مطالعات جغرافیایی مناطق خشک

مطالعات جغرافیایی مناطق خشک

تأثیر خشکسالی‌های اخیر بر وقوع گرد و غبار در استان آذربایجان شرقی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان شرقی، ایران
2 مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان شرقی
چکیده
هدف: بررسی ارتباط خشکسالی­‌ها با تعداد روزهای همراه با پدیده گرد و غبار در استان آذربایجان شرقی.
روش و داده: ابتدا با استفاده از معادله همبستگی، خلأ آماری داده­‌های مشاهداتی تعداد روزهای همراه با گرد و غبار ایستگاه‌­های سینوپتیک استان در بازه زمانی ۳۰ سال اخیر تکمیل گردید. سپس، وجود روند این داده‌­ها با استفاده از آزمون من-کندال بررسی گردید. فراوانی و شدت خشکسالی­‌های هواشناسی به روش SPEI در محیط برنامه R محاسبه شده و در ادامه، تأثیر خشکسالی­‌ها بر وقوع پدیده گرد و غبار از طریق آزمون همبستگی اسپیرمن ارزیابی شد.
یافته‌­ها: وجود روند در سری داده‌­های تعداد روزهای همراه با گرد و غبار در سطح معنی­‌دار ۰/۰۵ در ایستگاه‌­های هواشناسی منتخب استان تأیید شده و مقادیر شیب سن نیز بیانگر افزایشی بودن این روند است. نتایج شاخص SPEI نشان می­‌دهد که دوره‌­های خشکی، بالاخص در نیمه دوم بازه آماری، در منطقه در حال گسترش است. از طرف دیگر، وجود همبستگی معنی‌­دار در سطح ۰/۰۱ بین تعداد روزهای همراه با گرد و غبار با شاخص خشکسالی SPEI-6 مشاهده گردید؛ این رابطه حالت عکس داشته، بدین معنی که با کاهش مقدار شاخص خشکسالی، به تعداد روزهای همراه با گرد و غبار در سطح استان آذربایجان شرقی افزوده می­‌شود.
نتیجه‌­گیری: پلایای دریاچه ارومیه به عنوان کانون­‌های اصلی ایجاد گرد و غبار محلی بوده و این واقعیت بر اساس همبستگی موجود بین تعداد روزهای همراه با گرد و غبار با شاخص SPEI و نیز مشاهده ذرات معلق با منشأ دریاچه‌­ای در هوای ایستگاه‌­های مناطق مجاور این دریاچه، مورد تأیید است.
نوآوری و کاربردها: این تحقیق درصدد آشکارسازی همبستگی بین وقوع پدیده گرد و غبار در ارتباط با تداوم خشکسالی­‌ها و گسترش پلایای دریاچه ارومیه بوده که بر اساس جدیدترین آمار ایستگاه­‌های هواشناسی، شاخص SPEI را محاسبه کرده است. انجام این قبیل تحقیقات برای ارزیابی توزیع زمانی-مکانی فرسایش بادی، شناسایی مناطق در معرض خطر بیابان‌زایی و تدوین استراتژی‌های کنترل این مناطق بسیار ضروری است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

The impact of recent droughts on the occurrence of dust in East Azerbaijan province

نویسندگان English

Jamshid Yarahmadi 1
Hoshang Behrawan 1
Mehdi Eshahi 2
1 East Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Tabriz, Iran
2 East Azarbaijan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Tabriz, Iran
چکیده English

