Frequency Analysis of Dangerous Extreme Rainy Days in IRAN

Document Type : Research Article

Authors

• Sayyed Mohammd Hosseini ¹
• Sirus Nabiuni ²

¹ Assistant Professor in Climatology, Sayyed Jamaleddin Asadabadi University, Asadabad, Iran

² PhD in Climatology, National Geographical Organization, Tehran, Iran

10.22067/geoeh.2021.71591.1091

Abstract

Today, rainfall hazards create wide crisis in terms of military, security and social issues, because the tensions in rural and social destruction of the natural environment have led to violent conflicts. For analyzing the extreme rainy days in Iran, daily data of extreme rainy days in 235 synoptic stations in the period from 3/21/1961 to 03/20/2019 (21549 days) were used. Therefore, a database of a matrix of 21549×235 was created. Rows show time and columns show the stations. Using Euclidean distance and Ward linkage, extreme rainy days were classified into four regular rain clusters. The results showed that the first cluster (days with relatively heavy rain) with a frequency of 87% of the stations is widely distributed in Iran. The second cluster (semi-heavy rain) with 9 percent is limited to a few stations in the eastern coast of the Caspian Sea and the western side of the Zagros Mountains. The third cluster (heavy rain) with 3% of stations is located on the shore of the Caspian Sea and western Zagros mountains stations in Astara, Baboulsar, Noushahr, Ramsar, Rasht, Kouhrang and Yasouj. Finally, the fourth cluster (super heavy rain) with 1 percent, occurs only in Bandar Anzali station. It seems that the frequency of extreme rainy days in Iran tends to cluster and comply with topography and distance or proximity to the sea. The results of the present study showed that the stations located in western Iran have many rainy days due to their special geographical location in the Zagros Mountains and the influence of westerly winds.

Graphical Abstract

Keywords

• Rain Hazards
• Cluster Analysis
• Extreme Rainy Days
• IRAN

20.1001.1.23221682.1401.11.1.15.7

---

References

آزادی، مجید؛ رضازاده، وکیلی؛ 1382. پیش­بینی عددی سامانه­های زمستانی روی ایران: مطالعه مقایسه­ای پارامترسازی­های فیزیکی. هشتمین کنفرانس دینامیک شاره­ها، دانشگاه تبریز.  

https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?ID=164881

آلیسون، گراهام؛ 2010. مجله سیاست دفاعى، برگرفته از کتاب مدیریت بحران و تصمیم­گیرى. انتشارات دانشگاه تهران.                                                https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?ID=144723

امینی، حامد؛ مصطفی­زاده، رئوف؛ احمدی، محمد؛ 1400. ارزیابی تغییرات مکانی و زمانی بارش با استفاده از شاخص­های تغییرپذیری بارش در ایستگاه­های بارانسنجی اردبیل. علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، شماره 1، 240-227.                                                                               10.22034/JEST.2020.32551.4044

بابائیان، ایمان؛ کریمیان، مریم؛ مدیریان، راحله؛ نوخندان، مجیدحبیبی؛ 1386. شبیه­سازی بارش ماه­های سرد سال­های 1376 و 1379 با استفاده از مدل اقلیمی RegCm3. مجله جغرافیا و توسعه، شماره 10، 72-55.

10.22111/GDIJ.2007.3660

برزو، فرزانه؛ عزیزی، قاسم؛ 1393. پیشنهاد معیاری ساده برای برآورد بارش سنگین در مناطق مختلف ایران. پژوهش­های جغرافیای طبیعی، شماره 3، 365-347.                                   10.22059/JPHGR.2015.55335

جهانبخش­اصل، سعید؛ ساری­صراف، بهروز؛ عساکره، حسین؛ شیرمحمدی، سهیلا؛ 1399. واکاوی تغییرات زمانی – مکانی بارش‌های بحرانی (فرین بالا) در غرب ایران طی سال 2016-1995. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، شماره 1، 106-89.                                                   https://jsaeh.khu.ac.ir/article-1-2926-fa.html

جوانمرد، سهیلا؛ باباییان، ایمان؛ بداق جمالی، جواد؛ شهاب­فر، علیرضا؛ خزانه­داری، لیلی؛ 1382. بررسی همبستگی بین تغییرات فشار قزاقستان- دریای عمان با نوسان‌های بارش ایران. تحقیقات جغرافیایی، شماره 71، 149-134.

 http://ensani.ir/fa/article/97327/

حجازی­زاده، زهرا؛ حلبیان، امیرحسین؛ کربلائی­درئی، علیرضا؛ طولابی­نژاد، میثم؛ 1399. واکاوی تغییرات مقادیر حدی بارش در گستره ایران‌زمین. مخاطرات محیط طبیعی، شماره 23، 150-135.

