Analysis of the Amount, Frequency and Intensity of Annual Precipitation in Caspian Region during 1966-2016

Document Type : Full length article

Authors

1 Professor of Climatology, University of Zanjan, Zanjan, Iran

2 PhD Candidate in Climate Changes, University of Zanjan, Zanjan, Iran

Abstract

Introduction
Precipitation is one of the most important climatic elements in every given region that plays a decisive role in urban and rural planning, architecture, agriculture, industry, and so on. Accordingly, the present study attempts to evaluate the amount, frequency and intensity of annual precipitation in the Caspian coastal region in which the economic planning is fundamentally based on precipitation. The spatial temporal variations of the parameter in this region affects many climatic and environmental phenomena (such as runoff, flood, air temperature, humidity), as well as many human activities (such as agriculture and housing). On the other hand, the growing need for recognizing its climatic features is one of the essential requirements of human life today. In addition, previous studies in this part of the country have mainly examined one of the characteristics of precipitation, but the present study attempts to analyze three characteristics (amount, frequency and intensity) of the element.  
Materials and methods
To this end, the daily data of 385 stations of Meteorological Organization and the Ministry of Energy's have been used for the period of 2016-1966 (51 years). Then, the amount, frequency and intensity of annual precipitation were investigated and finally, the trend was verified by fitting the linear regression model using parametric method.
Results and discussion
The results showed that the annual precipitation in 61.4% and the frequency of precipitation in 47.1% of the study area has an increasing trend. The annual precipitation is also stationary in entire study area. The trend of the variation coefficient in the month- to- month precipitation indicated that the stationary trend is overcome in the majority of the area. Consequently, precipitation throughout the coastline and parts of Alborz mountain chain has not changed during the year. Some parts of the area including the eastern parts, the Alborz mountain (south of the Caspian Sea), parts of the western Alborz, and a very small part of the west have experienced declining trend in the coefficient of variation in the annual rainfall. The results indicate that the precipitation in the Caspian region has a strong inverse correlation with the longitude, a inverse correlation with altitude, and a poor direct correlation with latitude. The relationship between precipitation and the number of rainy days is higher than other events with a direct and high correlation. In other words, with increasing rainfall, the number of rainy days also increases. With increase in the longitude of the mountains, the number of rainy days is reduced. The least inverse relationship is between the number of precipitation days and latitude and longitude.
Conclusion
The average annual rainfall in the Caspian region showed that the average annual precipitation in the coastline is higher, especially in the southwestern part of the Caspian Sea.  The precipitation decreases as it passes from the coast.The results of this study are consistent with the findings of some researchers. The maximum number of rainy days is on the part of the western and southern Caspian Sea (Bandar Anzali). The maximum average annual precipitation is in the coasts of the Caspian Sea and its minimum in the eastern part and Alborz Highlands. Thus, the precipitation varies considerably in different parts of the Caspian region; these conditions can have an influence on the increase of greenhouse gases at the local level as well as the distance from the huge Caspian Sea. Frequency of crossing or formation of synoptic systems has led to precipitation changes in different parts. Therefore, understanding this issue and its causes can be important in the study of water resources, soil and ecosystems in the region, as well as the urban and environmental management of this valuable area of ​​the country. Therefore, it is suggested that the changes in the synoptic systems and the changes and seasonal shifting of precipitation in this region should be considered.

