The role of interaction subtropical- polar jet stream on heavy rainfall in the spring and autumn of Iran

Document Type : Research Article

Authors

1 Ph.D. Student, Department of Geography, Razi University, Kermanshah, Iran

2 Associate Professor, Department of Geography, Razi University, Kermanshah, Iran

3 Assistant Professor, Department of Atmospheric physics, Faculty of Science, Razi University, Kermanshah, Iran

Abstract

The narrow bands of strong wind (≤30ms-1) in the upper levels of the atmosphere called jet stream. The formation of these streams in the maximum gradient zone of the atmosphere (the location of the maximum temperature and energy transition) has caused the establishment and movement of their speed nuclei at the western extremities of the equatorial fringes and on the polar front in the extraterrestrial region and the formation of western margin and polar fronts.  This winds blow from west to east, but they often shifts to the north and south of seasonal average position. In this case, jets may be deployed simultaneously in one region and occurrence the interaction between them may affect the heavy rainfall. Based on several definitions that have been presented with heavy rainfall according to different criteria and thresholds, Cumulative precipitation of more than 30 mm in 24 hours, causing severe financial losses to various urban and rural areas, is called heavy rainfall. In This article, shifting and intensity of subtropical - polar front jet stream in the mid-latitude region and that’s effects on heavy precipitation in Iran has been studied.
In this study, the effects of interactions patterns subtropical-polar front jet stream on heavy spring and autumn rainfall in Iran (1988-2017) with Atmospheric circulation to environment Approach has been investigated.  Therefore after determining the maximum coefficient of variation of this jet streams, in order to determine the effective circulation patterns in these synchronies, by applying factor analysis by PCA on the data of a height of 500 hp, four main components with The explanation of 82% of data diffraction was determined.Then, by using cluster analysis method, the days in each cluster and by intra-group correlation, the representative day of each cluster was determined.After drawing different patterns of simultaneous deployment in the Surfer software, four synchronous patterns were determined in the range of maximum coefficient of variation of jet stream (27-40°N, 36-56 ° E). Finally, the effects of each of these patterns on the occurrence of heavy rainfall were determined by obtaining divergence, vertical velocity, vorticity, relative humidity, specific humidity, temperature and mean sea pressure from the ECMWF center.
The results of the study show the effects of three interaction patterns on heavy rainfalls. The effects of direct and indirect jet streams interactions in the first and second patterns, with the change in the thickness of the polar fronts and the interaction of jets in the third model, has been affected on atmospheric conditions and occurrence of heavy rainfall. Despite the direct interactions of the first pattern of jet stream synchronization in the rainfall concentration, the indirect interactions effect of the second pattern on the cyclone circulation boost of the polar jet stream has led to the occurrence of extensive rainfall. Also, the mutual interactions of the jet stream in the third pattern, with the intensification of the frontogenesis process, have been effective in the occurrence of precipitation along these fronts, while the proximity of these opposite turns in the fourth jet streams concurrency pattern is not effective on rainfall, and the occurrence of heavy rainfall has been affected only from the cyclonic circulation of the subtropical jet stream.

