In collaboration with Payame Noor University and Iranian Association For Environmental Assessment (IAEA)

Document Type : Science - Research


1 Professor, Department of Physical Geography, Climatology, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran.

2 Ph.D. Candidate, Department of Physical Geography, Climatology, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran .

3 Ph.D. Department of Physical Geography, Climatology, Mohaghegh Ardabili University, Ardabil, Iran .


The aim of the current research is to study and predict hazardous extreme temperatures in some cities of central Iran, for this purpose the minimum and maximum temperature data of 15 meteorological stations (cities: Esfahan, Shahreza, Natanz, Nain, Ardestan, Semnan, Shahroud, Garmsar, Damghan, Yazd, Bafaq, Gariz, Meibod, Qom and Salafchagan) were collected for the time period (1999 - 2019) and analyzed using the innovative method of hybrid artificial neural network and ANFIS adaptive neural network model. Finally, Topsis and Saw multi-variable decision-making models were used to prioritize more exposed areas of temperature increase. The results of this study showed that according to ANFIS modelling for predicting station temperatures, the lowest mean educational error and the average error of validation for the minimum temperature, with a value of 0.010 was for the station Yazd and 1.66% for Damghan station. The lowest mean educational error and the mean error of validation for the maximum temperature curve were obtained at 0.016 for Garmsar station and 9.39% for Shahroud station, respectively. The maximum temperature fringe based on the Topsis model of two stations of Garmsar and Bafgh with a percentage of 1 and 0.96, will be in higher priority with increasing temperature. Based on the Saw model, Garmsar and Salafchegan stations with the highest percentages i.e., 1 and 0.98, respectively, were exposed to higher temperatures.


Ahmadi, M., Lashkari, H., Keykhosravi, G., & Azadi, M. (2015). Analysis of extreme temperature indicators in the detection of climate change in Greater Khorasan. Geography, 13(45), 53-75. (In persian)
Ahmadzadehgharahgwiz, K., Mirlatifi, S., & Mohammadi, K. (2010). Comparison of artificial intelligence systems (ANN and ANFIS) in estimating the transpiration rate of the reference plant in very dry areas of Iran. Water and Soil, 24(4), 679-689. (In persian)
Alexander, L.V. (2006). Global observed changes in Daily climate extremes of temperature and precipitation. Journal of Geophysical research, 11(2): 360-375.
Alijani, B., & Farajzadeh, H. (2015). Trend Analysis of Extreme Temperature Indices in the North West of Iran. Geography and Planning, 19(52), 229-256. (In persian).
Alijani, B., Mahmoudi, P., Salighe, M., & Rigichahi, A. (2011). Study of annual maximum and minimum temperatures Changes in Iran. Geographical Research, 26(102), 101-122. (In persian)
Asadi, A., & masoudiyan, A. (2015). Spatial and Temporal Analysis of Iran's Extreme Warm Days Trend. Environmental Researches, 5(9), 59-72. (In persian)
Azizi, G., Miri, M., & Rahimi, M. (2015). Identification of Synoptic Patterns Influencing Formation of Temperature Anomalies in Iran and Europe. Physical Geography Research Quarterly, 47(1), 91-104. (In persian)
Baltagi, B. H. (2005). Econometric Analysis of Panel Data 3rd Edition. New York. John Wiley and Son, 2: 13-26.
Borna, R., & Jahan, A. (2015). Trend Analysis of Extreme Climate Changes Index’s in Precipitation and Temperature in Bushehr Province. Physical Geography Quarterly, 8(28), 43-64. (In persian)
Bozyurt, O., & Ozdemir, M. (2014). The relations between north Atlantic Oscillation and minimum temperature in Turkey. procedia – social and behavioral, 12(3), 532-537.
Co, H.C., & Boosarawongse, R. (2007). Forecasting Thailand’s Rice Export: Statistical Techniques Vs Artificial Neural Networks. Computers & industrial engineering, 53(7), 610-627.
Dalai, H., Farajzadehasal, M., Gandhamkar, A., & Nami, M. (2014). Climatic security of Iran according to temperature limit indices. Scientific Research Journal of Geography, 46(8), 137-154. (In persian)
Daneshmand, H., Tavousi, T., khosravi, M., & Tavakoli, S. (2015). Modeling minimum temperature using adaptive neuro – fuzzy inference system based on spectral analysis of climate indices: a case study in Iran. Journal of the Saudi society of agricultural sciences, 14(2), 33-40.
