Analysis of the effect of the simultaneous occurrence of some Teleconnection indices of the Northern Hemisphere on the winter temperature in Iran

Document Type : Research Article

Authors

1 Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.

2 Iranian Meteorological Organization (IRIMO), East Azarbijan Province Central Bureau of Meteorology, Tabriz, Iran.

Abstract

Air temperature is very important among the climatic elements. Since Iran is located in the subtropical region, extreme temperature changes are one of its inherent characteristics, and for this reason, investigating temperature changes in Iran is essential. Fluctuations in temperature on a large and regional scale are more or less influenced by teleconnection patterns. This article aim is to investigate the simultaneous occurrence of the North Atlantic Oscillation (NAO) and the Arctic Oscillation (AO) with the Pacific-North American (PNA) and the Pacific Decadal Oscillation (PDO) and their effect on Iran's winter temperature.
In this research, the monthly temperature data of 100 selected synoptic stations of Iran from the Islamic Republic of Iran Meteorological Organization (IRIMO) website and the PDO, PNA, NAO, and AO indices from the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) website for 1988-2019 were obtained as primary data. To determine Pearson's correlation coefficients, normalized monthly temperature data were entered into STATISTICA software as a dependent variable and teleconnection data as an independent variable. Then, the positive and negative phases of the mentioned teleconnections were identified. Numbers smaller than -0.5 were considered as the negative phase, between -0.5 and 0.5 as the neutral phase, and greater than 0.5 as the positive phase. Then, the monthly temperature anomaly was calculated for the mentioned months. The distribution of temperature anomaly changes in Iran was zoned in the GIS software using the inverse distance weighted (IDW) method.
The results of examining the relationship between the studied variables and the winter temperature of Iran showed that there is significant inverse relationship between the AO index and the temperature of December, January, and February in most regions of Iran, especially in the western regions so, correlation coefficients can be seen in the northwestern regions of Iran up to -0.66. Also, in most investigated stations, there is a significant inverse relationship between the NAO index and the February temperature was observed, so the correlation coefficient was observed in the western parts of Iran up to -0.62. By increasing the numerical values of the studied teleconnections from negative to positive phases, the temperature of most regions of Iran decreases throughout the year, especially in February. In some studied stations, a direct and significant correlation was observed between the negative phases of PNA with January temperature and the negative phases of PDO with December temperature. By reducing the numerical values of PNA and PDO teleconnections from neutral to negative phases, the temperature of some regions of Iran decreases. The coincidence of the positive phases of NAO and AO with the negative and neutral phases of PDO and PNA has caused the occurrence of normal and lower-than-normal temperatures in most regions of Iran, especially the regions located in the northern and western half, so, the coldest months of the statistical period happened in this state. The simultaneous occurrence of negative phases of NAO and AO with negative and neutral phases of PDO and neutral and positive phases of PNA has caused normal and higher-than-normal temperatures in the northern and western parts of Iran; in such a way that the hottest months of the statistical period happened in this state. The simultaneous occurrence of neutral phases of NAO and AO with positive and negative phases of PDO and neutral and positive phases of PNA has caused the occurrence of normal and above-normal temperatures in most regions of Iran, especially in the western and northern parts. The coincidence of the neutral phases of NAO and AO teleconnections with the neutral phases of PDO and PNA has caused the absence of severe temperature anomalies (absence of much lower and higher-than-normal temperatures) in Iran.
The results showed that the simultaneous occurrence of the positive phases of NAO and AO with the negative and neutral phases of PDO and PNA causes normal and lower-than-normal temperatures in most regions of Iran, especially in the western parts. The simultaneous occurrence of negative phases of NAO and AO with negative and neutral phases of PDO and neutral and positive phases of PNA has also caused higher-than-normal temperatures in the northern parts of Iran. Also, the coincidence of the neutral phases of NAO and AO with different phases of PDO and PNA has caused normal and higher-than-normal temperatures in most regions of Iran, especially in the northern and western parts.

