شناسایی مهم‌ترین الگوهای سینوپتیکی ایجادکننده گرد و غبار در استان کهگیلویه و بویراحمد

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه جغرافیا، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

چکیده

هدف این پژوهش شناسایی الگوهای سینوپتیک مولد گرد غبار در استان کهگیلویه و بویراحمد است. بنابراین دودسته داده شامل داده‌های روزانه کد 06 گردوغبار ایستگاه‌های همدید استان طی سال‌های آماری 1386 تا 1396 و متغیرهای دمای هوا، ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار تراز دریا، باد مداری، باد نصف‌النهاری، رطوبت ویژه و اُمگا به‌عنوان داده‌های جو بالا مورداستفاده قرار گرفتند. برای بررسی همدید الگوهای ایجادکننده گردوغبار در سال‌های موردنظر به ترسیم الگوهای گردشی ناهمواری ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال در روزهای گردوغباری استان پرداخته شد. پس از تعیین روزهای گردوغبار با استفاده تحلیل خوشه‌ای و ادغام به روش وارد بر روی‌داده‌های ناهمواری ارتفاع ژئوپنانسیل تراز 500 هکتوپاسکال 5 الگو استخراج و ترسیم شد. نتایج این پژوهش نشان داد که بیشترین ارتباط معنی‌دار بین الگوهای همدید منطقه خاورمیانه با رویدادهای گردوغبار در استان توسط الگوهای گردشی شماره 2 و 5 در تراز 500 هکتوپاسکال وجود دارد. برای نتیجه‌گیری بهتر از شرایط و عوامل به وجود آورنده پدیده گردوغبار در استان کهگیلویه و بویراحمد نقشه‌های متوسط فشار تراز دریا، رطوبت ویژه ترازهای 1000، 850 و 700 هکتوپاسکال، اُمگا (سرعت قائم هوا در جو) در ترازهای 1000 و 400 هکتوپاسکال، تاوایی (همگرایی واگرایی باد) در ترازهای 500، 700 و 1000 هکتو پاسکال و ترسیم جت (رود باد) تراز 200 هکتوپاسکال در زمان حاکمیت هر یک از الگوها ترسیم و بررسی گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Identification of the Most Important Synoptic Patterns of Dust Generation in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad County

نویسنده [English]

  • ashraf asadi
Department of Physical Geography Payame Noor University, Tehran, Iran
چکیده [English]

This research aims to identify the synoptic patterns of dust generation in Kohgiluyeh and Boyer Ahmad provinces. Therefore, two sets of data including the daily data of dust code 06 from Hamdid stations in the statistical years 2007 to 2017 and the variables of air temperature, geopotential height, sea level pressure, orbital wind, meridian wind, specific humidity, and omega were used as upper atmosphere data. To check the synergism of the dust-generating patterns in the given years, the uneven circulation patterns of the geopotential height of 500 hectopascals in the dusty days of the province were drawn. After determining the days of dust using cluster analysis and integration by the Ward method, 5 patterns were extracted and drawn on the roughness data of peninsular height of 500 hectopascals. The results of this research showed that there is the most significant relationship between the synoptic patterns of the Middle East region and dust events in the province by circulation patterns number 2 and 5 at the level of 500 hectopascals. For a better conclusion of the conditions and factors causing the dust phenomenon in Kohgiluyeh and Boyer Ahmad provinces, maps of average sea level pressure, specific humidity at levels of 1000, 850, and 700 hectopascals, omega (vertical air velocity in the atmosphere) at levels of 1000 and 400 hectopascals, Tavai ( Convergence and divergence of wind) at 500, 700 and 1000 hPa levels and drawing of a jet (river of wind) at 200 hPa level during the rule of each of the models were drawn and analyzed.
 