 https://jneh.usb.ac.ir/article_5035.html

حسینی، سید محمد؛ 1388. شرایط همدیدِ همراه با بارش در پهنه‎ نیمه پربارش خزری. پایان‌نامه کارشناسی ارشد اقلیم شناسی، استاد راهنما: دکتر سید ابوالفضل مسعودیان، دانشگاه اصفهان، دانشکده جغرافیا و برنامه­ریزی، گروه جغرافیای طبیعی.                                                         https://www.virascience.com/thesis/509874

حسینی، سید محمد؛ 1393. واکاوی همدید پرفشار دریای سیاه و نقش آن در تغییرات دما و بارش ایران‌زمین. رساله دکتری اقلیم شناسی، استادان راهنما: دکتر سعید موحدی و دکتر سید ابوالفضل مسعودیان، دانشگاه اصفهان، دانشکده جغرافیا و برنامه­ریزی، گروه جغرافیای طبیعی.             https://lib.ui.ac.ir/inventory/3/11756.htm

داداشی­رودباری، عباسعلی؛ کاشکی، عبدالرضا؛ 1398. ارزیابی همدیدی بارش سنگین 9 فروردین 1386 استان خراسان رضوی. مجله آمایش جغرافیایی فضا، شماره 29، 90-75.                     http://ensani.ir/fa/article/491794

رحیم­زاده، فاطمه؛ عسگری، احمد؛ 1385. مطالعه تغییرپذیری بارش دهه­های اخیر ایران. مجله پژوهش­های جغرافیایی، شماره 6، 80-67.                                                       https://journals.ut.ac.ir/article_18090.html

رضایی بنفشه، مجید؛ جعفری شندی، فاطمه؛ حسینعلی­پور، فرشته؛ 1399. واکاوی سینوپتیکی الگوهای فشار مرتبط با بلاکینگ­های مؤثر بر رخداد بارش­های مداوم و سنگین تبریز. نشریه علمی جغرافیا و برنامه­ریزی، شماره 71، 123-105.                                                                                       10.22034/GP.2020.10533

صادقی، حدیث؛ محمدی، حسین؛ شمسی‌پور، علی‌اکبر؛ بازگیر، سعید؛ کریمی احمدآباد، مصطفی؛ صوفی زاده، سعید؛ 1398. دورنمای تغییرات نمایه‌های بارش سواحل جنوبی دریای خزر در دوره 2050-2021 برای کاهش مخاطرات. مدیریت مخاطرات محیطی، شماره 4، 421-395.               10.22059/JHSCI.2020.297979.540

عزیزی، قاسم؛ روشنی، محمود؛ 1382. مطالعه تغییر اقلیم در کرانه جنوبی دریای خزر به روش من کندال. مجله پژوهش­های جغرافیایی، شماره 64، 28-13.                         https://jphgr.ut.ac.ir/article_26903.html

علیجانی، بهلول؛ خسروی، محمود؛ اسماعیل نژاد، مرتضی؛ 1389. تحلیل همدیدی بارش سنگین ششم ژانویه 2008 در جنوب شرق ایران. مجله پژوهش­های اقلیم­شناسی، شماره 3 و 4، 14-3.   

https://library.tebyan.net/fa/53915/

علیجانی، بهلول؛ هوشیار، محمد؛ 1387. واکاوی الگوی سینوپتیکی سرماهای شدید شمال غرب ایران. مجله پژوهش­های جغرافیای طبیعی، شماره 65، 16-1.                              10.22111/JNEH.2017.20401.1268

محمدی، بختیار؛ 1392. تحلیل روند سالانه آستانه بارش­های سنگین ایران. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 108، 176-163.                                                                https://georesearch.ir/article-1-513-fa.html

محمدی، پروین؛ ملکیان، آرش؛ 1399. سنجش و تحلیل ظرفیت سازگاری جوامع محلی به مخاطرات اقلیمی (روستاهای سفیدبرگ و بیوندسفلی، شهرستان جوانرود). مدیریت مخاطرات محیطی، شماره 1، 54-39.                                                                                10.22059/JHSCI.2020.299401.549

مسعودیان، سید ابوالفضل؛ 1383. روند بارش در نیم سده اخیر. فصلنامه جغرافیا و توسعه ناحیه­ای. شماره 2، 72-63.

 https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=29684

مسعودیان، سید ابوالفضل؛ 1386. واکاوی تیپ‎های هوای اصفهان، طرح پژوهشی، دانشگاه اصفهان.