Keywords

Main Subjects

References

آرمش، م. (1396). تحلیل تغییرپذیری نفوذ بارش‌های موسمی هند در جنوب شرق ایران با تأکید بر تأثیر الگوهای پیوند از دور و شاخص‌های اقلیمی. رساله دکترا. به راهنمایی محمود خسروی، زاهدان: دانشگاه سیستان و بلوچستان.
امیدوار، ک. و جعفری ندوشن، م. (1393). اثر نوسان قطبی بر نوسان‌های دما و بارش فصل زمستان در ایران مرکزی. نشریه جغرافیایی سرزمین، 11(41)، 76-65.
ایران‌نژاد، پ.؛ احمدی گیوی، ف. و نیکویی، ن. (1395). مطالعه بی‌هنجاری دمای زمستان ایران با استفاده از داده‌های باز تحلیل NCEP/NCAR. مجله ژئوفیزیک ایران، 10(4)، 27-12.
بهرامی، ف.؛ رنجبرسعادت آبادی، ع. و مشکاتی، ا. ح. (1398). مطالعه بی‌هنجاری الگوهای فشار و بارش پاییزه ایران در حالت‌های مختلف تغییر فاز انسو با شدت‌های مختلف. نشریه هواشناسی و علوم جو، 2(3)، 228-214.
پورغلام، م.؛ انصاری، م.؛ عراقی نژاد، ش. و بابائیان، ا. (1400). مدل‌سازی رابطه طوفان‌های گردوغبار با متغیرهای حدی و متوسط دما در نیمه غربی کشور. نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، 12(45)، 126-113.
جهانبخش اصل، س.؛ ساری صراف، ب.؛ قائمی، ه. و پوراصغر، ف. (1390). بررسی تأثیر دوقطبی اقیانوس هند بر تغییرپذیری بارش‌های فصلی استان‌های جنوبی کشور. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 26 (4)، 46-27.
حجتی، ز. و مسعودیان، س. ا. (1397). واکاوی پیوند میان نوسان شمالگان و رخداد بارش در ایران. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 50(3)، 577-591.
حسین پور، ف.؛ محب الحجه، ع. ر. و احمدی گیوی، ف. (1391). دینامیک مسیرهای توفان در زمستان 2008-2007 از دیدگاه انرژی. مجله فیزیک زمین و فضا، 38(4)، 187-175.
حلبیان، ا. ح.؛ کرمپور، م. و محمودی مهر، ف. (1400). ارتباط نوسان شمالگان با تغییرپذیری دمای زمستانه شمال غرب ایران. نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، 12(47)، 140-121.
حیدری، م. ا. و خوش‌اخلاق، ف. (1396). مدل‌سازی ارتباط شاخص‌های پیوند از دور با ناهنجاری‌های دمایی فصل گرم ایران با استفاده از وایازی چندمتغیره. جغرافیا و مخاطرات محیطی، 6(3)، 66-47.
خدادادی، م. م.؛ آزادی، م.؛ مرادی، م. و رنجبر سعادت آبادی ، ع. (1401). تأثیر نوسان شبه دوسالانه بر شکست امواج روی شرق مدیترانه و غرب آسیا از دیدگاه عرض‌های بحرانی. مجله فیزیک زمین و فضا، 48 (1)، 143-125.
خسروی، م. (1383). مطالعه روابط بین الگوهای چرخشی جوی کلان‌مقیاس نیمکره شمالی از جمله AO با خشکسالی‌های سالانه سیستان و بلوچستان. جغرافیا و توسعه، 2(3)، 188-167.
خسروی، م.؛ کریمی خواجه لنگی، ص. و سلیقه، م. (1386). ارتباط شاخص نوسان قطبی با نوسان‌های دمایی، مطالعه موردی: ایستگاه شهرکرد. جغرافیا و توسعه، 5(9)، 136-125.
خوش‌اخلاق، ف.؛ قنبری، ن. و معصوم‌پور سماکوش، ج. (1387). مطالعه اثرات نوسان اطلس شمالی بر رژیم بارش و دمای سواحل جنوبی دریای خزر، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 66، 70-57.
دارند، م. (1393). پایش خشک‌سالی ایران به کمک شاخص شدت خشک‌سالی پالمر و ارتباط آن با الگوهای پیوند از دور جوی-اقیانوسی. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 29(4)، 82-67.
