الگوهای گردش جوی نقش اصلی را در وقوع بارندگی، مقدار و توزیع فضایی بارندگی به خصوص در مناطق معتدله دارند، و رخداد پدیده های محیطی (دوره های خشک، مرطوب، سرد و  گرم) در ارتباط با تکرار سیستم های سینوپتیکی و تیپ های هوا می باشد. در مطالعه حاضر به منظور تعیین و طبقه بندی تیپ های هوا؛ داده های روزانه در ساعت UTC 12 مربوط به تراز 500 هکتوپاسکال و سطح زمین فصل زمستان طی دوره آماری 1960-2000 در تلاقی های 2.5 درجه از مجموعه داده های بازسازی شده NCEP استخراج شد. محدوده انتخاب شده شامل 408 نقطه که از عرض 20 تا 60 درجه شمالی و از 20 تا 80 درجه شرقی را پوشش می دهد. مجموع این داده ها ماتریسی به ابعاد 3700×408 را برای فصل زمستان تشکیل دادند. با استفاده از روش تحلیل عاملی نقاط وابسته به هم ادغام و ابعاد ماتریس کاهش داده شد. تحلیل مولفه های اصلی با آرایه S و چرخش واریماکس برای شناسایی تیپ های هوا بکار گرفته شد، و برای طبقه بندی تیپ های هوا روزانه؛ روش خوشه بندی K-Mean اعمال گردید، و در نهایت 8 تیپ هوای اصلی در فصل زمستان شناسایی شد. به منظور تحلیل اثرات هر یک از تیپ های هوا بر بارش ایران رابطه همبستگی بین فراوانی هر یک از تیپ های هوا با شاخص استاندارد بارش ایستگاه های منتخب محاسبه گردید. نتایج نشان داد که با افزایش فراوانی تیپ های هوای مدیترانه ای شرایط ترسالی و با افزایش فراوانی تیپ های هوای پرفشار شمال شرقی و پرفشار مرکزی، پرفشار سیبری و پرفشار شرقی خشکسالی در ایران حاکم می شود.

یخبندان از جمله پدیده های جوی است که هر ساله خسارت های جبران ناپذیری بر بخش های مختلف وارد می سازد. در فصل زمستان رخداد این پدیده در جاده های مناطق کوهستانی مشکلات عدیده ای را بر بخش حمل و نقل و تصادفات جاده ای باعث می شود. الگوهای گردش عمومی جو، نقش اصلی را در بروز یخبندان ها و توزیع فضایی یخبندان ها در مناطق معتدله دارند. در مطالعه حاضر به منظور تحلیل الگوهای سینوپتیکی یخبندان های زمستانه ایران، داده های روزانه در ساعت UTC12 مربوط به تراز 500 هکتوپاسکال و فشار سطح دریا (SLP) فصل زمستان (دسامبر، ژانویه و فوریه) طی دوره آماری 2000-1960 در تلاقی های 2.5 درجه از مجموعه داده های بازسازی شده NCEP استخراج شد. محدوده انتخاب شده شامل 408 نقطه است که از عرض 20 تا 60 درجه شمالی و از 20 تا 80 درجه شرقی را پوشش می دهد. مجموع این داده ها ماتریسی به ابعاد 4050´408 را برای فصل زمستان تشکیل دادند. با استفاده از روش تحلیل عاملی نقاط وابسته به هم ادغام و ابعاد ماتریس ها کاهش داده شد. در تحقیق حاضر روش تحلیل مولفه های اصلی با آرایه S و چرخش واریماکس برای شناسایی تیپ های هوا به کار گرفته شد و برای طبقه بندی هوای روزانه روش خوشه بندی k-means اعمال گردید.نتایج بررسی حاضر نشان داد که تیپ های هوای پرفشار اروپای شمالی، پرفشار سیبری و پرفشار اروپای شرقی، بیشترین تاثیر را در رخداد یخبندان های شدید و فراگیر ایران داشته اند، به طوری که این تیپ های هوا، جریانات هوای سرد قطبی را از عرض های جغرافیایی بالا به سوی عرض های پایین منتقل کرده و به دنبال آن یخبندان های شدید و فراگیر در ایران به وقوع می پیوندد.