Extended Abstract
Introduction
Dust event is one of the important environmental issues in different parts of the world that can have adverse socio-economic effects. Studies show that fine dust particles that originate in most arid and semi-arid regions of the world can be transported over long distances with atmospheric currents and cause adverse effects such as changes in local weather conditions, air pollution, and biostatic change. The chemical water and surface water pollution, respiratory problems, and diseases such as asthma and infectious diseases, severe damage in agricultural sectors, disruption of the transportation system (land, rail, and air) due to reduced horizontal visibility, interruption of Radio services, and create colorful rainfall. One of the effective factors in the formation of this event is the change of land cover and land-use and, in some cases, the change in the pattern of surface currents and aquifers by humans. The transfer of dust into the atmosphere and its transfer by the atmosphere is closely related to climatic conditions and how spatial and temporal distribution of atmospheric variables such as pressure, temperature, wind, and humidity. If the unstable air has enough humidity, a thunderstorm and lightning storm will occur, and if it does not have enough humidity, a dust storm will occur. In recent years, Iran has been affected by the adverse effects of these events due to its special climatic conditions and proximity to a large part of desert areas. Recent studies on the nature of dust storms include Iran's origin, frequency, causes, effects, and consequences. Areas located in Mesopotamia are the main areas of dust production. In recent years, the dust has spread throughout the year and has the highest frequency in the warm seasons, especially in July and August.
 
Methodology
Two categories of surface data and high atmosphere data are needed to do this research and all synoptic studies. In the surface data section, first, the data of code 06 dust events hourly and daily from 6 synoptic stations during the statistical years 1986 to 2017, which was received from the Research Office of the Meteorological Organization of Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad Provinces. For high atmospheric variables, air temperature data (in terms of Kelvin K), geopotential height (in terms of meters m), sea level pressure (in terms of hectopascals hPa), orbital component (in terms of meters per second m / s), The meridional wind component (in meters per second m / s), the specific humidity component (in grams per kilogram) and the omega component (vertical wind speed) were used. These variables are taken from the website www..cdc.noaa.gov as a 6-hour watch. To study the upper atmosphere data, the study area was wider than the territory of Iran in the framework of longitude 0 to 70 degrees east and latitude 0 to 60 degrees north.
Since the pattern of atmospheric currents of 500 hPa levels has a decisive role in the changes of the basic climatic variables of Iran .Drawing and examining the patterns of this level is the primary principle of synoptic study in this research. First, the daily geopotential height data of 500 hPa at 12 GMT during the 11 years and then during the selected 1019 days were extracted to draw the circulation patterns.
 These data became a matrix with dimensions of 725 × 1019, which includes 725 spatial cells and 1019 temporal cells (days). Finally, by performing base accumulation cluster analysis by integration method for 1019 days, 5 main circulation patterns of 500 hPa level were identified.
 
Results and discussion
Five main circulating patterns were identified at the level of 500 hPa to investigate the circulating patterns of the ruggedness of geopotential height at the level of  500 hPa on dusty days of the county in the selected days after the analysis of cluster accumulation in the integrated method for 1019 days,
 
Conclusion
The results showed that there is a significant relationship between the synoptic patterns of the Middle East region with dust events in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad provinces. The most significant relationship between the two is observed by circular patterns No. 2 and 5 at the level of 500 hPa. The general result of the study of synoptic patterns showed that at the level of 500 hPa2, the fact that southwestern Iran is located below the east of the western winds and the formation of western wind orbits is the cause of most dust events in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad county. However, in all models, the establishment of widespread and strong low pressure at ground level, atmospheric moisture deficiency at all levels, and wind convergence at 700 and 1000 hPa levels, which leads to dust retention and increased intensity, were effective.
 
Funding
There is no funding support.
 
Authors’ Contribution
 Authors contributed equally to the conceptualization and writing of the article. All of the authors approved thecontent of the manuscript and agreed on all aspects of the work declaration of competing interest none.
 
Conflict of Interest
Authors declared no conflict of interest.
 