Keywords

Main Subjects

References

اکبری، م. و نودهی، و. (1394). بررسی و تحلیل روند بارش سالانه و تابستانة استان گلستان، مجلة آمایش جغرافیایی فضا، 5(۱۷): ۱۴۱-150.
باعقیده، م.؛ انتظاری، ع. و علیمردانی، ف. (1391). تحلیل سینوپتیکی بارش‏های حوضه‏های اترک و گرگان‏رود (39 بارش فراگیر)، جغرافیا و توسعه، 10(۲۶): ۱۱۳-124.
پیرنیا، ع.؛ حبیب‏نژاد روشن، م. و سلیمانی، ک. (1394). بررسی تغییرات دما و بارندگی در سواحل جنوبی دریای خزر و مقایسة آن با تغییرات در مقیاس جهانی و نیم‏کرة شمالی، پژوهش‏نامة مدیریت حوزة آبخیز، 6(۱۱): ۹۰-۱۰۰.
حلبیان، ا.ح.؛ دهقان‏پور، ع. و عاشوری قلعه رودخانی، ز. (1395). تحلیل همدید بارش‏های حدی و فراگیر در کرانه‏های شرقی خزر، جغرافیا و مخاطرات محیطی، 19: ۳۷-57.
جانباز قبادی، غ.؛ مفیدی، ع. و زرین، آ. (1390). شناسایی الگوهای همدید بارش‏های شدید زمستانه در سواحل جنوبی دریای خزر، مجلة جغرافیا و برنامه‏ریزی محیطی، 22(۴۲): ۲۳-40.
خوشحال دستجردی، ج. (1376). تحلیل و ارائۀ مدل‏های سینوپتیک کلیماتولوژی برای بارش‏های بیش از صد میلی‏متر در سواحل جنوبی دریای خزر، رسالۀ دکتری جغرافیای طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس.
رسولی، ع.ا.؛ روشنی، ر. و قاسمی، ا.ر. (1392). تحلیل تغییرات زمانی و مکانی بارش‏های سالانة ایران، فصل‏نامة تحقیقات جغرافیایی، 28(۱۰۸): 189۵2-189۷2.
سلیقه، م.؛ ناصرزاده، م.ح. و چهره‏آرا، ت. (1395). بررسی رابطة شاخص‏های NCPI و CACO با بارش‏های فراگیر پاییزه، سواحل خزر جنوبی، نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16(۴): ۲۱۷-238.
عساکره، ح. (1386). کاربرد رگرسیون خطی در تحلیل روند دمای سالانة تبریز، فصل‏نامة تحقیقات جغرافیایی، ش 87: ۳-26.
عساکره، ح. (1387). کاربرد روش کریجینگ در میان‏یابی بارش (مطالعة موردی: میان‏یابی بارش 26/12/1376 در ایران‏زمین)، جغرافیا و توسعه، 12: ۲۵-42.
عساکره، ح. و مازینی، ف. (1389). تحلیل توزیع احتمال بارش سالانة استان گلستان، تحقیقات منابع آب ایران، 6(۱): 5۱-5۵.
عساکره، ح. (1390). مبانی اقلیم‏شناسی آماری، ج ۱، تهران: انتشارات دانشگاه زنجان.
علیجانی، ب. (1372). مکانیزم‏های صعود بارندگی‏های ایران، مجلة دانشکدة ادبیات و علوم انسانی، 1: ۸۵-101.
علیجانی، ب. (1374). نقش رشته‏کوه‏های البرز در توزیع ارتفاعی بارش، فصل‏نامة تحقیقات جغرافیایی، ص ۳۷-۵۲.
علیجانی. ب.؛ محمودی، پ. و چوگان، ع. (1391). بررسی روند تغییرات بارش‏های سالانه و فصلی ایران با استفاده از روش ناپارامتریک «برآوردکنندة شیب سنس»، نشریة پژوهش‏های اقلیم‏شناسی، 3(۹): ۲۳-42.
علیجانی، ب.؛ محمدی، ح. و بیگدلی، آ. (1386). نقش الگوهای فشار در بارش‏های سواحل جنوبی دریای خزر، فصل‏نامة جغرافیایی سرزمین، 4(۱۶): ۳۷-52.
علیجانی، ب. (1387). آب و هوای ایران، چ ۶، تهران: انتشارات دانشگاه پیام نور.
عیوضی، م.؛ مساعدی، ا.ب.؛ مفتاح هلقی، م. و حسام، م. (1389). بررسی روند تغییرات بارش در مناطق شمالی استان گلستان، مجلة پژوهش‏های حفاظت آب و خاک، 17(۲): ۱۵۵-168.
فرسادنیا، ف.؛ رستمی کامرود، م. و مقدم‏نیا، ع. (1391). تحلیل روند بارندگی در استان مازندران با استفاده از روش من- کندال منطقه‏ای، تحقیقات منابع آب، 8(۲): 60-70.
فرید مجتهدی، ن.؛ عابد، ح.؛ نگاه، س.؛ اوجی، ر.؛ هادی‏نژاد صبوری، ش. و مؤمن‏پور، ف. (1396). آب و هوای گیلان، در فرهنگ ایلیا، رشت.
قشقایی، ق. (1375). بررسی اثر فرابار سیبری بر بارش‏های پاییزی سواحل جنوبی خزر، پایان‏نامة کارشناسی ارشد جغرافیای طبیعی، دانشگاه تربیت معلم.