خشکسالی یکی از بلایای طبیعی است که هر ساله خسارات فراوانی به بار می آورد. این پدیده در نتیجه ناهنجارهای شدید و مکرر زمانی- مکانی در الگوهای گردش جوی بوجود می آید. از این رو، مطالعه و شناسایی الگوهای سینوپتیکی پدیده مذکور ضرورتی اجتناب ناپذیر است. در این مطالعه، ابتدا بارش های سالانه ایستگاه های منتخب سطح حوضه آبریز دریاچه ارومیه استاندارد زمانی شد. پش از تعیین آستانه زمانی- مکانی بارش، سال 1999 به عنوان شدیدترین خشکسالی سطح منطقه انتخاب شد. سپس داده های ارتفاعی تراز 500 هکتوپاسکال واقع در محدوده بین صفر تا 70 درجه عرض جغرافیایی شمالی و 10 تا 70 درجه طول شرقی به صورت یک ماتریسS-mode  برای روزهای بدون بارش تنظیم شد. در ادامه، به منظور شناسایی و طبقه بندی الگوهای سینوپتیکی خشکسالی از روش آماریComponent Analysis  و Cluster Analysis استفاده گردید و نهایتا نقشه مرکب مربوط به هر خوشه تهیه و تحلیل سینوپتیکی شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که، به هنگام وقوع شدیدترین خشکسالی در سطح حوضه آبریز، عمدتا چهار الگوی سینوپتیکی حاکمیت داشته است؛ به طوری که در اکثر روزهای دوره مرطوب در سطوح میانی جو معمولا پشته ای نسبتا عمیق بر روی منطقه مستقر بوده و در نتیجه آن، زبانه پرفشاری نسبتا قوی در سطح زمین بر روی حوضه کشیده شده است. این شرایط سبب پایداری هوا و عدم نزولات جوی و نهایتا وقوع شدیدترین خشکسالی منطقه شده است.

به منظور شناسایی و طبقه بندی الگوهای سینوپتیکی ایجاد کننده سرماهای شدید منطقه شمال غرب کشور دمای حداقل روزانه ماه های ژانویه، فوریه و مارس شش ایستگاه منطقه در دوره 2003-1986 از سازمان هواشناسی کشور تهیه شد. با استفاده از نرم افزار Excel تعداد 59 روز سرد بر اساس آستانه تعریف شده انتخاب گردید. تمام ویژگی های آماری داده هادر نرم افزار SPSS پردازش شدند. برای روزهای انتخاب شده آمار روزانه فشار، دما و بردار باد سطح زمین؛ ارتفاع، دما، و بردار باد تراز 500 هکتو پاسکال از سایت cdc.noaa.gov دریافت شد. برای به دست آوردن الگوهای فشار در منطقه مورد مطالعه، داده های فشار روزهای سرد در نرم افزار SPSS با استفاده از برنامه تحلیل عاملی به 11 عامل کاهش یافتند. این عامل ها در مجموع 95 درصد واریانس داده ها را تبیین  کردند. سپس با استفاده از روش ادغام وارد(Ward)  برنامه خوشه بندی پراکندگی فشار روزانه 59 روز به چهار الگوی پرفشار غربی، کم فشار اورال، الگوی مداری، و پرفشار آرارات تقسیم شدند. این الگوها نشان دادند که در 70 درصد از موارد سرماهای شدید در شمال غرب ایران، اکثرا با استقرار ناوه ای عمیق بر روی شمال ایران و قرار گرفتن منطقه مورد مطالعه در قسمت عقب آن و همچنین وجود یک پرفشار در سطح زمین رخ می دهند. در بقیه موارد سرمایش تابشی سطح زمین عامل اصلی سرماهای شدید می باشد.

در فصل تابستان اثر بارش های موسمی هندوستان بر جنوب شرق ایران قابل مشاهده است. این بارش ها تحت دو الگو قابل مطالعه هستند:در الگوی اول زبانه کم فشار موسمی در سطح زمین بخش هایی از کشور را در بر می گیرد و در شمال غرب یک سیستم پرفشار حاکم می گردد. در اثر برخورد و تقابل این دو سیستم فشار، جبهه نیمه ساکن روی ایران مستقر، و نفوذ هوای سرد شمالی به سمت کم فشار موسمی باعث صعود آن می شود. در الگوی نوع دوم زبانه کم فشار موسمی رطوبت را از اقیانوس هند و خلیج بنگال به جنوب شرق کشور حمل می کند و در اثر گرمایش زمینی، کم فشار حرارتی تشکیل شده در محل باعث صعود هوای مرطوب موسمی می گردد. هر دو الگو نیازمند تمرکز کم ارتفاع در سطح 500 هکتوپاسکال و واگرایی در سطح 200 هکتوپاسکالی هستند. چنانچه شرایط اولیه (ورود زبانه کم فشار موسمی) رطوبت را به ایران حمل کند ولی شرایط ثانویه (وجود کم ارتفاع در 500 هکتوپاسکالی و واگرایی در 200 هکتوپاسکالی) وجود نداشته باشد ریزش های جوی به وقوع نخواهد پیوست.    

