Nivar

Nivar

Analysis of Spatio-Temporal Variations of the Average Snow Cover During the Cold Seasons in the Northwest of Iran

Document Type : Original Article

Authors
Seyed Hossein Mirmousavi 1
Zahra Heidari Monfared 2
1 Associate Professor, Faculty member of Zanjan University, Zanjan, Iran.
2 PhD student of Climatology, Zanjan University
10.30467/nivar.2024.437745.1279
Abstract
In the current research, in order to investigate the spatial and temporal changes in the extent of snow cover in the northwest, the snow cover analysis data from the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), version (ERA5) with a spatial resolution of 25 x 0.25 0.0 was received during the statistical period from 1982 to 2022 and then divided into four ten-year periods. In order to analyze spatial autocorrelation changes, global Moran indices and hot spot analysis (Getis-Ord Gi*) were used at the significance level of 90, 95 and 99%. Also, to determine the effect of temperature and snowfall on the amount of snow cover, the trend of changes in the average minimum temperature and monthly snowfall of 20 synoptic stations in the northwest region was investigated using the Mann-Kendall test and linear regression. The results of the present research showed that in the studied area, the snow cover has spatial autocorrelation and a strong cluster pattern. During the first decade to the end of the third decade, under the influence of the strong positive anomaly of the average minimum temperature (with an increasing trend), the amount of snow cover has decreased in all months of the cold season of the year, and sometimes in some months such as February (with threshold (the snow cover coefficient is 0.303 and higher) this trend of decreasing value is more noticeable. However, in the fourth decade, the amount and width (number of pixels) of snow cover has increased in all months of the cold season. With the point that the high values of the snow cover coefficient occurred in fewer ranges (number of pixels). The amount of precipitation in the 99th percentile has increased significantly during the last decade under study, and this has caused the snow cover to increase relatively compared to the first to third decades, although in general, the amount of snow cover In the whole area of the northwest, there has been a noticeable decrease during the last four decades.
Keywords
Snow Cover
Spatial Analysis
Moran's Index
Hot spot Analysis
Northwest Iran
Subjects
  1. انتظامی، ه؛ علوی‌پناه، س. ک؛ درویشی بلورانی، ع؛ متین‌فر، ح و چپی، ک، 1396، مقایسه‌ی دو روش NDSI و LSU در برآورد سطح برف به وسیله‌ی سنجنده‌ی MODIS (مطالعه‌ی موردی: حوضه آبخیز سقز)، پژوهش‌های جغرافیای طلبعی، شماره دوم، صص 207- 219.
  2. انتظامی، ه؛ مجرد، ف؛ دارند، م و شهابی، م، 1400، بررسی روند تغییرات سطح پوشش برف در حوضه‌ی سفید رود با استفاده از سنجش از دور، جغرافیا و پایداری محیط، شماره 39، صص 1- 18. http://ges.razi.ac.ir/
  3. بابازاده، س. ا و جاوری، ا. 1388. تحلیل رگرسیونی داده‌های اقلیمی با استفاده از ایستگاه‌های انتخابی ایران، جغرافیا و برنامه‌ریزی منطقه‌ای، پیش شماره پاییز و زمستان، شماره 22، صص 95-107.
  4. حیدری منفرد، ز. 1402. تحلیل فضایی ویژگی‌های برف در منطقه شمال­غرب ایران، پایان نامه جهت دریافت درجه دکتری، رشته جغرافیای طبیعی، گرایش اقلیم شناسی همدیدی، دانشگاه زنجان، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، صص 279- 1.
  5. داداشی، م؛ مختاری، م. ح؛ طیبا، ع؛ زرنگ، ن و حسن آبادی، ع، 1393، محاسبه سطح برف با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS (مطالعه موردی استان تهران)، نخستین همایش ملّی کاربرد مدل‌های پیشرفته تحلیل فضایی (سنجش از دور و GIS)، 5 و 6 اسفند ماه 1393، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد.
