌فشار بریده می‌شوند و این بندال‌ها پدیده‌های جوی بادوام مانند موج‌های یخبندان را پدید می‌آورند. ایران در جنوب عرض‌های میانی هر ساله درگیر موج‌های یخبندان‌ بهاره است. هدف ما در این تحقیق بررسی اثرات بندال‌های بریده بر دوام یخبندان در ایران بود. برای رسیدن به این هدف داده‌های دمای کمینه روزانه 69 ایستگاه هواشناسی طی 20 مارس 1968 تا 21 ژوئن 2014 (برابر با فصل بهار در تقویم ایران) از سازمان هواشناسی تهیه شد. بر پایه جداول پراکنش دماهای گزارش شده و نمودارهای تغییرات فراوانی آنها، تعداد 114 موج با دوام 3 تا 25 روز شناسایی شد. بررسی نقشه‌های‌ هوای تراز 500 هکتوپاسکال طی روزهای اوج بادوام‌ترین یخبندان‌ها نشان داد که سامانه غالب در 18 موج یخبندان بندال‌ها از نوع کم‌فشار بریده بوده‌اند. این سامانه‌ها در پیرامون دریای خزر با مرکزیت شرق این دریا نمایان و برای روزهای متمادی ماندگار شدند و بادهای غربی را به دو شاخه اصلی در شمال و فرعی در جنوب تقسیم کردند. نتایج نشان داد چهار عامل شامل «جابجایی مورب کم‌فشارهای بریده از جنوب اسکاندیناوی به سوی فلات پامیر» و «حرکت شرق‌سوی ناوه‌ها»، هر دو در تراز 500 هکتوپاسکال و «موقعیت رشته کوه زاگرس» و «مسیرهای ورود زبانه‌های هوای سرد پرفشار سیبری»، هر دو در تراز دریای آزاد؛ زمینه‌ساز نفوذ متقارن امواج یخبندان در غرب و شرق ایران بوده‌اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The relationships between cut-off low blockings and durability of spring frosts across Iran

نویسندگان [English]

  • farzaneh jafari 1
  • gholamrezaq barati 1
  • mohammad moradi 2
1 -Department of Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 -Institute of Meteorology, Institute of Meteorology and Atmospheric sciences, Tehran, Iran
چکیده [English]

IntroductionWeak westerlies over high and mid latitudes cause cut-off low blockings (CB) and CBs create durable phenomenon such as frost waves. Iran, in the south of mid latitudes is engaged with annual spring frost waves. So far, most of the researches in Iran have been done with statistical and synoptic methods, but most of these studies, especially the synoptic ones, are case study samples. The apparent role of large-scale atmospheric systems such as cut-off low blockings in the emergence and durability of spring frost-waves, requires great research to undertaken throughout Iran and in a long period. So our goal was the study of effects of cut-off lows on frost durability over Iran. Data and methods For this purpose, the data of minimum daily temperature of 69 weather stations from March 20th 1968 to June 21st 2014 was collected from the meteorological organization of Iran. It was determined that 114 spring frosts with a duration between 3 to 25 days exist and in the next step 47 enduring ones based on tables of daily temperatures and fluctuation of their frequencies were determined. All of these 114 waves were determined based on the frost duration criteria which lasted at least two consecutive days and their spatial criteria occurrence in more than two stations. This allowed the determination of the most durable frost index wave of each year during spring. Analyzing the peak-days of all index waves, distinguished the waves affected by the cut- off low blocking system. The final synoptic patterns were designed for analysis by examining the 500 hPa maps of the distinct days. Results and discussionThe height contours on 500 hPa air-charts from ENCEP/ENCAR showed cut-off low blockings were dominant patterns during the peak days of the most enduring frosts (18 ones). The first results indicate that the appearance of this blocking which directs the cold air flows to Iran from high latitudes has minimized over the last three decades. Designed synoptic patterns show that during the peak days of spring, frosts affected by cut-off low blockings, appeared around Caspian Sea, especially its eastern basin and stayed for many days and then divided into two branches including the main one in northern latitudes and minor in southern ones. Although the southern branch of these winds appeared relatively weaker than the main and northern one, but its effects were cold and sub-zero airflow from the Scandinavian Basin, Eastern Europe, Caucasus Basin and the Ural Mountains towards northwest, north, and sometimes northeast of Iran, and penetrated till Central Iran. Lack of high summits and mountains, lower inclination of sunlight and proximity to the southern warm waters are factors that have moderated the violence of these flows in the southern coastal provinces and there have been no reports of temperatures of zero and below zero degrees Celsius. The results showed four factors including “the diagonal move of cut-off lows from Southern Scandinavia to Pamir Plateau” and “eastward movement of troughs from Mediterranean Basin” both at 500 hPa level and “the position of Zagros mountains” and “the entrance of cold high pressure tongues of Siberia” at the surface, caused the symmetric influence of durable frosts over west and east of Iran.ConclusionBased on this research, the decrease in the occurrence of cut-off low blockings during the last three decades in Iran can be justified by the tangible and searchable expansion of warm air territory from low latitudes to the high latitudes in Southwestern Asia.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spring frosts
  • Cut-off low
  • Blocking
  • Iran
-ابریفام، م.ر.، 1380. تحلیل سینوپتیک توده‌های هوای ورودی به غرب ایران، پایان‌نامه کارشناسی-ارشد جغرافیای طبیعی، دانشگاه رازی.