Aim: Investigation of the relationship between droughts and the number of days associated with dust in East Azerbaijan Province. 
Material & Method: First, using the correlation equation, the missing value of the number of days with dust of the synoptic stations was completed in the last 30 years. Then, the trend of this data was checked using the Mann-Kendall test. The frequency and severity of droughts were calculated using the SPEI method in the R program. The impact of droughts on the occurrence of dust was evaluated through the Spearman correlation test.
Finding: The presence of a trend in the data series at a significant level of 0.05 has been confirmed, and Sen’s slope values also indicate that this trend is increasing. The results of the SPEI index show that drought periods are expanding, especially in the second half of the selected period in the region. On the other hand, there was a significant correlation at the 0.01 level between the number of days with dust and the SPEI-6 drought index.
Conclusion: The playa of Urmia Lake is the main focus of local dust generation, and this fact is confirmed based on the correlation between the dust and the SPEI index and the observation of suspended particles with lake origin in the air of the stations near this lake. 
Innovation: This research aims to reveal the correlation between the occurrence of dust phenomena in connection with the continuation of droughts and the expansion of the playa of Lake Urmia, which has calculated the SPEI index based on the latest statistics of meteorological stations. Conducting such research is necessary to evaluate the tempo-spatial distribution of wind erosion, identify areas at risk of desertification, and formulate control strategies for these areas.

کلیدواژه‌ها English

Drought
Dust
Correlation
East Azarbijan
  1. Introduction

Dust storms are meteorological phenomena triggered by turbulent winds that remove loose sand from exposed dry topsoil in arid and semi-arid areas, causing the movement of sand dunes or airborne dust. Dust storms have a linear correlation with climate variables, and today, with the acceptance of climate change, its frequency and intensity are expected to increase in countries located in the arid and semi-arid belt. The issue of atmospheric dust has garnered growing attention in recent years and has resulted in significant damage and casualties worldwide annually. The phenomenon of dust and the movement of quicksand are considered important processes of land destruction and serious challenges in the world. Climatic factors also play a significant role in these phenomena. Therefore, investigating and recognizing these factors and their impact on the mobility of quicksand and the intensification of dust phenomena is an undeniable necessity to prevent the escalation of environmental crises in the future. The recent droughts have exacerbated the drying of Lake Urmia, leading to a significant expansion of its dry bed. This situation has increased the possibility of wind erosion and dust storms in the Lake Urmia basin. In this study, we aimed to investigate the impact of drought frequency and severity on dusty days in the East Azerbaijan province over the past 30 years (1990-2020). Conducting this research is essential for evaluating the temporal-spatial distribution of wind erosion, identifying areas at risk of desertification, and developing control strategies for these areas.

  1. Materials and methods

The studied area is East Azerbaijan province, located northwest of Iran. Based on the archival information of East Azarbaijan Province Meteorological Department, from the total of 19 active synoptic stations in this province, 10 meteorological synoptic stations that have long-term statistics in the last 30 years (1990-2020) were selected for use in this research First, using the correlation equation, the missing value of the number of days with dust of the synoptic stations was completed in the last 30 years. The homogeneity of the meteorological data series was assessed using the non-parametric run test, which involved selecting the median of the data in the SPSS software environment. The homogeneity of the data was assessed using the P-value. A P-value less than the significance level of 0.05 indicates rejection of the null hypothesis or rejection of the randomness of the data. Then, the trend of this data was checked using the Mann-Kendall test. The frequency and severity of droughts were calculated using the SPEI method in the R program. Then, the impact of droughts on the occurrence of dust was evaluated through the Spearman correlation test.

  1. Discussion and results

The missing data of the number of days with dust in the selected stations was completed based on the Spearman correlation test between the data series of these stations and linear regression calculation for the recent 30-year period (1999-2020). The run test results showed that the null hypothesis was confirmed at a significance level of 0.05 in four stations as Jolfa, Maragheh, Sarab, and Kalibar. In the rest of the stations, the number of days with dust data is not homogeneous. A trend in the data series at a significant level of 0.05 has been confirmed, and the Sen’s slope values also indicate that this trend is increasing. The results of the SPEI index show that drought periods are expanding, especially in the second half of the selected period in the region. On the other hand, there was a significant correlation at the 0.01 level between the number of days with dust and the SPEI-6 drought index.