  6. رایگانی، ب؛ خواجه‌الدین، س.ج؛ سلطانی، ک و براتی، س، 1387، محاسبه تغییرات نقشه‌های پوشش برفی تهیه شده از تصاویر ماهواره‌ای MODIS در دوره­های فاقد تصویر، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، شماره 44، تابستان 1387، صص 315- 331.
  7. روحانی، ح، جعفری‌زاده، م، حشمت‌پور، ع، سلمانی، ح و کاشانی، م. 1392. بررسی روند تغییرات بلند مدت بارش در حوضه آبخیز گرگانرود- استان گلستان، مجموعه مقالات اولین همایش ملّی مدیریت منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، صص 1- 10.
  8. سلیمانی، ک؛ درویشی، ش؛ شکریان، ف و رشیدپور، م، 1397، پایش تغییرات زمانی- مکانی پوشش برف با استفاده از تصاویر MODIS (مطالعه موردی: استان کردستان)، سنجش از دور و GIS ایران، شماره سوم، پاییز 1397، صص 77- 104.
  9. سیف‌الدینی، ف و منصوریان، ح، 1390، تحلیل الگوی تمرکز خدمات شهری و آثار زیست محیطی آن در شهر تهران، محیط شناسی، شماره 60، صص 64- 53.
  10. شرافت، م و فتح‌نیا، ا. 1398، پایش تغییرات فضایی - زمانی سطوح برفی زاگرس با استفاده از تصاویر NOAA-AHRR، برنامه‌ریزی و آمایش فضا، 2، صص 194- 172.
  11. عباسی، ص و رستمی، ن. 1400. تحلیل روند بلند مدت و بررسی رابطه بین سری‌های اقلیمی و هیدورلوژیکی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز سد ایلام)، ترویج و توسعه آبخیزداری، شماره 33، صص 30- 39.
  12. عزیزی، ع؛ کتیرایی، ف و رحمت پناه، ع، 1396، ب، تحلیل حوادث شبکه آب شهری با شاخص Getis-Ord Gi* در سامانه اطلاعات مکانی مطالعه موردی: شهر اصفهان، نخستین همایش بین‌المللی سامانه اطلاعات جغرافیایی جاده ابریشم. COI: SILK01_051، https://civilica.com/doc/717362/
  13. عزیزی، ق، رحیمی، م، محمدی، ح و خوش اخلاق، ف. 1396، الف، تغییرات زمانی- مکانی پوشش برف دامنه‌های جنوبی البرز مرکزی، جغرافیای طبیعی، شماره 3، صص 381- 393.
  14. عساکره، ح. 1390. مبانی اقلیم شناسی آماری، چاپ اول، زنجان، دانشگاه زنجان، 545- 1.
  15. علیجانی، ب. 1389، آب و هوای ایران، چاپ دهم، نشر پیام نور، تهران، صص 1- 221.
  16. فتاحی، اب و مقیمی، ش. 1398، اثر تغییر اقلیمی بر روند برف شمال غرب ایران، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 54، صص 63- 47.
  17. فتاحی، ا و وظیفه‌دوست، م. 1390، برآورد دمای سطح برف و گستره پوشش برف با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS (مطالعه موردی حوضه‌های استان گلستان)، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره سوم، پاییز 1390، صص 149- 168.
  18. فلاحتی، ف، علیجانی، ب و سلیقه، م. 1396. بررسی اثر تغییر اقلیم بر سطح پوشش برف در دهه‌های آینده با رویکرد مدیریت منابع آب (مطالعه موردی: حوضه آبخیز منتهی به سد امیرکبیر، امداد و نجات، سوم، صص 79- 68.
  19. قاسمی‌فر، ا؛ رضایی، م؛ عیسوند زیبایی، ف. 1394، تحلیل زمانی و مکانی پوشش برف در ایران بر پایه ویژگی‌های توپوگرافیکی، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، شماره 39، صص 117- 137.
  20. قنبرپور، م. ر؛ محسنی ساروز، م؛ ثقفیان، ب؛ احمدی، ح و عباسپور، ک. 1384، تعیین مناطق مؤثر در انباشت و ماندگاری سطح پوشش برف و سهم ذوب برف در رواناب، منابع طبیعی ایران، 3، صص 515- 503.
