نیاز انسان به زیستن در محیطی که گاه خشم آن، زیستن او را به خطر می اندازد، او را وا می دارد که عوامل، عناصر و ‏نیروهای طبیعی موثر بر آن را بطور دقیق بشناسد. در این پژوهش فرین های پایین دما یعنی سرماهای فرین بررسی شده ‏است. رخداد سرماهای فرین، شرایط خاصی را می طلبد. هدف این پژوهش شناسایی و تحلیل الگوهای سامانه های جوی ‏موثر بر رخداد سرماهای فرین در ایران است. با توجه به هدف این پژوهش، برای انجام این پژوهش دو نوع پایگاه داده ‏مورد نیاز است: یکی داده های مربوط به مقادیر میانگین دمای روزانه ی تمامی پیمونگاه های کشور است. در این پژوهش از ‏داده های روزانه ی 663 پیمونگاه همدید و اقلیمی از تاریخ 1/1/1340 تا 11/10/1383 به مدت 15992 روز استفاده شده ‏است. سپس این پایگاه داده، به کمک روش کریگینگ بر روی یاخته های 15*15 کیلومتر میان یابی شد. در نهایت یک ‏پایگاه داده با ابعاد 7187*15992 بدست آمد که برروی سطرها روزها(15992 روز) و بروی ستون ها یاخته ها(7187 یاخته) ‏قرار داشت. این پایگاه داده از تارنمای اسفَزَاری برداشت شد. دومی داده های مربوط به متغیرهای جوی در ترازهای مختلف ‏در بازه ی زمانی یاد شده(1/1/1340 تا 11/10/1383) بود که شامل فشار تراز دریا، باد مداری و نصف النهاری، ارتفاع ‏ژئوپتانسیل و دما است. این پایگاه داده از تارنمای ‏www.esrl.noaa.gov‏ برداشت شد. برای شناسایی روزهای فرین ‏سرد از شاخص بهنجار شده ی دمای فوجیبه فومیاکی بهره بردیم. از اینرو برای هر یک از 7187 یاخته ی مختلف ایران ‏مقدار نمایه ی انحراف دمای بهنجار شده به کمک این شاخص محاسبه شد و سپس میانگین این نمایه بر روی ایران برای ‏هر یک از 15992 روز به دست آمد. توجه به آماره ی گستره ی سرما بسیار اساسی است. از این رو برای هر یک از روزها ‏درصدی از گستره ی ایران که مقدار نمایه ی انحراف دمای بهنجار شده ی آن دست کم از 2- کمتر بود، محاسبه شد ‏‏(قلمرو سرد). در گام بعد 15992 روز یاد شده بر حسب مقادیر نمایه (از کوچک به بزرگ) و مقادیر درصد قلمرو سرد (از ‏بزرگ به کوچک) مرتب شد. به این ترتیب آرایه ای به دست آمد که دوره ی آماری بررسی شده را بر حسب شدت و ‏گستره ی سرما نشان می داد. از درون این آرایه شدیدترین و فراگیرترین پانصد سرمای ایران برای بررسی همدید برگزیده ‏شد. شدت سرمای این پانصد روز دست کم 2- بود. برای بررسی همدید و شناسایی الگوهای گردشی همراه با سردترین ‏و فراگیرترین سرماهای ایران، میانگین بلند مدت فشار تراز دریا محاسبه شد و ناهنجاری فشار تراز دریا در 500 روز ‏برگزیده بر حسب انحراف ازمیانگین بلندمدت به دست آمد. برای ارتفاع ژئوپتانسیل نیز دقیقاً همین مراحل طی شد. سپس ‏به کمک روش تحلیل خوشه ای با روش ادغام وارد، ناهنجاری فشار تراز دریا و ارتفاع ژئوپتانسیل 500 روز برگزیده، دسته ‏بندی شدند. پس از تعیین الگوهای گردشی هر یک از پانصد روز، نقشه های میانگین ناهنجاری دمایی ایران برای هر یک ‏از الگوهای گردشی به دست آمده محاسبه شد. بطور کلی پنج الگوی ناهنجاری فشار تراز دریا با آرایش های متمایز هنگام ‏رخداد سرماهای فرین دیده می شود. بر روی بخش های مختلف اروپا و شمال روسیه ناهنجاری ها با فازهای مختلف ‏رخنمود پیدا می کنند. زبانه ی سامانه ی سیبری منجر به رخداد ناهنجاری های مثبت در روسیه و بخش های شرقی اروپا ‏می شود. نفوذ هوای سرد ناشی از زبانه ی سیبری توسط پشته های(فراز) ترازهای بالایی جو تقویت می شود. البته بر روی ‏سیبری نیز در