پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

مطالعه رابطه آئروسل‌ها با بارش در منطقه جنوب شرق ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
سمیه دلبسته 1
سیدحسین میرموسوی 2
کوهزاد رئیس پور 3
یونس خسروی 2
1 دانشجوی دکتری، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
2 دانشیار، گروه جغرافیا، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
3 استادیار، گروه جغرافیا، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
10.30488/ccr.2024.460836.1222
چکیده
آئروسل‌ها تأثیر قابل‌توجهی بر شکل‌گیری و رفتار ابرها دارند و در نهایت بر الگوهای بارش تأثیر می‌گذارند. درک این رابطه برای پیش بینی و کاهش اثرات تغییرات آب و هوا بسیار مهم است. این ذرات نقش مهمی در رابطه پیچیده بین شرایط جوی و الگوهای بارش دارند. از این­رو هدف از پژوهش حاضر، بررسی و تحلیل رابطه انواع آئروسل‌ها با بارش در جنوب شرق ایران است. برای این منظور از داده‌های بارش روزانه تعداد 43 ایستگاه هواشناسی در طی دوره آماری بین سال‌های 2022-2000 استفاده گردید و روزهای بارشی که در آن مقدار شاخص AOD بالای 3/0 بود جهت انجام تحلیل‌های رگرسیونی انتخاب شد. در این پژوهش به منظور آشکارسازی ارتباط فضایی بین انواع مختلف آئروسل‌ها با بارش در منطقه جنوبشرق ایران، در مرحله نخست از مدل رگرسیون موزون جغرافیایی استفاده شد و همبستگی میان شاخص AOD و بارش به صورت تحلیل یاخته ای مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد همبستگی بین آئروسل‌ها  با بارش در جنوب شرق ایران  به میزان حداقل 3/0 تا حداکثر 96/0وجود دارد. هم چنین مقایسه مقادیر بارش با شاخص AOD در روز بارشی نشان می‌دهد بیشترین فراوانی بارش‌های رخداده در تراکم‌هایی بخصوصی از آئروسل‌ها می باشد به نحوی که 61/84 درصد از بارش‌های یاخته‌های معنی دار در شاخص AOD با مقادیر بین 5/0 تا 8/0 اتفاق افتاده است و در مقادیر بالاتر از این مقدار فراوانی بارش‌ها  بطور قابل توجهی کم شده است. این موضوع می تواند نشان دهد افزایش شدت تراکم آئروسل‌ها از AOD 8/0 به بالا باعث کاهش فراوانی بارش در منطقه جنوب شرق ایران می‌شود.
کلیدواژه‌ها
بارش
آئروسل‌ها
رگرسیون موزون جغرافیایی
شاخص AOD
جنوبشرق ایران
موضوعات

عنوان مقاله English

Studying the relationship between aerosols and precipitation in the southeast region of Iran

نویسندگان English

Somayeh Delbasteh 1
Seyed Hossein Mirmosavi 2
kohzad raispour 3
yunes Khosravi 2
1 PhD student, Zanjan University, Zanjan, Iran
2 Associate Professor, Department of Geography, Zanjan University, Zanjan, Iran
3 Assistant Professor, Department of Geography, Zanjan University, Zanjan, Iran
چکیده English

Aerosols have a significant impact on cloud formation and behavior, ultimately influencing precipitation patterns. Understanding this relationship is crucial for predicting and mitigating the effects of climate change. These particles play an important role in the complex interaction between atmospheric conditions and precipitation patterns. Therefore, the objective of this study is to investigate and analyze the relationship between different types of aerosols and precipitation in Southeast Iran. For this purpose, daily precipitation data from 43 meteorological stations over the statistical period from 2000 to 2022 were used, and rainy days with an AOD index value above 0.3 were selected for regression analysis. In this study, to reveal the spatial relationship between various types of aerosols and precipitation in Southeast Iran, a geographically weighted regression model was first applied, and the correlation between the AOD index and precipitation was examined through cell-by-cell analysis. The results showed that the correlation between aerosols and precipitation in Southeast Iran ranges from a minimum of 0.3 to a maximum of 0.96. Additionally, the comparison of precipitation values with the AOD index on rainy days indicates that the highest frequency of precipitation occurred at specific aerosol densities, with 84.61% of significant cell precipitation occurring when the AOD index ranged between 0.5 and 0.8. At higher values, the frequency of precipitation significantly decreased. This finding suggests that an increase in aerosol concentration beyond an AOD value of 0.8 leads to a reduction in precipitation frequency in Southeast Iran