-امیدوار، ک. و ابراهیمی، ع.، 1391. تحلیل همدیدی موج سرمای شدید 16 تا 25 دیماه 1386 در ایران مرکزی، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، دوره 23، شماره 1، ص 81-98.
-امیدوار، ک.، 1395. بررسی و تحلیل همدید–دینامیک ریز برف در استان یزد، مجله اطلاعات جغرافیایی سپهر، دوره 25، شماره 98، ص 25-42.
-بازگیر، س.، محمدی، ح.، شریفی، ل. و سلیمانی، ن.، 1395. تحلیل مخاطره یخبندان و سرمازدگی محصولات باغی آذربایجان غربی، مدیریت مخاطرات محیطی، شماره 3(4)، ص 365-378.
-براتی، غ.، احمدی، م.، میرزایی، ا. و بیتار، م.، 1395. ترازیابی زبانه‌های پرفشار سیبری هنگام رخداد سرماهای بحرانی در ایران مرکزی، پژوهش‌های دانش زمین، شماره 7(26)، ص 117-129.
-صلاحی، ب.، 1395. پیش‌بینی و تحلیل یخبندان‌های سبک و سنگین ایستگاه‌های منتخب استان اردبیل با استفاده از خروجی ریزگردان لارس دبلیوجی در دهه‌های آینده، پژوهش‌های دانش زمین، شماره 7(27)، ص 1-27.
-روزنامه جام‌جم، 1393. پانصد و شصت میلیارد ریال خسارت سرمازدگی به باغ‌های چهارمحال و بختیاری، http: // jamejamonline.ir/online
-جهانبخش اصل، س. و ذوالفقاری، ح.، 1381. بررسی الگوهای سینوپتیک بارندگی‌های روزانه در غرب ایران، مجله تحقیقات جغرافیایی، شماره 64، ص 234-258.
-خسروی، م.، صفرزایی، ن. و آرامش، م.، 1394. تحلیل همدید یخبندان‌های زمستانه منطقه سیستان- مورد یخبندان ژانویه سال 2008، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی، دوره 19، شماره 52، ص 113-140.
-درگاهیان، ف.، علیجانی، ب. و محمدی، ح.، 1393. شناسایی الگوهای همدیدی سامانه‌های بندالی مؤثر بر دمای ایران، مجله پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، شماره 23، ص 81-92.
-رحیمی، م.، فرج زاده، م. و کمالی، غ.، 1390. مدل‌سازی خطر خسارت یخبندان بهاره درختان میوه مطالعه موردی: محصول سیب، مکان دشت مشهد، مجله پژوهش‌های زراعی ایران، شماره 9(2)، ص 273-284.
-عزیزی، ق.، اکبری، ط.، داوودی، م. و اکبری، م.، 1388. تحلیل همدیدی موج سرمای شدید دی ماه 1386 ایران، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دوره 41، شماره 70، ص 1-19.
-عزیزی، ق. و خلیلی، م.، 1390. نقش بلاکینگ در رخداد سرماهای فرین ایران، مجله پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، شماره 77، ص 39-55.