David, R.E. (1997). Maximum and minimum temperature trend for the Glob, Science, 227(9), 123-203.
Dimri, A., Kumar, D., Choudhary, A., Maharana, P. (2018). Future changes over the Himalayas Maximum and minimum temperature. Global and Planetary Change, 162(3), 212-234.
Erfanian, M., Ansari, H., Alizadeh, A., & Benayanol, M. (2016). Estimation of relationships of abundance, continuity and return period of extreme climate indices in different parts of Razavi Khorasan Province. Geographical Research Quarterly, 8(4), 37-50. (In persian)
Gadgil, A., & Dhorde, A. (2004). Temperature trends in the twentieth century at PUNE India. Atmospheric environment, 39(5), 6550-6556.
Ghavidelrahimi, Y., Farajzadeasl, M., & Ahmadejavan, M. (2017). The role of Earth's temperature abnormalities in the variability of the minimum temperatures of Iran. Geography and Planning, 59(6), 243-261. (In persian)
Grieser, J., tromel, C., & schonwiese, D. (2002). Statistical time series decomposition into significant components and application to European temperature. theor, appl, climatic, 71(14), 171-183.
Gujarati, D.N. (2003). Basic econometrics 4th edition, New York: McGraw-Hill, 3, 10-36.
Hansen, J., Rurdy, M., Lo, R., Lea, D., & Elizade, M. (2006). Global temperature change, Science, 39(10), 1428-1439.
Huanga, S., Huanga, Q., Changa, J., Zhua, Y., & Lengb, G. (2015). Drought structure based on a nonparametric multivariate standardized drought index across the Yellow River basin, China. Journal of Hydrology, 530(15), 127-136.
Jafarbigelow, M., & Mubaraki, Z. (2009). Land Suitability Of Qazvin Province For Saffron Cultivation Based On Multi-Criteria Decision Making Approach. Physical Geography Research Quarterly, 66(8), 114-118. (In persian)
Karimpour, M., & Yarahmadi., E. (2015). Maximum mean and maximum absolute temperature distribution in Iran. Journal of Geography and Regional Development, 2(6), 67-88. (In persian)
Kenarkoohi, A., Soleimanjahi, H., Falahi, S., Riahimadvar H., & Meshkat, Z. (2011). The application of the new intelligent Adaptive Nero Fuzzy Inference System (ANFIS) in prediction of human papilloma virus oncogenicity potency. J Arak Uni Med Sci, 13 (4), 95-105.
Khorshiddoust, A.M., Rasouli, A.A., Slajegheh, A., & Nassajizavareh, M. (2016). Homogeneity Assessment of Annual and Seasonal Maximum and Minimum Temperatures Time Series (Case study of Khazar Region). Geography and Planning, 20(57), 133-149. (In persian)
Khoshakhlagh, F., Gharibi, E., & Shafiei, Z. (2011). The study of the lowest temperature changes in Iran. Geography and Environmental Planning, 22(2), 199-216. (In persian)
Kisi, O., & Ozturk, O. (2007). Adaptive neurofuzzy computing technique for evapotranspiration estimation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE, 4(1), 368-379.
Makvandi, R., Maghsoudoulikamali, B., & Mohammadfam, I. (2011). Utilization of TOPSIS Multivariate Decision Making Model in Environmental Impact Assessment of Oil Refineries (Case Study: Khuzestan Extra Heavy Oil Refinery). Environmental Research, 3(5), 77-86. (In persian)
Marufnejad, A., & Ghasemi, S. (2017). Analysis of changes Using the method of Mann-Kendall (Case Study of Four townships of Chaharmahal and Bakhtiari Province). Environmental Studies Quarterly, 10(37), 149-166. (In persian)
Mohammadi, H., Miri, M., Rahimi M., & Tayebi, S. (2013). Effect of temperature on cotton water requirement in Sabzevar city. Geographic Quarterly Territory, 40(6), 15-30. (In persian)
Mulchsfaki, Y. (2004). Geographic Information System and Multi-criteria Decision Analysis, Akbar Parizgar and Atta Ghafari Gilaneh. fourth edition. Publishing House, Tehran. (In persian)
Nazmfar, H., & Alibakshi, A. (2013). Measurement of spatial inequality in having educational indicators using the TOPSIS method (case study: Khorestan province). Two Quarterly Journal of Educational Planning Studies, 3(1), 115-134. (In persian)
Pandey, K., Chandrakar, C., Singh, S., Maurya, D., & Gupta, G. (2017). Identification of most Important weeks on minimum temperature for wheat crop. International Journal of current microbiology and applied sciences, 6(2), 788-794.
