ارزیابی اروگرافی مؤثر بر بارش در نواحی شمال ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

2 گروه حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان غربی، ارومیه، ایران.

10.22059/jne.2023.359816.2555

چکیده

میزان افزایش بارش با ارتفاع، به‌عنوان گرادیان بارش شناخته می‌شود که در مطالعات مربوط به پیش‌بینی‌های هیدرولوژیکی حوضه‌های کوهستانی و مدیریت منابع آب حوزه‌های آبخیز نقش اساسی دارند. در این مطالعه، به‌منظور بررسی تغییرات توپوگرافی زمین بر تشکیل و الگوی حرکتی بارش، از داده‌های شبکه‌ای میانگین بارش ماهواره IMERG V06 و نقشة مدل رقومی ارتفاعی 0/1 درجه گرادیان بارشی برای هشت جهت اصلی یا کدنویسی در محیط پایتون رشته‌کوه‌های البرز استخراج شد. سپس به‌منظور تعین الگوی حرکتی بارش پروفیل‌های طولی و عرضی استفاده شد. نتایج نشان داد که بیش‌ترین گرادیان بارش (گرادیان مثبت) مربوط به شمال شرقی استان گلستان به میزان 0/44 میلی‌متر به‌ازای افزایش هر متر در ارتفاع بوده است. همچنین جنوب شرقی سمنان دارای گرادیان منفی به میزان 1/91 میلی‌متر کاهش در بارش به‌ازای هر متر افزایش در ارتفاع بوده است. علاوه بر آن، دو جهت شمالی و جنوبی در سطح معنی‌داری 0/01 به‌ترتیب با 16/8و 25/4درصد بیش‌ترین تأثیر را بر گرادیان بارش داشته است. در دامنه‌های شمالی، یک همبستگی منفی بین میزان بارش و طول جغرافیایی مشاهده‌شده است، به‌طوری‌که در دامنة شمالی با افزایش طول جغرافیایی از میزان بارش کاسته شده است. در مقابل یک همبستگی مثبت بین عرض‌ جغرافیایی و بارش وجود دارد، به‌طوری‌که عرض جغرافیایی بالاتر با افزایش سطوح بارش همراه است. با توجه به رفتار پیچیده بارش در مناطق کوهستانی تعیین یک الگوی کلی به‌دلیل دخالت عوامل مختلف انسانی، اقلیمی و زمینی ‌کار دشواری است ولی درک الگوهای بارشی در فرآیندهای تصمیم‌گیری می‌تواند به مدیران منابع آب کمک کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

An assessment of the influence of orography on precipitation patterns in the northern regions of Iran

نویسندگان [English]

  • Morteza Gheysouri 1
  • Shahram Khalighi Sigaroodi 1
  • Ali Salajegheh 1
  • Bahram Choubin 2

1 Department of Watershed Management, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.

2 Department of Soil Conservation and Watershed Management Research, West Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Urmia, Iran.

چکیده [English]

The phenomenon wherein precipitation increases

کلیدواژه‌ها [English]

