تحلیل بی‌هنجاری‌‌های ماهانه بارش و دمای ایران و الگوهای فشاری همراه‌شده با آن در پاییز و زمستان 1403

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو، تهران، ایران.

چکیده

تحلیل داده‌های ماهانه دمای هوا و بارش ۱۷۹ ایستگاه همدیدی و داده‌های بازتحلیل، بیانگر خشکسالی بی‌سابقه ایران در پاییز و زمستان ۱۴۰۳ است. بارش پنج ماهه(اکتبر 2024 تا فوریه 2025) نسبت به دوره اقلیمی ۱۹۹۱-۲۰۲۰ با کاهش 2/37 درصدی (7/75 میلی‌متر) و دمای آن با افزایش °C8/1 همراه بود. روند بلندمدت ۶۰ ساله نیز روند کاهشی بارش (mm/yr103/0-) و افزایشی دما (/yr °032/0+) را نشان می‌دهد. در ماه‌های اکتبر، نوامبر، دسامبر، ژانویه و فوریه به‌ترتیب حدود 70، 81، 95، 94 و 71 درصد ایستگاه‌ها، درصد تغییرات بارش منفی را گزارش کرده‌اند، که نشانه‌ای از خشکسالی شدید و فراگیر است. ژانویه ۲۰۲۵ سومین ژانویه خشک در ۷۴ سال اخیر بود، در حالی که نوامبر ۲۰۲۴ با بی‌هنجاری‌ دمایی °C05/2+ پس از سال‌های ۲۰۲۳ و ۱۹۹۸ سومین نوامبر گرم این دوره بوده است. طی دوره مورد مطالعه، گسترش سامانه‌های پرفشار از دو محور، فلات تبت به‌سمت ایران و اروپا به‌سمت مدیترانه، همراه‌با تقویت پرارتفاع‌ جنب حاره، افزایش بادهای غربی ترازهای زبرین وردسپهر، بی‌هنجاری‌‌های مثبت قوی فشار سطح دریا و ارتفاع تراز 500‌ هکتوپاسکال بر روی اروپا و دریای مدیترانه قابل‌قابل‌ملاحظه بوده است. چرخش ساعتگرد محور جت اطلس شمالی نسبت به شرایط اقلیمی آن، افزایش بادهای غربی شدید در عرض‌های جغرافیایی جنب حاره و ارتقای همرفت در اقیانوس هند از مهم‌ترین ویژگی‌های الگوهای بزرگ مقیاس غالب بوده است که مجموع این عوامل، شرایطی جوی را ایجاد کرد که مانع فعالیت و عمیق شدن ناوه‌های ارتفاعی به عرض‌های جنوبی‌تر، به‌ویژه بر روی دریای مدیترانه طی این مدت شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Analysis of Monthly Precipitation and Temperature Anomalies in Iran and Their Association with Atmospheric Circulations during Autumn and Winter 2024-2025

نویسنده [English]

  • Abbas Ranjbar Saadat Abadi
Atmospheric Science and Meteorological Research Center, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Iran, situated within arid and semi-arid regions due to its geographical and general atmospheric circulation characteristics, has experienced intensified climatic extremes over recent decades. Extreme temperature variability and erratic precipitation patterns define these zones, but the past two decades have witnessed unprecedented drought frequency, severity, and their spatial extents. The autumn and first half of winter 2024–2025 stood out as exceptionally dry and warm, as revealed in this study.
Utilizing monthly data from 179 synoptic stations spanning 1951 to February 2025, alongside NCEP/NCAR reanalysis datasets (including sea-level pressure, geopotential heights at 850 mb, 700 mb, 500 mb, and 200 mb, and 200 mb wind components), this research calculated annual climatic indices for precipitation and temperature. Five-month averages (October–February) were analyzed to assess trends across two periods: 1951–2024 and 1991–2024. To evaluate the anomalous conditions of 2024–2025, monthly temperature and precipitation data were chronologically ranked within these sequences, and a spatiotemporal variation was derived by comparing station-level deviations against long-term averages.
Composite maps of monthly sea-level pressure and geopotential height, stratified into three layers (1991–2020 climatic averages, Study period (October 2024-February 2025), and anomalies), were analyzed alongside the 200 hPa jet stream dynamics. This approach identified spatial shifts in high/low-pressure systems and alterations in jet steam patterns, elucidating how atmospheric dynamics influenced nationwide precipitation and temperature distributions.