Pedram, M., Ghaemi, H., Hedayati, A., & Mortazavi, A. (2011). Snowfall and Its Relation to Temperature over Kurdistan Province. Geographical Research, 26(100), 55-70. (In persian)
Rahimzadeh, F., Ahmad A., Ibrahim F., Mohammadian, N., & Taghipour, A. (2010). The trend of temperature extreme profiles in Iran during the period of 1951-2003. Geographic Research, 2(4), 119-144. (In persian)
Rao, B., Chowdary, S., Sandeep, V., Rao, V., & Venkateswarlu, B. (2014). Rising minimum temperature trends over India in recent decades. Implications for agricultural production, 11(9), 1-8.
Sadeghi, F., Ataei, H., & Hasheminasab, S. (2014). Survey and Forecast of Minimum Temperature Trends of Iran. Journal of Geography and Environmental Hazards, 2(4), 33-48. (In persian)
Safarian Zengir, V., Sobhani, B., & Rezaei Banafsheh, M. (2019). Modeling and Monitoring the Drought Phenomenon in Northwest of Iran. Journal of Geography and Environmental Hazards, 8(3), 143-165. (In persian)
Scheifinger, H., Menzel, A., Koch, E., & Peter, C. (2003). Trends of spring time frost eventa and phonological in central Europe. Theoretical and applied climatology, 74(11), 41-51.
Singh, D., Jain, S., & Gupta, R. (2015). Trend in observed and projected maximum and minimum temperature over Himalayan basin. Journal of mountain science, 12(8), 417-433.
Sobhani, B., & Guldoost, A. (2016). Inspection of temperature alteration and it’s prediction possibility in Ardebil province using statistical analysis and adaptive neuro -fuzzy inference system . JGS, 16 (42), 27-40. (In persian)
Sobhani, B., & Safarian zengir, V. (2019). Investigating and predicting the hazardous effects of monthly Ferrin temperature on horticultural and agricultural products In the north bar of Iran (Golestan, Gilan and Mazandaran provinces). JSAEH; 5 (4),125-144. (In persian)
Tanarhte, M., Hadjinicolaou, P., & Lelievehd, J. (2012). Intercomparison of temperature and precipitation data sets based on observations in the Mediterranean and the middle East. Journal of Geophysical research atmospheres, 117(25), 12-23.
Tao, F., Xiao, D., Zhang, Sh., Zhang, Z., & Rotter, R. (2017). Wheat Yield benefited from increases in minimum temperature plain of china. Agricultural and forest meteorology, 23(14), 1-14.
Tohidi, A., Zaremehrjerdi, M., Mehrabi, H., & Nezamabadipour, H. (2015). Evaluation of Artificial Neural Network-Panel Data Hybrid Model in Predicting Iran’s Dried Fruits Export Prices. Quarterly Journal of Quantitative Economics, 12(3), 95-116. (In persian)
Turkesh, M., Sumer. M., & Dernirj, I. (2002). Re-evealuation of trends and change in mean, maximum and minimum temperature of Turkey for period 1991-1999. International Journal of climatology, 22(6), 947-977.
Varshavian, V., Khalili, A., Ghahreman, N., & Hajjam, S. (2011). Trend analysis of minimum, maximum, and mean daily temperature extremes in several climatic regions of Iran. Journal of the Earth and Space Physics, 37(1), 169- 179. (In persian)
Vincent, W., Zhang, X., Lucie, A., Hogg, D., & Ain, N. (2000). Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century, climate research branch. Meteorological service of Canada, 22(11), 395-417.
احمدزاده، قره‌گویز‌کاوه؛ میرلطفی، مجید و محمدی، کوروش (1389). مقایسه سیستم‌های هوش مصنوعی در(ANN و ANFIS) در تخمین میزان تبخیر تعرق گیاه مرجع در مناطق بسیار خشک ایران. نشریه آب و خاک، 24(4)، 689-679.