ترازهای بالایی یک پشته و فراز قرار دارد که شدت سامانه ی سیبری را تقویت می کند. تقویت کم فشار ‏جنب قطبی منجر به شکل گیری ناهنجاری منفی می شود و برعکس. در همه ی الگوها، ناهنجاری دمای مطلق ایران ‏هماهنگ با مسیر ورود زبانه ی سامانه ی سیبری و ناهنجاری های مثبت فشار تراز دریا به سمت ایران است. بیشترین و ‏شدیدترین ناهنجاری های دما بر روی شمال شرق، شرق و شمال غرب کشور دیده می شود. مناطق جنوبی ایران و ‏ساحل جنوبی دریای خزر به دلیل وجود رطوبت جوی، ناهنجاری دمایی کمتری را نسبت به سایر مناطق نشان می دهند. ‏آرایش و شدت کم فشار جنب قطبی تأثیر بسیار زیادی بر رفتار سامانه های واچرخندی که منجر به سرماهای فرین ایران ‏می شوند، دارد. نتایج حاصل از دسته بندی کردن داده های ناهنجاری ارتفاع ژئوپتانسیل 500 روز برگزیده نشان داد که ‏شش الگوی ناهنجاری متمایز هنگام رخداد سرماهای فرین ایران مشاهده می شود. در همه ی الگوهای ناهنجاری، ‏ناهنجاری منفی قوی بر روی شرق ایران دیده می شود. درحالیکه ناهنجاری مثبت، در بیشتر الگوها بر روی اروپا دیده می ‏شود. در برخی موارد ناهنجاری مثبت به سمت اسکاندیناوی و شمال روسیه جابجا شده اند. در همه ی الگوها ایران در ‏بخش غربی ناوه قرار دارد، جائیکه تاوایی منفی است و ریزش هوای سرد توسط سامانه های پرارتفاع به سمت ایران جریان ‏دارند. میزان ناهنجاری دمای مطلق ایران نیز هماهنگ با رفتار الگوهای ناهنجاری است. هرکدام از الگوهای ناهنجاری ‏ارتفاع ژئوپتانسیل با یکی از الگوهای ناهنجاری فشار تراز دریا هماهنگ است. این نشان می دهد که نفوذ هوای سرد ‏توسط زبانه ی سامانه های سیبری و اروپایی به کمک بخش غربی فرود بادهای غربی(محل وزش چرخندگی منفی) تقویت ‏می شود و بر سختی رخداد سرما می افزاید. بطور کلی می توان گفت که رخداد سرماهای فرین ایران ناشی از شدت ‏سامانه های سیبری و اروپایی نیست بلکه ناشی از نحوه ی آرایش و چیدمان کم فشار جنب قطبی است. نتایج حاصل از ‏فرارفت هوای سرد در روزهای نماینده ی الگوهای ناهنجاری فشار تراز دریا نشان داد که بیشترین فرارفت هوای سرد در ‏ترازهای زیرین جو صورت می گیرد. در نیمه ی غربی کشور فرارفت هوای سرد در اثر چرخش ساعتگرد سامانه ی پرفشار ‏شرق اروپا و چرخش پادساعتگرد کم فشار جنب قطبی صورت می گیرد. در نیمه ی شرقی کشور فرارافت هوای سرد در اثر ‏زبانه ی پرفشار سیبری صورت می گیرد. نتایج حاصل از روند تعداد روزهای فرین سرد نشان داد که از لحاظ پراکنش ‏مکانی روند منفی تعداد روزهای فرین سرد بیشتر در نیمه ی مرکزی و جنوبی ایران دیده می شود. در حالیکه روند مثبت ‏بر روی پهنه ی بسیار کوچکی از ایران بر روی ناهمواریها دیده می شود. همچنین به نظر می رسد که رفتار زمانی رخداد ‏سرماهای فرین ایران نیز تغییر یافته است. نتایج نشان داد که روند تعداد روزهای فرین سرد برج دی در گستره ی بزرگی ‏از ایران منفی است. در حالیکه روند تعداد روزهای فرین سرد برج تیر در گستره ی بزرگی از ایران مثبت است. این نشان ‏می دهد که به جای آنکه سرماهای فرین در برج های سرد سال رخ بدهند، در برج های گرم سال بیشتر دیده می شوند. ‏دور شدن از حالت نرمال و متمرکز شدن رخداد سرماهای فرین در برج هایی از سال که از قبل میزان رخداد سرمای فرین ‏کمتری را تجربه می کردند، بسیار خطرناک است و مدیریت بهتر و قدرتمندتر را می طلبد. پهنه بندی نواحی دمای فرین ‏سرد نشان داد که ایران را می توان به شش ناحیه ی همگون از نظر رخداد سرمای فرین تقسیم کرد. لانه گزینی نواحی ‏دمای فرین سرد، هماهنگ با پیکربندی ناهمواری ها و مسیر سرماهای وزشی ناشی از سامانه های واچرخندی موثر بر ‏رخداد سرماهای فرین ایران است. عرض جغرافیایی و پهنه های بزرگ آب بر میزان شدت رخداد سرماهای فرین ایران ‏اثر گذارند. ‏