The analysis revealed pronounced climatic shifts during autumn and winter 2024–2025. Precipitation Changes (PC) ranged spatially from -91.27% to +40.37%, with 90% of stations reporting negative deviations. Monthly negative PC exceeding -50% thresholds are affected 70% (October), 81% (November), 95% (December), 94% (January), and 71% (February) of stations. Concurrently, 79% of stations recorded temperature increases, peaking at +2.05°C in November 2024. The five-month average temperature exceeded climatic norms by +1.8°C, with January 2025 and November 2024 exhibiting maximum warming, while February 2025 showed relative cooling.
These anomalies are correlated with Northern Hemisphere atmospheric shifts. The Icelandic Low (strengthened except in November [+13 mb]) and Aleutian Low (intensified in December/February [-13 mb over the North Pacific] but weakened in October/January [+13 mb over the eastern Pacific and western U.S.]) interacted with Siberian, Azores, and Canadian Highs under meridional anomaly regimes. Persistent geopotential ridges extended from Northwest Africa to Western Europe and Greenland, accompanied by positive anomalies over Europe and North America. This pattern is intensified in January 2025, the third-driest month in 74 years, with amplified ridges over the eastern North Pacific, eastern Atlantic jet stream, and Indian subcontinent. The November 2024 subtropical ridge expansion from the Bab-el-Mandeb Strait to Northern Iran (+500 hPa anomalies) resulted in the second-hottest month on record.
The clockwise rotation of the North Atlantic Jet Stream axis (shifted from SW-NW to W-E) induced severe contour gradients south of the Icelandic Low, and enhanced westerlies over the southwestern North Atlantic and 20ºN–35ºN latitudes, and suppressed Mediterranean transient eddies, collectively reducing precipitation over Iran. The convergence of long-term trends (declining precipitation and persistent warming) with anomalous atmospheric patterns has exacerbated aridity and temperature extremes across the Middle East, underscoring the compound impacts of climate change and atmospheric variability on regional hydroclimatic regimes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Precipitation deficit
  • temperature anomalies
  • jet stream dynamics
  • Mediterranean trough suppression
  • Iran

مراجع

احمدی گیوی، ف.؛ ایران نژاد، پ. و محمدنژاد، ع.، (1389). اثر پُرفشارهای جنب حاره و سیبری بر خشکسالی‌های غرب ایـران، چهاردهمین کنفرانس ژئوفیزیک ایران، 23-21 اردیبهشت، مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران.
احمدی گیوی، ف. و پرهیزکار، د. (1387). بررسی نقش انسو در بارش سالانه ایران در دوره 1971-2000، مجله ژئوفیزیک ایران، 2(2)، 25-37.
ایران نژاد، پ.؛ احمدی گیوی، ف. و محمدنژاد، ع. (1388) اثر مراکز چرخندزای مدیترانه بر بارش سالانه ایران در دورة 1960 تا 2002، مجله ژئوفیزیک ایران، 3(1)، 91-105.
بیجندی، م.؛ اربابی سبزواری، ا.؛ رنجبر سعادت آبادی،ع. و دریاباری س. ج. ا.، (1400). بررسی رخداد بارشهای فرین شمال شرق ایران طی دوره 2001-2020. نشریه هواشناسی و علوم جو، 4(4)، 284-307.
بهرامی، ف.؛ رنجبرسعادت آبادی، ع. ؛ مشکوتی، ا. ح. و کمالی، غ.، (1397). مطالعه توفان‌های اقیانوس اطلس و دریای مدیترانه بر مبنای شار فعالیت موج راسبی در دوره‌های خشک و تر بهاره 1387 و 1397 در ایران. نشریه هواشناسی و علوم جو، 1(1)، 1-13.
بهرامی، ف.؛ رنجبرسعادت آبادی، ع. و مشکوتی، ا. ح. (1398). مطالعه بی هنجاری الگوهای فشار و بارش پائیزه ایران در حالت‌های مختلف تغییر فاز انسو با شدت‌های مختلف. نشریه هواشناسی و علوم جّو، 2(3)، 214-228.
جمشیدی خزلی، ت.؛ رنجبرسعادت‌آبادی، ع.؛ نصراصفهانی، م. ع.؛ تاج‌بخش، س. و محب‌الحجه، ع. ر. (1399). اثر عوامل دورپیوندی و انتشار موج راسبی بر الگوهای جوی در بارش سیل‌آسای ایلام و پیش‌بینی‌پذیری آن با استفاده از مدل میان مقیاس WRF. جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای. 2(35)، 113-137.