احمدی، محمود؛ لشکری، حسین؛ کیخسروی، قاسم و آزادی، مجید (1394). تحلیل شاخص های حدی دما در آشکارسازی تغییر اقلیم خراسان بزرگ. فصل‌نامه جغرافیا، 13(45)، 53-75.
اسدی، اشرف و مسعودیان، ابوالفضل (1393). بررسی پراکنش زمانی- مکانی دماهای فرین گرم در ایران. پژوهش‌های محیط‌زیست، 5(9)، 59-72.
برنا، رضا و آیگین، جهان (1394). مطالعه روند تغییرات شاخص‌های حدی اقلیمی دما و بارش در جنوب غرب ایران. فصل‌نامه جغرافیای طبیعی، 8(28)، 43-64.
پدرام، مژده؛ قائمی، هوشنگ؛ هدایتی، اکرم و مرتضوی، افسانه (1390). ریزش برف و ارتباط آن با دما در استان کردستان. تحقیقات جغرافیایی، 26(100)، 55-70.
توحیدی، امیرحسین؛ زارع‌مهرجردی، محمدرضا؛ مهرابی، حسین و نظام‌آبادی‌پور، حسین (1394).  ارزیابی مدل هیبرید شبکه عصبی مصنوعی-پانل دیتا در پیش‌بینی قیمت صادرات خشک‌بار ایران. فصل‌نامه اقتصاد مقداری(بررسی‌های اقتصادی سابق)، 12(3)، 95-116.
جعفربیگلو، منصور و مبارکی، زهرا (1387). سنجش تناسب اراضی استان قزوین برای کشت زعفران بر اساس روش‌های تصمیم‌گیری چند معیاره. پژوهشهای جغرافیای طبیعی، 66(8)، 114-118.
خورشیددوست، علی‌محمد؛ رسولی، علی‌اکبر؛ سلاجقه، علی و نساجی‌زواره، مجتبی (1395). ارزیابی همگنی سری‌های زمانی دمای بیشینه و کمینه سالانه و فصلی (مطالعه موردی ناحیه خزر). فصل‌نامه جغرافیا و برنامه‌ریزی، 20(57)، 133-149.
خوش‌اخلاق، فرامرز؛ غریبی، ابراهیم و شفیعی، ذلیخا (1390). نگرشی بر تغییرات حداقل‌های مطلق دما در پهنه ایران زمین. فصل‌نامه جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، 22(2)، 199-216.
دالایی، حمیده؛ فرج‌زاده‌اصل، منوچهر؛ گندمکار، امیر و نامی محمدحسن، (1394). امنیت آب و هوایی ایران بر حسب شاخص های حدی دما (1981-2010). فصل‌نامه علمی پژوهشی جغرافیا، 46(8)، 137-154.
رحیم‌زاده، فاطمه؛ عسکری، احمد؛ فتاحی، ابراهیم؛ محمدیان، نوشین و تقی‌پور، افسانه (1389). روند نمایه‌های حدی اقلیمی دما در ایران طی دوره 1951-2003. تحقیقات جغرافیایی، 2(4)، 119-144.
سبحانی، بهروز و صفریان‌زنگیر، وحید (1397). بررسی و پیش بینی اثرات مخاطره ای دمای فرین ماهانه بر روی محصولات باغی و کشاورزی در نوار شمالی ایران (استان های گلستان، گیلان و مازندران). تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 5(4)، 125-144.
سبحانی، بهروز و گل‌دوست، اکبر، (1395). بررسی تغییر دما و ارزیابی امکان پیش‌بینی آن در استان اردبیل بر اساس روش‌های آماری و سیستم استنتاج فازی – عصبی تطبیقی. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16(42)، 27-40.
صادقی، فریبا؛ عطایی، هوشمند و هاشمی‌نسب، سادات (1392)،. شناسایی و پیش‌بینی تغییرات الگوی روند دمای حداقل ایران. فصل‌نامه جغرافیا و مخاطرات محیطی، 2(4)، 33-48.
صفریان‌زنگیر، وحید؛ سبحانی، بهروز و رضائی‌بنفشه، مجید (1398). مدل‌سازی و پایش پدیده خشکسالی در شمال غرب ایران. جغرافیا و مخاطرات محیطی، 8(3)، 143-165.