  21. کیخسروی کیانی، م. ص و مسعودیان، س. ا. 1395، شناسایی وردش­های مکانی روزهای برفپوشان در ایران زمین به کمک داده‌های دورسنجی، جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره 17، بهار 1395، صص 69- 85.
  22. محمدپور، آ و محمدپور، ر. 1395، بررسی تغییرات سطح پوشش برف استان اردبیل با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS (در سال زراعی 88- 1387)، دومین کنفرانس بین المللی ایده‌های نوین در کشاورزی، محیط زیست و گردشگری، 11 خرداد ماه 1395، اردبیل، صص 233- 234.
  23. میرموسوی، س. ح و صبوری، ل. 1393، ب، مطالعه روند تغییرات بارش برف در شمال غرب ایران، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، شماره سوم، پاییز 1393، صص 119- 136.
  24. میرموسوی، س. ح و صبوری، ل. 1393،الف، پایش تغییرات پوشش برف با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS در منطقه شمال غرب ایران، جغرافیا و توسعه، شماره 35، تابستان 1393، صص 181- 200.
  25. همتی، ز؛ سلیمانی، ک و میریعقوب‌زاده، م. ح. 1398، کاربرد مدل SRM و داده‌های ماهواره‌ای MODIS در برآورد رواناب ناشی از ذوب برف (مطالعه موردی: حوضه‌ی آبخیز تکاب)، سنجش از دور و GIS ایران، شماره دوم، صص 79- 92.
  26. Akhtar M, Ahmad N, Booij MJ, 2008, The impact of climate change on the water resources of Hindu Kush Karakorum Himalaya region under different glacier coverage scenarios. J. Hydrol, 355 (1-4), pp. 148- 163
  27. Bednorz, E, 2004, Snow cover in eastern Europe in relation to temperature, precipitation and circulation. International Journal of climatology. 24, pp. 591–601. https://doi.org/10.1002/joc.1014
  28. Bhutiyani, M. R., Kale, V. S., & Pawar, N. J., 2010, Climate Change And The Precipitation Variations In The Northwestern Himalaya: 1866-2006, International Journal of Climatology, 30(4), pp. 535–548. https://doi.org/10.1002/JOC.1920
  29. Brown, R. D., & Mote, P. W., 2009, The response of Northern Hemisphere snow cover to a changing climate, Journal of Climate, 22(8), 2124–2145. https://doi.org/10.1175/2008JCLI2665.1
  30. Brown, R. D., & Robinson, D. A., 2011, Northern Hemisphere spring snow cover variability and change over 1922-2010 including an assessment of uncertainty, Cryosphere, 5(1), pp. 219–229. https://doi.org/10.5194/TC-5-219-2011
  31. Brown, R.D, 2000, Northern Hemisphere snow cover variability and change, 1915–97, Journal of Climate, 13, pp. 2339–2355.
  32. Chen, X., Long, D., Liang, Sh., He, L., Zeng, Ch., Hao, X., Hong, Y., 2018, Developing a composite daily snow cover extent record over the Tibetan Plateau from 1981 to 2016 using multisource data, Remote Sensing of Environment, 215, pp. 284-299.
  33. Erickson, T. A., Williams, M. W., and Winstral, A., 2005, Persistence of topographic controls on the spatial distribution of snow in rugged mountain terrain, Colorado, United States, Water Resources Research, 41, pp. 1- 17. https://doi:10.1029/2003WR002973.
  34. Gan R, Luo Y, Zuo Q, Sun L., 2015, Effects of projected climate change on the glacier and runoff generation in the Naryn River Basin, Central Asia, Journal of Hydrology. 523, pp. 240-251.
  35. Hosaka, M., Nohara, D., Kitoh, A., 2005, Changes in Snow Cover and Snow Water Equivalent Due to Global Warming Simulated by a 20km-mesh Global Atmospheric Model, Sola, 1, pp. 93–96.