حاجی محمدی، ح.؛ راستی، ف. و کرمی، م. (1393). بررسی همدیدی سامانه‌های واچرخندی و ارتباط آن با خشـکسـالی‌هـای استان فارس، دومین همایش ملی بیابان با رویکرد مدیریت مناطق خشک و بیابـانی، اقلـیم شناسـی و رونـد خشـکسـالی در مناطق خشک، سمنان.
خوش اخلاق، ف. (1376) بررسی الگوهای ماهانه خشکسالی و ترسالی در ایران. تحقیقات جغرافیایی، 45، 154-136.
خوش اخلاق، ف.؛ عزیزی، ق. و رحیمی، م. (1391). الگوهای همدید خشکسالی و ترسالی زمستانه در جنـوب غـرب ایـران. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 25، 57-77.
راستگو، ر. و رنجبر سعادت‌آبادی، ع. (1397). مطالعه بارش‌های شدید و حدی استان بوشهر از دیدگاه همدیدی-دینامیکی. نشریه هواشناسی و علوم جو، 1(1)، 77-96.
رسولی، ع. ا.؛ بابائیان، ا.؛ قائمی، ه. و زوار رضا، پ.، (1390). ارتباط بین بارش های فصلی ایران و دمای پهنه های آبی منطقه ای. نشریه پژوهش های اقلیم شناسی، 2(56)، 1-24.
رنجبر سعادت‌آبادی، ع.، پناهی، ع. و فتاحی، ا. (1393). تأثیر نابهنجاری‌های ماهانه الگوهای گردشی جو در رخداد دوره‌های خشک و تر در غرب و شمال‌غرب ایران، پژوهش‌های اقلیم شناسی، 17، 91-109.
رنجبر سعادت‌آبادی، ع. و امینی، ن. (1389). مطالعة بارش‌های همرفتی شدید فصل تابستان استان گلستان (1380-1386). مجله پژوهش‌های اقلیم شناسی، 1(2)، 57-76.
رنجبر سعادت‌آبادی، ع. و ایزدی، پ. (1392). ارتباط بی هنجاری های دمای آب سطح اقیانوس هند و دریای عرب با بی هنجاری های بارش نیمه جنوبی ایران. مجلة فیزیک زمین و فضا، 39(4)، 135-157.
رنجبر سعادت‌آبادی، ع. و سوری، م. (1396). مطالعه بیهنجاری گردش های جوی همراه‌شده با فعالیت نوسان مادن-جولین و بارش زمستانه ایران. مجله ژئوفیزیک ایران، ١١(1)، 49-65.
رنجبر سعادت‌آبادی، ع. و مرادی، م. (1397). مطالعه بارش‌های همرفتی کوتاه مدت منجر به رخداد سیل در منطقه کن و سیجان. نشریه هواشناسی و علوم جو، 1(2)، 163-176.
غضنفری لاکه، بوالقاسم. (1388). مطالعه موردی توزیع رطوبت و بارش بر روی کشور در زمستان ۱۳۸۶ و ارتباط احتمالی آن با همرفت MJO. پایان نامه کارشناسی ارشد. به راهنمایی فرهنگ احمدی گیوی و علیرضا محب الحجه. تهران: دانشگاه تهران، مؤسسه ژئوفیزیک.
فنایی، س.ح.؛ احمدی گیوی، ف. و محب‌الحجه، ع. ر.، (1398) بررسی انرژتیک اثر دورپیوند شرق اطلس/غرب روسیه (EA/WR) بر منطقه مدیترانه و جنوب غرب آسیا. مجله فیزیک زمین و فضا، 45(3)، 645-666.
لشکری، ح. و محمدی، ز. (1394). اثر موقعیت استقرار پرفشار جنب حاره‌ای عربستان بر سامانه‌های بارشی در جنوب و جنوب غرب ایران. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 47(1)، 73-90.
محمدپور، ک.؛ حجازی زاده، ز.؛ قائمی، ه. و سلیقه، م. (1402). واکاوی بی هنجاری بارشهای زمستانه ایران تحت‌تأثیر نوسان مادن جولیان طی دوره (1980-2020). نشریه پژوهش‌های اقلیم شناسی، 14(45)، 1-14.
محمدنژاد، ع. ر.؛ احمدی گیوی، ف. و ایران‌نژاد، پ. (1388). اثر بازه های نوسان سالانه کمربند پرفشار جنب حاره و پرفشار سیبری بر چرخندزای مدیترانه و بارش ایران. مجلة فیزیک زمین و فضا، 35(4)، 115-130.
