Arabian anticyclone’s spatial variations at 850 hPa simultaneously with precipitation of October to March in Iran

Document Type : Full length article

Authors

1 Assistant Professor, Faculty of Geography, Department of Physical Geography, University of Tehran, Tehran, Iran

2 MSc of Synoptic Climatology, Faculty of Geography, Department of Physical Geography, University of Tehran, Tehran, Iran

3 Ph.D. of Synoptic Climatology, Department of Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

4 Associate Professor, Faculty of Geography, Department of Physical Geography, University of Tehran, Tehran, Iran

Abstract

Introduction

The temporal and spatial distribution of precipitation in Iran is affected by the distribution of global and regional atmospheric circulation systems which the slightest change in its pattern leads to severe climatic anomalies. Therefore, it is important to know more precisely the mechanism and operation of effective atmospheric circulation patterns in the occurrence of precipitation, especially action centers. Arabian anticyclone is one of the components of atmospheric circulation affecting Iran's winter precipitation. The anticyclone that is located on the Arabian Sea, transfer humidity to sublatitudes over the Middle East and Iran by clockwise motion. Hence, the spatial behavior of the mentioned atmospheric conditions has been studied in the form of the frequency of its centers spatial distribution with light, medium and heavy precipitation in Iran in the cold period (October to March).



Materials and methods

For this study, re-analyzed precipitation data of the ERA Interim of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) with 1o*1o spatial resolution and atmospheric data of the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) with spatial resolution of 2.5o*2.5° were used. So, in the first step to achieve the research aim, rainy days for the statistical period of 1981-2010 were extracted in three categories; light (1-10 mm), medium (10-30 mm) and heavy (More than 30 mm). Base on the average spatial location of the Arabian anticyclone, for proper division of the range to identify and analyze the temporal and spatial behavior of this anticyclone, the area was considered from 30 to 80 degrees East longitude and 0 to 30 degrees North latitude. The geographical location of anticyclone center was extracted by defining the maximum criterion of geopotential height in all rainy days within its activity range. 20 sub-areas were defined to better represent the position of the anticyclone. Finally, the frequency and dispersion of the geographical location of the Arabian anticyclone at the desired level is plotted and displayed based on the number of closed centers in each sub-areas. Also, for those sub-areas which had more number of anticyclone centers, the daily average geopotential height and daily average precipitation maps were drawn and analyzed.

Result and discussion

Rainy days 1-10 mm

From 2023 days with precipitation of 1-10 mm, 1622 days (80.2%), Arabian anticyclone has had an independent closed center at the level of 850 hPa. Among these, the highest frequency of anticyclone centers has been observed on the southeast of Arabian Peninsula, the Arabian Sea, the Indian subcontinent and the eastern coasts of the Arabian Sea in the range of 40 to 80 degrees east and 10 to 30 degrees north, respectively. The highest frequency of centers (sub-ranges of expansion) (spatial distribution of precipitation in Iran) in the range of 8 with 675 (southeast of the Arabian Peninsula) (western half, northeastern, eastern and region in central Iran), 9 with 213 (northern part of the Arabian Sea) (all of Iran but concentrated in the western half to the south and northeast), 10 with 197 (Indian subcontinent and the eastern coasts of the Arabian Sea) (almost all of Iran), 3 with 172 (southern Iran and Persian Gulf) (western Iran) and 4 with 99 (Pakistan and southeast) (almost all of Iran and concentrated in the west) have been observed.



Rainy days 10-30 mm

From 167 days of 10-30 mm of precipitation, 67.3% (104 days) of the independent closed center of Arabian anticyclone was observed. In other cases, the extension of a trough from the Siberian and Tibetan anticyclones on the study area and its integration with the Arabian anticyclone has been observed. The frequency of anticyclone centers in this part has been on the southeast of the Arabian Peninsula and the northern part of the Arabian Sea and in the range of 50 to 75 degrees east and 17 to 27 degrees north. The highest frequency of centers (sub-ranges of expansion) (spatial distribution of precipitation in Iran) in the range of 8 with 35 (southeast of the Arabian Peninsula) (west half to south of Iran but concentrated in the west, southwest and Zagros mountains), 9 with 25 (northern part of the Arabian Sea) (almost all of Iran but concentrated in the southwest), 10 with 17 (Indian subcontinent and the eastern coasts of the Arabian Sea) (all of Iran but concentrated in the west, southwest and south) have seen, respectively.



