Investigating the Role of Interaction between Cut-Off Low Coupled Patterns and Polar Front Jet Stream in Heavy Rainfall of April 2019 in Lorestan Province

Document Type : Research Article

Authors

• Koohzad Raispour ¹
• Hossein Asakereh ²

¹ Assistant Professor in Climatology, Department of Geography, University of Zanjan, Zanjan, Iran

² Professor in Climatology, Department of Geography, University of Zanjan, Zanjan, Iran

10.22067/geoeh.2021.67237.0

Abstract

Heavy rainfalls are considered as a risk factor in the occurrence of floods and continuously cause irreparable damages in most areas, including Lorestan province. This study explored the role of interaction between Cut-Off Low (COL) coupled patterns and Polar Front Jet Stream (PFJS) in heavy rainfall event of April 2019 in Lorestan province. In order to achieve this goal, daily atmospheric monitoring parameters (pressure maps, temperature, wind, vorticity, relative humidity, etc.) NCEP/NCAR database with a spatial resolution of 2.5 degrees was used to identify the effective synoptic patterns on the meteorological condition of the studied area, GFS global numerical model overlay maps with a spatial resolution of 13 km was used to compare wind flow with the studied parameters, TRMM satellite precipitation data with a spatial resolution of 0.25 degrees was used to monitor the spatial distribution of precipitation, and observation data of Khorramabad meteorological station based on synoptic meteorological codes were used to analyze the weather conditions during heavy rainfall events. The obtained results show the instability and rise of moist air due to the two forcings of the COL and the PFJS and the convergence of moist currents from three moisture centers of the northern Indian Ocean, the Red Sea, and the eastern Mediterranean. These features provided the synoptic-dynamic conditions necessary for the occurrence of heavy rainfall. However, many other environmental factors like the saturation of the surface layer of the soil due to the high amount of precipitation in the days before the flood have played a role in the aggravation of the said flood.

Graphical Abstract

Keywords

• Heavy Rainfall
• COL
• PFJS
• Synoptic and Dynamic Analysis
• Lorestan Province

20.1001.1.23221682.1401.11.3.1.7

---

References

امیدوار، کمال؛ 1386. بررسی و تحلیل شرایط سینوپتیکی و ترمودینامیکی رخداد بارش در منطقه شیرکوه. پژوهش‌های جغرافیایی. 59. صص 81 – 98.https://www.sid.ir/paper/5402/fa

امیدوار، کمال؛ 1392. واکاوی ترمودینامیکی بارش‌های سنگین ناشی از پدیده سردچال جوی در نواحی مرکزی و جنوبغرب ایران. نشریه جغرافیا و مخاطرات محیطی. 5. صص 1 – 19.

https://geoeh.um.ac.ir/article_26160.html

براتی، غلامرضا؛ مرادی، محمد؛ صابر، قربان؛ 1393. شار رطوبت سنگین‌ترین بارندگی زمستانی در ایران مرکزی. پژوهش‌های دانش زمین. 5 . صص60 - 70.https://esrj.sbu.ac.ir/article_95343.html

پرنده خوزانی، اکرم؛ لشکری، حسن؛ 1390. بررسی سینوپتیکی بارش‌های سنگین در جنوب ایران (مطالعه موردی بارش 31 دسامبر 1984 لغایت 4 ژانویه 1985 حوضه آبریز رودخانه دالکی). مجله جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی. 22 (41). صص 123 – 136. https://gep.ui.ac.ir/article_18489.html

حسینجانی، لیلا؛ 1383. شناسایی تیپ‌های هوای مؤثر بر بارش سواحل جنوبی خزر، استاد راهنما: دکتر بهلول - علیجانی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تربیت‌معلم. گروه اقلیم و برنامه‌ریزی محیطی.

