در این پایان نامه به بررسی مکانی و زمانی تغییرات دما و فشار سطح دریای خزر، برهم کنش هوا- دریا، بررسی پدیده فراچاهی و فروچاهی اکمن و ارتباط آن با دمای سطح آب، و تأثیر دمای سطح آب بر روی نوسان های بارش سطح دریای خزر در دوره 19 ساله 2000-1982 پرداخته می شود. لذا از داده های ماهانه فشار و دمای سطح، داده های ماهانه تنش باد شرق- غرب و تنش باد شمال- جنوب، و داده های ماهانه بارش استفاده شده است. داده ها بر روی شبکه ای با گام یک درجه هستند که دریای خزر را پوشش می دهد. در این بررسی از تحلیل داده ها، آنالیز توابع متعامد تجربی(eof) و حل عددی معادله ویژه مقداری، آنالیز تجزیه مقدار تکینی(svd)، تحلیل های هم بستگی، آنالیزهای طیفی و تحلیل سری های زمانی استفاده شده است. نتایج تحلیل های فوق نشان می دهد که کشیدگی نصف النهاری دریای خزر و موقعیت آن در عرض های میانی سبب می شود تا فشار سطح آن تحت تأثیر بسیاری از سامانه های جوی قرار گیرد. در این بین، توده پرفشار سیبری از شرق و پرفشار آزور از غرب به ترتیب در طی فصول سرد و گرم، بیشترین تأثیر را دارند. بادهای غالبی که برای این دوره شناخته می شود باد جنوب شرقی، شمال غربی، شرق و شمال شرقی است که به ترتیب مهم ترین بادهای فصل زمستان، تابستان، بهار و پاییز این دوره هستند، که به ترتیب بر نواحی شرقی و شمال شرقی، غربی و جنوب غربی، شمال، و جنوب شرقی خزر بیشترین تأثیر را دارند. بیشترین تغییر فشار سطح دریا با مکان به ماه ژانویه تعلق دارد که تقریباً با وزش همه این بادها همراه است. مولفه های زناری و نصف النهاری تنش سطحی این بادها، منجربه انتقال افقی جرمی آب می شود که به انتقال افقی اکمن موسوم است. این انتقال ها با همگرایی قوی در نواحی جنوبی و جنوب غربی خزر، و واگرایی قوی در نواحی شرقی خزر شمالی و میانی و خلیج کارابگاز همراه است. به منظور حفظ اصل پایستگی جرم، جریان قائم (پمپاژ) اکمن به خوبی در دریای خزر شکل می گیرد. با محاسبه سرعت جریان قائم اکمن نشان داده شد که در نواحی همگرایی جریان قائم رو به پایین فروچاهی، و در نواحی واگرایی جریان قائم رو به بالای فراچاهی اتفاق می افتد. قوی ترین همگرایی ها و فروچاهی ها به فصول تابستان، و واگرایی ها و فراچاهی ها به فصول زمستان این دوره تعلق دارد. وزش باد به طور مستقیم و غیرمستقیم بر تغییرات دمای سطح دریای خزر تأثیرگذار است. به عبارتی برهم کنش قوی بین هوا و دریا وجود دارد. بیشترین این تغییرات به وزش بادهای جنوب شرق و شمال غرب مربوط می شود که به ترتیب کاهش دمای نواحی شمالی، و افزایش دمای نواحی جنوبی خزر را به همراه دارند. واکنش دریا به این نیروهای جوی 1، 2 و 7 ماه بعد صورت می گیرد. باد شرق نیز بر روی تغییرات دمای سطح خزر شمالی تأثیر به سزایی دارد که با یک تأخیر زمانی 3 و 4 ماه آشکار می شود. همچنین تغییرات دمای سطح خزر به شدت تحت تأثیر برون شارش رودخانه هایی چون ولگا و اورال قرار دارد، که بیشتر این تغییرات در ماه های فصل بهار به خصوص ماه می صورت می گیرد که از افزایش برون شارش این رودها حاصل می شود. فراچاهی اکمن باعث می شود تا در تابستان، دمای سطح نواحی شرقی خزر شمالی و میانی علی رغم توزیع یکنواخت گرما کاهش یابد. کاهش ناگهانی دمای سطح خزر شمالی و مرکزی در فصول پاییز و زمستان را نیز می توان به وقوع جریان فراچاهی نسبت داد. تغییر دمای سطح در اثر وزش بادهای جنوب شرق و شمال غرب، بارش های شدید نواحی غربی و جنوبی خزر را برای همه فصول به دنبال دارد. تأثیر همزمان باد جنوب شرقی و برون شارش رودخانه ولگا و باد شمال شرق بر روی دمای سطح، نیز می تواند منجربه وقوع بارندگی های نواحی مرکزی خزر شود.