بررسی پیوند نوسان‌های مادن‌- جولیان با النینو- نوسان‌های جنوبی و بازخورد آن بر بارش‌های پاییزه استان فارس

نوع مقاله: مقاله تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 مرکز پژوهش‌های علوم جوی‌اقیانوسی دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

2 دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

النینو- نوسان­های جنوبی (ENSO) و نوسان­های مادن‌- جولیان (MJO) دو پدیده بزرگ­مقیاس جوی‌- اقیانوسی در پهنه­های استوایی اقیانوس آرام و هند هستند که بر نوسان­های اقلیمی گستره­های استوایی تا جنب حاره­ای تأثیر قابل توجهی می­گذارند. در این پژوهش، پس از تعریف فازهای مثبت و منفی MJO، برهم‌کنش این فازها با فازهای ENSO ارزیابی و تأثیر این برهم‌کنش بر ابرناکی و روانش رطوبت در سطح خاورمیانه و اقیانوس­های آرام و هند بررسی و بازخورد این روانش رطوبتی بر رخداد بارش پاییزه 9 ایستگاه همدیدی و باران‌سنجی استان فارس در بازه زمانی 2013-1974 واکاوی شد. در دوران النینو، احتمال رخداد هریک از فازهای مثبت یا منفی MJO  تقریبا یکسان است در‌‌حالی‌که در دوران لانینا، احتمال رخداد فاز مثبت MJO نزدیک به دو برابر فاز منفی است. چیرگی فاز منفی MJO در دوران النینو با افزایش کارکردهای همرفتی در گستره­های استوایی غرب اقیانوس هند و تا اندازه­ای در شرق اقیانوس آرام همراه است. این همزمانی، وزش بادهای نمناک شرقی را از اقیانوس هند به سوی شبه‌جزیره عربستان، خلیج فارس و جنوب ایران افزایش می‏دهد. در دوران النینو، بارش و احتمال رخداد آن در فاز منفی MJO در همه ایستگاه­های بررسی شده به‌گونه معنی­داری بیشتر از مقادیر مشابه در دوران فاز مثبتMJO  است. در دوران لانینا، چیرگی رخداد فاز مثبت یا منفی MJO، ویژگی­های بارش فارس نوسان درخور‌ توجهی نداشت.
با چیرگی فاز منفی MJO در دوران النینو، بیشترین و کمترین افزایش شدت بارش نسبت به فاز مثبت در این دوران، در بخش­های شرقی و جنوب­شرقی استان فارس به‌ترتیب به اندازه 20-5 و 100-80 درصد است. در بیشتر گستره­های مرکزی و جنوب­غربی استان، افزایش 60-40 درصدی و در بخش­های شمالی و جنوب­شرقی، افزایش 110-60 درصدی احتمال رخداد بارش فاز منفی MJO در دوران گرم ENSO نسبت به فاز مثبت آن در دوران گرم دیده می­شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

On the Madden-Julian Oscillations and El Niño-Southern Oscillation connection and their feedback on autumnal precipitation in Fars province, Iran

نویسندگان [English]

  • Sedighe Mehravar 1
  • Habib Alah Ghaedamini 1
  • Mohammad Jafar Nazemosadat 2
1 Atmospheric-Oceanic Researches Center, Shiraz University, Shiraz, Iran
2 Atmospheric-Oceanic Researches Center, Shiraz University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

The Madden-Julian Oscillation (MJO) and El Niño Southern Oscillation (ENSO) are known as the primary modes of large-scale climate variability in the equatorial parts of the Indian and Pacific Oceans, respectively. The present study has made an effort to analyze interactions of these two oscillations during boreal autumn and the feedback of these interactions on the occurrence of dry or wet periods in Fars province. Cold and warm phases of ENSO (La Niña and El Niño, respectively) are then classified according to the size of the SOI. Then positive and negative phases of the MJO were defined according to the algebraic sign of the real-time multivariate MJO series 1 (RMM1). Daily values of October-December precipitation data of 9 synoptic stations of Fars province were obtained for the 1974-2013 period.
Precipitation amount and the occurrence probability of precipitation were investigated for La Niña, El Niño MJO positive phase, MJO negative phase and other four combinations of these phases. Since the impacts of ENSO or MJO phases on precipitation variability had been studied previously, the present study mainly motivated to investigate precipitation characteristics for the episodes that El Nino or La Nina events were concurrent with the MJO positive phase (El-P or La-P, respectively) or MJO negative phase (El-N and La-N, respectively). The characteristics of atmospheric circulation and vapor transport over the ocean waters and the Middle East are then investigated to justify the obtained results.
Some parameters including precipitation, intensity and occurrence probability of a rainy day were computed for all phases, separately. The ratio between these parameters during opposite phases was computed and spatially mapped to evaluate the effects of the interactions.
The results indicated that the frequency of the positive and negative MJO phases is significantly associated with the ENSO condition. Differences between the frequency of the positive and negative MJO phases during the El Niño events were found to be insignificant. Contrariwise, during the El Niño events, the frequency and occurrence probability of the positive MJO phase are about twice than corresponding statistics during the MJO negative phase. It was found that ENSO and MJO have a significant influence on autumnal precipitation in Fars province. During El Niño or negative MJO phase, the mean occurrence probability and intensity of precipitation were significantly greater than the corresponding values during La Nina or positive MJO in Fars. For almost entire parts and for the periods of El Nino, precipitation has significantly enhanced or suppressed during the negative and positive MJO phase, respectively. On the other hand, such differences are not significant when the opposite phases of the MJO have concurred with the La Nina events. Compare to El-P, mean precipitation during El-N has increased by about 300% in the southeast and about 70% in the eastern districts. When the El-N phase has prevailed, the autumnal precipitation intensity has increased about 40-110% and 4-40% over the southern and northern area of Fars, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • El Niño
  • La Niña
  • Southern Oscillation
  • autumn rainfall
  • Fars province

احمدی‌گیوی، ف.، پرهیزکار، د. و حجام، س.، 1388، بررسی اثر انسو بر توزیع بارش فصلی ایران در دوره 2000-1971: مجله فیزیک زمین و فضا، 35(4)، 95-113.