https://elmnet.ir/article/10503981-96552

خوشحال دستجردی، جواد؛ 1376. تحلیل و ارائه مدل سینوپتیکی کلیماتولوژی برای بارش‌های بیش از صد میلی‌متر در سواحل جنوبی دریای خزر. استاد راهنما: دکتر هوشنگ قائمی، پایان‌نامه دکتری. دانشگاه تربیت مدرس. دانشکده علوم انسانی. گروه جغرافیا.https://elmnet.ir/article/2096737-6182

رئیس پور، کوهزاد؛ خسروی، محمود؛ طاووسی، تقی؛ شریفی کیا، محمد؛ 1393. بررسی نقش سیستم‌های بریدۀ کم‌فشار در شکل‌گیری گردوغبارهای فراگیر جنوب غرب ایران. نخستین کنفرانس ملی آب و هواشناسی ایران. کرمان.https://civilica.com/doc/209194

زند، مهران؛ سماعی، رنگینه؛ 1396. بررسی مقدار و شدت بارش‌های مولد سیل در حوضۀ آبریز خرم‌آباد. مجله نیواز. 41(96)، صص 1-8. https://nivar.irimo.ir/article_44813.html

سعیدآبادی، رشید؛ آب خرابات، شعیب؛ نجفی، محمد سعید؛ 1394. موقعیت رودباد جبهه‌قطبی در ارتباط با بارش‌های سنگین و شار رطوبت ترازهای پایین غرب ایران. مجله محیط‌شناسی. 41(4)، صص 783 -798.

https://jes.ut.ac.ir/article_57132.html

شادمانی، ناهید؛ نصراصفهانی، محمدعلی؛ قاسمی، احمدرضا؛ 1397. تشخیص منابع تأمین رطوبت و مسیر دقیق حرکت توده‌های هوای مرطوب مؤثر بر بارش‌های سیل‌آسا در غرب و جنوب ایران. مجله ژئوفیزیک ایران. 12(2). صص 50 – 63. https://www.ijgeophysics.ir/article_63596.html

عزیزی، قاسم؛ نیری، معصومه؛ رستمی، شیما؛ 1388. تحلیل همدید بارش‌های سنگین در غرب کشور (مطالعه موردی بارش 16 تا 24 اسفند 1385). فصلنامه جغرافیای طبیعی. 1(4). صص 1 – 13.

https://www.sid.ir/paper/185039/fa

عساکره، حسین؛ رزمی، رباب؛1390. اقلیم‌شناسی بارش شمال‌غرب ایران. جغرافیا و توسعه. 25. صص137 – 158.

https://gdij.usb.ac.ir/article_514.html

علیجانی، بهلول؛ 1395. اقلیم‌شناسی سینوپتیک. انتشارات سمت.

علیجانی، بهلول؛ خسروی، محمود؛ اسمعیل نژاد، مرتضی؛ 1389. تحلیل همدید بارش سنگین ششم ژانویه 2008 در جنوب شرق ایران. نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی. 1(3). صص 2 – 17.

https://www.sid.ir/paper/213093/fa

فرج‌زاده، منوچهر؛ کریمی احمدآباد، مصطفی؛ قائمی، هوشنگ؛ مباشری، محمدرضا؛ 1388. چگونگی انتقال رطوبت در بارش زمستانه غرب ایران. مجله مدرس علوم انسانی. 13 (1). صص 193- 217.

https://hsmsp.modares.ac.ir/article-21-7869-fa.html

فرجی سبکبار، حسنعلی؛ حسن‌پور، سیروس؛ ملکیان، آرش؛ 1393. مقایسه کارآیی مدل‌های MCDM در مکان‌یابی پخش سیلاب در محیط GIS. جغرافیا و برنامه‌ریزی. 49. صص 167 – 190.

https://www.sid.ir/paper/203626/fa

قشقایی، قاسم؛ 1375. بررسی اثر فرابار سیبری بر بارش‌های پاییزی سواحل جنوبی دریای خزر. استاد راهنما دکتر بهلول علیجانی. استاد مشاور دکتر زهرا حجازی زاده. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت‌معلم. گروه جغرافیا.https://elmnet.ir/Article/10764754-71771

