نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

چکیده

سابقه و هدف:
نوسانات دمای سطح آب دریا (SST)1 اثر مهمی بر نوسانات آب و هوای خشکی‌ها دارد. تاثیر دمای سطح آب دریا بر مقدار بارش محدود به نقاط ساحلی نبوده، بلکه نواحی بسیار دور از دریا نیز می‌توانند تحت‌تاثیر دگرگونی الگوهای دمای سطح گستره‌های آبی قرار گیرند. تشخیص همبستگی بین SST و بارش نقش موثری در پیش‌بینی خشک‌سالی و ترسالی مناطقی که تحت‌تأثیر نوسانات دمای آب قرار می‌گیرند خواهد داشت.
 مواد و روش‌ها:
در این پژوهش به‌منظور بررسی ارتباط نوسانات SST دریای مدیترانه با بارش‌های غرب ایران، پس از بررسی آماری در بازه زمانی (1982-2014) و مشخص شدن دوره‌های گرم و سرد آب دریا که همبستگی معنی‌داری با بارش‌های منطقه مطالعاتی داشتند، دو نمونه آوریل 2007 و مه 1999 انتخاب و چگونگی تاثیر‌گذاری دمای آب بر مقدار بارش با استفاده از بررسی شرایط همدید-دینامیک تحلیل شد. بدین منظور برای موردهای انتخابی، داده‌های روزانه بارش، نقشه‌های میدان فشار سطح متوسط دریا و ارتفاع ترازهای 850، 700 و 500 هکتوپاسکال، میدان دمای تراز 1000 و 850 هکتوپاسکال، میدان نم ویژه تراز 1000 و 850 هکتوپاسکال و مولفه‌های باد مداری و نصف‌النهاری تراز 1000 تا 500 هکتوپاسکال، میدان سرعت قائم در ترازهای 700 و 500 هکتوپاسکال، میدان تاوایی نسبی و فرارفت افقی تاوایی نسبی تراز 500 هکتوپاسکال، میدان نم ویژه و فرارفت افقی نم ویژه ترازهای 1000 و 850 هکتوپاسکال در محیط GRADS ترسیم و مورد بررسی قرار گرفت. 
نتایج و بحث:
نتایج نشان داد اگرچه از نظر آماری بین گرم بودن SST در ماه آوریل و افزایش بارش در این ماه، و سرد بودن SST شرق دریا در ماه مارس با کاهش بارش در ماه می همبستگی در سطح معنی‌داری 95 و 99 درصد در کل منطقه مورد بررسی وجود دارد، اما در بررسی همدید-دینامیک مشخص شد سامانه‌هایی که در ماه آوریل بارندگی را در منطقه به همراه داشتند، سامانه سودانی بوده و عمده منبع رطوبت این بارش‌ها از سمت جنوب بوده است. این سامانه‌های همدیدی در اثر سازوکار عمیق شدن ناوه ارتفاع تراز میانی، ایجاد تاوائی مثبت در شرق ناوه، وجود حرکت بالاسو، همگرائی در ترازهای زیرین و کاهش فشار، تشکیل و یا تقویت می‌شوند. با فراهم شدن رطوبت در ترازهای زیرین و حرکت صعودی بالاسو، شرایط مناسبی برای بارش‌های همرفتی در منطقه مورد بررسی فراهم شده است. همچنین کاهش بارش ماه مه تحت‌تاثیر نفوذ و حضور نسبتا پایدار واچرخند آزور روی دریای مدیترانه و منطقه مورد بررسی، در سطح زمین از نفوذ و گسترش سامانه سودانی و شکل‌گیری چرخندهای مدیترانه‌ای، و در تراز‌های بالاتر از عمیق شدن ناوه کم‌ارتفاع و نزدیک شدن آن به غرب ایران ممانعت به عمل آورده است. اگرچه دمای آب کاهش داشته است اما در فرارفت رطوبت از دریای مدیترانه به منطقه مورد بررسی تغییر چندانی حاصل نشده است و تنها فرارفت رطوبتی از سمت جنوب تقریبا به صفر رسیده است. با توجه به نقشه‌های امگا و تاوایی نیز مشاهده می‌شود که وجود شرایط پایدار جوی و فرارفت تاوایی منفی و حرکات نزولی در منطقه باعث کاهش بارش در این ماه شده است. 
نتیجه‌گیری:
در مجموع پیچیدگی دینامیک و ترمودینامیک جو در فاصله مدیترانه تا غرب و شمال‌غرب ایران، مانع بازیابی اثر افت و خیزهای دمای سطح آب بر کاهش و افزایش بارندگی شد. بنابراین به‌نظر می‌رسد افزایش/ کاهش دمای آب دریای مدیترانه تاثیری بر مقدار رطوبت فرارفت‌شده از این دریا و افزایش/ کاهش بارش منطقه مورد بررسی نداشته باشد و الگوهای جوی متفاوت همراه‌شده با بی‌هنجاری‌های مثبت یا منفی sst در ماه‌های متفاوت، نقش کنترل‌کننده را در تغذیه رطوبتی از منابع گوناگون و رخداد بارش ایفا می‌کند. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A synoptic-dynamic analysis of the impact of Mediterranean sea water temperature fluctuations on precipitation in western Iran