کتیرایی، پ.س.؛ حجام، س. و ایران‏نژاد، پ. (1386). سهم تغییرات فراوانی و شدت بارش روزانه در روند بارش در ایران طی دورة 1960 تا 2001، مجلة فیزیک زمین و فضا، 33(۱): ۶۷-83.
محمدی، ب. (1392). تحلیل روند سالانة آستانة بارش‏های سنگین ایران، فصل‏نامة تحقیقات جغرافیایی، 28(۱۰۸): 189۰۸-189۲۲.
مرادی، ح.ر. (1383). نقش دریای خزر در شرایط بارشی سواحل شمال کشور، مجلة علوم و فنون دریایی ایران، 3(۲-۳): ۷۷-87.
مسعودیان، س.ا.؛ دارند، م. و کاشکی، ع. (1389). بررسی روند روزهای بارشی ایران، چهارمین کنفرانس منطقه‏ای تغییر اقلیم، 2: ۶۳-۷۲.
مسعودیان، س.ا. (1390). آب و هوای ایران، مشهد: انتشارات شریعة توس، ص، 127، 143.
مفیدی، ع.؛ زرین، آ. و جانباز قبادی، غ.ر. (1386). تعیین الگوی همدیدی بارش‏های شدید و حدّی پاییزه در سواحل جنوبی دریای خزر، مجلة فیزیک زمین و فضا، 33(۳): ۱۳۱-154.
مفیدی، ع.؛ زرین، آ. و کارخانه، م. (1393). بررسی الگوی گردش جوّ در طول دوره‏های خشک و مرطوب در سواحل جنوبی دریای خزر، مجلة ژئوفیزیک ایران، 8(۱): ۱۴۰-176.
مفاخری، ا.؛ سلیقه، م.؛ علیجانی، ب. و اکبری، م. (1396). شناسایی و ناحیه‏بندی تغییرات زمانی و یکنواختی بارش در ایران، پژوهش‏های جغرافیای طبیعی، 49(۲): ۱۹۱-205.
موسوی، س.‏ش. (1386). بررسی تغییرپذیری بارش و روند شاخص بی‏نظمی آن در سواحل جنوب دریای خزر، مجلة نیوار (علمی- ترویجی سازمان هواشناسی کشور)، 32: ۷-۱۹.
ناظری تهرودی، م.؛ خلیلی، ک. و به‏منش، ج. (1395). بررسی تغییرات فصلی تراکم بارش نیم قرن اخیر ایران، نشریة دانش آب و خاک، 26(2/2): ۱۱۱-123.
نساجی زواره، م.؛ خورشیددوست، ع.م.؛ رسولی، ع.ا. و سلاجقه، ع. (1395). آنالیز روند تغییرات دما و بارش با استفاده از سری‏های زمانی همگن (مطالعة موردی ناحیة خزر)، مرتع و آبخیزداری، مجلة منابع طبیعی ایران، 69(۳): ۷۳۹-752.
نوری، ح. و ایلدرمی، ع.ر. (1391). الگوهای همدید فشار تراز دریا در رخدادهای بارشی سنگین و فوق سنگین سواحل جنوبی خزر، فصل‏نامة علمی- پژوهشی فضای جغرافیایی، 12(۹۳): ۱۲۱-137.
Akinremi, O.O.; McGinn, S.M. and Cutforth, H.W. (1998). Precipitation Trends on the Canadian Prairies, Journal of Climate, 12: 2177.
Akbari, M. and Nodehi, V. (2015). Analysis of trends in annual and summer rainfall of Golestan Province, Geographical Planning of Space Quarterly Journal, 5(17): 141-150.
Alijani, B. (1993). Mechanisms rainfalls upward Iran, Journal of the Faculty of Literature and Humanities, 1: 85-101.
Alijani, B. (1995). The role of the Alborz mountains range in altitudinal distribution of  Precipitation, Geographical Research, pp. 37-52.
Alijani, B. (2008). Climate of Iran, Payam Noor University Press, Tehran.
Alijani, B.; Mohammadi, H. and Bigdeli, A. (2008). The Role of Pressure Patterns on the Precipitation of the South Coast of Caspian Sea, Territory Geographical, 4(16): 37-52.
Alijani, B.; Mahmoodi, P. and Choghan, A. (2012). Investigation of the process of annual and seasonal precipitation variation in Iran using the nonparametric method "Sense gradient estimator", Climatology Research, 3(9): 23-42.
Eivazi, M.; Mosaedi, A.; Meftah Halaghi, M and Hesam, M. (2010). Investigation of precipitation trend on the north region of Golestan Province, J. of Water and Soil Conservation, 17(2): 155-168.
Alexandersson, H. (1986). A Homogeneity Test Applied to precipitation data, Journal of Climatology, 6: 661-675.