-عزیزی، ق.، مرادی، م. و رضایی، ح.، 1397. اقلیم-شناسی کم‌ارتفاع های بریده مؤثر بر ایران و ارتباط آن با ENSO و NAO، مجله تحقیقات جغرافیایی، شماره 33(1)، ص 159-173.
-علیجانی، ب. و براتی، غ.، 1375. تحلیل سینوپتیک یخبندان بهاره‌ی سال هزار و سیصد و شصت و شش ایران، مجله تحقیقات جغرافیایی، شماره 40، ص 121-135.
-قویدل رحیمی، ی.، 1388. تحلیل همدید دماهای دوره سرد سال در منطقه شمال غرب ایران، رساله دکتری اقلیم‌شناسی، براهنمایی جواد خوشحال، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، گروه جغرافیا، دانشگاه اصفهان.
-قویدل رحیمی، ی.، فرج‌زاده، م. و مطلبی‌زاد، س.، 1395. تحلیل آماری و سینوپتیک امواج سرمایی منطقه شمال غرب ایران، مجله تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دوره 16، شماره 40، ص 29-46.
-لشکری، ح. و کیخسروی، ق.، 1387. تحلیل سینوپتیکی موج سرمای 8-15دیماه 1385 در ایران، مجله پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، شماره14(1)، ص 151-177.
-لشکری، ح.، 1387. تحلیل سینوپتیک موج سرمای فراگیر 1382 در ایران، مجله پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، شماره 66، ص 1-18.
-مسعودیان، س.ا. و دارند، م.، 1391. واکاوی ناهنجاری‌های فشار تراز دریا در روزهای همراه با رخداد سرماهای فرین ایران، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، شماره23، ص 1-14.
-مسعودیان، س.ا. و دارند، م.، 1392. تحلیل همدید یخبندان‌های فراگیر و بادوام ایران، مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، شماره 2، ص 129-140.
-مسعودیان، س.ا. و دارند، م.، 1390. تحلیل همدید سرماهای فرین ایران، مجله جغرافیا و توسعه، شماره 22، ص 165-185.
-منتظری، م. و مسعودیان، س.ا.، 1389. شناسایی الگوهای فرارفت دمایی ایران در سال‌های سرد، مجله پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دوره 42، شماره 4، ص 79-94.
-نظری پور، ح. و ریگی، ا.ب.، 1394. اندرکنش سامانه کم‌فشار اسکاندیناوی با سامانه‌های فشار زیاد سیبری - اروپا و شمال غرب ایران (پرفشار تلفیقی) در رخداد موج یخنبدان آذر 1382 در ایران، مجله جغرافیا و آمایش شهری- منطقه‌ای، شماره 17، ص 103-118.
-ویسی، م.، 1387. تحلیل سینوپتیک دوره‌های یخبندان در استان کردستان، پایان‌نامه کارشناسی-ارشد، به راهنمایی فرامرز خوش اخلاق، دانشکده جغرافیا، گروه اقلیم‌شناسی، دانشگاه تهران.
-هژبرپور، ق. و علیجانی، ب.، 1386. تحلیل همدید یخبندان‌های استان اردبیل، مجله جغرافیا و توسعه، دوره 5، شماره 10، ص 89-106.
-یارمرادی، ز.، کیخسروی، ق. و نصیری، ب.، 1397. بررسی امواج سرمای ناحیه غرب ایران، پژوهش‌های دانش زمین، شماره 9(35)، ص 51-67.
-Andrei, S. and Roman, I., 2012. Severe weather phenomena in southern Romania in association with blocking circulation over Euro-Atlantic area during the cold season: Journal of Romanian Reports in Physics, v. 64(1), p. 246-262.
-Arkadiusz, M.T., Katarzyna, S. and Agnieszka, M., 2015. Frost periods and frost-free periods in Poland and neighbouring countries: Open Geosci, v. 7, p. 812-823.
-Barriopedro, D., Garcia-Herrera, R., Lupo, A.R. and Hernandez, E., 2006. A climatology of Northern Hemisphere blocking: Journal of Climate, v.19(6), p. 1042-1063. doi:10.1175/JCLI3678.1.