عرفانیان، مریم؛ انصاری، حسین؛ علیزاده، امین و بنایان‌اول، محمد (1396). برآورد روابط فراوانی، تداوم و دوره بازگشت نمایه‌های فرین(حدی) اقلیمی در نقاط مختلف استان خراسان رضوی. فصل‌نامه تحقیقات جغرافیایی، 8(4)، 50-37.
عزیزی، قاسم؛ میری، مرتضی و رحیمی، مجتبی (1394). شناسایی الگوهای همدیدی موثر در شکل گیری ناهنجارهای دمایی ایران و اروپا. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 47(1)، 91-104.
علیجانی، بهلول و فرج‌زاده، حسن (1394). تحلیل روند شاخص‌های دمای فرین در شمال ایران. نشریه جغرافیا و برنامه‌ریزی، 19(52)، 256-229.
علیجانی، بهلول؛ محمودی، پیمان؛ سلیقه، محمد و ریگی‌چاهی، ‌اله‌بخش (1390). بررسی تغییرات کمینه‌ها و بیشینه‌های سالانه دما در ایران. فصل‌نامه تحقیقات جغرافیایی، 26(102)، 101-122.
قویدل‌رحیمی، یوسف؛ فرج‌زاده‌اصل، منوچهر و عالی‌جهان، مهدی (1396). نقش ناهنجارهای دمایی کره‌ی زمین در تغییرپذیری دماهای حداقل ایران. جغرافیا و برنامه‌ریزی، 59(6)، 243-261.
کرم‌پور، مصطفی و یاراحمدی، الهام (1394). پهنه‌بندی بیشینه متوسط و بیشینه مطلق دما در ایران. فصل‌نامه جغرافیا و توسعه ناحیه‌ای، 2(6)، 67-88.
کنارکوهی، عذرا؛ سلیمان‌جاهی، حوریه؛ فلاحی، شهاب؛ ریاحی‌مدوار، حسین و مشکات، زهرا (1389). استفاده از سیستم جدید هوشمند استنتاج فازی–عصبی تطابقی (ANFIS) برای پیش‌بینی قدرت سرطان‌زایی ویروس پاپیلوهای انسانی. مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پژشکی اراک، 13(4)، 95-105.
مالچسفکی، یانک (1385). سامانه اطلاعات جغرافیایی و تحلیل تصمیم چند معیاری. ترجمه اکبر پرهیزگار و عطا غفاری‌گیلانده. چاپ چهارم. انتشارات سمت، تهران.
محمدی، حسین؛ میری، مرتضی؛ رحیمی، مجتبی و طیبی، صفیه (1392). تاثیر دما بر نیاز آبی گیاه پنبه در شهرستان سبزوار. فصل‌نامه جغرافیایی سرزمین، 40(6)، 15-30.
معروف‌نژاد، عباس و قاسمی، شهلا (1396). روند تغییرات دما با استفاده از روش من- کندال (مطالعه موردی چهار شهرستان استان چهار محال و بختیاری). فصل‌نامه آمایش محیط، 10(37)، 149-166.
مکوندی، رقیه؛ مقصودلو‌کمالی، بیژن و محمدفام، ایرج (1391). بهره‌مندی از مدل تصمیم‌گیری چندمعیاره TOPSIS در ارزیابی پیامدهای محیط‌زیستی پالایشگاه‌های نفت(مطالعه موردی: پالایشگاه نفت فوق سنگین خوزستان). پژوهش‌های محیط‌زیست، 3(5)، 86-77.
نظم‌فر، حسین و علی‌بخشی، آمنه (1393). سنجش نابرابری فضایی در برخورداری از شاخص‌های آموزشی با استفاده از روش تاپسیس (مطالعه موردی: استان خورستان). دو فصل‌نامه مطالعات برنامه‌ریزی آموزشی، 3(1)، 115-134.
ورشاویان، وحید؛ خلیلی، علی؛ قهرمان، نوذر و حجام، سهراب (1390). بررسی روند تغییرات مقادیر حدی دمای حداقل، حداکثر و میانگین روزانه در چند نمونه اقلیمی ایران. مجله فیزیک زمین و فضا، 37(1)، 169-179.