پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 158 |
| تعداد شماره‌ها | 6,230 |
| تعداد مقالات | 67,764 |
| تعداد مشاهده مقاله | 115,148,180 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 89,908,552 |
شناسایی الگوهای گردش جوّی پدیدآورندۀ بارش‌های مهم همراه با بی‌هنجاری سرد در تهران: مقایسۀ دو روش خوشه‌بندی | ||
| فیزیک زمین و فضا | ||
| مقاله 10، دوره 43، شماره 2، مرداد 1396، صفحه 369-384 اصل مقاله (3.12 M) | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jesphys.2017.57884 | ||
| نویسندگان | ||
| سکینه خانسالاری1؛ علیرضا محب الحجه* 2؛ طیب رضیئی3؛ فرهنگ احمدی گیوی2 | ||
| 1دانشجوی دکتری، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران | ||
| 2دانشیار، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران | ||
| 3استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| پژوهش حاضر با هدف مقایسه و ارزیابی توانمندی دو روش خوشه‌بندی با پیش‌پردازشگر تحلیل مؤلفه‌های اصلی و روش تحلیل مؤلفه‌های اصلی با آرایۀ T، در شناسایی الگوهای گردش جوّی پدیدآورندۀ بارش‌های مهمِ تهران به انجام رسیده است. برای این منظور با استفاده از داده‌های بارش روزانه زمستانۀ ایستگاه مهرآباد در دورۀ آماری 2013-1951 تعداد 133 رویداد بارشی متوسط تا سنگین برای منطقه شناسایی شد. با اعمال دو روش طبقه‌بندی یاد شده در بالا بر روی داده‌های ارتفاع ژئوپتانسیلی روزهای یاد شده مستخرج از مراکز ملی پیش‌بینی محیطی/ مرکز ملی پژوهش جوّی (NCEP/NCAR)، 133 روز مورد مطالعه به ترتیب به 10 و 6 گروه مختلف، طبقه‌بندی شد و نتایج آن‌ها با استفاده از آزمون‌هایی، مقایسه و مشخص شد که الگوهای گردش جوّی به دست آمده از روش تحلیل مؤلفه‌های اصلی با آرایۀ T مناسب‌تر است و با واقعیت هماهنگی بیشتری دارند. از این رو با استفاده از نتایج این روش ارتباط بین رویدادهای بارشِ مهم تهران با الگوهای گردش جوّی پدیدآورندۀ آن‌ها مورد بحث قرار گرفت. نتایج نشان داد که هرچند هر شش الگوی گردش توانایی ایجاد بارش متوسط تا سنگین را در تهران دارا هستند، اما همۀ رویدادهای فرین به مقدار بیش از چهل میلی‌متر بر روز از آنِ دو الگوی اول و دوم بوده است. به‌جز الگوی پنجم، بی‌هنجاری دمایی در در هنگام رخداد بارش‌های مهم تهران دارای ساختار بارز دوقطبی با کشیدگی جنوب‌سوی هوای سرد در غرب کشور و به‌تناظر کشیدگی شمال‌سوی هوای گرم در شرق کشور است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| الگوی گردش جوی؛ بارش سنگین؛ تحلیل مؤلفه‌های اصلی با آرایۀ T؛ تحلیل مؤلفه‌های اصلی با آرایۀ S؛ خوشه‌بندی چندهسته‌ای؛ تهران | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Identification of atmospheric circulation patterns responsible for significant precipitation events with cold weather anomaly in Tehran: A comparison of two circulation classification methods | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Sakineh Khansalari1؛ Ali Reza Mohebalhojeh2؛ Tayyeb Raziei3؛ Farhang Ahmadi-Givi2 | ||
| 1Ph.D. Student, Department of Space Physics, Institute of Geophysics, University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| 2Associate Professor, Department of Space Physics, Institute of Geophysics, University of Tehran, Iran | ||
| 3Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREO), Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Daily precipitation records of Mehrabad synoptic station based in Tehran, for the period 1951–2013 was used to identify moderate to heavy cold weather precipitation events in the mainly rainy season of Iran which starts in October and ends in May. Mehrabad is one of the oldest stations in the country that holds the longest and most complete precipitation records available in the country with very few missing values; thus being suitable for identifying the types of precipitation events for the region and the associated atmospheric circulations. Following the Iranian Meteorological Organization definition, we identified moderate and heavy precipitation events for Tehran Province as the events for which total daily precipitation ranges from 5 to 20 mm and from 20 to 50 mm, respectively; but being characterized with anomalous cold weather conditions. This screening approach has resulted in a set of 133 days of moderate to heavy precipitation events featured with cold weather conditions, which is adequate for implementing a multivariate analysis. The 500 hPa geopotential height and relative vorticity, sea level pressure (SLP), 850 hPa wind field and advection of specific humidity at 00 UTC over the time period considered (October–May), covering a large