قویدل رحیمی، یوسف؛ 1390. کاربرد شاخص‌های ناپایداری جوی برای آشکارسازی و تحلیل دینامیک توفان تندری روز 5 اردیبهشت 1389 تبریز. مجله فضای جغرافیایی اهر. 11(34). صص 182 – 208.

https://www.sid.ir/paper/91677/fa

کرمپور، مصطفی؛ معصوم پور سماکوش، جعفر ؛ میری، مرتضی؛ 1392. بررسی الگوهای همدیدی بارش‌های سیل زا در استان لرستان. فصلنامه علمی ـ پژوهشی فضای جغرافیایی. 13(43). صص 99 – 113.

http://geographical-space.iau-ahar.ac.ir/article-1-660-fa.html

گندمکار، امیر؛ 1389. بررسی همدیدی بارش‌های شدید در نواحی جنوبی استان بوشهر. مجله چشم‌انداز جغرافیایی. 4(10). صص 72 – 96.https://jshsp.rasht.iau.ir/article_523233.html

محمدی، بختیار؛ 1388. تحلیل همدید بارش‌های ابر سنگین ایران. استاد راهنما. دکتر سید ابوالفضل  مسعودیان و دکتر محمدرضا کاویانی. پایان‌نامه دکتری. دانشگاه اصفهان. دانشکده علوم انسانی. گروه جغرافیا.

محمدی، حسین؛ فتاحی، ابراهیم؛ شمسی پور، علی اکبر؛ اکبری، مهری؛ 1391. تحلیل دینامیکی سامانه‌های سودانی در رخداد بارش سنگین در جنوب غرب ایران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی. 12(24). صص 7 – 24.

https://jgs.khu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-3-15&sid=1&slc_lang=fa

مرادی، حمیدرضا؛ 1383. نقش دریای خزر در شرایط بارشی سواحل شمال کشور، مجله علوم و فنون دریایی ایران. 3(2). صص 69 – 87.https://www.sid.ir/paper/74728/fa

مسعودیان، سید ابوالفضل؛ 1385. اقلیم‌شناسی همدید و کاربرد آن در مطالعات محیطی. اصفهان. انتشارات دانشگاه اصفهان.

مسعودیان، سید ابوالفضل؛ 1387.  شناسایی شرایط همدید همراه با بارش‌های ابر سنگین ایران. سومین کنفرانس مدیریت منابع ایران. 23 الی 25 مهرماه 1378. دانشگاه تبریز.https://civilica.com/doc/50023

مسعودیان، سید ابوالفضل؛ کاویانی، محمدرضا؛ 1387. اقلیم‌شناسی ایران، انتشارات دانشگاه اصفهان.

مصطفی‌زاده، رئوف؛ صفریان زنگیر، وحید؛ حاجی، خدیجه؛ 1397. تحلیل الگو و شرایط وقوع بارش‌های منجر به سیل در سال‌های 1383 تا 1393 در استان اردبیل. مجله مخاطرات محیط طبیعی. 15.  صص89-106.

https://jneh.usb.ac.ir/article_3205.html

مظفری، غلامعلی؛ مزیدی، احمد؛ شفیعی شهاب؛ 1396. واکاوی روابط فضایی بارش‌های فرین غرب ایران.مجله جغرافیا و توسعه.15(46). صص 169-184.https://gdij.usb.ac.ir/article_3063.html

مفاخری، امید؛ سلیقه، محمد؛ علیجانی، بهلول؛ اکبری، مهری؛1396 . مخاطرات ناشی از تمرکزگرایی بارش در ایران. جغرافیا و مخاطرات محیطی. 23. صص 143-162.https://geoeh.um.ac.ir/article_31596.html

مفیدی، عباس؛ زرین، آذر؛ 1384. بررسی سینوپتیکی تأثیر سامانه‌های کم فشار سودانی در وقوع بارش‌های سیل زا در ایران. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی. 77. صص 58 – 77.

