Spatial Distribution of Annual Precipitation Frequency trend in Northwest of Iran from 1970 to 2013

Document Type : Research Article

Authors

• Hossein Asakereh ¹
• Hassan Shadman ²

¹ Professor of Climatology, Zanjan University, Zanjan, Iran

² Ph.D. Student in Climatology, Zanjan University, Zanjan, Iran

10.22067/geoeh.2021.67023.0

Abstract

Precipitation is one of the most significant elements and phenomena of the climate. Understanding precipitation and identifying its changes is one of the first steps in environmental planning based on climate knowledge. It seems that the trend of time series of precipitation has a nonlinear behavior rather than a linear pattern. Therefore, in this research, the aim was to examine the spatial distribution of the frequency of annual precipitation in the northwest of Iran in the statistical period of 1970 to 2013, using linear and polynomial patterns. In this regard, the data from 219 synoptic, climatological and precipitation stations were used. The results have shown that linear models are associated with many weaknesses in detecting the annual precipitation trend in northwestern Iran; In a way, according to a linear model, the precipitation frequency had a significant trend in only 21.82% of northwestern Iran. While, with the addition of 2 degree and 3 degree models, the trend of precipitation frequency in 83.1% of the region was significant. If we consider the model with the highest degree as the basis for selecting the best model in each pixel; then, the trend of annual precipitation frequency in 6.4% of northwestern Iran has a linear pattern, in 10.7% a pattern of 2 degree and in 66% a pattern of 3degree. Also, Lake Urmia and the central mountain range in the region have played a clear role in the diversity of the spatial distribution of precipitation trends. In a way, it is the center of 2nd degree trends and at least a large part of the linear trends around the lake and in the west of the central mountains.

Graphical Abstract

Keywords

• precipitation
• trend
• polynomial regression
• northwest of Iran

20.1001.1.23221682.1400.10.3.7.6

---

References

احمدی، محمد؛ فتح نیا، امان اله؛ آب‌خرابات، شعیب؛ 1394. فراکاوی روند بارش در ایران و ارتباط آن با واداشت‌های پیوند از دور. پژوهش‌های اقلیم شناسی. (23)1394، 19-32.

اکبری، مهری؛ نودهی، وحیده؛ 1394. بررسی و تحلیل روند بارش سالانه و تابستانه استان گلستان. مجله آمایش جغرافیایی فضا. (17)5، 150- 141.

امیررضائی، علیرضا؛ پرهمت، جهانگیر؛ احمدی، فرشاد؛ 1395. بررسی روند تغییرات بارش و دمای شمال‌غرب کشور در نیم قرن اخیر. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. (6)10، 809- 797.

حجام، سهراب؛ خوشخو، یونس؛ شمس الدین وندی، رضا؛ 1387. تحلیل روند تغییرات بارندگی سالانه و فصلی در چند ایستگاه منتخب در حوضه مرکزی ایران با استفاده از روش­های ناپارامتری. پژوهش‌های جغرافیایی. 64. 168-157.

رضیئی، طیب؛ دانش کار آراسته، پیمان؛ ثقفیان، بهرام؛ 1384. بررسی روند بارندگی سالانه در مناطق خشک و نیمه خشک مرکزی و شرقی ایران. مجله آب و فاضلاب. (2)16، 81-73.

سعیدآبادی، رشید؛ 1396. شبیه سازی عددی نقش دریاچه ارومیه در ماهیت اقلیمی منطقه پیرامونی آن.  نشریه علمی جغرافیا و برنامه ریزی. (21)62، 161-139.

عراقی، علیرضا؛ موسوی بایگی، محمد؛ هاشمی­نیا، سید مجید؛ 1394. بکارگیری تبدیل موجک گسسته برای تحلیل روند و شناسایی الگوهای نوسانی دما (مطالعه موردی: ایستگاه سینوپتیک مشهد). مجله آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). (1)29، 249-239.

عساکره، حسین؛ 1384. تحلیل روند بارش سالانه  استان اصفهان. نیوار. 30. 90-76.

عساکره، حسین 1386. تغییراقلیم. دانشگاه زنجان.

عساکره، حسین 1386. کاربرد رگرسیون خطی در تحلیل روند دمای تبریز. تحقیقات جغرافیایی. (4)87، 25- 3.

عساکره، حسین 1390. مبانی اقلیم­شناسی آماری. دانشگاه زنجان.

عساکره، حسین؛ رزمی، رباب؛ 1391. تحلیل تغییرات بارش سالانه شمال غرب ایران. جغرافیا و برنامه ریزی محیطی. (3)23، 162-147.

عسگری، احمد؛ رحیم زاده، فاطمه؛ 1385. مطالعه تغییر پذیری بارش دهه‌های اخیر ایران. پژوهش­های جغرافیایی. 38. 67-80.

علائی­طالقانی، محمود؛ 1388. ژئومورفولوژی ایران. نشر قومس. چاپ پنجم.