یکی از مهمترین و چالش برانگیزترین رخدادهای حدی ، بارش های سنگین است که هر ساله خسارات فراوانی را به دنبال دارد. از اینرو در پژوهش حاضر این رخداد در غرب ایران بررسی شده است. ابتدا با داده های روزانه بارش در ایستگاه های سینوپتیک منتخب برای دوره (2000-2015) چندین بارش حدی در منطقه شناسایی شد، در ادامه نقشه های مربوط به فشار های تراز دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 و 850 هکتوپاسکالی این الگوها در نرم افزار SPSS با استفاده از تحلیل مولفه اصلی (PCI)، برای شناسایی مولفه های اصلی مورد پردازش قرار گرفت نتایج نشان داد تنها یک مولفه 99.99 درصد واریانس این الگو ها را تببین و توجیه می کند. بنابراین الگوی مولد تمامی این رخداد ها شرایط مشابهی را دارا بوده است. سپس از بین این الگو های مشابه دو الگوی بسیار شدید انتخاب و مورد آنالیز سینوپتیکی و ماهواره ای قرار گرفت نتایج نشان داد در روزهای همراه با بارش حدی امگای منفی (از سطح 1000 تا 200 هکتوپاسکالی و با هسته بیشینه 0.3- پاسکال بر ثانیه) بر روی غرب ایران قرار داشته است، علاوه بر آن رطوبت بالای 70 درصد، قرارگیری در جلوی تراف هایی که از کم ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 و بویژه 500 هکتوپاسکالی بر منطقه نفوذ داشته، رودبادهایی با سرعت بالای 30 متر بر ثانیه در تراز 200 هکتوپاسکال، سرعت باد سطحی بالای 10 متر بر ثانیه و هسته های تاوایی مثبت همگی شرایط موجود را به نفع تشکیل سیکلون قوی فراهم کرده اند. در نهایت پردازش تصاویر رادار هواشناسی این نتایج را تایید نمود.

در اثر سرمای دیررس بهاره خسارت های زیادی به محصولات کشاورزی وارد می شود. از آنجایی-که دماهای پایین اثرات مخربی بر روی تولیدات کشاورزی دارند، بررسی آنها برای پیش بینی و جلوگیری از خسارات احتمالی بسیار ضروری است. اغلب تغییرات دمای جو به علت عبور سیستم های هوا بسیار ناگهانی-است و گیاهان نمی توانند خود را با این نوسان های شدید سازگار کنند و در نتیجه آسیب می بینند. هدف از این تحقیق، تحلیل آماری – همدید یخبندان های بهاره استان کرمانشاه، شناسایی الگوهای همدید 500 هکتوپاسکال، وقوع یخبندان های دیررس بهاره طی دوره آماری1990تا 2015 به منظور تعیین زمان های رخداد پدیده یخبندان، دمای حداقل روزانه 7 ایستگاه کرمانشاه، همدان و ایلام است. پس از تجزیه و تحلیل داده های ارتفاع سطح 500 هکتو پاسکال روزهای یخبندان بهاره استان کرمانشاه با استفاده از تکنیک تحلیل مولفه های اصلی و روش خوشه بندی سلسله مراتبی وارد، 10 الگوی همدید حاکم بر سرماهای دیررس بهاره منطقه مورد مطالعه شناسایی و تعیین گردید. این الگوهای فشار براساس مکان استقرار آن ها نامگذاری شدند. الگوی اصلی-سینوپتیکی حاکم در یخبندان های مورد بررسی، شکل گیری کم فشارها و ناوه های حاصل از آنها نقش مهمی در یخبندان های بهاره منطقه داشته، سردچال ها، فرود و فراز موج کوتاه حاکم که حرکات نزولی و صعودی این سامانه های همدید باعث هدایت توده هوای سرد و نسبتاً خشک عرض های جغرافیایی بالا از سمت شمال و شمال غربی ایران به سمت منطقه شده و افت محیطی دما و یخبندان را سبب شده است.

برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.