geographical domain centred on Iran (20°E–70°E, 20°N–55°N) with a 2.5° latitude × 2.5° longitude spatial resolution were retrieved from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis archive (Kalnay et al., 1996; Kistler et al., 2001). In the present study the S- and T-mode Principal Component Analysis (PCA) were used for classifying the 500 hPa atmospheric circulations associated with the 133 precipitation events. The S-mode PCA with correlation as a similarity measure was used as a data reduction tool and pre-processor of K-means clustering method, while a T-mode PCA with correlation as a similarity measure was employed to classify 500 hPa atmospheric circulations independently. Based on the scree plot (Cattel, 1966) and the sampling errors of the eigenvalues (North et al., 1982) five and six PCs were retained for, respectively, for the S- and T-mode PCA applications. The retained PCs were orthogonally and obliquely rotated using varimax and promax criteria, respectively. For an S-mode PCA, we used varimax rotated PC scores as input for K-means clustering, resulting in 5 circulation types (CTs). But applying a T-mode PCA coupled with varimax (promax) rotation classified all the considered days into six CTs. The skills of K-means clustering and un-rotated, varimax and promax rotated T-mode PCA in classifying atmospheric circulations were examined using some indicators measuring the separability and equability of the identified groups of each classification method. The results suggest that the obliquely rotated T-mode PCA outperforms both K-means clustering and orthogonally rotated T-mode PCA in classifying atmospheric circulations. Each of the six CTs identified are capable of producing significant precipitation in Tehran, but all cases of heavy daily precipitation above 40 mm belong to the CT1 and CT2. Although various forms of tilt in mid-tropospheric geopotential trough are observed among the CTs, but the dominant tilting is that of the northeast–southwest direction, indicating the anti-cyclonic wave breaking. Except CT5, the CTs are associated with a dipolar structure in surface temperature anomaly consisting of a pair of negative and positive anomalies to the west and east of the country, respectively. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Atmospheric circulation pattern, T-mode principal component analysis, S-mode principal component analysis, k-means clustering, heavy precipitation, TEHRAN | ||
| مراجع | ||
|
حمیدیان، م.، علیجانی، ب. و صادقی، ع. ر.، 1389، شناسایی الگوهای همدیدی بارش‌های شدید شمال‌شرق ایران.، م. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 1، 1-16. بابایی فینی، ا. و فرج‌زاده اصل، م.، 1381، الگوهای تغییرات مکانی و زمانی بارش در ایران. م. مدرس علوم انسانی، زمستان 1381، دورۀ 6، شمارۀ 4، 51-70. حجازی‌زاده، ز. و فتاحی، 1.، 1386، تحلیل الگوهای سینوپتیکی بارش‌های زمستانۀ ایران. م. جغرافیا، شمارۀ 3. فتاحی، ا.، 1386، تأثیر پدیدۀ ENSOبر رفتار الگوهای گردش جوی ایران. دومین همایش مقابله با سوانح طبیعی، دانشکدۀ فنی دانشگاه تهران. فتاحی، ا. و رضیئی، ط.، 1389، الگوهای گردش جوی روزانه بر روی ایران. چهارمین کنفرانس منطقه‌ای تغیییر اقلیم. رضیئی، ط. و فتاحی، ا.، 1390، ارزیابی کاربرد داده‌های بارش NCEP/NCAR در پایش خشک‌سالی ایران. م. فیزیک زمین و فضا، 37(2)، 247-225. رضیئی، ط.، عزیزی، ق.، محمدی، ح. و خوش اخلاق، ف.، 1389، الگوهای گردش جوّ زمستانۀ تراز 500 هکتوپاسکال بر روی ایران و خاورمیانه. م. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 74، 17-34. رضیئی، ط.، مفیدی، ع. و زرین، آ.، 1388، مراکز فعالیت و الگوهای گردش جوّ زمستانۀ تراز 500 هکتوپاسکال روی خاورمیانه و ارتباط آن‌ها با بارش ایران. م. فیزیک زمین و فضا، 35 (1)، 141-121. علیجانی، ب.، 1378، نوسانات مکانی و زمانی ارتفاع سطح 500 هکتوپاسکال در مدیترانه و اثر آن بر اقلیم ایران در ماه فوریه. دومین کنفرانس منطقه‌ای تغییر اقلیم- سازمان هواشناسی کشور، آبان ماه. Bddka, J., Dievikovskjr, A., Gregor, Z. and Koleshr, J., 1961, The weather in Bohemia and Moravia under typical situations. Hydrometeorological Institute, Praha. [In Czech.] Cattel., R B., 1966, The scree test for the number of factors. Multivariate Behavioral Research, 1:2, 245–276. Compagnucci, R. H., Salles, M. A. and Canziani, P. O., 2001, The spatial and temporal behaviour of the lower stratospheric temperature over the Southern Hemisphere: the MSU view. Part I: data, methodology and temporal behavior. Int. J. Climatol., 21, 419–437. Compagnucci, R. H. and Richman, M. B., 2008, Can principal component analysis provide atmospheric circulation or teleconnection patterns? Int. J. Climatol., 28, 703–726. Corte-Real, J., Qian, B. and Xu, H., 1998, Regional climate change in Portugal: Precipitation variability associated with large-scale atmospheric circulation. Int. J. Climatol., 18, 619–635. Drowsdowsky, W., 1993, An analysis of Australian seasonal rainfall anomalies: 1950-1987. I: Spatial patterns. Int. J. Climatol., 13,1–30. Esteban, P., Martin-Vide, J. and Mases, M., 2006, Daily atmospheric circulation catalogue for western Europe using multivariate techniques. Int. J. Climatol., 26, 1501–1515. Frakes, B. and Yarnal, B., 1997, A procedure for blending manual and correlation- based synoptic classification. Int. J. Climatol., 17, 1381-1396. James, I. N., 1994, Introduction to Circulating Atmospheres. Cambridge University Press, 416 pp. Huth, R., Beck, C., Philipp, A., Demuzere, M., Ustrnul, Z., Cahynová, Kyselý J. and Tveito, O. E., 2008, Classifications of atmospheric circulation patterns: Recent advances and applications, Trends and Directions in Climate Research. Ann. N.Y. Acad. Sci., 1146, 105–152. Huth, R., 1993, An example of using the obliquely rotated principal components to detect circulation types over Europe. Meteorol. Z., NF, 2, 285–293. Huth, R., 1996, An intercomparison of computer-assisted circulation classification methods. Int. J. Climatol., 16, 893- 922. Huth, R., 1997, Continental-scale circulation in the UKHI GCM. J. Climate, 10, 1545–1561. Huth, R., 2001, Disaggregating climatic trends by classification of circulation patterns. Int. J. Climatol., 21, 135–153. Kalnay, E., Kanamitsu, M., Kistler, R., Collins, W., Deaven, D., Gandin, L., Iredell, M., Saha, S., White, G., Woollen, J., Zhu, Y., Leetmaa, A., Reynolds, B., Chelliah, M., Ebisuzaki, W., Higgins, W., Janowiak, J., Mo, KC., Ropelewski, C., Wang, J., Roy, J. and Joseph, D., 1996, The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project. Bulletin of the American Meteorological Society, 77, 437–471. Kidson, J. W., 2000, An analysis of New Zealand synoptic types and their use in defining weather regimes. Int. J. Climatol., 20, 299–316. Kistler R., Kalnay E., Collins W., Saha S., White G., Woollen J., Chelliah M., Ebisuzaki W., Kanamitsu M., Kousky V., van den Dool H., Jenne R. and Fiorino M., 2001, The NCEP/NCAR 50-Year Reanalyses: monthly means CD-ROM and documentation. Bulletin of the American Meteorological Society, 82, 247–268. Kysely, J. and Huth, R., 2006, Changes in atmospheric circulation over Europe detected by objective and subjective methods. Theo. Appl. Climatol., 85, 19–36. North, G. R., Bell, T. L. and Cahalan, R. F., 1982, Sampling errors in the estimation of empirical orthogonal functions. Mon. Wea. Rev., 110, 699-706. Raziei, T., Bordi, I., Pereira, L. S., Corte-Real, J. and Santos, J. A., 2012a, Relationship between daily atmospheric circulation patterns and winter dry/wet spells in western Iran. Int. J. Climatol., 32, 1056–1068. Raziei, T., Bordi, I., Santos, J. A. and Mofidi, A., 2013, Atmospheric circulation types and winter daily precipitation in Iran. Int. J. Climatol., 33, 2232–2246. Richman, M. B., 1981, Obliquely rotated principal components: An improved meteorological map typing technique? J. Appl. Meteor., 20, 1145–1159. Richman, M. B., 1983, Specification of complex modes of circulation with T-mode factor analysis. Preprints 2nd International Meeting on Statistical Climatology, National Institute of Meteorology and Geophysics: Lisbon, 5.1.1–5.1.8. Richman, M. B., 1986, Rotation of principal components. Int. J. Climatol., 6, 293–335. Thorncroft, C. D., Hoskins, B. J. and McIntyre, M. E., 1993, Two paradigms of baroclinic-wave life-cycle behaviour. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., 119, 17–55. Vallis, G. K., 2006, Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics: Fundamentals and Large-scale circulation. Cambridge University Press, 745 pp. Yarnal, B., 1993, Synoptic Climatology in Environmental Analysis. Belhaven Press, London. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,798 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 627 |
||