خورشید‌دوست، ع. م.، و قویدل‌رحیمی، ی.، 1385، ارزیابی اثر پدیده انسو بر تغییرپذیری بارش‌های فصلی استان آذربایجان‌شرقی با استفاده از شاخص چندمتغیرة انسو: مجله پژوهش‌های جغرافیایی، 38 (57)، 15-26.

قائدامینی، ح. و ناظم السادات، س. م. ج.، 1391، ارزیابی نشان پدیده نوسان های مادن-جولیان بر رخداد بارش­های روزانه استان­های سیستان و بلوچستان و فارس ، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 26، (6)، 1372-1383.

ناظم‌‌السادات، س. م. ج.، و قائد امینی، ح.، 1387، بررسی تأثیر نوسانات مادن- جولیان بر وقوع کرانه بالایی و پایینی بارش (سیلاب و خشکی) ماه­های بهمن تا فروردین در استان فارس: مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی (دانشگاه صنعتی اصفهان)، 12(46)، 77-89..

ناظم‌‌السادات، س. م. ج.، و قائد امینی، ح.، 1390، ارزیابی تأثیر پدیده مادن- جولیان (MJO) بر رخداد دوره‌های خشک و تر در استان فارس: مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، 15(55)، 13-25.

ناظم‌السادات، س. م. ج.، مهرآور، ص.، و قائد امینی، ح.، 1392، ارزیابی برهم­کنش همزمان پدیده­های ENSO و MJO بر رخداد دوران­های تر و خشک در ایران: مجله تحقیقات منابع آب ایران، 9(1)، 48-60.

Cheng, Q., Bonham-Carter, G. F., and Raines, G. L., 2001, GeoDAS- A new GIS system for spatial analysis of geochemical data sets for mineral exploration and environmental assessment: The 20th International Geochemical Exploration Symposium (IGES), 6-10 May, Santiago de Chile, 42-43.

Girishkumar, M. S., Suprit, K., Vishun, S., Thanga Prakash, V. P., and Ravichandran, M., 2015, The role of ENSO and MJO on rapid intensification of tropical cyclones in the Bay of Bengal during October–December: Theoretical and Applied Climatology, 120(3-4), 797-810.

Hendon, H. H., Wheeler, M. C., and Zhang, C., 2007, Seasonal dependence of the MJO–ENSO relationship: Journal of Climate, 20(3), 531–543.

Hoell, A., Barlow, M., Wheeler, M. C., and Funk, C., 2014, Disruptions of El Niño–Southern Oscillation teleconnections by the Madden-Julian oscillation: Geophysical Research Letter, 41(3), 998-1004.

Jiang, Y., Zhai, P., and Wang, O., 2005, Variability of summer atmospheric moisture flux and its effect on precipitation over East China: Journal of Meteorological Research, 19(4), 469-478.

Kessler, W. S., and Kleeman, R., 2000, Rectification of the Madden-Julian oscillation into the ENSO cycle: Journal of Climate, 13(20), 3560−3575.

McPhaden, M. J., Zhang, X., Hendon, H. H., and Wheeler, M. C., 2006,  Large scale dynamics and MJO forcing of ENSO variability: Geophysical research letters, 33(16).

Moon, J. Y., Wang, B., and Ha, K. J., 2011, ENSO regulation of MJO teleconnection: Climate Dynamics, 37(5), 1133–1149.

Nazemosadat, M. J., and Cordery, I., 2000, On the relationships between ENSO and autumn rainfall in Iran: Interaction Journal of Climatology, 20(1), 47-61.

Nazemosadat, M. J., and Ghaedamini, H., 2010, On the relationships between the Maden-Julian oscillation and precipitation variability in southern Iran and the Arabian Peninsula: Atmospheric circulation analysis: Journal of Climate, 23(4), 887-904.

Nazemosadat, M. J., and Ghasemi, A. R., 2004, Quantifying the ENSO related shifts in the intensity and probability of drought and wet periods in Iran: Journal of Climate, 17(20), 4005-4018.

Pai, D. S., Bhate, J, Sreejith, O. P., and Hatwar, H. R., 2011, Impact of MJO on the intraseasonal variation of summer monsoon rainfall over India: Climate Dynamics, 36(1), 41–55.

Ropelewski, C. F., and Halpert, M. S., 1996, Quantifying southern oscillation-precipitation relationships: Journal of Climate, 10(9), 1043-1059.

Tang, Y., and Yu, B., 2008, MJO and its relationship to ENSO: Journal of Geophysical Research, 113.

Tobler, W., 1970, A computer movie simulating urban growth in the Detroit region: Economic Geography, 46, 234-240.

Trenberth, K. E., 1997, The definition of El Niño: Bulletin of American Meteorological Society, 78, 2771-2777.

Wheeler, M., and Hendon, H., 2004., An all-season real-time multivariate MJO index, Development of an index for monitoring and prediction: Monthly Weather Review, 132(8), 1917-1932.

Zhang, C., and Gottschalck, J., 2002, SST anomalies of ENSO and the Madden–Julian oscillation in the equatorial Pacific: Journal of Climate, 15, 2429–2445.

Walker, G. T., and Bliss, E. W., 1932, World Weather: Memoirs of the Royal Meteorological Society, 4 (36), 53-84.