  • Alborz
  • Longitude and latitude
  • Neighborhood method
  • Topography
  • Satellite precipitation
Alcott, T.I., Steenburgh, W.J., 2013. Orographic influences on a Great Salt Lake–effect snowstorm. Monthly Weather Review 141(7), 2432-2450.
Anders, A.M., Roe, G.H., Durran, D.R., Minder, J.R., 2007. Small-scale spatial gradients in climatological precipitation on the Olympic Peninsula. Journal of Hydrometeorology 8(5), 1068-1081.
Anders, A.M., Roe, G.H., Montgomery, D.R., Hallet, B., 2008. Influence of precipitation phase on the form of mountain ranges. Geology 36(6), 479-482.
Armon, M., Marra, F., Enzel, Y., Rostkier-Edelstein, D., Morin, E., 2020. Radar-based characterisation of heavy precipitation in the eastern Mediterranean and its representation in a convection-permitting model. Hydrol. Earth System. Science 24, 1227-1249.
Castro, L.M., Miranda, M., Fernández, B., 2015. Evaluation of TRMM multi-satellite precipitation analysis (TMPA) in a mountainous region of the central Andes range with a Mediterranean climate Hydrology Resource 46, 89-105.
Chaboureau, J.P., Söhne, N., Pinty, J.P., Meirold-Mautner, I., Defer, E., Prigent, C., Pardo, P. J., Mech, M., Crewell, S., 2008. A midlatitude precipitating cloud database validated with satellite observations. Journal of Applied Meteorology and Climatology 47(5), 1337-1353.
Colberg, J.S., Anders, A.M., 2014. Numerical modeling of spatially-variable precipitation and passive margin escarpment evolution. Geomorphology 207, 203-212.
Derin, Y., Anagnostou, E., Berne, A., Borga, M., Boudevillain, B., Buytaert, W., Chang, C.H., Chen, H., Delrieu, G., Hsu, Y.C., Lavado-Casimiro, W., 2019. Evaluation of GPM-era global satellite precipitation products over multiple complex terrain regions. Remote Sensing 11(24), 2936.
Ferrier, K.L., Huppert, K.L., Perron, J. T., 2013. Climatic control of bedrock river incision. Nature 496(7444), 206-209.
Garreaud, R., Falvey, M., Montecinos, A., 2016. Orographic precipitation in coastal southern Chile: Mean distribution, temporal variability, and linear contribution. Journal of Hydrometeorology 17(4), 1185-1202.
Goren, L., Willett, S.D., Herman, F., Braun, J., 2014. Coupled numerical–analytical approach to landscape evolution modeling. Earth Surface Processes and Landforms 39(4), 522-545.
Guan, H., Wilson, J.L., Makhnin, O., 2005. Geostatistical mapping of mountain precipitation incorporating autosearched effects of terrain and climatic characteristics. Journal of Hydrometeorology 6(6), 1018-1031.
Han, J., Gasparini, N.M., Johnson, J.P., 2015. Measuring the imprint of orographic rainfall gradients on the morphology of steady‐state numerical fluvial landscapes. Earth Surface Processes and Landforms 40(10), 1334-1350.
Houze Jr, R.A., 2012. Orographic effects on precipitating clouds. Reviews of Geophysics 50(1).
Immerzeel, W.W., Petersen, L., Ragettli, S., Pellicciotti, F., 2014. The importance of observed gradients of air temperature and precipitation for modeling runoff from a glacierized watershed in the Nepalese Himalayas. Water Resources Research 50(3), 2212-2226.
Kirshbaum, D.J., Adler, B., Kalthoff, N., Barthlott, C., Serafin, S., 2018. Moist orographic convection: Physical mechanisms and links to surface-exchange processes. Atmosphere 9(3), 80.
Kirshbaum, D.J., Smith, R.B., 2008. Temperature and moist‐stability effects on midlatitude orographic precipitation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society: A journal of the atmospheric sciences, applied meteorology and physical oceanography 134(634), 1183-1199.
Kozak, J., Cebulak, D., Stec, T., Jaguś, A., 2019. Variation of precipitation gradient in mountain areas based on the example of the western beskids in the polish carpathians. Journal Ecology Engeering 20, 261-266.
Krajewski, W.F., Smith, J.A., 2002. Radar hydrology: rainfall estimation. Advances in water resources 25(8-12), 1387-1394.
Luce, C.H., Abatzoglou, J.T., Holden, Z.A., 2013. The missing mountain water: Slower westerlies decrease orographic enhancement in the Pacific Northwest USA. Science 342(6164), 1360-1364.
Michaelides, S., Levizzani, V., Anagnostou, E., Bauer, P., Kasparis, T., Lane, J.E., 2009. Precipitation: Measurement, remote sensing, climatology and modeling. Atmospheric Research 94(4), 512-533.
Minder, J.R., Mote, P.W., Lundquist, J.D., 2010. Surface temperature lapse rates over complex terrain: Lessons from the Cascade Mountains. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 115(D14).
Murata, F., Hayashi, T., Matsumoto, J., Asada, H., 2007. Rainfall on the Meghalaya plateau in northeastern India—one of the rainiest places in the world. Natural Hazards 42, 391-399.
Neiman, P.J., Ralph, F.M., White, A.B., Kingsmill, D.E., Persson, P.O.G., 2002. The statistical relationship between upslope flow and rainfall in California's coastal mountains: Observations during CALJET. Monthly Weather Review 130(6), 1468-1492.
Ogrin, M., Kozamernik, E., 2020. Vertical precipitation gradients: a case study of Alpine valleys of northwestern Slovenia. Theoretical and applied climatology 140, 401-409.
Rivera, J.A., Marianetti, G., Hinrichs, S., 2018. Validation of CHIRPS precipitation dataset along the Central Andes of Argentina. Atmospheric Research 213, 437-449.
Roe, G. H., 2005. Orographic precipitation. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 33, 645-671.
Roe, G.H., Montgomery, D.R., Hallet, B., 2002. Effects of orographic precipitation variations on the concavity of steady-state river profiles. Geology 30(2), 143-146.
Roe, G.H., Montgomery, D.R., Hallet, B., 2003. Orographic precipitation and the relief of mountain ranges. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 108(B6).
Scaff, L., Rutllant, J.A., Rahn, D., Gascoin, S., Rondanelli, R., 2017. Meteorological interpretation of orographic precipitation gradients along an Andes west slope basin at 30 S (Elqui Valley, Chile). Journal of Hydrometeorology 18(3), 713-727.
Shi, X., Durran, D. R., 2015. Estimating the response of extreme precipitation over midlatitude mountains to global warming. Journal of Climate 28(10), 4246-4262.
Strangeways, I., 2006. Precipitation: theory, measurement and distribution. Cambridge University Press.
Viviroli, D., Dürr, H. H., Messerli, B., Meybeck, M., Weingartner, R., 2007. Mountains of the world, water towers for humanity: Typology, mapping, and global significance. Water Resources Research 43(7).
Wang Z., Zhong R., Lai C., Chen J., 2017. Evaluation of the GPM IMERG satellite base precipitation products and the hydrological utility. Atmospheric Research 196, 151-163.
Zambrano-Bigiarini, M., Nauditt, A., Birkel, C., Verbist, K., Ribbe, L., 2017. Temporal and spatial evaluation of satellite-based rainfall estimates across the complex topographical and climatic gradients of Chile. Hydrology and Earth System Sciences 21, 1295-1320.