Angel, J.R. and Huff, F.A. (1997). Changes in heavy rainfall in Midwestern United States, Journal of water Resources planning and management, pp. 246-249.
Andrew, H.; Mathew, B. and Roop, S. (2012). The Leading Pattern of Intrapersonal and Internal Indian Ocean Precipitation Variability and its Relationship with Asian Circulation During the Boreal Cold Season, AMS Journals Online, pp. 7509-7526.
Asakereh, H. (2008). Application of linear regression in the analysis of annual temperature of Tabriz, Geographical Research, 87: 3-26.
Asakereh, H. (2008). Kriging Application in Climatic Element Interpolation A Case Study: Iran Precipitation in 1996.12.26, Geography And Development Iranian Journal, 12: 25-42.
Asakereh, H. and Mazini, F. (2010). Analysis of the Probability Distribution for the Annual Precipitation in the Golestan Province, Iran-Water Resources Research, 6(1): 51-55.
Asakereh, H. (2011). Fundamentals of Statistical Climatology, University of Zanjan Press, Zanjan.
Baaghideh, M.; Entezari, A and Alimardani, F. (2012). Synoptic Analysis of Rainfall in Atrak and Gorganroud Basins (39 Pervasive Rainfall), Geography And Development Iranian Journal, 10(26): 113-124.
Farsadnia, F.; Rostami Kamrod, M. and Moghadam Nia, A. (2012). Rainfall Trend Analysis of Mazandaran Province Using Regional Mann-Kendall Test, Iran-Water Resources Research, 8(2): 60-70.
Ferrari, E.; Caloiero, T. and Coscarelli, R. (2013). Influence of the  North atalantic oscillation on winter  rainfall in Calabria (southern in  Italy), Theoretical and applied climatology, 114: 479-494.
Fang, Q.; Mingjun, Z.; Shengjie, W.; Yangmin, L.; Zhengguo, R and Xiaofan, Z. (2016). Estimation of areal precipitation in the Qilian Mountains based on a gridded dataset since 1961, Journal of Geographical Sciences, 26(1): 59-69.
Farid Mojtahedi, N.; Abed, H.; Negha, S.; Oji, R.; Hadineghad Saboori, SH. and Momenpoor, F. (2017). Climate of Gilan, Culture of Ilya, Rasht.
Ghashghaei, GH. (1996). Investigation of the effect of Siberian high pressure on the autumn Precipitation of the southern coast of the Caspian Sea, Master's thesis of natural geography, Tarbiat Moallem University.
Hui, F.; Jinming, H.U. and Daming, H.E. (2013). Trends in precipitation over the low latitude highlands of Yunnan, China, Journal of Geographical Sciences, 23(6): 1107-1122.
Halabian. A.H.; Dehghanpoor. A and Ashuri Ghalheh Roodkhani, Z. (2015). The Analysis of extreme and widespread precipitation on the Eastern coast of the Caspian Sea, Geography and environmental hazards, 19: 37-57.
IPCC (2007). In: Solomon, S.; Qin, D.; Manning, M.; Chen, Z.; Marquis, M.; Averyt, K.B.; Tignor, M. and Miller, H.L. (Eds.), Climate Change (2007). The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to The Fourth Assessment Report of The Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom/ New York, USA.
Johnson, R. and Bhattacharyya, G.K. (2006). Statistics: Principles and Methods, John Wiley & Sons, INC.U.S.A., 671pp.
Jianting, C.; Jun, X.; Chongyu, X.; LI, L. and Zhonggen, W. (2010). Spatial and temporal variability of daily precipitation in Haihe River basin, 1958–2007, Journal of Geographical Sciences, 20(2): 248-260.