 https://civilica.com/doc/71501/

مسعودیان، سید ابوالفضل؛ 1387. واکاوی شرایط همدید همراه با بارش­های ابرسنگین ایران. سومین کنفرانس مدیریت منابع ایران، 23 الی 25 مهرماه، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه­ تبریز.

 https://elmnet.ir/article/2128293-19427/

منتظری، مجید؛ 1388. تحلیل زمانی- مکانی بارش‌های فرین روزانه در ایران. جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، شماره 2، 140-125.                                                                     20.1001.1.20085362.1388.20.2.7.6

میریان، مینا؛ کرم­پور، مصطفی؛ مرادی، محمد؛ قائمی، هوشنگ؛ 1399. شناخت الگوهای دینامیکی ‌و‌ ترمودینامیکی ‌بارش­های‌ سنگین ‌فراگیر ‌زمستانة ایران ‌در ‌بازه زمانی 1960-2010. پژوهش­های ‌جغرافیای ‌طبیعی، شماره 1، 111-95.                                                                                  10.22059/jphgr.2020.286988.1007428

نصرآبادی، اسماعیل؛ مسعودیان، سید ابوالفضل؛ 1392. واکاوی روند نیم سده بارش شبکه­ای پایگاه آفرودیت در ایران. مجله اندیشه جغرافیایی، شماره 13، 28-9.                         http://geonot.znu.ac.ir/article_20840.html

 

Agel L, Barlow M, Colby F, Binder H, Catto J, Hoell A, Cohen J., 2018. Dynamical analysis of extreme precipitation in the US northeast based on large-scale meteorological patterns, Journal of Climate Dynamics. 52: 1739–1760. https://doi.org/10.1007/s00382-018-4223-2

Arora VK, Boer GJ., 2001. Effects of Simulated Climate Change on the Hydrology of Major River Basins, Journal of Geophysics Research. 106: 3335-3348. https://DOI:10.1029 /2000JD900620

Becker S, Hartmann H, Zhsng Q, Wu Y, Tiang T., 2007. Cyclist analysis of Precipitation regimes in the Yangtze River Basin, China. International Journal Climatology. 33: 225-238.  

https://doi.org/10.1002/joc.1572

Ching-Sen C, Lin Chuan-Yao, Chuang Yin-Jin, Yeh Hsi-Chyi., 2002. A study of afternoon heavy rainfall in Taiwan during the mei-yu season, Atmospheric Research. 65: 129–149. DOI:10.1016/S0169-8095(02)00061-3

Church JA, Gregory JM, Huybrechts P, Kuhn M, Lambeck K, Nhuan MT, Qin D, Woodworth PL., 2001. Changes in sea level. In: Houghton, the Scientific Basis. Cambridge University Press, Cambridge. 639-693. hdl:10013/epic.15081.d001

DannebergJ., 2012. Changes in Run off Time Series in Thuringia, Germany Mann-Kendall Trend Test and Extreme Value Analysis, Advance Geosci. 31: 49–56. https://doi.org/10.5194/adgeo-31-49-2012

Feidas H, Noulopoulou Ch, Makrogiannis T, Bora-Senta E., 2007. Trend Analysis of Precipitation Time Series in Greece and their Relationship with Circulation using Surface and Satellite Data: 1955–2001, Theoretical and Applied Climatology. 87:155–177. https://doi.org/ 10.1007/ s00704-006-0200-5

Feng S, Saralees N, Qi Hu., 2007. Modeling Annual Extreme Precipitation in China Using the Generalized Extreme Value Distribution, Journal the Meteorological Society of Japan. 5: 599-613.  https://doi.org/10.2151/jmsj.85.599

Haylock MR, Peterson TC, Alves LM, Ambrizzi T, Anunciacao YM, Baez J, Barros VR, Berlato MA, Bidegain M, Coronel G, Corradi V, Garacia VJ, Grimm AM, Karoly D, Marengo JA, Marino MB, Moncunill DF, Nechet D, Quintan J, Rebello E, Rusticucci M, Santos JL, Trebejo I, Vincent LA., 2005. Trends in Total and Extreme South American Rainfall in 1960–2000 and Links with Sea Surface Temperature, Journal of Climate. 19: 1490-1512. https://doi.org/10.1175/JCLI3695.1

Hidalgo C, Brunetti1 M, Luis M., 2010. Precipitation Trends in Spanish Hydrological Divisions, 1946–2005, Climate Research. 43: 215–228. DOI:10.3354/cr00937