دوستان، ر. (1397). دورپیوند جهانی و دورپیوندهای منطقه‌ای ایران. مجله فیزیک زمین و فضا، 44(3)، 640-625.
رضائیان، م.؛ محب‌الحجه، ع. ر. و احمدی گیوی، ف. (1394). چرخه زندگی فازهای مثبت و منفی NAO و اثر آن بر تغییر کمیت‌های دینامیکی بر روی ایران. نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، 6(21)، 10-1.
زارع ابیانه، ح. و بیات ورکشی، م. (1391). تأثیر پدیده انسو بر تغییرات دمای ماهانه و فصلی نیمه جنوبی کشور. پژوهش‌های جغرافیایی طبیعی، 44(2)، 84-67.
شیرغلامی، ه. و قهرمان، ب. (1384). بررسی روند تغییرات دمای متوسط سالانه در ایران. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 9(1)، 9-24.
صلاحی، ب. و حاجی‌زاده، ز. (1392). تحلیلی بر رابطه زمانی نوسان اطلس شمالی و شاخص‌های دمای سطحی اقیانوس اطلس با تغییرپذیری بارش و دمای استان لرستان. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 28(3)، 128-117.
طهماسبی پاشا، ا.؛ میرزائی، م. و محب‌الحجه، ع. ر. (1400). ارتباط شاخص‌های همرفتی و دورپیوندی در منطقه غرب آسیا. مجله ژئوفیزیک ایران، 15(3)، 26-1.
عالم‌زاده، ش.؛ احمدی‌گیوی، ف.؛ محب‌الحجه، ع. ر. و نصراصفهانی، م. (1392). تحلیل دینامیکی-آماری اثر متقابل NAO و MJO. مجله ژئوفیزیک ایران، 7(4)، 80-64.
عزیزی، ق.؛ چهره‌آرا، ت. و صفرراد، ط. (1393). اثر هم‌زمان فازهای  NAOو SOI بر آب‌وهوای ایران. مجله جغرافیا و پایداری محیط، 4(3)، 56-43.
عزیزی، ق.؛ مرادی، م. و رضایی، ح. (1397). اقلیم‌شناسی کم­ارتفاع‌های بریده مؤثر بر ایران و ارتباط آن با ENSO و NAO. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 33(1)، 173-158.
عساکره، ح. (1382). نوسانات اطلس شمالی. فصلنامه اطلاعات جغرافیایی سپهر، 12(48)، 24-20.
عساکره، ح.؛ خوش‌اخلاق، ف. و شامحمدی، ز. (1395). استخراج الگوهای همدیدی توأم با فاز مثبت نوسان اطلس شمالی و تأثیر آن بر بارش زمستانه ایران. مجله هیدروژئومورفولوژی، 3(9)، 137-113.
علیجانی، ب. (1381). آب‌وهواشناسی سینوپتیک. تهران: موسسه انتشارات سمت.
غلامی رستم، م.؛ ساداتی نژاد، ج. و ملکیان، آ. (1397). بررسی مطالعات انجام شده درباره تأثیر الگوهای دورپیوندی بر اقلیم ایران 1378 تا 1393. مجله علمی و ترویجی نیوار، 102، 88-73.
غیور، ح. ع. و عساکره، ح. (1381). مطالعه اثر پیوند از دور بر اقلیم ایران مطالعه موردی: اثر نوسانات اطلس شمالی و نوسانات جنوبی بر تغییرات میانگین ماهانه دمای جاسک. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 16(4-1)، 113-93.
فرج‌زاده اصل، م.؛ علیجانی، ب.؛ احمدی، م.؛ مفیدی، ع.؛ بابائیان، ا. و قویدل رحیمی، ی. (1392). بررسی وردایی الگوهای پیوند از دور و اثر آنها بر بارش ایران. نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، 4(15)، 45-31.
قائمی، ه. و عساکره، ح. (1382). تحلیلی آماری بر روند تغییرات دمای مشهد طی سده گذشته و رابطه آن با نوسان‌های اطلس شمالی. تحقیقات جغرافیایی، 18(4)، 133-116.
قویدل رحیمی، ی.؛ فرج زاده اصل، م. و حاتمی‌کیا، م. (1395). نوسان شمالگان و نقش آن در تغییرپذیری دماهای کمینه منطقه شمال شرق ایران. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16 (42)، 59-41.