بارش آشوبمندترین سنجه¬ی جوی است که در مکان و زمان تغییرات بسیار زیادی از خود نشان می¬دهد. اگرچه پژوهش¬های بسیار زیادی بر روی این عنصر سرکش جوی انجام شده است ولی هنوز ناشناخته¬های بسیار زیادی در ارتباط با آن وجود دارد. هدف از انجام این پژوهش واکاوی مدت زمان انتظار رخداد بارش بر روی استان کردستان است. برای انجام این پژوهش داده¬های روزانه¬ی بارش 162 پیمونگاه همدید، اقلیمی و بارانسنجی بر روی پهنه استان و 26 پیمونگاه همدید، اقلیمی و بارانسنجی خارج از مرز استان مربوط به تحقیقات آب وسازمان هواشناسی طی بازه¬ی زمانی 1340/1/1 تا1391/10/11(1961/3/21 تا2012/12/31) بکار گرفته شد. به کمک روش زمین¬آماری کریگینگ و داده¬های 188 پیمونگاه برای هر روز یک نقشه رقومی با یاخته¬های 6 6 کیلومتر ایجاد شد و سپس داده¬های روزانه¬ی مربوط به 811 یاخته که کل استان را پوشش می-دادند از نقشه¬ها استخراج شد. یک پایگاه داده(گاه¬جای) در ابعاد811×18914 ایجاد شد که بر روی سطرها روز(زمان) و بر روی ستون¬ها یاخته¬ها(مکان) قرار داشتند. برای هر یاخته جداگانه میانگین مدت زمان انتظار رخداد بارش ماهانه و سالانه طی بازه¬ی زمانی مورد پژوهش محاسبه شد و به کمک آزمون آماری t در سطح اطمینان 99 درصد حد بالا و حد پایین میانگین مدت زمان انتظار رخداد بارش برآورد شد. یافته¬های این پژوهش نشان داد که مدت زمان انتظار رخداد بارش در ماههای مختلف سال بر روی پهنه¬ی استان کردستان متفاوت است. طی ماههای فروردین و اردیبهشت از فصل بهار هسته¬های کمینه مدت زمان انتظار در شمال-غرب استان قرار دارند. با شروع فصل گرما و جابه¬جایی چیدمان سامانه¬های همدید مدت زمان انتظار رخداد بارش در شمال و شمال¬شرق استان کوتاهتر می¬شود. همچنین با شروع فصل پاییز هسته¬های کمینه¬ی مدت زمان انتظار به سمت شمال¬غرب جابه¬جا می¬شوند و به تدریج طی ماههای اواخر فصل پاییز و زمستان به سمت بخش¬های غربی و جنوبی استان جابه¬جا می¬شوند. به لحاظ مکانی هسته¬های کمینه¬ و بیشینه¬ی مدت زمان انتظار رخداد بارش در تقابل همدیگر قرار دارند. در صورتیکه هسته¬های کمینه¬ی مدت زمان انتظار رخداد بارش بر روی غرب استان قرار گرفته باشند، هسته¬های بیشینه در شرق استان مشاهده می¬شوند. با جابه¬جایی هسته¬های کمینه به سمت شمال¬شرق، هسته¬های بیشینه نیز به سمت جنوب¬غرب استان جابه¬جا می¬شوند. همچنین یافته¬های حاصل از برازش آزمون ناپارامتریک من¬کندال بر روی سری زمانی مدت زمان انتظار رخداد بارش استان کردستان نشان داد که در سطح اطمینان90 و 95 درصد، طی دهه¬های اخیر زمان انتظار رخداد بارش روند معناداری از خود نشان می¬دهند. در ماههای مختلف سال روند و نرخ شیب تغییرات یکسان نیست. در ماههای فروردین و اسفند به ترتیب بر روی 40 و 40/6درصد از گستره¬ی استان کردستان مدت زمان انتظار رخداد بارش روند مثبتی را از خود نشان می¬دهد. پراکنش مکانی روند برپایه¬ی تحلیل روند مدت زمان انتظار در طول سال بیانگر آن است که در نیمه¬ی غربی و پربارش استان مدت زمان انتظار رخنمود بارش طولانی¬تر شده است. برعکس در نیمه¬ی شرقی و کمبارش فاصله¬ی بین دو رویداد بارشی کمتر شده است.