Acknowledgments
We are grateful to all the scientific consultants of this paper.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Circulation Patterns
  • Dust Vorticity
  • Geopotential Hight Roughness
  • Cluster Analysis
  1.  
  1. اکبری، مهری و فرح‌بخشی، ملودی. (1395). تحلیل سینوپتیک و شبیه‌سازی مسیر حرکت توفان‌های شدید گردوغبار (مطالعه موردی جنوب غرب ایران). مجله فضای جغرافیایی، 16(55)، 273-291
  2. امیدوار، کمال. (1385). تحلیل سینوپتیکی طوفان‌های خاک و ماسه در دشت اردکان یزد. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 81، 58 -43
  3. ایران‌منش، فاضل. (1400). نقش انسان بر مورفولوژی رودخانه‌ای هولوسن بالایی و شکل‌گیری کانون‌های گردوغبار در جنوب غرب استان خوزستان. مجله آمایش جغرافیایی فضا، 11(40)، 82-71
  4. براتی، غلامرضا؛ لشکری، حسن و فریبا کرمی. (1390). نقش همگرایی سامانه‌ای فشار بر رخداد طوفان‌های غباری استان خوزستان. جغرافیا و توسعه، 22، 56-39
  5. حیدری، محمد طالب. (1386). غبار و الگوی جوی مولد آن در غرب کشور. نشریه هواشناسی کرمانشاه، تابستان 1386، 12-11
  6. خسروی، محمود. (1389). بررسی توزیع عمودی گردوغبار ناشی از طوفان در خاورمیانه با استفاده از مدل NAAPS (مورد: سیستان ایران). مجموعه مقالات چهارمین کنگره بین‌المللی جغرافیدانان جهان اسلام.25 فروردین 1389، دانشگاه سیستان و بلوچستان.
  7. خوش کیش، اسدالله؛ علیجانی، بهلول و حجازی زاده، زهرا. (1390). تحلیل سینوپتیکی سامانه‌های گردوغبار در استان لرستان. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 21، 110-91
  8. ذوالفقاری، حسن و حیدر عابدزاده (1384). تحلیل سینوپتیکی طوفان‌های گردوغبار در غرب ایران. مجله جغرافیا و توسعه، 6، 183 – 173
  9. 9ذوالفقاری، حسن؛ معصوم پور سماکوش، جعفر، شایگان مهر، سیاوش و محمد احمدی. (1390). بررسی همدید طوفان‌های گردوغبار در مناطق غربی ایران طی سال‌های 1384 تا 1388(مطالعه موردی: موج فراگیر تیرماه 1388). مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، 22(3)، 34-17
  10. زنگنه، معصومه. (1393). آب و هواشناسی طوفان‌های گردوغبار در ایران. دو فصلنامه آب و هواشناسی کاربردی، 1، 12-1.
  11. سیدزاده اقدم، نیره؛ کتیرایی بروجردی، پری سیما و رنجبر، عباس. (1391). بررسی وقوع پدیده گردوغبار روز 27 مارس 2003 ایستگاه کرمانشاه و ارتباط آن با جت استریم. مجله پژوهش‌های علوم و فنون دریایی، 7(2)، 37-25
  12. شمسی‌پور، علی‌اکبر و صفرراد، طاهر. (1391). تحلیل ماهواره‌ای ـ همدیدی پدیده گردوغبار (گردوغبار تیرماه 1388). پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 79، 126-111
  13. طاووسی، تقی؛ خسروی، محمود و رئیس پور، کوهزاد. (1389). تحلیل همدیدی سامانه‌های گردوغباری در استان خوزستان. مجله جغرافیا و توسعه، 8(20)، 118-97
  14. فرج زاده اصل، منوچهر، علیزاده، خاطره. (1390). تحلیل زمانی و مکانی طوفان‌های گردوخاک ایران. مجله مدرس علوم انسانی- برنامه‌ریزی و آمایش فضا، 15(1)، 84-65
  15. عزیزی، قاسم؛ شمسی‌پور، علی‌اکبر، میری، مرتضی و صفرراد، طاهر. (1391). تحلیل آماری – همدیدی پدیده گردوغبار در نیمه غربی ایران. محیط‌شناسی، 38 (63)، 134-123
  16. علیجانی، بهلول. (1376). آب‌وهوای ایران. چاپ دوم، تهران: انتشارات دانشگاه پیام نور.
  17. علیجانی، بهلول و رئیس پور، کوهزاد. (1390). تحلیل آماری - همدیدی طوفان‌های گردوخاک در جنوب شرق ایران (مطالعه موردی: منطقه سیستان). مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 2 (5)، 132-107
  18. غفاری، دیمن و مصطفی‌زاده، رئوف. (1394). بررسی منشأ، اثرات و راهکارهای پدیده گردوغبار در ایران. نشریه حفاظت و بهره‌برداری از منابع طبیعی، 4 (2)، 125-107