Rainy days more than 30 mm

Throughout the statistical period, 55 days were accompanied by heavy precipitation, of which 23 days (less than 50%) the Arabian anticyclone had a closed center. 32 days were observed on the study area along with Tibetan and Siberian anticyclones trough. The frequency and spatial distribution of anticyclone centers has been scattered. It covers 50 to 74 degrees east longitude. Its maximum concentration was in the two southeastern regions of the Arabian Peninsula and the Arabian Sea. The highest frequency of centers (sub-ranges of expansion) (spatial distribution of precipitation in Iran) in the range of 8 with 8 (southeast of the Arabian Peninsula and Oman Sea) (western half of Iran but focus on the southwest), 9 with 7 (Arabian Sea) (northwest to south of Iran but concentrated in the west), 10 with 17 (Indian subcontinent and eastern coasts of the Arabian Sea) (all of Iran but concentrated in the west, southwest and south) center is observed, respectively.

Conclusion

The results showed that on light, medium and heavy rainy days 80.2, 67.3 and 41.8%, respectively, the Arabian anticyclone has an independent closed center and on other days, it is combined with a trough of Siberian and Tibetan anticyclones at the level of 850 hPa. There is a high correlation between the location of position centers at level 850 hPa on the sea, and the distribution and amount of precipitation in Iran. As with the occurrence of precipitation in Iran, the frequency of anticyclone centers is concentrated on the southeastern coast of the Arabian Peninsula and the Arabian Sea. But the maximum precipitation (heavy precipitation) in Iran is when anticyclone is located in the Arabian Sea. In general, moving east towards anticyclone and settling on the Arabian and Oman Seas, according to the prevailing atmospheric circulation mechanism, is the most suitable model for transferring moisture to the incoming precipitation systems to Iran. It can be said that the position of this anticyclone and its displacement, especially to the east and northeast, is directly related to the amount and position of the maximum precipitation zone in Iran.

Keywords

Main Subjects

References

اکبری، م. (1391). تعیین شاخص‏های دینامیک و ترمودینامیک بارش‏های سیل‏آسا در جنوب‏ غرب ایران (مطالعة موردی: حوضة آبریز کارون بزرگ)، رسالة دکتری در رشتة اقلیم‏شناسی، استاد راهنما دکتر حسن محمدی، دانشگاه تهران.
ایزدی قهفرخی، ا. (1392). تحلیل همدیدی و دینامیکی بارش‏های شدید جنوب غرب ایران با استفاده از مدل عددی، پایان‏نامة کارشناسی ارشد در رشتة اقلیم‏شناسی، دانشگاه یزد.
جعفری، م. و لشکری، ح. (1400). الگوهای همدید تعیین‏کنندة مسیر حرکت سامانه‏های بارشی با منشأ سودانی، تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، دورة 8، شمارة 1، صص ۵۵-78.
جهان‏بخش، س. و کرمی، ف. (1378). تحلیل همدیدی تأثیر پُرفشار سیبری بر بارش سواحل جنوبی دریای خزر، فصل‏نامة تحقیقات جغرافیایی، دورة 14، شمارة 3-4، صص  ۱۰۷-131.
حجازی‏زاده، ز. (1372). بررسی همدیدی پُرفشار جنب ‏حاره در تغییر فصل ایران، رسالة دکتری در رشتة جغرافیای طبیعی، استاد راهنما دکتر هوشنگ قائمی، دانشگاه تربیت ‏مدرس.
حلبیان، ا.ح. و شبانکاری، م. (1390). نقش پُرفشار جنب ‏حاره در توزیع مکانی بارش‏های روزانۀ ایران، پژوهش‏نامۀ جغرافیایی، شمارة 1، صص ۱-21.
خوش‏اخلاق، ف. (1376). بررسی الگوهای ماهانة خشک‏سالی و ترسالی در ایران، مجلة تحقیقات جغرافیایی، شمارة 45، صص ۱۳۶-154.
خوش‏اخلاق، ف. (1377). تحقیق در خشک‏سالی‏های فراگیر ایران با استفاده از تحلیل‏های سینوپتیکی، رسالة دکتری در رشتة جغرافیای طبیعی، استاد راهنما دکتر مجید زاهدی، دانشگاه تبریز.
خوش‏اخلاق، ف.؛ عزیزی، ق. و رحیمی، م. (1391). الگوهای همدید خشک‏سالی و ترسالی زمستانه در جنوب غرب ایران، نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال دوازدهم، شمارة 25، صص ۵۷-77.
خوشحال، ج.؛ خسروی، م. و نظری‏پور، ح. (1388). شناسایی منشأ و مسیر رطوبت بارش‏های فوق سنگین استان بوشهر، جغرافیا و توسعه، دورة 7، شمارة پیاپی 16، صص ۷-28.
ستوده، ف. و علیجانی، ب. (1394). رابطة پراکندگی فضایی بارش‏های سنگین و الگوهای فشار در گیلان، نشریة تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال 2، شمارة 1، صص ۶۳-73.
سلیقه، م. و صادقی‏نیا، ع. (1388). بررسی تغییرات مکانی پُرفشار جنب حاره در بارش‏های تابستانۀ نیمۀ جنوبی ایران، جغرافیا و توسعه، شمارة 17، صص ۸۳-98.
صادقی‏نیا، ع. (1386). بررسی تغییرات مکانی پُرفشار جنب حاره‏ای آزورز در بارش‏های تابستانه نیمۀ جنوبی ایران، پایان‏نامة کارشناسی ارشد در رشتة اقلیم‏شناسی، دانشگاه تربیت معلم تهران.
فاخری، ت. (1390). نگرشی بر الگوهای همدیدی مولد باران‏های سنگین در استان مازندران، پایان‏نامة کارشناسی ارشد در رشتة اقلیم‏شناسی، دانشگاه محقق اردبیلی.
فرامرزی، ب.؛ عظیمی، ف.؛ برنا، ر. و سعدی، ت. (1392). تحلیل همدیدی عوامل ایجاد بارش‏های سنگین سوم تا پنجم آذرماه 1391 در استان بوشهر، اولین همایش ملی جغرافیا، شهرسازی، و توسعة پایدار، انجمن محیط ‏زیست کومش.
کاویانی، م.؛ مسعودیان، ا. و شبانکاری، م. (1386). شناسایی رفتار زمانی- مکانی پُرفشار سیبری در تراز دریا، تحقیقات جغرافیایی، دورة 22، شمارة 4، صص ۲۷-48.
کریمی، م. (1386). تحلیل منابع رطوبتی بارش‏های ایران، رسالة دکتری اقلیم‏شناسی، استاد راهنما دکتر منوچهر فرج‏زاده، دانشگاه تربیت مدرس.
کریمی، م. و فرج‏زاده م. (1390). شار رطوبت و الگوهای فضایی- زمانی منابع تأمین رطوبت بارش‏های ایران، نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، جلد 19، شمارة 22، صص ۱۰۹-127.
کریمی، م.؛ خوش‏اخلاق، ف.؛ بازگیر، س. و جعفری، م. (1395). نقش گردش وردسپهر زیرین پُرفشار عربستان در بارش ایران، پژوهش‏های جغرافیای طبیعی، دورة 48، شمارة 4، صص ۵۶۹-587.
کریمی، م.؛ خوش‏اخلاق، ف.؛ شمسی‏پور، ع.ا. و نوروزی، ف. (1398). الگوهای گردشی پُرارتفاع جنب‏ حاره‏ای عربستان در تراز میانی و ارتباط آن با بارش ایران، نشریة علمی جغرافیا و برنامه‏ریزی، دورة 23، شمارة 69، صص ۲۳۳-255.
لشکری، ح. (1381). مسیریابی سامانه‏های کم‏فشار سودانی ورودی به ایران، مجلة مدرس علوم انسانی، دورة 6، شمارة 2، صص ۱۳۳-156.
لشکری، ح. (1382). مکانیسم تکوین، تقویت، و توسعة مرکز کم‏فشار سودان و نقش آن بر روی بارش‏های جنوب و جنوب‏ غرب ایران، فصل‏نامة پژوهش‏های جغرافیایی، شمارة 46، صص ۱-18.
لشکری، ح. و محمدی، ز. (1394). اثر موقعیت استقرار پُرفشار جنب‏حاره‏ای عربستان بر سامانه‏های بارشی در جنوب و جنوب ‏غرب ایران، فصل‏نامة پژوهش‏های جغرافیای طبیعی، دورة 47، شمارة 1، صص ۷۳-90.
لشکری، ح.؛ متکان، ع.ا.؛ آزادی، م. و محمدی، ز. (1395). تحلیل همدیدی نقش پُرفشار جنب‏حاره‏ای عربستان و رودباد جنب‏حاره‏ای در کوتاه‏ترین طول دورة بارشی جنوب و جنوب‏ غرب ایران، فصل‏نامة علوم محیطی، شمارة 4، صص ۵۹-74.
لشکری، ح.؛ متکان، ع.ا.؛ آزادی، م.؛ محمدی، ز. (1396). تحلیل همدیدی نقش پرفشار جنب‏حاره‏ای عربستان و رودباد جنب‏حاره‏ای در خشک‏سالی‏های شدید جنوب و جنوب‏غرب ایران. پژوهش‏های دانش زمین، شمارة 30، صص 163-141.
محمدی، ح.؛ فتاحی، ا.؛ شمسی‏پور، ع.ا. و اکبری، م. (1391). تحلیل دینامیکی سامانه‏های سودانی و رخداد بارش سنگین در جنوب‏ غرب ایران، نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 12، شمارة 24، صص ۷-24.
محمدی، ز. و لشکری، ح. (1397). نقش جابه‏جایی مکانی پُرفشار عربستان و رودباد جنب‏حاره‏ای در الگوهای همدیدی و ترمودینامیکی ترسالی‏های شدید جنوب و جنوب‏ غرب ایران، فصل‏نامة پژوهش‏های جغرافیای طبیعی، دورة 50، شمارة 3، صص ۴۹۱ـ509.
مرادی، ح.ر. (1383). نقش دریای خزر در شرایط بارشی سواحل شمال کشور، مجلة علوم و فنون دریایی ایران، دورة 2، شمارة ۲-۳، صص ۷۷- 88.
مفیدی، ع. و زرین، آ. (1384). تحلیل سینوپتیکی ماهیت سامانه‏های کم‏فشار سودانی (مطالعۀ موردی: طوفان دسامبر 2001)، فصل‏نامة جغرافیایی سرزمین، سال 2، شمارة 6، صص ۲۴-48.
مفیدی، ع.؛ زرین، آ. و جانباز قبادی، غ.ر. (1386). تبیین علل کاهش‏یافتن مقدار و شدت بارش‏های زمستانه در قیاس با بارش‏های پاییزه در سواحل جنوبی دریای خزر، مجلة فیزیک زمین و فضا، دورة 38، شمارة 1، صص ۱۷۷-203.
موقری، ع.ر. و خسروی، م. (1393). بررسی رابطة سامانة کم‏فشار سودانی و بارش دهم اردیبهشت‏ماه 1383 در استان کرمانشاه، مجلة مخاطرات محیطی، سال 3، شمارة 4، صص ۶۱-80.
هوزی، ن. (1389). تحلیل آماری و همدیدی بارش‏های پاییزه در شمال شرق کشور (خراسان رضوی و شمالی)، پایان‏نامة کارشناسی ارشد در رشتة اقلیم‏شناسی، دانشگاه تربیت معلم سبزوار.
 
Akbari, M. (2012). Determining the dynamics and thermodynamics of floods in southwestern Iran (Case study: Karun Large catchment), PhD thesis in Climatology, Supervisor Dr. Hosien Mohamadi, University of Tehran.
Davis, R.E.; Hayden, B.P.; Gay, D.A.; Phillips, W.L. and Jones, G.V. (1997). The North Atlantic Subtropical Anticycline, Journal of Climate, Vol. 10, PP. 728-744.
Fakhri, T. (2011). An Attitude Towards Heavy Rainfall Synoptic Patterns in Mazandaran Province, M.Sc. Thesis in Climatology, Mohaghegh Ardabili University.
Faramarzi, B.; Azimi, F.; Borna, R. and Saadi T. (2013). Synoptic analysis of the causes of heavy rainfall from December 3 to 5, 2012 in Bushehr province, the first national conference on geography, urban planning and sustainable development, Koomesh Environmental Association.
Halabian, A.H. and Shabankari, M. (2011). The role of subtropical high pressure in the spatial distribution of daily precipitation in Iran, Geographical Research Journal, No. 1, PP. 1-21.
Hejazizadeh, Z. (1993). Investigation of subtropical high pressure in changing the season of Iran, PhD thesis in natural geography, Supervisor Dr. Houshang Ghaemi, Tarbiat Modarres University.
Houzi, N. (2010). Statistical and Synoptic Analysis of Autumn Precipitation in the Northeast of the Country (Razavi and North Khorasan), M.Sc. Thesis in Climatology, Sabzevar Tarbiat Moallem University.
Izadi Qahfarkhi, A. (2013). Synoptic and dynamic analysis of heavy rainfall in southwestern Iran using numerical model, M.Sc. Thesis in Climatology, Yazd University.
Jafari, M. and Lashkari, H. (2021). Synoptic Patterns that Determine the Trajectory of Precipitation Systems of Sudanese Origin, Journal of Spatial Analysis Environmental Hazards, Vol. 8, No, 1, PP. 55-78.
Jahanbakhsh S., Karami F. (1999). Synoptic analysis of the effect of Siberian high pressure on precipitation on the southern shores of the Caspian Sea, Geographical Research, Vol. 14, No. 3-4, PP. 107-131.
Karimi, M. (2007). Analysis of sources of moisture supply in Iranian rainfall, PhD thesis in climatology, Supervisor Dr. Manochehr Farajzadeh, Tarbiat Modarres University.
Karimi, M. and Farajzadeh, M. (2011). Moisture Flux and Spatial Temporal Patterns of Moisture Supply Resources in Precipitation of Iran, Journal of Applied Research in Geographical Sciences, Vol. 19, No. 22, PP. 109-127.
Karimi, M.; Khoshakhlagh, F.; Bazgir, S. and Jafari, M. (2017). The influence of lower tropospheric circulation of Arabian high pressure on Iran precipitation, Physical Geography Research, Vol. 48, No. 4, PP. 569-587.
Karimi, M.; Khoshakhlagh, F.; Shamsipur, A.A. and Norouzi, F. (2019). Circulation patterns of the Arabian subtropical high pressure in the middle level and its relationship with Iranian rainfall, Journal of Geography and Planning, Vol. 23, No. 69, PP. 233-255.
Kaviani, M.; Masoudian, A. and Shabankari, M. (2007). Identification of spatial-temporal behavior of Siberian high pressure at sea level, Geographical Research, Vol. 22, No. 4, PP. 27-48.
Khoshakhlagh, F. (1997). A Study of Monthly Drought and Wet Patterns in Iran, Journal of Geographical Research, No. 45, PP. 136-154.
Khoshakhlagh, F. (1998). A research in widespread droughts of Iran using synoptic analyses, PhD Thesis in physical Geography, Supervisor: Dr. Majid Zahedi, University of Tabriz.
Khoshakhlagh, F.; Azizi, Q. and Rahimi, M. (2012). Synoptic patterns of winter drought and wet season in southwestern Iran, Journal of Applied Research in Geographical Sciences, Vol. 12, No. 25, PP. 57-77.
Khoshhal, J.; Khosravi, M. and Nazaripour, H. (2009).  Identification of the source and path of moisture of super heavy rainfall in Bushehr province, Geography and Development, Vol. 7, No. 16, PP. 7-28.
Lashkari, H. (2002). Tracking Sudanean Low Systems Entering Iran, Modarres Human Sciences, Vol. 6, No. 2, PP. 133-156.
Lashkari, H. (2004). The Mechanism of Forming, Deepening and Development of Sudan Low and Its Effect in Precipitation South and South Western of Iran, Physical Geography Research, Vol. 35, No. 46, PP. 1-18.
Lashkari, H. and Jafari, M. (2021). The role of spatial displacement of Arabian subtropical high pressure in the annual displacement of the ITCZ in East Africa, Theoretical and Applied Climatology, Vol. 143, PP. 1543-1555.
Lashkari, H. and Mohammadi, Z. (2015). The Role of Saudi Arabian Sub-Tropical High Pressure on the Rainfall Systems on South and Southwest Iran, Physical Geography Research , Vol. 1, PP. 71-90.
Lashkari, H. and Mohammadi, Z. (2018). Study on the role of annual movements of Arabian subtropical high pressure in the late start of precipitation in southern and southwestern Iran, Theoretical and Applied Climatology, Vol. 137, PP. 2069-2076.
Lashkari, H.; Matkan, A.A; Azadi, M.  and Mohammadi, Z. (2017). Synoptic analysis of the role of Saudi Arabia subtropical high pressure subtropical and polar jet streams and severe droughts in South and South West of Iran, Researches in Earth Sciences, Vol. 8, No. 30, PP. 141-163.
Lashkari, H.; Matkan, A.A; Azadi, M. and Mohammadi, Z. (2017). Synoptic Analysis of Arabian Subtropical High Pressure and Subtropical Jet Stream in Shortest Period of Precipitation in South and South West of Iran, Environmental Sciences, Vol. 14, No. 4, PP. 59-74.
Mofidi, A. and  Zarrin, A. (2005). Synoptic Analysis of the Nature of Sudanese Low Pressure Systems (Case Study: Hurricane December 2001), Territory, Vol. 2, No. 6, PP. 24-48.
Mofidi, A.; Zarrin, A. and Janbaz Ghobadi, G.R. (2007). Explaining the reasons for the decrease in the amount and intensity of winter rainfall in comparison with autumn rainfall on the southern shores of the Caspian Sea, Journal of Earth and Space Physics, Vol. 38, No. 1, PP. 177-203.
Moghari, A.R. and Khosravi, M. (2014). Investigating the relationship between Sudanese low pressure system and precipitation on May 10, 2004 in Kermanshah province, Journal of Environmental Hazards, Vol. 3, No. 4, PP. 61-80.
Mohammadi, H.; Fattahi, E.; Shamsipour, A.A. and Akbari, M. (2012). Dynamic Analysis of Sudan Low- Pressure Systems and Torrents in Southwest of Iran, Journal of Geographical Sciences, Vol. 12, No. 24, PP. 7-24.
Mohammadi, Z. and Lashkari, H. (2018). Effects of Spatial Movement of Arabia Subtropical High Pressure and Subtropical Jet on Synoptic and Thermodynamic Patterns of Intense Wet Years in the South and South West Iran, Physical Geography Research, Vol. 50, No. 3, PP. 491-509.
Moradi, H.R. (2004). The role of the Caspian Sea in the rainy conditions of the northern coasts of the country, Iranian Journal of Marine Science and Technology, Vol. 2, No. 3-2, PP. 77-88.
Sadeghi Nia, A. (2007). Investigation of high-pressure subtropical changes in the summer rainfall of the southern half of Iran, M.Sc. Thesis in Climatology, Tarbiat Moallem University, Tehran.
Saligheh, M. and Sadeghi Nia, A. (2009). Investigation of subtropical high pressure spatial changes in summer rainfall in the southern half of Iran, Geography and Development, No. 17, PP. 83-98.
Santos, J.A.; Corte-Real, J. and Leite, S.M. (2005). Weather Regimes and Their Connection to the Winter Rainfall in Portugal, International Journal of Climatology, Vol. 25, PP. 33-50.
Sotoudeh, F. and Alijani, B. (2015). Relationship between Spatial Distribution of Heavy Rainfall and Pressure Patterns in Gilan, Journal of Spatial Analysis of Environmental Hazards, Vol. 2, No. 1, PP. 63-73.
Zarrin, A.; Ghaemi, H.; Azadi, M. and Farajzadeh, M. (2010). The Spatial Pattern of Summertime Subtropical Anticyclones over Asia and Africa: A Climatology Review, International Journal of Climatology, Vol. 30, PP.159-173.
 
Physical Geography Research
Volume 53, Issue 4
February 2022
Pages 509-529

Files

History

  • Receive Date: 26 September 2021
  • Revise Date: 29 December 2021
  • Accept Date: 01 November 2021

Share

How to cite

Statistics