یکی از رویداد های مهم اقلیمی که تاثیر زیادی در زندگی موجودات زنده دارد ، رویداد های فرین دمایی می باشد. روزهای سرد و موج های سرمایی نمونه ای از رویداد های فرین دمایی هستند که در آن ها مقادیر غیر معمول دمای کمینه مشاهده می شود. ایجاد این شرایط دمایی ، تابع الگوهای همدید و پویشی پیچیده ای می باشد که شناسایی آن ها می تواند در افزایش آگاهی از چگونگی تشکیل این شرایط و پیش بینی حالات مشابه و در نتیجه کاهش خسارات احتمالی مفید باشد. در این پژوهش بر اساس مفهوم نسبی بودن سرما در زمان و مکان ، روز سرد به روزی اطلاق شد که در آن نمره ی استاندارد دمای کمینه کمتر از 2/1- باشد. موج سرما به صورت تداوم حداقل 3 روزه ی این شرایط تعریف شد و سرماهایی که بیش از 20 درصد مساحت کشور را فراگرفته بودند به عنوان سرمای فراگیر محسوب شدند. به منظور تامین اهداف پژوهش حاضر از دو پایگاه داده ی محیطی و جوی استفاده شد. اولین پایگاه ، داده های میان یابی شده ی دمای کمینه مربوط به زمستان های 1339 تا 1388 است. پایگاه داده ی دوم شامل متغیر های جوی فشار تراز دریا (هکتوپاسکال) ، ارتفاع ژئوپتانسیل (متر) ، دمای جو (درجه ی کلوین) و مولفه ی باد مداری و نصف النهاری (متر بر ثانیه) می باشد. با هدف بررسی دقیق سیستم های تاثیرگذار بر ایجاد امواج سرمایی ، محدوده ی بررسی داده های جوی در بازه ی 40 درجه ی طول غربی تا 160 درجه ی طول شرقی و 0 تا 90 درجه ی عرض شمالی تعیین شد. در گام بعدی برخی مشخصات توصیفی دمای کمینه در کل دوره و روزهای سرد فراگیر در پهنه ی کشور و همچنین تغییرات زمانی – مکانی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. در بخش بعد با انجام یک تحلیل خوشه ای بر روی ماتریس 2997×487 داده های فشار تراز دریا در روز های سرد فراگیر ، 5 الگوی جوی شناسایی شدند. با تعیین شدن روزهای نماینده برای هر یک از الگوها و تحلیل شرایط جوی در این روزها مشخص شد که تمامی سرماهای فراگیر در کشور بر اثر شکل گیری الگوی پرفشار در سطح زمین ایجاد شده اند. نحوه ی آرایش دو سامانه ی پرفشار سیبری و آزور نقش بسیار مهمی در هدایت هوای سرد عرض های شمالی به سوی کشور ایفا کرده اند. قرارگیری کم فشار های جنب قطبی در مناطق شمالی اروپا و روسیه نیز موجب شده هوای سرد قطبی به سمت عرض های جنوبی تر حرکت کند. همچنین مشخص شد که شکل گیری امواج سرمایی با ناهنجاری مثبت فشار تراز دریا و ناهنجاری منفی ارتفاع تراز 500 هکتوپاسکال در پهنه ی کشور همراه بوده اند. الگوهای تراز میانی جو نیز در ایجاد و تداوم امواج سرمایی تاثیر بسزایی داشته اند. به گونه ای که شدید ترین ، فراگیر ترین و مداوم ترین امواج سرمایی زمستانی هنگامی شکل گرفته اند که سامانه های مانع در شرق اروپا استقرار یافته و ناوه ی شرقی آن ها بر روی ایران قرار گرفته است.