کلیدواژه‌ها English

Precipitation
Geographically w.regression
AOD index
Southeast of Iran
  1. امیدوار، کمال، امیدی، زهرا. 1392. تحلیل پدیده گردوغبار در جنوب و مرکز استان فارس، کاوش‌های جغرافیایی مناطق بیابانی، سال اول،  شماره اول،  صفحات 114-85.
  2. بحری، علی، خسروی، یونس، توکلی، آزاده . 1398. مقایسه عملکرد روش رگرسیون وزن دار جغرافیایی و روش حداقل مربعات برای مدل سازی روابط فضایی دمای سطح دریای عمان.نشریه علمی پژوهشی مهندسی فناوری اطلاعات مکانی، سال هفتم،  شماره سوم،  صفحات172-159.
  3. ترکاشوند، محمد قاسم. 1397. مدل سازی گردش منطقه ای جو در رخداد شدیدترین توفان ریزگرد بهاره غرب ایران، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی،  شماره 5(2 )،  صفحات 19-34.
  4. توانگرریزی، ساناز. 1394. بررسی نقش آئروسل‌ها ی جوی در فرایند تشکیل ابر و بارش با استفاده از مدل عددی WRF Chem، پایان نامه کارشناسی ارشد هواشناسی،  دانشگاه یزد،  صفحه 180.
  5. حاتمی بهمن‌بیگلو خداکرم، موحدی، سعید، نارنگی‌فرد، مهدی.1393. پایش مکانی و زمانی پدیده‌های آب و هوایی مرتبط با گرد و غبار در شهرهای ایران، فصلنامه جغرافیا و مطالعات محیطی، سال سوم،  شماره یازدهم،  صفحات 48-37.
  6. 6ﺣﺴﯿﻨﯽ ﻗﻬﻔﺮخی، لیلا. 1390 . ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻧﻘﺶ آﯾﺮوﺳﻞ ﻫﺎ درﺗﺸﮑﯿﻞ  اﺑﺮ و ﺑﺎرش درﻗﺴﻤﺖ ﻫﺎی ﻣﺮﮐﺰی و ﺟﻨﻮب اﯾﺮان ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻃﻼﻋﺎت ﻣﺎﻫﻮاره ای، ﭘﺎﯾﺎن ﻧﺎﻣﻪ ﮐﺎرﺷﻨﺎﺳﯽ ارﺷﺪ در رﺷﺘﻪ ﻫﻮاﺷﻨﺎﺳﯽ، صفحه 210.
  7. رضایی بنفشه، مجید، جهانبخش اصل، سعید، آب خرابات، شعیب، رسولی، علی اکبر ،کریمی، مصطفی. 1399. نقش بادهای 120 روزه سیستان در نوسانات رطوبت شرق و جنوب شرق ایران، جغرافیا و برنامه‌ریزی، شماره 24(73)، صفحات 199-217.
  8. رئیس پور، کوهزاد، خسروی، یونس. 1400. پایش بلندمدت غلظت آلاینده‌ کربن سیاه (BC) در ایران با استفاده از داده‌های مدل مبنای NASA/MERRA-2، فصلنامه علوم محیطی،  شماره 19(3)،  صفحات 99-122.
  9. رئیس پور، کوهزاد. 1393. اﻗﻠﯿﻢﺷﻨﺎﺳﯽ ﺳﯿﻨﻮﭘﺘﯿﮑﯽ، ﻣﺎﻫﻮارهای ﮔﺮد و ﻏﺒﺎرﻫﺎی ﻏﺮب و ﺟﻨﻮبﻏﺮب اﯾﺮان، رﺳﺎﻟﻪ ی دﮐﺘﺮی در رﺷﺘﻪی ﺟﻐﺮاﻓﯿﺎی ﻃﺒﯿﻌﯽ ﮔﺮاﯾﺶ اﻗﻠﯿﻢ ﺷﻨﺎﺳﯽ، دانشگاه سیستان و بلوچستان، صفحه 265.
  10. زارعی، فاطمه، قرایلو، مریم، علیزاده چوبری، امید.1396. تأثیر هواویزها بر بارش در شرایط رطوبت‌های نسبی متفاوت: مطالعه موردی، مجله ژئوفیزیک ایران، شماره 11(2)، صفحات 135-155.
  11. علیجانی، بهلول، کوهزاد رئیس پور. 1390. تحلیل آماری و همدیدی توفان‌های گرد و غبار در جنوب شرق ایران (مطالعه موردی: منطقه سیستان)، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، شماره 5، صفحات 129-107.
  12. عساکره، حسین. 1390. مبانی اقلیم شناسی آماری، انتشارات دانشگاه زنجان،  طیف نگار،  چاپ اول،  صفحه 550.
  13. لشکری، حسن.1384. تحلیل سینوپتیکی دو نمونه از الگوی بارشهای زمستانه جنوب شرق ایران، فصلنامه مدرس علوم انسانی، شماره پیاپی 38، صفحات 196-169.
  14. Alizadeh-Choobari,, Zawar-Reza, P and Sturman,A , 2014 , The wind of 120days and dust storm activity over the Sistan Basin, Atmospheric Research,Volume 143, 328-341.
  15. Andreae MO, Rosenfeld D, Artaxo P, Costa AA, Frank GP, Longo KM, Silva-Dias MA, 2004, Smoking rain clouds over the Amazon. Science, 303(5662), 1337-1342.