نویسندگان [English]

  • Alireza SHakiba
  • Mitra Amini
  • GHolamreza Barati
  • Mohammad Moradi

Department of Natural Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Introduction:
Sea Surface Temperature (SST) anomalies can greatly affect climate fluctuations of arid regions. The impact of SST on the amount of rainfall is not limited to coastal areas, but distant areas may also be affected by changes in patterns of SST areas. Understanding the correlation between SST and rainfall pattern has an effective role in prediction of drought and rain in areas that are influenced by water temperature fluctuations. 
Materials and methods:
In this research, in order to investigate the relationship between anomalies of Mediterranean Sea SST (as one of the sources of rainfall in Iran) and rainfall in western regions of Iran, after statistical analysis and identification of hot and cold periods of water, which had a significant correlation with rainfall in the study area, two samples were selected and the way water temperature affects rainfall was analyzed using a Synoptic-Dynamic condition analysis. For this purpose, in selected regions, the following factors were depicted and examined in a GRADS environment: daily rainfall data; mean sea level pressure field maps; heights of 500, 700, and 850 hPa; temperature field at 850 and 1000 hPa; specific humidity field at 850 and 1000 hPa; wind and orbital components at 500-1000 hPa; vertical velocity field at 500 and 700 hPa; relative vorticity field and horizontal divergent of relative vorticity field at 500 hPa; and specific humidity field and horizontal divergent of specific humidity field at 800 and 1000 hPa.
 Results and discussion:
The results showed that, although a statistically significant correlations exist in the whole study region between high SST and rising rainfall in April (95%) as well as low SST of the Eastern area decreasing rainfall in March (99%), according to a Synoptic-Dynamic analysis the system that brought rain to the region in April was the Sudanese system and the main source of humidity was the southern area. These synoptic systems, which are associated with atmospheric fronts, are formed or strengthened under the influence of a deepened trough at mid-level height, creation of a positive vorticity in the eastern part of a trough, existence of an upward movement, convergence at lower heights, and reduced pressure. By providing humidity at lower heights and upward movement, suitable conditions are provided for convective rainfall in the study area. Also, under the influence of the relatively stable presence of the Azores anticyclone over the Mediterranean Sea on the Earth's surface and the study area, reduced rainfall in May prevents the influence and expansion of the Sudanese system and the formation of Mediterranean cyclones at higher levels, deepening of a low height trough, and approaching western Iran. Although water temperature decreased in humidity advection from the Mediterranean Sea to the studied area, no change occurred and only humidity advection from southern area reached zero. According to Omega and vorticity maps, it is also observed that the presence of stable atmospheric conditions, vorticity advection, and downward movements in the region all reduced rainfall in this month. Conclusion: In general, the dynamic and thermodynamic complexity of weather from the Mediterranean Sea to western and north-western Iran prevents recovery of the effect of SST fluctuations caused by decreasing and increasing precipitation. Therefore, it seems that an increase and/or decrease in water temperature of the Mediterranean Sea has no impact on the amount of humidity advection and increase and/or decrease of rainfall in the study area. What is more, different atmospheric patterns accompanied by positive or negative SST abnormalities in different months, play a controlling role in humidity feeding through various sources and occurrence of rainfall.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface temperature
  • synoptic
  • Dynamic
  • Moisture advection
  • Sudanese system

Alijani, B., 2012 . Iran's Weather, Iran. Payamenoor University. (In Persian with English abstract).

Amini, M., Gh. Barati., A. Shakiba., M. Moradi., and M. Karampoor., 1396. The impact of monthly fluctuations Mediterranean Sea surface temperature in the fluctuations of monthly precipitation northwest Iran. Journal of Earth Sience Research. 31, 28-41. (In Persian with English abstract).

Ashok K., Guan Z. and Yamagata T., 2003. A look at the relationship between the ENSO and the Indian Ocean Dipole. Journal of the Meteorological Society of Japan. 81, 41-56.

Back, L.E. and Bretherton, C.S., 2005. The relationship between Wind speed and precpitatin in the Pacific ITCZ. Journal of Climate. 18, 4317-4328.

Barrett, B.S., 2008. Relationship Between Sea Surface Temperature Anomalies and Precipitation Across. Turkey University of Graz, Austria.

Barlow, M., Cullen, H. and Lyon, B., 2002. Drought in central and southwest Asia, Lanina, the warm pool, and Indian Ocean precipitation. Journal of Climate. 15, 697-700.

Berri, G.J. and Bertossa, G., 2004. The influence of the tropical and subtropical Atlantic and Pacific Oceans on precipitation variabilility over Southern Central South America on seasonal time scales. International Journal of Climatology. 24, 415-435.