از گامهای اساسی در راه شناخت آب و هوای یک منطقه، شناسایی تیپ¬های هوای موثر بر آن است، یک تیپ هوای همدید را می¬توان مجموعه¬ای از ویژگی¬های هواشناختی دانست که در زمان معین در یک مکان خاص مشاهده می¬شود. از مطالعات مهم در این راستا، یافتن روابط میان الگوهای گردشی با تیپ¬های هوا است. اقلیم¬شناسان زیادی از زمان گذشته تا حال حاضر به شناسایی تیپ¬های ¬هوا و کشف رابطه¬ی آن¬ها با الگوهای پراکندگی فشار یا الگوهای گردشی هوا پرداخته¬اند. از مهمترین اهدافی که در این پژوهش مدنظر گرفته شده است، عبارتند از: 1- شناسایی و واکاوی تیپ¬های هوای ارومیه و وردایی بسامد رخداد آنها طی دهه¬های اخیر 2- بررسی آرایش الگوهای گردشی جوی هنگام رخنمود هر کدام از تیپ¬های هوا.با توجه به اهداف این پژوهش دو فرضیه¬ی در نظر گرفته شده است که عبارتند از: 1- طی دهه¬های اخیر تیپ¬ هوای بارشمند ارومیه بسامد رخداد کمتری از خود نشان می¬دهند. 2- هر کدام از تیپ¬های هوا تحت تأثیر آرایش و پیکربندی خاصی از الگوهای گردش جوی رخنمود دارند.برای انجام این پژوهش داده¬های روزانه¬ی 34 سنجه¬ی مختلف جوی ایستگاه همدید ارومیه طی بازه¬ی زمانی 1/1/1961 تا 30/6/2013 استفاده شد. پایگاه داده¬ای در نرم¬افزار متلب به صورت آرایش ماتریس p_(m×n) تشکیل شد که ابعاد ماتریس اصلی 40×19174 می¬باشد که 6 ستون اول آن تاریخ شمسی و میلادی است. از تجزیه و تحلیل خوشه به روش ادغام وارد استفاده شد و از 11 نمایه¬ی کنترل کیفیت پراش درون¬گروهی برای سنجش و ارزیابی خوشه¬ها به کار گرفته شد. یافته¬های این پژوهش نشان داد که طبقه¬بندی کردن تیپ¬های هوا به 7 گروه بهینه¬ترین تفکیک به حساب می¬آید چرا که پراش درون¬گروهی در تفکیک یاد شده نسبت به سایر طبقه¬بندی¬ها کمینه است. تیپ هوای دوم با میانگین روزانه¬ی بارش 6/6 میلی¬متر در هر روز بارشی و احتمال رخداد بارش 7/65 درصد، پربارش¬ترین تیپ هوایی است که ارومیه تجربه می¬کند. تیپ هوای چهارم، گرم¬ترین، خشک¬ترین و کمبارش¬ترین تیپ هوایی است که در یک سوم روزهای سال در ارومیه رخنمود دارد. شاخص رخداد آن 89/0 و با ماندگاری 9 روزه پایسته¬ترین تیپ هوا است. در مقابل تیپ هوای سوم با شاخص رخداد 43/0 و مانایی 7/1 روز، گسسته¬ترین تیپ هوای ارومیه است. این تیپ هوا با فراوانی پیایی 1/21 درصد سازگارترین تیپ هوایی است که در پی تیپ هوای دوم رخنمود دارد. شاخص تنوع روزانه¬ی تیپ¬های هوا در ماه مارس از فصل زمستان به اوج خود می¬رسد و برابر با 69/0 است درحالیکه در برخی روزهای ماههای ژوئیه و اوت شاخص تنوع برابر با صفر است و بیانگر حاکمیت قاطع تیپ هوای چهارم است. همبستگی بین بسامد رخداد ماهانه¬ی تیپ¬های هوا با مقادیر سه سنجه¬ی بارش، دما و رطوبت نسبی به لحاظ آماری در سطح اطمینان 95 درصد معناداری است و این تأییدی بر طبقه¬بندی و یافته¬های پژوهش است.

چکیده ندارد.