  19. کرمی، سارا؛ حسین حمزه، نسیم، نوری، فائزه و رنجبر، عباس. (1398). بررسی همدیدی و شبیه‌سازی 2 طوفان هم‌زمان گردوخاک در مناطق شرق و شمال شرقی ایران. کنفرانس بین‌المللی گردوغبار در جنوب غرب آسیا، 3 تا 5 اردیبهشت 1398، دانشگاه زابل، صص. 13-1
  20. لشکری، حسن وکیخسروی، قاسم. (1387). تحلیل آماری سینوپتیکی طوفان‌های گرد غبار استان خراسان رضوی در فاصله زمانی (2005- 1993). پژوهش‌های جغرافیای طبیعـی، 65، 33-17
  21. مارتین، جاناتان ای. (1388). دینامیک جو در عرض میانه. ترجمه سید ابوالفضل مسعودیان، چاپ اول، تهران: انتشارات سمت، صص.388
  22. مبارک حسن، الهام؛ رنجبر، عباس، نوری، فائزه ورشوساز، کتایون. (1398). شناسایی ساختار همدیدی، دینامیکی جو نقش میدان باد در گردوخاک میان‌مقیاس داخلی استان خوزستان (14 مارس 2012). کنفرانس بین‌المللی گردوغبار در جنوب غرب آسیا،3 تا 5 اردیبهشت 1398، دانشگاه زابل، صص. 28-14
  23. محمدی مرادیان، جمیله و حسین­زاده، سید رضا. (1394). پایش ماهواره‌ای و تحلیل همدید پدیده گردوغبار در کلان‌شهر مشهد طی دوره آماری 2013-2009. مجله جغرافیا و مخاطرات محیطی، 14، 57-35
  24. مفیدی، عباس و جعفری، سجاد. (1390). بررسی نقش گردش منطقه‌ای جو بر روی خاورمیانه در وقوع طوفان‌های گردوغباری تابستانه در جنوب غرب ایران. مجله مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 2 (5)، 45-17
  25. میمندی پاریزی، صدیقه؛ طالعی، محمد و کاظمی نیا، عبدالرضا. (1399). ارزیابی شدت تخریب اراضی غرب و شمال غرب خوزستان با استفاده از روش مدالوس. مجله آمایش جغرافیایی فضا، 10 (37)، 194-175
  26. نجف­پور، بهرام. (1391). شناسایی الگوهای گردشی ایجادکننده گردوغبار در جنوب غرب ایران (مطالعه موردی استان فارس). فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 27 (4)، 136-117
  27. نجیمی، علیرضا؛ احمدی­زاده، اسماعیل و دیمیادی، علی‌اکبر. (1389). قم غرق در گردوغبار. اداره کل حفاظت محیط‌زیست استان قم، تیرماه 1388.
  28. ولی، عباسعلی؛ خاموشی، سجاد، موسوی، سید حجت، پناهی، فاطمه و تمسکی، احسان. (1393). تحلیل اقلیمی و ردیابی طوفان‌های گردوغبار فراگیر در جنوب و مرکز ایران. مجله محیط‌شناسی، 40(4)، 972-961.
  1.  
  1. Akbary, M., & Farahbakhshy, M. (2016). Synoptic Analysis and Path Simulation of Severe Dust Storms. Journal of Geographic Space, 16(55), 291-273. [In Persian].
  2. Alijani, B. (1997). Iran Climatology. Second Edition, Tehran: Payame Noor University Publication. [In Persian].
  3. Alijani, B. (2002). Variation of 500hpa Flow Patterns Over Iran and Relationship with Climate of Iran. Appl. Climatol, 71, 41-54.
  4. Alijani, B., & Raispour, K. (2011). Statistical analysis - synoptic of dust storms in southeastern Iran (Case study: Sistan region). Journal of Arid Regions Geographical Studies, 2 (5), 132-107. [In Persian].
  5. Al-Jumaily, K., & Ibrahim, M. (2013). Analysis of synoptic situation for dust storms in Iraq. International Journal of Energy and Environment, 4(5), 851-858.
  6. Azizi, Gh., Shamsipur, A., Miri, M., & Safarrad, T. (2012). Statistical and synoptically analysis of dust in the western half of Iran. Environmental Studies, 38(63), 123-134. [In Persian].
  7. Barati, Gh. R., Lashkari, H., & Karami, F. (2011). The role of systemic convergence of pressure on the occurrence of dust storms in Khuzestan province. Geography and Development, 9(22), 39-56. [In Persian].