Hidalgo C, Luis M, Raventos J, Sanchez JR. 2003. Daily Rainfall Trend in the Valencia Region of Spain, Theoretical and Applied Climatology. 75: 117–130. DOI:10.1007/s00704-002-0718-0

Hofmann ME, Hinkel J, Wrobel M., 2011. Classifying Knowledge on Climate Change Impacts, Adaptation, and Vulnerability in Europe for Informing Adaptation Research and Decision-Making: A Conceptual Meta-Analysis, Global Environmental Change. 21:1106-1116. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2011.03.011

Jessen M, Thomas E, Andre S, Bernd M., 2005. Analysis of heavy rainfall events in North Rhine–Westphalia with radar and rain gauge data, Atmospheric Research. 771:337–346. DOI:10.1016/j.atmosres.2004.11.031

Kai Y, Zhiwei Z, Li M., 2018. A pair of new moisture dynamic diagnostic parameters for heavy rain location, Meteorology and Atmospheric Physics. 130: 325–331. https://doi.org/10.1007/s00703-017-0522-0

Kpanou M, Laux P, Brou T, Vissin E, Camberlin P, Rocou P., 2021. Spatial patterns and trends of extreme rainfall over the southern coastal belt of West Africa. Theoretical and Applied Climatology. 143: 473–487. https://doi.org/10.1007/s00704-020-03441-8

Kumar A, Dudhia J, Rotunno R, Mohanty UC., 2008. Analysis of the 26 July 2005 heavy rain event over Mumbai, India using the Weather Research and Forecasting WRF) model, Q. J. R. Meteorol. Soc. 134: 1897–1910.  https://doi.org/10.1002/qj.325

Kunkel KE., 2003. North American Trends in Extreme Precipitation, Natural Hazards, 29: 291–305. https://doi.org/10.1023/A:1023694115864

Lana AJ, Campins A, Jans A., 2007. Atmospheric patterns for heavy rain events in the Balearic Islands, J. Geosciences. 12: 27-32. DOI:10.5194/adgeo-12-27-2007

Lee Dong-Kyou, Jeo-ngGyun PJ., 2008. Heavy rainfall events Lasting 18 days from July 31 to August 17, 1998, over Korea, J. Meteorological Society of Japan. 2: 313-333. https://doi.org/10.2151/jmsj.86.313

Mondal A, Kundu S, Mukhopadhyay A., 2012. Rainfall Trend Analysis by Mann-Kendall Test: A Case Study of North-Eastern Part of Cuttack District, Orissa, International Journal of Geology, Journal of Earth and Environmental Sciences. 2: 70-78. https://www.scirp.org/

Pattanaika DR, Rajeevan M., 2010. Variability of Extreme Rainfall Events over India during Southwest Monsoon Season, Theoretical and Applied Climatology. 17:88-104.  

https://doi.org/10.1002/met.164

Radinović D. Ćurić M., 2012. Measuring Scales for Daily Temperature Extremes, Precipitation and Wind Velocity, Meteorological Applications. 21: 461-465. https://doi.org/ 10.1002 /met.1356

Rahimi M, Fatemi SS., 2019. Mean versus Extreme Precipitation Trends in Iran over the Period of 1960–2017. Pure and Applied Geophysics. 3: 1-19. DOI:10.1007/s00024-019-02165-9

SenRoy, S., 2009. A spatial analysis of extreme hourly precipitation patterns in India". International Journal Climatol. 29:45-355.  

https://doi.org/10.1002/joc.1763

Silver, J., 2008. Global Warming and Climate Change Demystified, McGrow Hill Companies. https://www.amazon.com/

Svensson, C., Jakob, D and Reed, D., 2001. Diurnal Characteristics of Heavy Precipitation According to Weather Type at an Upland in Scotland. International of climatology. 22, 569-585.  https://doi.org/10.1002/joc.672

Wakazuki, Y., 2011. New Distribution Functions for Hourly and Daily Precipitation Intensities during the Snowless Season in Japan, Journal of the Meteorological Society of Japan. 89:29-45. https://doi.org/10.2151/jmsj.2011-103

William, H., Hand, Neil I., F, Christopher. G. Collier., 2004. A Study of Twentieth-Century Extreme Rainfall Events in the United Kingdom with Implications for Recasting, Meteorology Apply. 11: 15-31. 10.1017/S1350482703001117 

Yarnal, B., 1993. Synoptic climatology in environmental analysis, Belhaven Press, London. https://doi.org/10.1002/joc.3370140116

Yu, P. S., Yang, T. C., Wu, C. K., 2002. Impact of Climate Change on Water Resources in Southern Taiwan, Journal of Hydrology. 2:161-175. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(01)00614-X