https://profdoc.um.ac.ir/paper-abstract-1021385.html

ملکی، احمد؛ حصادی، همایون؛ پیروزی نژاد، نوشین؛ 1392. برآورد مقادیر سیلاب و ارائه مدل سیل خیزی در حوضه آبخیز رازآور. جغرافیا و برنامه‌ریزی. 46. صص 197 – 213.

https://journals.tabrizu.ac.ir/?_action=articleInfo&article=810&vol=1

نگارش، حسین؛ طاوسی، تقی؛ مهدی نسب، مهدی؛1390. بررسی شدت سیل خیزی حوضه آبریز رودخانه کشکان لرستان، یازدهمین کنگره جغرافیدانان ایران، تهران.https://civilica.com/doc/336446

نوری، حمید؛ غیور، حسنعلی؛ مسعودیان، ابوالفضل؛ آزادی، مجید؛ 1391. بررسی ابرهای مولد بارش‌های فوق سنگین و سنگین سواحل جنوبی خزر. جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی. 3(47). صص 64 – 78.

https://gep.ui.ac.ir/article_18551.html

 

Ahammed, F., Hewa, G.A., Argue, J.R., 2014. Variability of annual daily maximum rainfall of Dhaka, Bangladesh, Journal of Atmospheric Research. 137.176-182. https:// doi.org/ 10.1016/ j.atmosres.2013.10.013

Cavalcanti, I.F.A., 2012. Large scale and synoptic features associated with extreme precipitation over South America: A review and case studies for the first decade of the 21st century, Journal of Atmospheric Research. 52. 27– 40. https:// doi.org/ 10.1016/ j. atmosres. 2012 .06. 012

Chen Chen, C., Lang Lin, Y., Ning, N., 2011. Orographic effects on localized heavy rainfall events over southwestern Taiwan on 27 and 28 June 2008 during the post-Mei-Yu period, Journal of Atmospheric Research. 101. 595 - 610. https:// doi.org/ 10.1016/ j. atmosres. 2011. 04. 004

Flynn, W. J., Nesbitt, S.W., Anders, A.M., Garg, P., 2019. Mesoscale precipitation characteristics near the Western Ghats during the Indian Summer Monsoon as simulated by a high-resolution 431 regional model. Journal of  Meteorology. 143. 3070 - 3084. https:// doi.org/ 10.1002/qj.3163

Froude, M.J., Petley, D.N., 2018. Global fatal landslide occurrence from 2004 to 2016, Journal of Natural Hazards Earth System Science.18. 2161-2181. https://doi.org/10.5194/nhess-18-2161-2018

Hand, W., Fox, N., Collier, C., 2004. A study of twentieth-century extreme rainfall events in the United Kingdom with implications for forecasting, Journal of Meteorology Applayed. 11. 15-31. https://doi.org/10.1017/S1350482703001117

Hellstrom, C., 2005. Atmospheric conditions during extreme and non-extreme recipitation events in Sweden, Int. Journal of Climatology. 25. 631-648. https://doi.org/10.1002/joc.1119

Krishna, K., 2008. Study of the Intensity of Super Cyclonic Storm GONU Using Satellite Observations, Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 112. 108-113. https://doi.org/10.1016/j.jag.2008.11.001

Kuldeep, S., Sushant, K., Raghavendra, A., Seanmilton., Ekkattil, N., 2019. Evaluation of Unified Model Rainfall Forecasts over the WesternGhats and North East states of India, Journal of Geoscince.65. 1-34. https://doi.org/10.5194/gmd-2019-65

Lana, A., Campins, J., Genov´es, A., Jans, A., 2007. Atmospheric patterns for heavy rain events in the Balearic Islands, Journal of Advances in Geosciences. 12. 27-32. https:// doi.org/ 10.5194/ adgeo-12-27-2007

Lang, S., Zeng, X., Shige, S., Takayabu, Y., 2009. relating convective and strati form rain to latent heating, Journal of Climate.  247. 1847-1893. DOI: https:// doi.org/ 10.1175/ 2009JCLI3278.1