Janbaz Ghobadi, G.R.; Mofidi, A. and Zarrin, A. (2011). Recognizing the Synoptic Patterns of Wintertime Heavy Precipitation in the Southern Coast of the Caspian Sea, Geography and Environmental Planning, 22(42): 23-40.
Khalili, A. (1973). Precipitation patterns of Central Elburz, Theoretical and Applied Climatology, 21(2): 215-232.
Khoshhal Dastjerdi, J. (1997). Analyze and provide synoptic climatology model for more than 100 mm precipitations on the southern coast of the Caspian sea, Ph.D Thesis in climatology, Tarbiat Modares University.
Katiraie, P.S.; Hejam, S. and Irannejad, P. (2007). Contribution of frequency variation and Precipitation intensity of  Trend rainfall during the period 1960 to 2001, Journal of the Earth and Space Physics, 1: 67-83.
Ligang, X.; Hongfei, Z.; Li, D. Haijiao, Y. and Wang, H. (2015). Precipitation trends and variability from 1950 to 2000 in arid lands of Central Asia, J. Arid Land, 7(4): 514-526.
Lan, F.; Changhe, L.; Biao, Y. and Zhao, C. (2012). Long-term trends of precipitation in the North China Plain, Journal of Geographical Sciences, 22(6): 989-1001.
Masoodian, S.A.; Darand, M. and Kashki, A. (2010). Survey of the trend of Iranian rainy day, 4th Regional Conference on Climate Change, 2: 63-72.
Masoodian, S.A. (2011). Climate of Iran, Sharia Toos Press, Mashhad, pp. 127, 143.
Mafakheri, A.; Saligheh, M.; Alijani, B. and Akbari, M. (2016). Zonnation of temporal changes and uniformity of rainfall in Iran, Physical Geography Research Quarterly, 2: 191-205.
Moradi, H.R. (2004). The role of the Caspian Sea in the conditions of the northern coast of the country, Journal of Marine Science and Technology, 2-3: 77-87.
Mosmann, V.; Castro, A.; Fraile, R. and Sa´nchez, J.L. (2004). Detection of statistically significant trends in the summer precipitation of mainland Spain, Atmospheric Research, 70: 43-53.
Mosavi, S.Sh. (2008). Investigation of precipitation variability and trend of its index on the coast of southern Caspian Sea, NIVAR (Journal of Meteorological Organization), 32: 7-19.
Mofidi, A.; Zarrin, A. and Janbaz Ghobadi, G.R. (2008). Determining the synoptic pattern of autumn heavy and extreme precipitations on the southern coast of the Caspian Sea, Journal of the Earth and Space Physics, 3: 131-154.
Mofidi, A.; Zarrin, A. and Kharkhaneh, M. (2014). The investigation of  atmospheric circulation patterns during wet and dry spells over the southern coast of the Caspian Sea,  Iranian Journal of Geophysics, 1: 140-176.
Mohammadi, B. (2013). Trend Analysis of Annual Threshold Heavy Precipitation Over Iran, Geographical Researches Quarterly Journal, 28(108): 18908-18922.
Noori, H. and Ildoromi, A.R. (2012). Sea Surface Level Pressures Synoptic Patterns in Heavy and Super Heavy Precipitation Events in the Southern Coasts of Caspian Sea, Geographical Space, 39: 121-137.
Nunes, A.N. and Lourenco, L. (2015). Precipitation variability in Portugal from 1960 to 2011, Journal of Geographical Sciences, 25(7): 784-800.
