Environmental Management Hazards

Environmental Management Hazards

Analysis of the structural and dynamic nature of the atmosphere during the heavy snow event in Iran from January 29 to February 3, 2017, and its hazards

Document Type : Applied Article

Authors
Tahmine Chehreara Ziabari 1
Mehdi Asadi 2
Hasan Haji-Mohammadi 3
Karim Amininia 4
1 Climatology, Payame Noor University, Tehran, Iran
2 Department of Geography Education, Farhangian University, P.O. Box 14665-889, Tehran, Iran
3 Department of natural Geography, University of Tehran, Tehran, Iran
4 Department of Geography, Faculty of Humanities, Ahar Branch, Islamic Azad University, Ahar, Iran
10.22059/jhsci.2025.386292.855
Abstract
The mechanism governing heavy snowfall is complex and follows physical and dynamic laws. To investigate the structure of the atmosphere during heavy and widespread snowfall in Iran between January 29 and February 3, 2017, Era-Interim gridded data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) with a resolution of 0.125 degrees and data from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) were used. The atmospheric circulation showed deep anomalies in the polar vortex and its southward expansion to the center of the Middle East and most parts of the country, accompanied by an increase in potential torpor and strengthening of updrafts. In this process, the formation of positive anomalies in the subpolar regions between eastern and northeastern Europe has strengthened the atmospheric cold chain. On the other hand, the anomalous formation of the polar vortex and the creation of a meridional potential torpor gradient has been accompanied by the southward flow of this quantity, causing the formation of two cold trough cores, one over the northern half and the other over the southern half of Iran. The pressure pattern indicates the formation of extremely dynamic high pressure in the windward part of the Zagros Mountains, which has caused a windbreak on the opposite side and in the leeward part of this mountain. The analysis of omega values showed that the main currents in the vertical profile of the atmosphere in the windward parts of the Zagros Mountains were descending, while in the leeward areas, the speed of the upward currents continued to the upper troposphere.
Keywords
Polar vortex
vorticity gradient
leeward cyclone
Hazards
  • اکبری، مهری؛ و صیاد، وحیده (1400). تحلیل مطالعات تغییر اقلیم در ایران. پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 53(1)، 37-74.
  • انفرادی، سیدسروش؛ فتاحی، مرتضی؛ و امینی، حمیده (1403). استفاده از سن‌یابی به روش لومینسانس نوری کوارتز به‌منظور برآورد نرخ لغزش سامانۀ گسلی درونه در خلیل‌آباد. مدیریت مخاطرات محیطی، 11(3)، 213-224.
  • بازگیر، سعید؛ محمدی، حسین؛ شریفی، لیلا؛ و سلیمانی، نوشین (1395). تحلیل مخاطرۀ یخبندان و سرمازدگی محصولات باغی آذربایجان غربی. مدیریت مخاطرات محیطی، 3(4)، 365-378.
  • حسن‌زاده، محمد؛ مفیدی، عباس؛ و رضا دوستان (1397). بررسی نقش تاوۀ قطبی پوشن‌سپهری جابه‌جاشده بر بارش ایران (مطالعۀ موردی دسامبر 2005). دومین کنفرانس ملی آب‌و‌هواشناسی ایران، مشهد.
  • خان­سالاری، سکینه؛ و محمدی، عاطفه (1402). پیش‌نگری بارش‌های فرین در ایران بر اساس رویکرد همادی مدل‌های CMIP6 در آیندۀ نزدیک (2050-2026) با وزن‌دهی مبتنی بر رتبه. فیزیک زمین و فضا، 49(3)، 727-746.
  • رحیمی، آرش؛ برنا، رضا؛ مرشدی، جعفر؛ و قربانیان، جبرائیل (1398). آسیب‌پذیری زیرساخت‌های نواحی جنوبی استان خوزستان در شرایط تغییر اقلیم. مدیریت مخاطرات محیطی، 6(4)، 361-376.
  • رضایی، محمد؛ صادقی، علی؛ و پورقیومی، علی (1399). تحلیل همدیدی-ماهواره ای مخاطرۀ برف سنگین در استان کرمان. فضای جغرافیایی، 20(71)، 121-133.
  • شمسی‌پور، علی‌اکبر؛ جعفری، ایوب؛ و بستانچی، حسام (1399). الگوبندی و تحلیل همدید رخداد کولاک برف‌های شدید شمال غرب ایران. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 7(2)، 169-186.
  • فتاحی، ابراهیم؛ و مقیمی، شوکت (1398). اثر تغییرات اقلیمی بر روند برف شمال غرب ایران. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 19(54)، 47-63.
  • قصابی­زاده، زهرا؛ فتحی، مائده؛ رضازاده، پرویز؛ و رنجبرسعادت آبادی، عباس (1399). بررسی عوامل دینامیکی و همدیدی مؤثر در رخداد بارش سنگین برف در استان تهران (مطالعۀ موردی: ژانویه 2018). نیوار، 44(110-111)، 29-42.
  • کاشکی، عبدالرضا؛ حسینی، محمد؛ زندی، رحمان؛ و حاجی‌محمدی، حسن (1401). بررسی ماهواره‌ای- همدید بارش‌های فراگیر برف در غرب ایران. جغرافیا و برنامه‌ریزی، 26(82)، 189-210.
  • کاشکی، عبدالرضا؛ و حاجی‌محمدی، حسن (1396). بررسی سیستم‌های سینوپتیک جو در زمان رخداد برف سنگین در استان‌های شمالی ایران (مطالعۀ موردی: بارش 31 ژانویه تا 3 فوریه 2014). تحقیقات منابع آب ایران. 13(2)، 170-181.