  8. Dehghanpour, A.R., Halabian, A.H., & Fallahpour, M. (2014). Synoptic Analysis of Dust Systems in Yazd Province. International journal of Advanced Biological and Biomedical Research, 2(3), 854-865
  9. Farajzadeh, M., & Alizadeh, K. (2011) Temporal and spatial analysis of Iranian dust storms. Journal of Spatial Planning, 15(1), 65-84. [In Persian].
  10. Gao, T., Xu, Y., Bo, Y., & Yu, X. (2006). Synoptic characteristics of dust storms observed in Inner Mongolia and their influence on the downwind area (the Beijing–Tianjin Region). Meteorolgy Application, 13 (4), 393-403
  11. Ghafari, D., & Mostafazadeh, R. (2016). An investigation on sources, consequences and solutions of dust storm phenomenon in Iran. Journal of protection and exploitation of natural resources, 4(2), 107-125. [In Persian].
  12. Hamidi, M., Kavianpour, M.R., & Shao, Y. (2013). Synoptic analysis of dust storms in the Middle East. Asia-Pasific, Atoms, 3 (49), 279-286.
  13. Heidari, M. T. (2007). Dust and its productive atmospheric pattern in the west of the country. journal of Kermanshah Meteorology, 1-11. [In Persian].
  14. Iranmanesh, F. (2021). Human Role on Upper Holocene River Morphology and Formation of Dust Hotspots in Southwest Khuzestan Province. Geographical Planning of Space, 11(40), 71-82. [In Persian].
  15. Karami, S., Hossein Hamzeh, N., Nouri, F., & Ranjbar, A. (2019). Synoptic study and simulation of two simultaneous dust storms in the eastern and northeastern regions of Iran. International Conference on Dust in Southwest Asia, 3 to 5 May, Zabol University, 13-1. [In Persian].
  16. Khosh Kish, A., Alijani, B., & HejaziZade, Z. (2011)Synoptic analysis of dust systems in Lorestan province. Journal of Applied Researches in Geographyical Scinces, 21, 91-110. [In Persian].
  17. Khosravei, M. (2010) Investigation of vertical distribution of storm dust in the Middle East using NAAPS model Case: Sistan Iran. Fourth International Congress of Geographers of the Islamic World, Zahedan. [In Persian].
  18. Labban A.H. (2015). Dust storms over Saudi Arabia; Temporal and spatial characteristics. climatology and synoptic case studies. A thesis submitted in fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, College of Science Engineering and Health, RMIT University.
  19. Lashkari, H. & Kikhosravi, Q. (2008). Synoptic statistical analysis of storms and dust mites in Khorasan Razavi province in time interval (1993-2005). Natural Geography Research, 65, 33-17. [In Persian].
  20. Martin, J. E. (2010). Atmospheric dynamics in the middle latitude. Translated by Seyed Abolfazl Masoudian, first edition, Tehran: Samt Publications. [In Persian].
  21. Martina, K., Yaping, Sh., Melanie, K., Karremann, , & Fink, H. (2010). Sahel dust zone and synoptic background. Geophysical Research letters, 37, 1-6.
  22. Meymandi parizi, S., taleai, M., & kazeminiya, A. (2020). The evaluation of Land degradation by MEDALUS method in West and Northwest of Khuzestan province. Geographical Planning of Space, 10(37), 175-194. [In Persian].