Colis, C.J., Bartzokaz, A. and Katsoulis, B.D., 2004. Relation between sensible and latent heat fluxes in the Mediterranean and precipitation in Greek Area during winter. International Journal of Climatology. 24, 1803-1816.

GHayoor, H. and KHosravi, M., 2001. Impact of the Enso phenomenon on the abnormalities of summer and autumn precipitation in the southeastern Iran. Quarterly Journal of Geographic Research. 62, 141- 174. (In Persian with English abstract).

Hatzaki , M. and Renguang, W., 2015. The South-eastern Europe winter precipitation variability in relation to the North Atlantic SST. Atmospheric Research. 52, 61–68.

Jahanbakhsh, S., Zeinali, B. and Jalali, T., 2012. The effect of Mediterranean Sea surface temperature fluctuations on the precipitation of eastern Zagros and central pits of Iran. Journal of Geography and Planning (Tabriz University). 39, 35-49. (In Persian with English abstract).

Jean-Pierre, C., Alain, C. and Noelle, A., 1998. Relationship between sea surface temperature, vertical dynamics and the vertical distribution of atmospheric water vapor inferred from TOVS observations. Journal of Geophysical Research. 103, 173-180.

Khosh Akhlagh, F., GHanbari, N. and Masoompoor, J., 2008. Study of the effects of North Atlantic fluctuate on the precipitation and temperature regime of the southern shores of the sea. Journal of Natural Geography Research. 66, 57-80. (In Persian with English abstract).

Lin, W., Wen, C., Wen, Z. and Gang, H., 2015. Tele-connected influence of tropical Northwest Pacific sea surface temperature on inter-annual variability of autumn precipitation in Southwest China. Climate Dynamics. 45, 2527–2539.

Liwei, H. and Dachao, J., 2016. The inter-annual relationship between anomalous precipitation over southern China and the south eastern tropical Indian Ocean sea surface temperature anomalies during boreal summer. Atmospheric Science Letters, Published online in Wiley Online Library. 17: 609-515.

Poorasghar, F., 2012. Influence of the surface water temperature of the Indian Ocean on the precipitation of the southern half of Iran. Ph.D. Thesis. Faculty of Humanities and Social Sciences of Tabriz University, Tabriz, Iran.

Ranjbar Sadat-abadi, A. and Izadi, P., 2013. Relationship of water temperature anomalies on the surface of the Indian Ocean and the Arabian Sea with the anomalies of the southern half of Iran. Journal of Earth and Space Physics. 4, 135-157. (In Persian with English abstract).

Rasooli, A., Babaian, A., Ghaemi, H. and Zavarreza, P., 2011. Relationship between seasonal rainfall of Iran and temperature of regional watersheds. Journal of Climatology Research. 5 and 6, 69-92. (In Persian with English abstract).

Rezaii Banafsheh, M., Jahanbakhsh, S., KHatibi, M. Zeinali, B., 2010. Estimation of autumn and winter precipitation in southwest Iran using Mediterranean SST in summer and autumn. Journal of Natural Geography Research. 74, 47-62. (In Persian with English abstract).

Rowell, D., 2007. The Impact of Mediterranean SSTs on the Sahelian Rainfall Seasonal. Jornal of Climate. 16( 5), 849-862.

Salahi, B., KHorshiddost, A.M. and Ghavidel Rahimi, Y., 2007. Relationship between the Atmospheric-oceanic circulation fluctuations with the East Azarbaijan lands. Journal of Geographical Research. 60, 147- 156. (In Persian with English abstract).

Singh, G.P. and Jai-Ho, O., 2007. Impact of Indian Sea surface temperature anomaly on Indian summer monsoon precipitation using a regional climate model. International Journal of. Climatology. 27, 1455-1465.

Shokla, J. and Misra, B. M., 1977. Relationships between sea surface temperature and Wind speed over the central Arabian Sea and monsoon rainfall over India. Monthly Weather Review. 105, 998-1002.

Tea-Suk, O. and Moon, Y., 2010. A study on the analysis of the relationship between sea surface temperature and monthly rainfall. Journal of Korea Water Resources Association. 43(5), 471-482.

Torabi Azad, M., Bidokhti, A. and Salehian Far, J., 2016. Study of the interaction of surface water temperature on surface wind speed using satellite and field data in the southern Caspian Sea. Geographic Information Journal. 97, 117-127. (In Persian with English abstract).

Yarahmadi, D. and Azizi, GH., 2007. Multivariate analysis of the relationship between seasonal rainfall of Iran and climate indicators. Journal of Geographical Research. 62, 161-174. (In Persian with English abstract).

Yatagagi, A. and Yasumari, T., 1998. Variation of summer water vapor transport related to precipitation over and around the arid region in the interior of the Eurasian continent. Journal of the Meteorological Society of Japan. 76(5), 799-815.

Zablone, O. and Ogallo, L.A., 2008. Linkage between the Indian ocean dipole index and East African seasonal rainfall anomalies. Journal of Kenya Meteorological Society. 2, 3-17.