  36. J ain, S, K,. Goswami, A,. Saraf, A,. 2010, Assessment of Snowmelt Runoff Using Remote Sensing and Effect of Climate Change on Runoff, Water Resources Management , 24(9), pp. 1763-1777
  37. Kohler, T., Giger, M., Hurni, H., Ott, C., Wiesmann, U., Von Dach, S.W., Maselli, D., 2010, Mountains and climate change A global concern, Mountain Research and Development, 30, pp. 53–55.
  38. Kour, R., Patel, N., & Krishna, A. P., 2016, Assessment of temporal dynamics of snow cover and its validation with hydro-meteorological data in parts of Chenab Basin, western Himalayas. Science China Earth Sciences, 59, pp. 1081-1094. https://doi.org/10.1007/s11430-015-5243-y
  39. M arengo JA, Chou SC, Torres RR, Giarolla A, Alves LM, Lyra A, 2014, Climate change in central and South America: Recent trends, future projections, and impacts on regional agriculture, Working Paper No.73
  40. Mir, R. A., Jain, S. K., Saraf, A. K., & Goswami, A., 2015, Decline in snowfall in response to temperature in Satluj basin, western Himalaya. Journal of Earth System Science, 124, pp. 365-382. https://doi.org/10.1007/s12040-015-0539-z
  41. Negi, H.S., Kanda, N., Shekhar, M.S., Ganju, A., 2018, Recent wintertime climatic variability over the NorthWest Himalayan cryosphere. Current Science, 114, pp. 760–770.
  42. Notarnicola, C., 2020, Hotspots of snow cover changes in global mountain regions over 2000–2018, Remote Sensing of Environment, 243, 111781. PP. 1-19.
  43. Pandey, Sh, 2022, Snow Depth And Swe Estimation Using Multi-Sensor Microwave And Optical Remote Sensing Time Series Data For Indian Himalayas, Thesis submitted to the Faculty of Geo-Information Science and Earth Observation of the University of Twente in partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Science in Geo-information Science and Earth Observation. Specialization: Geoinformatics, Netherlands, pp. 1- 88.
  44. Pepin, N., Bradley, R.S., Diaz, H.F., Baraer, M., Caceres, E.B., Forsythe, N., Fowler, H., Greenwood, G., Hashmi, M.Z., Liu, X.D., 2015, Elevation-dependent warming in mountain regions of the world, Nature Climate Change, 5, pp. 424–430.
  45. Sharma, V., Mishra, V. D., & Joshi, P. K., 2014, Topographic controls on spatio-temporal snow cover distribution in Northwest Himalaya. International Journal of Remote Sensing, 35(9), pp. 3036-3056. https://doi.org/10.1080/01431161.2014.894665
  46. Singh, D.K., Gusain, H.S., Mishra, V.,Gupta, N., 2018, Snow cover variability in North-West Himalaya during last decade. Arabian Journal of Geosciences, 11, pp. 1- 12. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3926-3
  47. Sospedra-Alfonso, R., Merryfield,W.J., 2017, Influences of Temperature and Precipitation on Historical and Future Snowpack Variability over the Northern Hemisphere in the Second Generation Canadian Earth System Model, Journal Of Climate, 30, pp. 4633–4656.
  48. Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.-K., Tignor, M., Allen, S.K., Boschung, J., Nauels, A., Xia, Y., Bex, V., and Midgley, P.M., 2013, Summary for Policymakers. In Climate Change 2013—The Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Intergovernmental Panel on Climate Change (Ed.) Cambridge University Press: Cambridge, UK, 2014; pp. 1–30. ISBN 9781107057999.
  49. Van Vuuren DP, Edmonds J, Kainuma M, Riahi K, Thomson A, Hibbard K, 2011, The representative concentration pathways: An overview. Climatic change, 109, pp. 5- 31.
  50. Wei, Y., Li, X., Gu, L., Zheng, Z., Zheng, X., & Jiang, T. 2023, Significant decreasing trends in snow cover and duration in Northeast China during the past 40 years from 1980 to 2020, Journal of Hydrology, 626, 130318. pp. 1- 40.
Nivar
Volume 48, 124-125 - Serial Number 124
September 2024
Pages 84-104

  • Receive Date 26 January 2024
  • Revise Date 18 March 2024
  • Accept Date 09 April 2024
  • Publish Date 20 March 2024