کوشکی، ح.؛ عزیزی، ق. و حاجی محمدی، ح. (1402). واکاوی ارتباط گردش جو خاورمیانه با دورپیوند های شمالگان (AO) و شرق اقیانوس اطلس – غرب روسیه (EA-WR) در پاییز و زمستان. نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، 1402 (53)، 15-1.
گودرزی، م.؛ احمدی، ح. و حسینی، س. ا. (1396). بررسی ارتباط شاخص‌های پیوند از دور با مؤلفه‌های بارشی و دمایی ایستگاه کرج. مجله اکوهیدرولوژی، 4(3)، 651-641.
محمودی، پ.؛ علیجانی، ب.؛ مسعودیان، س. ا. و خسروی، م. (1394). رابطه بین الگوهای دورپیوند و یخبندان‌های فراگیر ایران. فصلنامه جغرافیا و توسعه، 13(40)، 194-175.
مرادی، ح. ر. (1384). شاخص نوسان اطلس شمالی و تأثیر آن بر اقلیم ایران. مجله پژوهش‌های جغرافیایی، 36(48)، 27-15.
مساح بوانی، ع. ر.؛ مرید، س. و محمدزاده، م. (1389). مقایسه روش‌های کوچک‌مقیاس کردن و مدل‌های AOGCM در بررسی تأثیر تغییر اقلیم در مقیاس منطقه‌ای. مجله فیزیک زمین و فضا، 36(4)، 110-99.
مسعودیان، ا.؛ دارند، م. و ناظمی فرد، گ. (1398). واکاوی فصول دمایی ایران‌زمین و وردایی آن طی دهه‌های اخیر. جغرافیا و توسعه، 17(55)، 62-45.
مسعودیان، ا.؛ موحدی، س.؛ حسینی، م. و عادل‌زاده، ع. (1396). پیش‌یابی میانگین روزانه دما در کرانه‌های جنوبی دریای خزر و ارتباط آن با ارتفاع ژئوپتانسیل. جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، 28 (2)، 144-139.
مشکوتی، ا. ح.؛ فطرس، ش.؛ کمالی، غ. و صداقت کردار، ع. (1398). بررسی نقش نوسان‌های اطلس شمالی و مدن – جولین بر آلودگی هوای کلان‌شهر تهران. نشریه هواشناسی و علوم جو، 2(2)، 113-93.
مهرزاد، ح.؛ سلیقه، م.؛ اکبری، م. و حجازی‌زاده، ز. (1398). آشکارسازی فازهای تأثیرگذار شاخص نوسان شبه دوسالانه (QBO) بر افزایش تعداد روزهای همراه با بارش سنگین. نشریه هواشناسی و علوم جو، 2 (1)، 28-15.
نصراصفهانی، م. ع.؛ احمدی‌گیوی، ف. و محب‌الحجه، ع. ر. (1392). شبیه‌سازی عددی نوسان اطلس شمالی NAO و آثار آن در جنوب غرب آسیا. مجله فیزیک زمین و فضا، 39(3)، 158-145.
هلالی، ج.؛ پیشداد، ا.؛ علی دادی، م.؛ لوک‌زاده، ص.؛ اسعدی اسکویی، ا. و نوروز ولاشدی، ر. (1399). بررسی همبستگی بارش‌های پاییزه حوضه‌های آبریز ایران با نمایه‌های دورپیوندی. مجله تحقیقات آب و خاک ایران، 51 (8)، 1936-1921.
Baltaci, H., Akkaoyunlu, B., & Tayanc, M. (2017). Realionships between teleconnection patterns and Turkish climatic extremes. Turkish State Meteorological State, 1.
Bushra, N., & Rohi, R. (2021). Relationship between Atmospheric Teleconnection and the Northern Hemisphere Circumpolar Vortex. Earth and Space Science, 8 (9), 1-16.
Cenk. S., & Turgay, P. (2019). The impacts of Arctic oscillation and the North Sea Caspian pattern on the temperature and precipitation regime in Turkey. Meteorology and Atmospheric Physics, 131(6), 1677-1696.
Ding, S., Chen, W., Feng, J., & Graf, H. (2017). Combined Impacts of PDO and two types of Lanina on Climate Anomalies in Europe. Journal of Climate, 30(9), 3253-3278.