Nassaji Zavareh, M.; Khorshiddoust, A.; Rasouli, A. and Salajegheh, A. (2016). Trend analysis of temperature and precipitation variability using homogenization time series (Case study: Khazar Region), Journal of Range and Watershed Mangement, 3: 739-752.
Nazeri, M.; Khalili, K. and Behmanesh, J. (2016). Nvestigating Changes of Seasonal Precipitation Concentration of Iran in Recent Half-Century, Water and Soil Seience, 26(2/2): 111-123.
Pirnia, A.; Habibnejad Roshan, M. and Solaimani, K. (2015). Investigation of Precipitation and Temperature Changes in Caspian Sea Southern Coasts and Its Comparison with Changes in Northern Hemisphere and Global Scales, Journal of Watershed Management Research, 6(11): 90-100.
Rahimzadeh, F.; Asgari, A. and Fattahi, E. (2009). Variability of Extreme Temperature and Precipitation in Iran during Recent Decades, International Journal of Climatology, 29(3): 329-343.
Rasooli, A.A.; Roshani, R. and Ghasemi, A.R. (2013). Analyzing the Spatial-Temporal Changes of Annual Precipitation of Iran, Geographical Research, 28(108): 18952-18972.
SenRoy, S. (2009). A Spatial Analysis of Extreme Hourly Precipitation Patterns in India, Int.J. Climatol, 29: 345-355.
Saligheh, M.; Nasserzadeh, M.H. and Chehreara Ziabari, T. (2016). Study of the relation between NCPI and CACO indices with autumn precipitation of Southern Coast of Caspian Sea, Scientific Journals Management System, 16(43): 217-238.
Tan, X.; Gan, T.Y.; Chen, S. and Liu, B. (2018). Modeling distributional changes in winter precipitation of Canada using Bayesian spatiotemporal quantile regression subjected to different teleconnections, Climate Dynamics, pp. 1-20.
Ventura, P.; Rossi, P. and Ardizzoni, E. (2002). Temperature and precipitation trends in Bologna (Italy) from 1952 to 1999, Atmospheric Research, 61: 203-214.
Xingwen, J. and Yueqing, LI. (2011). Spatio-temporal variability of winter temperature and precipitation in Southwest China, Journal of Geographical Sciences, 21(2): 250-262.
Xiujing, M.; Shifeng, Z.; Yongyong, Z. and Cuicui, W. (2013).  Temporal and spatial changes of temperature and precipitation in Hexi Corridor during 1955–2011, Journal of Geographical Sciences, 23(4): 653-667.
Xi, C.; Shanshan, W.; Zengyun, H.; Qiming, Z. and Qi, H. (2018). Spatiotemporal characteristics of seasonal precipitation and their relationships with ENSO in Central Asia during 1901–2013, Journal of Geographical Sciences, 28(9): 1341-1368.
Yonglin, L.; Junping, Y.; Minyi, C.; Qunsheng, F.; Zhengyao, L. and Yingjie, Li. (2016). A graded index for evaluating precipitation heterogeneity in China, Journal of Geographical Sciences, 26(6): 673-693.
Zhang, Q.; Xu, C.; Zhang, Z.; Chen, Y.; David, L. and Lin, H. (2008). Spatial and temporal variability of precipitation maxima during 1960–2005 in the Yangtze River basin and possible association with large-scale circulation, Journal of Hydrology, 353(3-4): 215-227.
Physical Geography Research
Volume 51, Issue 2
July 2019
Pages 335-352

Files

History

  • Receive Date: 03 November 2018
  • Revise Date: 18 March 2019
  • Accept Date: 18 March 2019

Share

How to cite

Statistics