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.