Frazier, A.G., Timm, O., Giambelluca, T.W., & Diaz, H.F. (2017). The influence of ENSO and PNA on secular rainfall variations in Hawaii. Journal of climate dynamics, 51(12), 2127.2140.
Ghasemi, A.R., & Khalili, D. (2008). The effect of the North Sea- Caspian pattern (NCP) on winter temperatures in Iran. Theoretical and Applied Climatology, 92, 59-74.
Ghasemifar, E., Irannezhad, M., Minaie, F., & Minaie, M. (2022). The role of ENSO in atmospheric water vapor variability during cold months over Iran. Theoretical and Applied Climatology, 148, 795-817.
Gong, D., Mao, R., Shi, P., & Fan, Y. (2007). Correlation between East Asian dust storm frequently and PNA. Geophysical Research Letters, 34(14), 1-5.
Hang, C.C. (2013). Teleconnection of Global Precipitation Anomaly with Climate Patterns, Degree of Master of Philosophy; supervisor: Ji Chen, University of Hong Kong.
Henderson, S.A., Vioment, D., & Newman, M. (2020). The critical role of non-normality in partitioning tropical and extropical contributions to PNA growth. Journal of Climate, 33(14). 6273- 6295.
Hye‑J, P., & Joong, B A. (2016). Combined effect of the Arctic Oscillation and the Western Pacific pattern on East Asia winter temperature. Climate Dynamics, 46, 3205-3221.
Hyun, J L., Kyong-H, S., Qigang, W., Seoung-S, L., & Hyo, S. P. (2018). Combined Effect of the Madden-Julian Oscillation and Arctic Oscillation on Cold Temperature Over Asia. Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences, 55, 75-89.
Ismail, E., Khalid, O., & Hassan, A. (2020). A links Between the North Atlantic Oscillation and Winter Drought in the Mediterranean Watersheds of the Western Rif. Journal of European Scientific, 16 (15), 99-114.
Jamshidi Khezeli, T., Ranjbar Saadat Abadi, A., Nasr-Esfahany, M.A., Tajbaksh Mosalman, S., & Mohebalhojeh, A.R. (2022). Autumn and Winter Extreme Precipitation with ENSO, NAO and MJO Phases over the West of Iran, Journal of the Earth and Space Physics, 4(4), 201-218.
Jie, S., Chongyin, L., Wen, Z., & Jing, P. (2009). The linkage between the PNA Teleconnection Pattern and the NAO. Advances in Atmospheric Science, 26 (2), 229-239.
Liu, Z., Jian, Z., Yoshimura, K., Buenning, N., & Poulsen, C. (2015). Recent contrasting winter temperature changes over North America linked to enhanced positive PNA patterns. Geophysical Research Letters, 42(18), 7750-7757.
Ma, Q., Wang, J., Wang, F., Lyu, Y., & Zhang, Z. (2022). Interdecadal Modulation of ENSO- Related Anomalous Equational Intermediate Currents in the western Pacific by the PDO. Geophysical Research Letters, 49(6), 1-9.
Mathieu, P., Sutton, R., & Dong, B. (2004). Predictability of winter climate over the North Atlantic European region during ENSO events. Journal of Climatology, 17(10), 1953-1974.