Keywords

Main Subjects

References

آروین، ع. و محمدی نژاد، ج.، 1394، اقلیم‌شناسی سیلاب ناشی از بارش سنگین 4 فوریه 2006 استان لرستان، مخاطرات محیط طبیعی، 5، 75-90.
احمدی، م.، و جعفری همبری، ف.، 1394، تحلیل همدید بارش سنگین 12 آوریل 2015 شهرستان قزوین، فصلنامه علمی- پژوهشی و بین المللی انجمن جغرافیای ایران، 44، 221-237.
براتی، غ.، مرادی، م. و سلیمی، ر.، 1394، واکاوی همدید بارش­های سنگین بهاره استان زنجان، مخاطرات محیطی، 6، 77-88.
بوشر،ک.، 1385، آب و هوای کره زمین (جلداول)، ترجمه هوشنگ قائمی، انتشارات سمت.
برزو، ف. و عزیزی، ق.، 1394، پیشنهاد معیاری ساده برای برآورد بارش سنگین در مناطق مختلف ایران، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 3، 347-365.
حلبیان، ا. و حسینعلی پور جزی، ف.، 1393، تحلیل فراوانی رودبادهای مرتبط با بارش­های حدی و فراگیر در کرانه­های غربی خزر، تحقیقات جغرافیایی، 112، 205-220.
حبیب پور، ک. و صفری، ر.، 1388، راهنمای جامع کاربرد SPSS در تحقیقات پیمایشی، انتشارات متفکران، 316.
خسروی، م. و غیور، ح.، 1380، تأثیر پدیده انسو بر نابهنجاری­های بارش تابستانی و پاییزی منطقه جنوب شرق ایران، تحقیقات جغرافیایی 62، 141-174.
ذکی زاده، م. ب.، سلیقه، م.، ناصر زاده، م. ح. و اکبری، م.، 1397، تحلیل آماری و همدیدی مؤثر­ترین الگوی رودباد ایجاد کننده بارش­های سنگین ایران، مخاطرات محیط طبیعی، 15، 31-48.
سعید آبادی، ر.، آب خرابات، ش. و نجفی، م. س.، 1394، موقعیت رودباد جبهه قطبی در ارتباط با بارش‌های سنگین و شار رطوبت ترازهای پایین غرب ایران، محیط شناسی، 4، 798-783.
صلاحی، ب. و عالی­جهان، م.، 1392، تحلیل همدید مخاطره اقلیمی شهرستان یاسوج، جغرافیا و مخاطرات محیطی، 5، 73-89.
عساکره، ح.، قائمی، ه. و بیرانوند، آ.، 1394، روند تغییرات فصلی رودباد جنب حاره در محدوده اقلیمی ایران طی دهه­های اخیر، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 1، 57-72.
علیجانی، ب. و کاویانی، م، ر.، 1384، مبانی آب و هوا شناسی، انتشارات سمت، تهران.
عسگری، ا.، رحیم زاده، ف.، محمدیان، ن. و فتاحی، ا.، 1386، تحلیل روند نمایه­های بارش­های حدی در ایران، تحقیقات منابع آب ایران، 3، 42-55.
علیجانی، ب.، 1381، اقلیم‌شناسی همدید، انتشارات سمت، تهران.
علیجانی، ب.، 1385، اقلیم شناسی سینوپتیک، چاپ دوم، تهران، انتشارات سمت.                                       
قویدل رحیمی، ی.، 1389، نگاشت و تفسیر سینوپتیک اقلیم با استفاده از نرم افزار grads، چاپ اول، تهران، انتشارات سها دانش.
لشکری، ح.، قائمی، ه. و پرک، ف.، 1392، تحلیل رژیم بارندگی منطقه جنوب و جنوب غرب کشور، فصلنامه سپهر، 85، 57-63.
مظفری، غ.، مزیدی، ا. و شفیعی، ش.، 1396، تحلیل و بررسی موقعیت رودبادهای مرتبط با بارش فرین و شار رطوبت در مناطق غربی ایران، مخاطرات محیط طبیعی، 11، 47-68.
مفیدی، ع. و زرین، آ.، 1384، بررسی سینوپتیکی تاثیر سامانه های کم فشار سودانی در وقوع بارش های سیل زا در ایران، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 77، 113-136.
محمدی، ب. و مسعودیان، ا.، 1389، تحلیل همدید بارش‌های سنگین ایران، جغرافیا و توسعه، 19، 47-70.
متولی میدانشاه، ف.، م.، کاویانی. و م.، میررکنی.، 1396، آشکارسازی بارش سنگین به کمک نقشه­های همدید وضع هوا، پنجمین کنفرانس جامع مدیریت و مهندسی سیلاب.
مبارک حسن.، ا. مشکواتی، ا. ح.، آزادی، م. و فراهانی، م.، 1391، نقش رودباد در چرخند زایی مدیترانه، پژوهش­های اقلیم‌شناسی، 11، 42-52.
محمدی، ح.، فتاحی، ا.، شمسی پور، ع. ا. و اکبری، م.، 1391، تحلیل دینامیکی سامانه­های سودانی و رخداد بارش­های سنگین در جنوب غرب ایران، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی،24، 7-24.
نوری، ح.، و ایلدرمی، ع.، 1391، تحلیل همدید و دینامیک رویدادهای بارشی سنگین سواحل جنوبی خزر در مقایسه با ایران، نشریه علمی پژوهشی جغرافیا و برنامه ریزی، 41، 197-236.
Archer, C. L. and Caldeira, K., 2008, Historical trends in the jet Streams, Geophys. Res. Lett.. 35, L08803.
Bjerknes , J., Holmboe, J., 1944, on the theory of cyclones. Journal of meteorology. 1, 1-22
Defant, F., 1959, On the hydrodynamic instability caused by an approach of subtropical and polar front jet stream in northern latitudes before the onset of strong cyclogenesis. In: Rossby Memorial Volume: The atmosphere and sea in motion. B. Bolin (Ed.), Rockefeller Inst, New York, 305-325.