کاویانی، محمد رضا؛ حسین، عساکره؛ 1382. بررسی آماری روند بلند مدت بارش سالانه اصفهان. مجله پژوهشی علوم انسانی دانشگاه اصفهان. (1)18. 162-143.

محمدی، بختیار؛ 1390. تحلیل روند بارش سالانه ایران. جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی. (3)44. 106-95.

مسعودیان، سید ابوالفضل؛ 1390. آب­وهوای ایران. مشهد: شریعه توس.

نورانی، وحید؛ آزاد، نرگس؛ قاسم زاده، مهسا؛ شرقی، الناز؛ 1395. بررسی تأثیر پارامترهای هیدروکلیماتولوژیکی آجی چای بر تغییرات تراز آب دریاچه‌ ارومیه با استفاده از مدل ترکیبی موجک - من کندال. نشریه هیدروژئوموفولوژی، 7، 159-141.

یاراحمدی، دایوش؛ 1393. تحلیل هیدروکلیماتولوژیکی نوسان‎های سطح آب دریاچۀ ارومیه. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی. (1)46. 92-77.

 

Bartels, R. J., Black, A. W., & Keim, B. D., 2020. Trends in precipitation days in the United States. International Journal of Climatology, 40(2), 1038-1048.

Brown, Jonathon D., 2014. Linear Models in Matrix Form, Springer.

Gemmer, M., Becker, S., & Jiang, T., 2004. Observed monthly precipitation trends in China 1951–2002. Theoretical and applied climatology, 77(1-2), 39-45.

Gruber, Marvin H. J., 2013. Matrix algebra for linear Models, Wiley.

Hu, M., Sayama, T., Try, S., Takara, K., & Tanaka, K., 2019. Trend analysis of hydroclimatic variables in the Kamo River Basin, Japan. Water, 11(9), 1782.

Hu, Q., He, X., Lu, X. A., & Zhang, X., 2019. Trend Analysis of Seasonal Precipitation (1960–2013) in Subregions of Hunan Province, Central South China Using Discrete Wavelet Transforms. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 58(10), 2159-2175.

Jalili, S., Kirchner, I., Livingstone, D. M., & Morid, S., 2012. The influence of large‐scale atmospheric circulation weather types on variations in the water level of Lake Urmia, Iran. International Journal of Climatology, 32(13), 1990-1996.

James, R., & Washington, R., 2013. Changes in African temperature and precipitation associated with degrees of global warming. Climatic change, 117(4), 859-872.

Marengo, J. A., 2004. Interdecadal variability and trends of rainfall across the Amazon basin. Theoretical and applied climatology, 78(1-3), 79-96.

Nalley, D., Adamowski, J., & Khalil, B., 2012. Using discrete wavelet transforms to analyze trends in streamflow and precipitation in Quebec and Ontario (1954–2008). Journal of hydrology, 475, 204-228.

Nourani, V., Nezamdoost, N., Samadi, M., & Daneshvar Vousoughi, F., 2015. Wavelet-based trend analysis of hydrological processes at different timescales. Journal of Water and Climate Change, 6(3), 414-435.

Pal, L., Ojha, C. S. P., Chandniha, S. K., & Kumar, A., 2019. Regional scale analysis of trends in rainfall using nonparametric methods and wavelet transforms over a semi‐arid region in India. International Journal of Climatology, 39(5), 2737-2764.

Pandey, B. K., Tiwari, H., & Khare, D., 2017. Trend analysis using discrete wavelet transform (DWT) for long-term precipitation (1851–2006) over India. Hydrological sciences journal, 62(13), 2187-2208.

Paul, R. K., Sarkar, S. A. N. D. I. P. A. N., Mitra, D., Panwar, S. A. N. J. E. E. V., Paul, A. K., & Bhar, L. M., 2020. Wavelets based estimation of trend in sub-divisional rainfall in India. Mausam, 71(1), 69-78.

Rawlings, John O., Pantula, Sastry G., Dickey, David A., 1998. Applied Regression Analysis: A Research Tool, Second Edition, Springer.

Sezen, C., & Partal, T., 2020. Wavelet combined innovative trend analysis for precipitation data in the Euphrates-Tigris basin, Turkey. Hydrological Sciences Journal, 1-19.

Tehrani, E. N., Sahour, H., & Booij, M. J., 2019. Trend analysis of hydro-climatic variables in the north of Iran. Theoretical and applied climatology, 136(1-2), 85-97.

Tourian, M. J., Elmi, O., Chen, Q., Devaraju, B., Roohi, S., & Sneeuw, N., 2015. A spaceborne multisensor approach to monitor the desiccation of Lake Urmia in Iran. Remote Sensing of Environment, 156, 349-360.

Trenberth, K. E., 2011. Changes in precipitation with climate change. Climate Research, 47(1-2), 123-138.

Wu, S. Y., 2015. Changing characteristics of precipitation for the contiguous United States. Climatic Change, 132(4), 677-692.