-Brikas, D.P., Karacostas, T.S., Pennas, P.J. and Flocas, A.A., 2006. The role of the subtropical jet stream during heat wave events over north-central Greece: Meteorology and Atmospheric Physics, v. 94, p. 219-233.
-Buehler, T., Raible, C.C. and Stocker, T.F., 2012. The relationship of winter season North Atlantic blocking frequencies to extreme cold or dry spells in the ERA-40: Tellus, v. 63, p. 212-222,
-Brunner, L., Hegerl, G. and Steiner, A., 2017. Connecting Atmospheric Blocking to European Temperature Extremes in Spring: Journal of Climate, v. 30, p. 585-594.
-Cattiaux, J., Vautard, R., Cassou, C., Yiou, P., Masson-Delmotte, V. and Codron, F., 2010. Winter 2010 in Europe: A cold extreme in a warming climate: Geophysical Research Letters, v. 37(20), p. 1-6.
-Cohen, J., Screen, J.A., Furtado, J.C., Barlow, M., Whittleston, D., Coumou, D. and Jones, J., 2014. Recent Arctic amplification and extreme mid-latitude weather: Journal of Nature geoscience, v. 7(9), p. 627-642. DOI: 10.1038/NGEO2234.
-Croci-Maspoli, M., Schwierz, C. and Davies, H.C., 2007. A multifaceted climatology of atmospheric blocking and its recent linear trend: Journal of Climate, v. 20(4), p. 633-649. doi:10.1175/JCLI4029.1
-Gough, W.A., Benita, Y.T., Mohsin, T. and Allen, S.H., 2014. Extreme cold weather alerts in Toronto, Ontario, Canada and the impact of a changing climate: Urban Climate, v.30, p. 1-9.
-Hong, C. and Li, T., 2008. The Extreme Cold Anomaly over Southeast Asia in February 2008: Roles of ISO and ENSO: Climate, v. 22(13), p. 3786-3801.
-Hoskins, B. and Berrisford, P., 1988. A potential vorticity perspective of the storm of 15–16 October 1987: Weather, v. 43(3), p.122-129.
-Huang, F., Xiaoyan, T.S. and Cuihua, L.U., 2007. Evolution of dipole-type blocking life cycles: Analytical diagnoses and observations: Journal of the atmospheric sciences, v.64(1), p. 52-73.
-Kim, J.A. and Byun, H.R., 2016. Spatiotemporal variability of the latest frosts in Korean Peninsula and causes of atmospheric circulation: Journal of Meteorology and Atmospheric Physics, v. 128(5), p. 663-675.
-Lejenäs, H., 1989. The Severe Winter in Europe 1941-42 the large scale circulation cut off lows and blocking: Bulletin American Meteorological Society, v. 70, p. 271-281.
-Lima, N.E. and Ambrizzi, T., 2002. The influence of atmospheric blocking on the Rossby wave propagation in Southern Hemisphere winter flows: Journal of the Meteorological Society of Japan, v.80 (2), p. 139-159.
-Llasat, M.C., Martin, F. and Barrera, A., 2007. From the concept of “Kaltlufttropfen” (cold air pool) to the cut-off low; The case of September 1971 in Spain as an example of their role in heavy rainfalls: Journal of Meteorology and Atmospheric physics, v. 96(1), p. 43-60.
-Lu, Q., Zhang, W., Zhang, P., Wu, X., Zhang, F., Liu, Z. and Dale, M.B., 2010. Monitoring the 2008 Cold Surge and Frozen Disasters Snowstorm in South China Based on Regional ATOVS Data Assimilation: Science China, v. 53(8), p. 1216-1228.
-Luo, D. and Yao, Y., 2015. The Positive North Atlantic Oscillation with Downstream Blocking and Middle East Snowstorms; The Large-Scale Environment: Journal of Climate, v. 28, p. 6398-6418.
-Nieto, R., Gimeno, L., Anel, J., Torre, L., Gallengo, D., Barriopedro, D., Gallego, M., Gordillo, A., Redano, A. and Delgado, G., 2007. Analysis of The Precipitation and Cloudiness Associated with COLS Occurrence in the Iberian Penensula, Meteorology and Atmospheric Physics, v. 96, p. 103-119.