Fu Q, Johanson C. M, Wallace J. M. and Reichler T., 2006, Enhanced mid-latitude tropospheric warming in satellite measurements. Science 312: 1179, doi: 10.1126/science. 1125566.
Hudson, R. D; 2012, Measurements of the movement of the jet streams at mid-latitudes, in the Northern and Southern Hemispheres, 1979 to 2010, 2012, Atmospheric Chemistry and Physics, 7797-7808.
Handlos, Z. J. and Martin, J. E., 2016, Composite Analysis of Large-Scale Environments Conducive to Western Pacific Polar/Subtropical Jet Superposition, journal of climatee, University of Wisconsin–Madison, Madison, Wisconsin, 7145-7156.
Kaplan, M. L., Hamilton, D. W. and Rozumalski, R. A., 1998, The numerical simulation of unbalanced jetlet and its role in the Palm Sunday 1994 tornado outbreak in Alabama and Georgia. Mon Wea Rev, 126, 2133-2165.
Karein, A. D., 1979, The Forecasting of Cyclogenesis in the Mediterranean Region. Ph. D. Thesis, University of Edinburgh, Scotland. 159.
Kloth, C. M. and Davies-Jones, R. P., 1980, The relationship of the 300-mb jet stream to tornado  occurrence.  NOAA Tech. Memo. ERL NSSL-88. 62.
Lu, R. Y. and Oh, J., Kim, B., 2002, A teleconnection pattern in upper- level meridional wind over the northern Africa and Eurasian continent in summer, tellus, Vol.54A,.44-55.
Liao, Z. and Zhang, Y., 2013, Concurrent variation between the East Asian subtropical jet and polar front jet during persistent snowstorm period in 2008 winter over southern China, Journal of geophysical research: atmospheres, vol. 118, 6360–6373.
Maddox, R. A. and Doswell, C. A., 1982, An examination of jet stream configuration, 500 mb vorticity advection and low level thermal advection patterns during extended periods of intense convection. Mon. Wea. Rev., 10, 184-197.
Mattocks, C. and Bleck, R., 1986, Jet stream dynamic and geostrophic adjustment processes during the initial stage of Lee cyclogenesis, Ame Met Soc., 114, 2033-2056.
Nakamura, H., 1992, Horizontal Divergence Associated with Zonally Isolated Jet Stream. Jou of Atm Sci., 50, 2310-2313.
Prezerakos, N. G., Flocas, H. A. and Brikas D., 2006,  The role of the interaction between polar and subtropical jet in a case of depression rejuvenation over the Eastern Mediterranean, Meteorology and Atmospheric Physics: 139-151.
Reiter, E. R., 1963, Jet stream meteorology; (jet stream and climate), chicago press, 375-409.
Strong, C. and Davisb, R. E., 2007, Winter jet stream trends over the Northern Hemisphere, 2007, Q. J. R. Meteorol. Soc. 133: 2109–2115.
Thorncroft, C. D. and Flocas, H. A., 1997, A case study of Saharan cyclongenesis. Mon We Rev. 125. 1147-1165.
Uccellini, L. W., 1986, The possible influence of upstream upper-level baroclinic processes on the development of the QE II storm. Mon Wea Rev. 114. 1019-1027.
Uccellini L. W. and Kocin, P. J., 1987, The interaction of jet streak circulation during heavy snow events along the east coast of the United States. Wea. Forecast. 2. 289-308.
Whitney L. F., 1977, Relationship of the subtropical jet stream to sever local storms. Mon. Wea. Rev.105.  398-412.
Winters. A. C. and Martin, J. E., 2014, The Role of a Polar/Subtropical Jet Superposition in the May 2010 Nashville Flood, 2014, weather & forecasting,  29: 954-974.
Wei, M. Y., 1987, A new formulation of the exchange of mass and tra constituents between the stratosphere and troposphere. J. Atmos. Sci. 44: 3079–3086.
Yin, J. H., 2005, A consistent poleward shift of the storm tracks in simulations of 21st century climate. Geophys. Res. Lett. 32: L18701, doi: 10.1029/2005GL023684.
Ziv, B. and paldor, N., 1998, the divergence fields associated with time-dependent jet streams, Journal of athemospheric sciences, The Hebrew University of Jerusalem, volume 56: 1843-1857.
Journal of the Earth and Space Physics
Volume 45, Issue 2
July 2019
Pages 383-400

Files

Share

How to cite

Statistics