  1. Conclusion

The playa of Urmia Lake is the main focus of local dust generation, and this fact is confirmed based on the correlation between the dust and the SPEI index, as well as the observation of suspended particles with lake origin in the air of the stations near this lake. However, demonstrating the impact of prolonged droughts and the enlargement of the dry bed of Lake Urmia on local dust requires ongoing and precise monitoring of the quantitative and qualitative attributes of wind deposits at all meteorological stations in this area.

  1. Aknowledgmant & Funding

This work was supported by the Research Institute of Forests and Rangelands (RIFR) of IRAN.

The authors are thankful to all interview participants for supporting this research.

  1. Conflict of Interest

The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.

ابراهیمی خوسفی، زهره، ابراهیمی، محسن، میراکبری، مریم و سلیمانی ساردو، مجتبی. (1400). بررسی تأثیر خشکسالی بر رویداد گردوغبار استان کرمان با استفاده از داده‌های هواشناسی و تصاویر ماهواره‌ای. خشک بوم، 11(2)، 133-151، doi: 10.29252/aridbiom.2023.18595.1894

ارحامی، محمد؛ حسین مردی، علی؛ شرف بافی، شیرین؛ کریمی، نیما؛ یونس‌زاده، سهیلا و حیدری، پریسا. (1395). شناسایی و اولویت‌بندی کانون­های ایجاد گرد و غبار در بستر و حریم دریاچه ارومیه، گزارش سوم پروژه تحقیقاتی مرکز تحقیقات سنجش از دور (RSRC) دانشگاه صنعتی شریف، ص 381

انصاری قوجقار، محمد؛ پورغلام آمیجی، مسعود و عراقی نژاد، شهاب. (1399). بررسی رابطه بین خشک‌سالی و روند فراوانی طوفان‌های گردوغبار در غرب و جنوب غرب کشور، مجله تحقیقات آب و خاک ایران (مجله علوم کشاورزی سابق)،11(51)، 2851-2839. 10.22059/ijswr.2020.304439.668648

بروغنی، مهدی؛ مرادی، حمیدرضا؛ زنگنه اسدی، محمدعلی و پورهاشمی، سیما. (۱۳۹۸). ارزیابی نقش خشکسالی درفراوانی وقوع گرد و غبار در استان خراسان رضوی، فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط‌زیست. ۲۱(۵)، ۱۰۹-۱۲۱. https://sanad.iau.ir/Journal/jest/Article/836678

راوان، پریسا، احمدی بیرگانی، حسام و سروشیان، آرمین. (1398). پهنه­بندی مکانی تغییرات عناصر موجود در ذرات گرد و غبار حوضه آبریز دریاچه ارومیه، فیزیک زمین و فضا، 3(45)، 667-686. 10.22059/jesphys.2019.281978.1007122

راهی، غلامرضا؛ بحرینی، فاطمه؛ خسروشاهی، محمد و بیابانی، لیلا. (1401). تأثیر خشکسالی­ها بر فراوانی وقوع پدیده گرد و غبار (مطالعه موردی: استان بوشهر)، پژوهش­های حفاظت آب و خاک، 29(1)، 31-51.  10.22069/jwsc.2022.19677.3511

زهتابیان، غلامرضا، جعفری، مهدی، احمدی، حسن، مصباح‌زاده، طیبه و نوروزی، علی اکبر. (1398). تحلیل سیستم‌‌های سینوپتیک و بررسی روند تغییرات گرد و غبار (مطالعه موردی: اردستان). پژوهش‌های محیط زیست. 10(19)، 281-292. https://www.iraneiap.ir/article_102355.html?lang=fa

عراقی نژاد، شهاب؛ انصاری قوجقار، محمد؛ بذرافشن، جواد و هورفر، عبدالحسین. (1398). بررسی روند فراوانی روزهای همراه با طوفان­های گرد و غبار و ارتباط آن با عناصر اقلیمی (مطالعه موردی: استان لرستان)، مجله تحقیقات آب و خاک ایران (مجله علوم کشاورزی سابق)، 9(50)، 2289-230.  10.22059/ijswr.2018.259959.667940