Midhuna, T.M., & Dimri, A.P. (2018). Impact of AO on Indian winter monsoon. Meteorology and Atmospheric Physics, 131(2), 1157-1167.
Muller, G.V., & T. Ambrizzi. (2007). Teleconnection patterns and Rossby wave propagation associated to generalized frosts over southern South America. Climate Dynamics, 22(26), 633-645.
Munahan, A., Fyfe, J., & Pandolfo, L. (2003). The vertical structure of wintertime climate regimes of the northern hemisphere extratropical atmosphere. Journal of Climate, 16(12), 2005-2021.
Murat, T., & Faize, S. (2009). Spatio-temporal variability of precipitation total series over Turkey. International Journal of Climatology, 29(8), 1056-1074.
Ouyang R, Liu., W, Fu., G, Liu. C, Hu. L., & Wang. H. (2014). Linkages between ENSO and PDO signals and precipitation, stream flow in China during the last 100 years. Hydrology and Earth Systems Science, 11(4), 3651-3661.
Saeed, S., Kucharski, F., & Almazroui, M. (2022). Impacts of mid-latitude circulation on winter temperature variability in the Arabian Peninsula. Climate Dynamics, 31, 1-12.
Seip, K., & Gron, O. (2019). Cycles in oceanic teleconnections and global temperature change. Theoretical and Applied Climatology, 136(1), 985-1000.
Sen, A., & Orgin, D. (2016). Analysis of monthly, winter and annual temperatures in Zagreb, Croatia, from 1864 to 2010, Theoretical and Applied Climatology, 123(3), 733-739.
Shaolei, T., Jing- Jia, L., Lin, C., & Yongqiang, Y. (2022). Distinct Evolution of the SST Anomalies in the Far Eastern Pacific between the 1997/98 and 2015/16 Extreme El Niños. Advances in Atmospheric Sciences, 39(11), 927–942.
Thakur, B., Karla, A., Lakshmi, V., Lamb, K., Miller, W., & Tootle, G. (2020). Linkage between ENSO phases and western US snow water equivalent. Atmospheric Research, 236(9), 1-10.
Turkes, M., & Erlat E. (2005). Climatological responses of winter Precipitation in Turkey to variability of the North Atlantic Oscillation during the period 1930-2001. Theoretical and Applied Climatology, 81(1), 45-69.
Wu, S., Liu, Z., Zhang, R., & Delwoerth, T. (2011). On the observed relationship between the PDO and the AMO. Journal of Oceanography, 67(1), 27-35.
Zhuang, R., Zhuang, R., & Dai, G. (2022). Intraseasonal contributions of Arctic sea-ice loss and PDO to a century cold event during early 2020/21 winter. Climate Dynamics, 58(9), 741-758.
Zhuang, Y., Zhang, J., & Wu L. (2021). Linkages of surface air temperature variations over Central Asia with Large-scale climate patterns. Theoretical and Applied Climatology, 145(1-2). 197-214.
Journal of the Earth and Space Physics
Volume 50, Issue 1
online publication date: 5 May 2024
May 2024
Pages 165-184

Files

Share

How to cite

Statistics