Lasat, M., Mart, F., Barrera. A., 2007. From the concept of "Kaltlufttropfen"cold air pool to the cut-off low. The case of September 1971 in Spain as example of their role in heavy rainfalls, Journal of Meteorology Atmosphric Physics. 96. 43-60. https://doi.org/10.1007/s00703-006-0220-9

Lenderink, G., Meijgaard, E., Selten, F., 2009. Intense coastal rainfall in the Netherlands in response to high sea surface temperatures: analysis of the event of August 2006, from the perspective of a change climate, Journal of Climate Dynamic. 32. 19-33. https://doi.org/10.1007/s00382-008-0366-x

Liu, W., Zhang, M., Wang, S., Wang, B., Li, F., Che, Y., 2013. Changes in recipitation extremes over Shaanxi Province, northwestern China, during 1960–2011, Journal of Quaternary International. 313.118-129. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2013.06.033

Mannan, M.A., Chowdhury, M.A.M., Karmakar, S., 2013. Application of NWP model in prediction of heavy rainfall in Bangladesh, Journal of Procedia Engineering. 56. 667-675. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.03.176

Mohapatra, M., Mohanty, U., 2005. Some characteristics of very heavy rainfall over Orissa during Summer monsoon season, Journal of Earth System Science. 1141. 17-36. https://doi.org/10.1007/BF02702006

Muller,M., 2009. Heavy rains and extreme rainfall-runoff events in Central Europe from 1951 to 2002, Journal of Natural Hazards and earth system Sciences. 9. 441-450. https://doi.org/10.5194/nhess-9-441-2009

Persson, P., Neiman, P., Walter, B., Bao, J.W., Ralph, F.M., 2005. Contributions from California coastal-zone surface fluxes to heavy coastal precipitation: a CALJET Case Study during the strong El Nin˜o of 1998. Journal of  Monthly Weather Review. 133.1175-1198. https://doi.org/10.1175/MWR2910.1

Robert, P., Donald, J., Goseph, R., 1998. investigation of upper – air conditions occurring with heavey summer rain in Utah, Journal of International climatology, 187, 701-723. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0088(19980615)18:7

Rudari.R., Entekhabi, D., Roth, G., 2004, Large- scale atmospheric patterns associated with mesoscale features leading to extreme precipitation events in Northwestern Italy, Journal of Advances in Water Resources. 28. 601-614. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2004.10.017

Schuenemann, K.C., Cassano, J.J.,  Finnis, J., 2009. Synoptic forcing of precipitation over Greenland: Climatology for 1961-99, Journal of Hydrometeorology. 101. 60-78. DOI: https://doi.org/10.1175/2008JHM1014.1

Sen Roy, S., 2008. A special analysis of extreme hourly precipitation patterns in India, Journal of Climatology. 293. 345 - 355. https://doi.org/10.1002/joc.1763

Sharma,K., Ashrit, R., Bhatla, R., Mitra, A.K., Iyengar, G.R., Rajagopal, E.N., 2017.Skill of Predicting Heavy Rainfall Over India: Improvement in Recent Years Using UKMO Global Model. Journal of Applayed geophysics.174. 4241- 4250. https://doi.org/10.1007/s00024-017-1640-9

Sioutas, M.V., Flocas, H.A., 2003. Hailstorms in northern Greece: synoptic patterns and thermodynamic environment, Journal of Theoretical Climatology. 75.189-202. https://link.springer.com/article/10.1007/s00704-003-0734-8

Tripoli, G.J., Leung, W.Y., Mugnai, A., Smith, E.A., 2008. Impact of above-normal Mediterranean SSTs on heavy rain events, 10th Plinius Conference on Mediterranean Storms, Plinius Conference Abstracts. Vol. 10. 108-123. www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/13/2871/2013/

Webster, P., Holland, G., Curry, J., Chang H.R., 2005. Changes in tropical cyclone number, duration, and intensity in a warming environment, Journal of Science. 309. 1844-1853. https://www.science.org/doi/10.1126/science.1116448