محمودی، پ.؛ طاوسی، ت. و کردی تمندانی، ص. (1401). شناسایی الگوهای ناهنجاریهای همدیدی منجر به خشک‌سالی‌ها و ترسالی‌های فراگیر ایران. فصلنامه پژوهشهای جغرافیای طبیعی، 54(1)، 1-20.
مرادی، م. و رنجبرسعادت‌آبادی، ع. (1398-الف). مطالعه همدیدی بارش شدید آبادان در آذر ماه 89. مجله دگرگونی‌ها و مخاطرات آب و هوایی، 1(2)، 169-143.
مرادی، م. و رنجبر سعادت‌آبادی، ع. (1398-ب). بررسی موردی بارش‌های سیل‌آسا در ماه مارس 2019، مجله علمی و ترویجی نیوار، 43(104)، 78-94.
مرادی، م. و رنجبر سعادت‌آبادی، ع. (1399). بررسی همدیدی سیلاب سیستان و بلوچستان و برف سنگین گیلان در زمستان 1398. مجله جغرافیا و مخاطرات محیطی، 3(35)، 227-243.
مرادی، م.؛ مشکوتی، ا. ح.؛ آزادی، م. و بیدختی، ع.ع. (1386. بررسی نقش کم‌فشار حرارتی سودان-اتیوپی و ناهمواری زمین در شکل‌گیری سامانه‌های آب و هوایی بر روی ایران. پایان‌نامه دکتری، به راهنمایی امیرحسین مشکوتی، مجید آزادی و عباسعلی علی اکبری بیدختی، دانشگاه آزاد اسلامی-واحد علوم تحقیقات.
موسوی بایگی، م. و اشرف، ب. (1390). مطالعه الگوهای سینوپتیکی منجر به خشک‌سالی‌هـای پـاییزه و زمسـتانه در اسـتان خراسان رضوی. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 4، 167-184.
نصراصفهانی، م. ع. (1382)، بررسی دورة یکسالة چرخندزایی در شرق مدیترانه و اثرات آن بر آب و هوای خاورمیانه و ایران. پایان نامه کارشناسی ارشد هواشناسی، به راهنمایی فرهنگ احمدی گیوی و علیرضا محب الحجه، مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران.
یاراحمدی، ا.؛ کرمپور، م.؛ قایمی، ه.؛ مرادی، م. و نصیری، ب. (1398). تحلیل آماره‌ها و بی هنجاری‌های بارش دوره سرد سال به منظور درک اثر تغییر اقلیم بر مناطق مختلف ایران(1951-2010). نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 19(53)، 1-18.
Ahmadi-Givi, F., Nasr-Esfahany, M. & Mohebalhojeh, A. R. (2013). Interaction of North Atlantic baroclinic wave packets and the Mediterranean storm track. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 140 (680), 754-765. https://doi.org/10.1002/qj.2171
Ahrens, C. D. (2011). Essentials of meteorology: An invitation to the atmosphere. Brooks/Cole
Araźny, A., Bartczak, A., Maszewski, R. & Krzemiński, M.(2021). The influence of atmospheric circulation on the occurrence of dry and wet periods in Central Poland in 1954–2018. Theor. Appl. Climatol., 146, 1079–1095. https://doi.org/10.1007/s00704-021-03780-0.
Andrews, M. B., Knight, J. R., Scaife, A. A., & Wicker, W. (2024). Influence of the Quasi-Biennial Oscillation on tropical convection and its teleconnection to the midlatitudes in boreal winter. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 160, 2510-2521. https://doi.org/10.1002/qj.4721
Bahrami, F., Ranjbar Saadatabadi, A., Meshkatee, A. M., & Kamali, Gh. (2020). Autumn rainfall anomalies and regional atmospheric circulation along establishment of weak La Nina after strong El Nino in Iran. Iranian Journal of Geophysics, 13(4), 1–15.
Bahrami, F., Saadatabadi, A. R., Krakauer, N. Y., Mesbahzadeh, T., & Sardoo, F. S. (2021). Synoptic–Dynamic Patterns Affecting Iran’s Autumn Precipitation during ENSO Phase Transitions. Climate, 9(7), 1-20. https://doi.org/10.3390/cli9070106
Baldwin, M.P., Gray, L.J., Dunkerton, T.J., Hamilton, K., Haynes, P.H., Randel, W.J., Holton, J.R., Alexander, M.J., Hirota, I., Horinouchi, T., & Jones, D.B.A. (2001). The quasi-biennial oscillation. Reviews of Geophysics, 39(2), 179–229. Available from: https://doi.org/10.1029/1999RG000073
Caloiero, T., & Coscarelli, R. (2020). Analysis of the characteristics of dry and wet spells in a Mediterranean region. Environ. Process., 7, 691–701. https://doi.org/10.1007/s40710-020-00454-3.