-Peterson, T.C., Heim, J.R, Hirsch, R., Kaiser, D.P., Brooks, H., Diffenbaugh, N.S. and Katz, R.W., 2013. Monitoring and understanding changes in heat waves, cold waves, floods, and droughts in the United state of knowledge: Journal of Bulletin of the American Meteorological Society, v. 94(6), p. 821-834.
-Pezza, A.B. and Ambrizzi, T.É.R., 2005. Cold waves in South America and freezing temperatures in São Paulo: Historical background (1888-2003) and case studies of cyclone and anticyclone tracks: Journal of Revista Brasileira de Meteorologia, v. 20(1), p. 141-158.
-Pfahl, S. and Wernli, H., 2012. Quantifying the relevance of atmospheric blocking for colocated temperature extremes in the Northern Hemisphere on (sub-)daily time scales: Geophysical Research Letters, v. 39(4), p. 25-43.
-Palmen, E. and Newton, C., 1969. Atmospheric Circulation Systems, Academic Pub, New York, 190 p.
-Porebska, M. and Zdunek, M., 2013. Analysis of extreme temperature events in Central Europe related to high pressure blocking situations in 2001–2011: Meteorologische Zeitschrift, v. 22 (5), p. 533-540.
-Park, T.W., Ho, C.H. and Deng, Y., 2014. A synoptic and dynamical characterization of wave-train and blocking cold surge over East Asia: Clim, v. 43, p.753-770.
-Rahimi, M., Hajjam, S., Khalili, A., Kamali, G.A. and Stigter, C.J., 2007. Risk analysis of first and last frost occurrences in the Central Alborz Region, Iran: International Journal of Climatology, v. 27(3), p. 349-356.
-Rousta, I., Doostkamian, M., Haghighi, E. and Mirzakhani, B., 2016. Statistical-synoptic analysis of the atmosphere thickness pattern of iran’s pervasive frosts: Journal of Climate, v. 4(3), p. 41-65. doi.org/10.3390/cli4030041.
-Ruddell, D., Hoffman, D., Ahmad, O. and Brazel, A., 2013. Historical threshold temperatures for Phoenix (urban) and Gila Bend (desert), central Arizona, USA: Journal of Climate Research, v. 559(3), p. 201-215.
-Singleton, A. and Reason, C., 2007. A Numerical Model Study of an Intense Cutoff Low Pressure System Over South Africa: Monthly Weather Review, v. 135, p. 1128-1150.
-Sillmann, J., Croci-Maspoli, M., Kallache, M. and Katz, R.W., 2011. Extreme cold winter temperatures in Europe under the influence of North Atlantic atmospheric blocking: Journal of Climate, v. 24(22), p. 5899-5913.
-Simmonds, I. and Rashid, H.A., 2001. An investigation of a dramatic cold outbreak over southeast Australia: Journal of Australian Meteorological Magazine, v. 50(4), p. 249-260.
-Thomas, C.P., Richard, R., Heim, J.R., Robert, H., Dale, P., Harold, B., Noah, S., Randall, M., Jason, P., Giovannettone, K.G., Thomas, R., Karl, R.W., Katz, K.K., Dennis, L., Gregory, J., Mccabe, C.J., Paciorek, K.R., Ryberg, S.S., Viviane, B.S., Silva, B.C., Stewart, A.V., Vecchia, G., Villarini, R.S., Vose, J.W., Michael, W., David, W., Klaus, W., Connie, A.W. And Donald, W., 2013. Monitoring and Understanding Changes in Heat Waves, Cold Waves, Floods, And Droughts in The United States: American Meteorological Society, v. 14, p. 821-834.
-Tomczyk, A.M., Szyga-Pluta, K. and Majkowska, A., 2015. Frost periods and frost-free periods in Poland and neighbouring countries: Journal of Open Geosciences, v. 7(1), p. 812-823.
-Yue, Y., Zhou, Y., Wang, J.A. and Ye, X., 2016. Assessing Wheat Frost Risk with the Support of GIS: An Approach Coupling a Growing Season Meteorological Index and a Hybrid Fuzzy Neural Network Model: Journal of Sustainability, v. 8(12), p. 1308-1326. doi:10.3390/su8121308.