  16. Albrecht, B. A, 1989, Aerosols, Cloud Microphysics, and Fractional Cloudiness. Science, 245(4923), 1227-1230.
  17. Bauer, S., Menon, S., Koch, D., Bond, T., & Tsigaridis, K, 2010, A global modeling study on carbonaceous aerosol microphysical characteristics and radiative effects. Atmospheric Chemistry and Physics, 10(15), 7439–7456. 
  18. Baolin, J., Wenshi, L., Fangzhou, L., Baojun, C, 2019, Simulation of the effects of sea-salt aerosols on cloud ice and precipitation of a tropical cyclone, Atmospheric Science Letters, Vol 20, Issue9, 1-9.
  19. Berg, W., T. L'Ecuyer, and C. Kummerow, 2006, Rainfall climate regimes: The relationship of regional TRMM rainfall biases to the environment, J. Appl. Meteorol. Climatol., 45(3), 434–454.
  20. Chavez Steven P., Barros Ana P.2023.Aerosol indirect effects on orographic clouds and precipitation,Frontiers in Earth Science, 11,1-20.
  21. Dahari, N., Latif, M.T., Muda, K. and Hussein, N, 2020, Influence of Meteorological Variables on Suburban Atmospheric PM2.5 in the Southern Region of Peninsular Malaysia. Aerosol Air Qual. Res. 20: 14-25.
  22. Feng, L., Shen, H., Zhu, Y, 2017, Insight into Generation and Evolution of Sea-Salt Aerosols from Field Measurements in Diversified Marine and Coastal Atmospheres. Sci Rep 7, 1-12. 
  23. Guo, J., Luo, Yang, J.,  Furtado, K., Lei, H,  2022 , Effects of anthropogenic and sea salt aerosols on a heavy rainfall event during the early-summer rainy season over coastal Southern China, Atmospheric Research, 265,1-15.
  24. Huang, KT., Sui, CH., Lo, MH, 2023, Effects of anthropogenic aerosols on the evolution of Indian summer monsoon. Terr Atmos Ocean Sci 34, 10, 1-23.
  25. Jiang, M., Z. Li, B. Wan, and M. Cribb , 2016 , Impact of aerosols on precipitation from deep convective clouds in eastern China,  Geophys. Res. Atmos., 121, 9607–9620.
  26. Khalili, A., & Rahimi, D. (2017). The synoptic patterns of dust storms in Southeastern Iran. Theoretical and Applied Climatology, 130(3-4), 905-917.
  27. Kelly, G.M., Taubman, B.F., Perry, L.B., Sherman, J.P., Soulé, P.T. and Sheridan, P.J, 2013, Relationships between aerosols and precipitation in the southern Appalachian Mountains. Int. J. Climatol., 33: 3016-3028.
  28. Koren, I., Altaratz, O., Remer, L, 2012, Aerosol-induced intensification of rain from the tropics to the mid-latitudes. Nature Geosci. 5, 118–122. 
  29. Liu, Y., Zhou, Y. & Lu, J, 2020. Exploring the relationship between air pollution and meteorological conditions in China under environmental governance. Sci Rep 10, 1-11.
  30. Mashat, A.S. and A.M. Awad, 2015. Synoptic characteristics of the primary widespread winter dust patterns over the northern Arabian Peninsula, Air Quality Atmosphere & Health, 9: 503-516.
  31. Rashki, A., Arjmand, M., & Kaskaoutis, D. G. (2013). Assessment of dust storms duration and frequency in southwestern Iran from 2000 to 2011. Natural Hazards, 65(3), 1577-1593.
  32. Rosenfeld D, 2000, Suppression of rain and snow by urban and industrial air pollution, Science, 287(5459):1793-6.
  33. Rosenfeld, D, 2008, Suppression of Rain and Snow by Urban and Industrial Air Pollution. Science, 287,Issue 5459, 1793-1796.
  34. Rosenfeld, D., Andreae, M. O., Asmi, A., Chin, M., de Reus, M., Dubovik, O & Yu, F, 2001. Aerosol forcing of precipitation, clouds, and circulation. Science, 294(5549), 2119-2124.
  35. Rosenfeld, D., and W. L. Woodley, 2000. Convective clouds with sustained highly supercooled liquid water down to 37C, Nature, 405, 440–442.
  36. Rosenfeld, D., and I. Lensky, 1998. Satellite-based insights into precipitation formation processes in continental and maritime convective clouds, Bull. Am. Meteorol. Soc., 79, 2457–2476.
  37. Ramanathan, V., Crutzen, P. J., Kiehl, J. T., & Rosenfeld, D, 2001, Aerosols, climate, and the hydrological cycle. Science, 294(5549), 2119–2124.
  38. Sun, N., Fu, Y., Zhong, L. 2022. Aerosol effects on the vertical structure of precipitation in East China. npj Clim Atmos Sci 5, 60, 1-9.
  39. Stevens, B., and G. Feingold, 2009, Untangling aerosol effects on clouds and precipitation in a buffered system, Nature, 461,607–613.
  40. Takemura, T., Nozawa, T., Emori, S., Nakajima, T.Y. and Nakajima, T. 2005. Simulation of climate response to aerosol direct and indirect effects with aerosol transport-radiation model, J. Geophys. Res., 110, 1-16.
  41. Tsai, I., Yang, S., Shiu, C., Chen, Y., Chen, C., Lee, W., & Hsu, H. 2024. Aerosol impacts on the East Asian winter monsoon: Insights from TaiESM1 and CMIP6 simulations. International Journal of Climatology, 1–17.
  42. Wang, M., and Penner, J. 2009. Aerosol indirect forcing in a global model with particle nucleation, Atmos. Chem. Phys., 9,239–260.
  43. Wang,c, 2013. Impact of anthropogenic absorbing aerosols on clouds and precipitation: A review of recent progresses, Atmospheric Research, Volume 122,237-249.
  44. Winju, I., Kim, J., & Kim, S. 2014. Effects of aerosols on precipitation: A review and future research needs. Atmospheric Research, 143, 269-284.
  45. Zhao, A.D., Stevenson, D.S. & Bollasina, M.A. 2019. The role of anthropogenic aerosols in future precipitation extremes over the Asian Monsoon Region. Clim Dyn 52, 6257–6278.
  46. Zhao, Xin, Yue Sun, Chuanfeng Zhao, and Huifei Jiang, 2020. Impact of Precipitation with Different Intensity on PM2.5 over Typical Regions of China.Atmosphere 11(9): 906, 1-15.
  47. Zhang, A., Lu, X., & Zhang, Q. 2008. Aerosol effects on precipitation: A review. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 70(13), 1598-1614.
  48. Zubler, E. M., U. Lohmann, D. Lüthi, C. Schär, and A. Muhlbauer, 2011, Statistical Analysis of Aerosol Effects on Simulated Mixed-Phase Clouds and Precipitation in the Alps. J. Atmos. Sci., 68, 1474–1492.