Eshel, G., & Farrell, B. F. (2000). Mechanisms of Eastern Mediterranean rainfall variability. J. Atmos. Sci., 57, 3219–3232.
García-Franco, J. L., Gray, L. J., Osprey, S., Chadwick, R., & Martin, Z. (2022). The tropical route of quasi-biennial oscillation (QBO) teleconnections in a climate model. Weather and Climate Dynamics, 3(3), 825–844. https://doi.org/10.5194/wcd-3-825-2022.
García-Franco, J. L., Gray, L. J., Osprey, S., Jaison, A. M., Chadwick, R., & Lin, J. (2023). Understanding the Mechanisms for Tropical Surface Impacts of the Quasi-Biennial Oscillation (QBO). Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128(15), e2023JD038474. https://doi.org/10.1029/2023JD038474.
Haylock, M. R., Hofstra, N., Klein Tank, A. M. G., Klok, E. J., Jones, P. D., & New, M. (2008). A European daily high-resolution gridded data set of surface temperature and precipitation for 1950–2006. J. Geophys. Res., 113, D20119. https://doi.org/10.1029/2008JD010201.
Khansalaria, S., Ranjbar-Saadatabadi, A., Fazel-Rastgar, F. & Raziei, T., (2021). Synoptic and dynamic analysis of a flash flood-inducing heavy rainfall event in arid and semi-arid central-northern Iran and its simulation using the WRF model. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 93, 1-13. https://doi.org/10.1016/j.dynatmoce.2020.101198
Mahmoudi, P., Amir Jahanshahi, S., Daneshmand, N., et al. (2021). Spatial and temporal analysis of mean and frequency variations of dry spells in Iran. Arab J Geosci, 14, 478. https://doi.org/10.1007/s12517-021-06861-6
Motamedi, A., Gohari, A., & Haghighi, A. T. (2023). Three-decade assessment of dry and wet spells change across Iran, a fingerprint of climate change. Sci Rep, 13, 2888. https://doi.org/10.1038/s41598-023-20040-0.
Nasr‐Esfahany, MA., Ahmadi‐Givi, F. & Mohebalhojeh, AR. (2011). An energetic view of the relation between the Mediterranean storm track and the North Atlantic Oscillation. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 137 (656), 749-756.
Pachauri, R. K., Allen, M. R., Barros, V. R., Broome, J., Cramer, W., Christ, R., Church, J. A., Clarke, L., Dahe, Q., Pauling, A., Luterbacher, J., Casty, C., & Wanner, H. (2006). 500 years of gridded high-resolution precipitation reconstructions over Europe and the connection to large-scale circulation. Clim. Dyn., 26, 387–405.
Peel, M. C., McMahon, T. A., & Finlayson, B. L. (2004). Continental differences in the variability of annual runoff – update and reassessment. J. Hydrol., 295, 185–197. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2004.03.004.
Ratan, R., & Venugopal, V. (2013). Wet and dry spell characteristics of global tropical rainfall. Water Resour. Res., 49, 3830–3841.
Singh, D., Tsiang, M., Rajaratnam, B., & Diffenbaugh, N. S. (2014). Observed changes in extreme wet and dry spells during the South Asian summer monsoon season. Nat. Clim. Change, 4, 456–461.
Twardosz, R., Niedźwiedź, T., & Łupikasza, E. (2011). The influence of atmospheric circulation on the type of precipitation (Krakow, southern Poland). Theor Appl Climatol, 104, 233–250. https://doi. org/ 10. 1007/ s00704- 010- 0340-5
Wibig, J. (1999). Precipitation in Europe in reaction to circulation patterns at the 500 hPa level. Int. J. Climatol., 19(3), 253–269.
Zolina, O., Simmer, C., Belyaev, K., Gulev, S. K., & Koltermann, P. (2013). Changes in the duration of European wet and dry spells during the last 60 years. J. Clim., 26, 2022–2047.
Zveryaev, I. I. (2004). Seasonality in precipitation variability over Europe. J. Geophys. Res., 109, D05103. https://doi.org/10.1029/2003JD003668.
Zveryaev, I. I. (2006). Seasonally varying modes in long-term variability of European precipitation during the 20th century. J. Geophys. Res., 111, D21116. https://doi.org/10.1029/2005JD006821.
فیزیک زمین و فضا
دوره 51، شماره 2
تاریخ انتشار الکترونیکی: 29 شهریور 1404
شهریور 1404
صفحه 477-498

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار