Investigation of synoptic aspects of severe floods in Aras river basin by using moisture flux convergence, fronting and divergence indices

Subject Areas : Climatology

Mahdi Sedaghat ¹ , Hasan Haji Mohammadi ² , Narges Naseri ³

1 - Assistant Professor in Climatology, Department of Geography, Payame Noor University, Iran
2 - PhD student in Climatology, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 - Master of Synoptic Meteorology, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

Received: 2021-02-04 Accepted : 2021-02-04 Published : 2020-12-21

Keywords: Flood, Divergence, Aras River, Moisture Flux Convergence, Fronting,

Abstract :

Flooding is a phenomenon that most climatic regions experience. Floods often cause problems such as; Soil erosion, sediment accumulation and loss of life and property. Therefore, flood climatology plays an important role in reducing and preventing possible environmental damage. For study the synoptic climatology of floods in Aras river basin, daily data of 9 hydrometric stations and 6 synoptic stations during 1979-2014 have been used. Data on geopotential elevation, sea level pressure, specific humidity, omega index and Zonal (Meridional) wind components were also obtained from the US National Centers for Environmental Prediction/ Atmospheric Research. After reviewing the monthly and seasonal regime of the river and identifying the flood days, severe floods with discharge more than 700 m3/s in Khodaafarin hydrometer station were determined. In order to analyze the synoptic patterns of severe floods in Aras basin from the indicators; Moisture flux convergence function, fronting function and divergence function have been used. The results showed that during 4 severe floods in the region some atmospheric phenomena such as; a deep trough on the Black Sea, the Red Sea and the Persian Gulf and a cut off low on the west of the Caspian Sea at 500 hPa level in the region has been formed. At sea level, the formation of high pressure on the Caspian Sea and low pressure on Iraq and western Iran has caused the pattern of pressure changes in the region to increase and provide conditions for climbing. Applying the moisture flux convergence function showed that the source of moisture for these floods was mainly the Caspian Sea.

References:

1- آروین، عباسعلی و جواد محمدی‌نژاد (1394): اقلیم‌شناسی سیلاب ناشی از بارش سنگین 4 فوریه 2006 استان لرستان، مخاطرات محیط طبیعی، شماره 5، صص 90-75.

2- بابائیان، ایمان (1380): بررسی الگوی سینوپتیکی سیل تابستان 1380 استان‌های گلستان و شمال خراسان، بولتن علمی مرکز ملی اقلیم‌شناسی، جلد 2، شماره 5، ص 11.

3- پرنده خوزانی، اکرم و حسن لشکری (1389): بررسی سینوپتیکی سیستم‌های سیل‌زا در جنوب ایران،‌ تحقیقات منابع آب ایران، سال 6، شماره 1، صص 73-66.

4- حجازی‌زاده زهرا؛ زین‌العابدین جعفرپور و نادر پروین (1386): بررسی و شناسایی الگوهای سینوپتیکی تراز 500 هکتوپاسکال مولد سیلاب‌های مخرب و فراگیر سطح حوضه آبریز دریاچه ارومیه، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دوره 7، شماره 10، صص 155-125.

5- خزایی، مهدی و اسماعیل عباسی (1398): تحلیل دینامیک و ترمودینامیک جو هم‌زمان با رخداد سیلاب مخرب شمال غرب ایران (25 فروردین 1396). فضای جغرافیایی، 19(66)، صص 238-223.‌

6- دارند، محمد (1394): تحلیل همدید بارش‌های سیل‌آسای استان کردستان، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 15، شماره 37، صص 70-47.

7- رحیمی، داریوش؛ حمید میر هاشمی و فاطمه عابدی (1391): تحلیل ترمودینامیک و سینوپتیکی سیلاب‌های لحظه‌ای مناطق خشک (حوضه زاینده‌رود)، علوم و مهندسی آبیاری، جلد 35، شماره 3، صص 68-59.

8- رحیمی، داریوش؛ حمید میر هاشمی و یونس رحیمی (1392): تحلیل ترمودینامیک و سینوپتیکی سیلاب‌های لحظه‌ای مناطق کوهستانی (حوضه بهشت‌آباد)، فصل‌نامه تحقیقات جغرافیایی، سال 28، شماره 3، پیاپی 110، صص 144-131.

9- رسولی، علی‌اکبر؛ علی‌محمد خورشید دوست و مجتبی فخاری واحد (1395): بررسی شرایط سینوپتیکی و ترمودینامیکی توفان تندری منجر به سیل شدید 28 تیرماه سال 1394 در البرز مرکزی، جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره 18، صص 142-127.

10- رضایی، پرویز (1388): تحلیل همدیدی رخداد سیلاب در حوضه ماسوله، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دوره 41، شماره 68، صص 118-105.

11- رضایی، محسن؛ مهدی اژدری مقدم؛ غلام‌رضا عزیزیان و محسن بستانی (1396): تحلیل همدید منشأ بارش‌های بیش از 20 میلی‌متر جهت اعلام هشدار وقوع سیلاب در استان سیستان و بلوچستان، مجله مخاطرات محیط طبیعی، دوره 6، شماره 14، صص 62-47.

12- ساری صراف، بهروز؛ ناهید قلی‌نژاد و اکرم کمانی (1390): بررسی خشک‌سالی و ترسالی حوضه ارس با استفاده از نمایه‌های مبتنی بر بارش، جغرافیای طبیعی، دوره 4، شماره 12، صص 15-1.

13- سلامتی هرمزی، وحید؛ کمال امیدوار؛ رضا کاووسی و مجتبی حمزه نژاد (1396): شناسایی و تحلیل همدیدی-دینامیکی الگوهای جوی سیلاب آبان 1394 در استان ایلام و لرستان، مجله علمی و ترویجی نیوار، شماره 96-97، صص 27-9.

14- علیجانی، بهلول (1381): اقلیم‌شناسی سینوپتیک، چاپ اول، تهران، انتشارات سمت، 257 ص.

15- غیور، حسنعلی؛ امیرحسین حلبیان؛ بیژن صابری و فرشته حسینعلی‌پور جزی (1391): بررسی رابطه بارش‌های سنگین با الگوهای گردشی جو بالا (مطالعه موردی: استان خراسان جنوبی)، مخاطرات محیط طبیعی، 1(2), صص 11-27.‌

16- فرج‌زاده، منوچهر و سعید رجایی نجف‌آبادی (1392): تحلیل شرایط سینوپتکی رخداد سیل در بارش‌های سنگین (شهرستان کوهرنگ)، جغرافیا و برنامه‌ریزی، سال 17، شماره 45، صص 162-143.

17- قنبرپور، محمدرضا؛ مهدی تیموری و شعبانعلی غلامی (1387): مقایسه روش‌های برآورد دبی پایه براساس تفکیک هیدرو گراف جریان (مطالعه موردی حوضه آبخیز کارون)، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال 12، شماره 44، صص 3.

18- قویدل رحیمی، یوسف؛ محمود احمدی؛ داریوش حاتمی زرنه و محمدرضایی (1393): نارسایی الگوهای سینوپتیک بارش سنگین مولد سیلاب مخرب در شهرستان جیرفت، فصل‌نامه جغرافیا، سال 12، شماره 41، صص 178-161.

19- کرم‌پور، مصطفی؛ جعفر معصوم‌پور سماکوش؛ مرتضی میری و یدا... یوسفی (1391): بررسی الگوهای همدیدی بارش‌های سیل‌آسا در استان لرستان، فضای جغرافیایی، سال 13، شماره 43، صص 113-99.

20- لشکری، حسن؛ منیره اصغرپور و علی‌اکبر متکان (1387): تحلیل سینوپتیکی عوامل ایجاد بارش‌های سیل‌زا در استان گلستان، فصل‌نامه مدرس علوم انسانی، دوره 12، شماره 2، صص 211-181.

21- مسعودیان، ابوالفضل (1384): شناسایی الگوهای پدیدآورنده سیلاب‌های بزرگ در کارون، مجله جغرافیا و توسعه، شماره 5، صص 161 تا 182.

22- مسعودیان، ابوالفضل (۱۳۸۸): مارتین، جاناتان ای. دینامیک جو در عرض‌های میانه. چاپ اول، دانشگاه اصفهان.

23- نصیری، بهروز (1378): تحلیل الگوی سینوپتیکی و دینامیکی بارش‌های کرخه و دز، فصل‌نامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 55-54، صص 185-177.

24- وزارت نیرو (1395)، بررسی خسارت سیلاب،‌ نشریه شماره 164-ن، 111.

 

25- Banacos, P. C. & Schultz, D. M. (2005). The Use Of Moisture Flux Convergence In Forecasting Convective Initiation: Historical And Operational Perspectives. Weather And Forecasting, 20(3), Pp. 351-366.

26- Changnon, D. Mckee, T. B. & Doesken, N. J. (1993). Annual Snowpack Patterns Across The Rockies: Long-Term Trends And Associated 500-Mb Synoptic Patterns. Monthly Weather Review, 121(3), Pp. 633-647.

27- Curtis, M. B. (2017). A Synoptic And Mesoscale Analysis Of Heavy Rainfall At Portland, Maine, 13-14 August 2014. JOURNAL OF OPERATIONAL METEOROLOGY, 5(7), Pp. 78-86.

28- Elsner, J. B. Drag, W. H. & Last, J. K. (1989). Synoptic Weather Patterns Associated With The Milwaukee, Wisconsin Flash Flood Of 6 August 1986. Weather And Forecasting, 4(4), Pp. 537-554. Http://Www.Cdc.Noaa.Gov/Cdc/Data.Ncep.Reanalysis.Pressure.Html.

29- Kahana, R. Ziv, B. Enzel, Y. & Dayan, U. (2002). Synoptic Climatology Of Major Floods In The Negev Desert, Israel. International Journal Of Climatology: A Journal Of The Royal Meteorological Society, 22(7), Pp. 867-882.

30- Kaplan, M. L. Adaniya, C. S. Marzette, P. J. King, K. C. Underwood, S. J. & Lewis, J. M. (2009). The Role Of Upstream Midtropospheric Circulations In The Sierra Nevada Enabling Leeside (Spillover) Precipitation. Part II: A Secondary Atmospheric River Accompanying A Midlevel Jet. Journal Of Hydrometeorology, 10(6), Pp. 1327-1354.

31- Kumar, P. (2012). Hailstorm With Very Low Vertical Wind Shear And Tilt Over Trivandrum. American Meteorological Society.

32- Kuo, Y. H. Cheng, L. & Anthes, R. A. (1986). Mesoscale Analyses Of The Sichuan Flood Catastrophe, 11–15 July 1981. Monthly Weather Review, 114(11), Pp. 1984-2003.

33- Laing, A. G. (2004). Cases Of Heavy Precipitation And Flash Floods In The Caribbean During El Nino Winters. Journal Of Hydrometeorology, 5(4), Pp. 577-594.

34- Maddox, R. A. Chappell, C. F. & Hoxit, L. R. (1979). Synoptic And Meso-Α Scale Aspects Of Flash Flood Events. Bulletin Of The American Meteorological Society, 60(2), Pp. 115-123.

35- Schroeder, A. J. Gourley, J. J. Hardy, J. Henderson, J. J. Parhi, P. Rahmani, V. ... & Taraldsen, M. J. (2016). The Development Of A Flash Flood Severity Index. Journal Of Hydrology, 541, Pp. 523-532.

36- Sénési, S. Bougeault, P. Chèze, J. L. Cosentino, P. & Thepenier, R. M. (1996). The Vaison-La-Romaine Flash Flood: Mesoscale Analysis And Predictability Issues. Weather And Forecasting, 11(4), Pp. 417-442.

37- Underwood, S. J. Kaplan, M. L. & King, K. C. (2009). The Role Of Upstream Midtropospheric Circulations In The Sierra Nevada Enabling Leeside (Spillover) Precipitation. Part I: A Synoptic-Scale Analysis Of Spillover Precipitation And Flooding In A Leeside Basin. Journal Of Hydrometeorology, 10(6), Pp. 1309-1326.

38- Vaghefi, S. A. Keykhai, M. Jahanbakhshi, F. Sheikholeslami, J. Ahmadi, A. Yang, H. & Abbaspour, K. C. (2019). The Future Of Extreme Climate In Iran. Scientific Reports, 9(1), Pp. 1-11.

39- Yarnal, B. (1993). Synoptic Climatology In Environmental Analysis: A Primer. Belhaven.

40- Yarnal, B. & Diaz, H. F. (1986). Relationships Between Extremes Of The Southern Oscillation And The Winter Climate Of The Anglo‐American Pacific Coast. Journal Of Climatology, 6(2), Pp. 197-219.

41- Yarnal, B. & Frakes, B. (1997). Using Synoptic Climatology To Define Representative Discharge Events. International Journal Of Climatology: A Journal Of The Royal Meteorological Society, 17(3), Pp.  323-341.