غلامی، فاطمه، مصباح زاده، طیبه و زهتابیان، غلامرضا. (1400). بررسی خشکسالی با استفاده از شاخص SPEI و ارتباط آن با وقوع گردوغبار (مطالعه موردی: استان خوزستان). تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 28(1)، 11-20. .doi: 10.22092/ijrdr.2021.123847

گوهری، زهرا؛ آرا، هایده؛ و معماریان خلیل‌آباد، هادی. (1398). بررسی تطبیقی شاخص­های اقلیمی و ماهواره­ای در روند تغییرات پهنه­های ماسه­ای شهرستان سرخس، پژوهش­های فرسایش محیطی، 4(36)، 52-69. 20.1001.1.22517812.1398.9.4.3.3

محمدی، بختیار. (1390). تحلیل روند بارش سالانه ایران، جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی، 3(43)، 95-106. https://gep.ui.ac.ir/article_18508.html

یارمرادی، زهرا؛ نصیری، بهروز؛ کرم‌پور، مصطفی و محمدی، غلامحسن. (1397). تحلیل روند فراوانی روزهای گرد و غباری در نیمه شرقی ایران در ارتباط با نوسانات اقلیمی، مهندسی اکوسیستم بیابان، 7(18)، 1-14. 10.22052/deej.2018.7.18.1

Boroughani, M., Hashemi, H., Hosseini, S.H., Pourhashemi, S. and Berndtsson, R. (2020) Desiccating Lake Urmia: A New Dust Source of Regional Importance. IEEE GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING LETTERS 17(9), 1483-1487.
Ferguson, L., Polito, V., Kallsen, C.J.P.p.m., 4th ed. Davis, CA, USA, University of California Fruit and Center, N.R.I. (2005) The pistachio tree; botany and physiology and factors that affect yield. 31-39.
Goudie, A. (2014) Review Desert dust and human health disorders. Environment International 63(3), 101-113.
Hamzeh, N.H., Kaskaoutis, D.G., Rashki, A. and Mohammadpour, K. (2021) Long-Term Variability of Dust Events in Southwestern Iran and Its Relationship with the Drought. Atmosphere 12(10).
Hamzehpour, N., Marcolli, C., Klumpp, K., Thöny, D. and Peter, T. (2022) The Urmia Playa as source of airborne dust and ice nucleating particles – Part 2: Unraveling the relationship between soil dust composition and ice-nucleation activity. Atmos. Chem. Phys. Discuss. https://acp.copernicus.org/articles/22/14931/2022/acp-22-14931-2022-discussion.html.
Javadian, M., Behrangi, A. and Sorooshian, A. (2019) Impact of drought on dust storms: a case study over Southwest Iran. Environmental Research Letters 14(12). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ab574e
Modarres, R. and Mohit Esfahani, P. (2021) Dust storm frequency in relation to extreme droughts in arid regions of Iran, pp. EGU21-1810. https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU21/EGU21-1810.html.
Teng, Y., Zhan, J., Liu, W., Sun, Y., Agyemang, F.B., Liang, L. and Li, Z. (2021) Spatiotemporal dynamics and drivers of wind erosion on the Qinghai-Tibet Plateau, China. Ecological Indicators 123. 10.1016/j.ecolind.2021.107340
Yahya, B.M. and Seker, D.Z. (2018) The Impact of Dust and Sandstorms in Increasing Drought Areas in Nineveh Province, North-western Iraq. Journal of Asian and African Studies 54(3), 346-359. 10.1177/0021909618812913

  • تاریخ دریافت 19 آذر 1402
  • تاریخ بازنگری 20 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 25 دی 1402
  • تاریخ انتشار 13 بهمن 1403