  • مرادی، محمد؛ و رنجبرسعادت آبادی، عباس (1399). بررسی همدیدی سیلاب سیستان و بلوچستان و برف سنگین گیلان در زمستان 1398. جغرافیا و مخاطرات محیطی، 9(3)، 227-243.
  • نخعی، امید؛ حاجی محمدی، حسن؛ و کوشکی، فاطمه فیضی (1397). بررسی مکانیسم جوی حاکم بر رخداد برف‌های سنگین استان همدان. دانش پیشگیری و مدیریت بحران، 8(3)، 300-310.
  • Bueh, C., Peng, J., Lin, D., & Chen, B. (2022). On the two successive supercold waves straddling the end of 2020 and the beginning of 2021. Advances in Atmospheric Sciences, 39(4): 591-608.
  • Chen, W., Lan, X., Wang, L., & Ma, Y. (2013). The combined effects of the ENSO and the Arctic Oscillation on the winter climate anomalies in East Asia. Chinese Science Bulletin, 58: 1355-1362.
  • Cohen, J., Foster, J., Barlow, M., Saito, K., & Jones, J. (2010). Winter 2009–2010: A case study of an extreme Arctic Oscillation event. Geophysical Research Letters, 37(17).
  • Dai, G., Li, C., Han, Z., Luo, D., & Yao, Y. (2022). The nature and predictability of the East Asian extreme cold events of 2020/21. Advances in Atmospheric Sciences, 39: 566-575.
  • Dee, D. P., Uppala, S. M., Simmons, A. J., Berrisford, P., Poli, P., Kobayashi, S., ... & Vitart, F. (2011). The ERA‐Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system. Quarterly Journal of the royal meteorological society, 137(656), 553-597.
  • Eşsiz, M., & Acar, Z. (2023). Synoptic analysis of the January 2004 snowstorm: Example of Çanakkale. International Journal of Engineering & Geosciences, 8(1).
  • Frauenfeld, O. W., & Davis, R. E. (2003). Northern Hemisphere circumpolar vortex trends and climate change implications. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 108(D14).
  • Iles, C., & Hegerl, G. (2017). Role of the North Atlantic Oscillation in decadal temperature trends. Environmental Research Letters, 12(11): 114010.
  • Kanno, Y., Sugimoto, S., & Murakami, M. (2025). Synoptic-and meso-scale features of the heavy wet snow accretion event along the Okhotsk Sea coast on December 22–23, 2022. Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II, 103(1), 45-66.
  • Kistler, R., Kalnay, E., Collins, W., Saha, S., White, G., Woollen, J., ... & Fiorino, M. (2001). The NCEP–NCAR 50-year reanalysis: monthly means CD-ROM and documentation. Bulletin of the American Meteorological society, 82(2), 247-268.
  • Li, J., Xie, T., Tang, X., Wang, H., Sun, C., Feng, J., ... & Ding, R. (2022). Influence of the NAO on wintertime surface air temperature over East Asia: Multidecadal variability and decadal prediction. Advances in Atmospheric Sciences, 39(4): 625-642.
  • Luo, B., Luo, D., Dai, A., Simmonds, I., & Wu, L. (2021). A connection of winter Eurasian cold anomaly to the modulation of Ural blocking by ENSO. Geophysical Research Letters, 48(17): e2021GL094304.
  • Martin, J. E. (2007). Lower-tropospheric height tendencies associated with the shearwise and transverse components of quasigeostrophic vertical motion. Monthly weather review, 135(7): 2803-2809.
  • Park, T. W., Ho, C. H., & Yang, S. (2011). Relationship between the Arctic Oscillation and cold surges over East Asia. Journal of Climate, 24(1): 68-83.
  • Sun, F., Chen, Y., Li, Y., Duan, W., Li, B., Fang, G., ... & Feng, M. (2024). Decreasing trends of mean and extreme snowfall in High Mountain Asia. Science of The Total Environment, 921, 171211.
  • Wang, L., & Fan, K. (2022). Synoptic and climatic conditions of an extreme snowstorm event over Northeast China and its climate predictability. Frontiers in Earth Science, 10: 835061.
  • Yao, Y., Luo, D., Dai, A., & Simmonds, I. (2017). Increased quasi stationarity and persistence of winter Ural blocking and Eurasian extreme cold events in response to Arctic warming. Part I: Insights from observational analyses. Journal of Climate, 30(10): 3549-3568.
  • Yao, Y., Zhuo, W., Gong, Z., Luo, B., Luo, D., Zheng, F., ... & Zhou, T. (2023). Extreme cold events in North America and Eurasia in November-December 2022: a potential vorticity gradient perspective. Advances in Atmospheric Sciences, 39: 953-962.
  • Zhang, X., Fu, Y., Han, Z., Overland, J. E., Rinke, A., Tang, H., ... & Wang, M. (2022). Extreme Cold Events from East Asia to North America in Winter 2020/21: Comparisons, Causes, and Future Implications. Advances in Atmospheric Sciences, 39: 553-565.
  • Zheng, F., Wu, B., Wang, L., Peng, J., Yao, Y., Zong, H., ... & Zhu, J. (2023). Can eurasia experience a cold winter under a third-year La Niña in 2022/23?. Advances in Atmospheric Sciences, 39: 541-548.
Environmental Management Hazards
Volume 11, Issue 4
Winter 2025
Pages 273-288