  23. Mobarak H., Ranjbar, A., Nouri, F., & Varshowsaz, K. (2019). Identification of synoptic structure, atmospheric dynamics and the role of wind field in mid-scale dust in Khuzestan province (March 14, 2012). International Dust Conference in Southwest Asia, May 3 to 5, Zabol University, 14-28. [In Persian].
  24. Mofidi, A., & Jafari, S. (2012). Investigating the role of regional atmospheric circulation in the Middle East in the occurrence of summer dust storms in southwestern Iran. Journal of Arid Region Geographical Studies, 2(5), 45-17. [In Persian].
  25. Mohamadi moradian, J., & Hosseinzadeh, S.R. (2015). The Study of Desert Dust in Mashhad Metropolis Using Satellite Images and Synoptic Datasets (2009 - 2013). Journal of Geography and Environmental Hazards, 4(2), 35-57. [In Persian].
  26. Najafpour, B. (2013). Identification of dust-generating circulation patterns in southwestern Iran (Case study of Fars province). Journal of Geographical Research, 27(4), 136-117. [In Persian].
  27. Najimei, A., Ahmadizadeh, I., & Dimiadi, A. A. (2011). Qom drowned in dust. General Directorate of Environmental Protection of Qom Province, July 2010. p.7. [In Persian].
  28. Omidvar, K. (2006). Synoptic analysis dust storm And sand in Plain Yazd Ardekan. journal of Geographic Research, 81, 4-30. [In Persian].
  29. Seyedzadeh Agdam, N., Katirai, P., Ranjbar Saadat Abadi, A. (2012). A study on dust event over Kermanshah station and its relation to jet stream. Journal of Marine Science and Technology Research, 7(2), 25-38. [In Persian].
  30. Shamsipour, A., & Safarrad, T. (2012). Satellite and Synopticanalysisof Duststorm in Western Half of Iran (Case Study: July 2009). Physical Geography Research Quarterly, 44(1), 111-126. [In Persian].
  31. Soodabeh, N., Neamat K., Armin, S., GholamHasan, M., & Saviz, S. (2018). Impacts of climate and synoptic fluctuations on dust storm activity over the Middle East. Atmospheric Environment, 173, 265-276.
  32. Tavosi, T., Khosravei, M., & Reispour, K. (2010). Synoptic analysis of dust systems in Khuzestan province. Geography and Development, 8(20), 98-117. [In Persian].
  33. Vali, A., Khamooshi, S., Mousavi, S H., Panahi, F., & Tamassoki, E. (2014). Climatic Analysis and Routing of Comprehensive Dust Storms in the South and Center of Iran. Journal of Environmental Studies, 40(4), 961-972. [In Persian].
  34. Weihong, Q., Lingshen, Q., & Shaoyin, sh. (2001). Variations of the dust storm in china and its climate journal of climate, 15, 1216-1229.
  35. Youlin, Y. (2002). Black windstorm in northwest Chin: A case study of the strong sand dust storms on May 5th 1993. Global Alarm: Dust and sand storm from the world ' s drylands, United Nations.
  36. Zangeneh, M. (2014). Climatological Analysis of Dust Storms in Iran. Journal of Applied Climatology, 1(1), 1-12. [In Persian].
  37. Zolfaghari, H. & Abedzade, H. (2006). Synoptic analysis of dust storms in western Iran. Journal of Geography and Development, 6, 13-183. [In Persian].
  38. Zolfaghari, H., Masoumpour Samakosh, J., Shaygan Mehr, S., & Ahmdi, M. (2011). A Synoptic Investigation of Dust Storms in Western Regions of Iran during 2005- 2010 (A Case Study of Widespread Wave in July 2009). Geography and Environmental Planning, 22(3), 17-34. [In Persian].
  1.