مشهد به عنوان یک کلانشهر مذهبی سالانه میزبان میلیونها زائر و مسافر می باشد که نتیجه آن ازدحام و شلوغی و افزایش آلودگی هوا به خصوص در اطراف هسته ی قدیمی شهر و حرم مطهر امام رضا (ع) است. عوامل مختلفی در افزایش میزان آلاینده های آن موثرند که یکی از آنها الگو های سینوپتیکی است. به منظور بررسی آماری و همچنین شناسایی سیستم های فشار موثر بر افزایش آلودگی هوای مشهد، از داده های روزانه شاخص استاندارد آلاینده های ذرات معلق و منوکسید کربن برای 8 ایستگاه سنجش آلاینده هوای موجود در شهر مشهد در سال 1388 و همچنین داده های شبکه بندی شده 5/2 × 5/2 درجه فشار سطح زمین استفاده گردید. پس از مرتب سازی داده ها در محدوده ی 15 تا 70 درجه شمالی و 10 تا 90 درجه شرقی با خوشه بندی به روش وارد ، الگوهای سینوپتیکی تاثیرگذار بر آلودگی منطقه شناسایی شدند و با استخراج نقشه های ترکیبی آنها به تحلیل نقشه ها پرداخته شد که براساس آن 5 الگوی فشار برای سطح زمین شناسایی شدند. در سطح زمین، الگوی غالب، سیستم های کم فشار بوده اما برای فصل تابستان، حضور یک سامانه پر فشار بر روی مشهد مشهود است. در سطح بالا نیز فرازی در منطقه حاکم است که باعث پایداری و نشست هوا و افزایش آلاینده ها می شود. نتایج حاصل از تحلیل های آماری نشان می دهد که که برای آلاینده ذرات معلق، ایستگاههای وحدت و رسالت ولی برای آلاینده ی منوکسیدکربن، ایستگاههای نخریسی و شریعتی بالاترین تعداد روز های آلوده را تجربه می کنندکه به دلیل ترافیک سنگین در منطقه است. از نظر زمانی نیز، آلودگی در فصل سرد (21 روز) نسبت به فصل گرم (10 روز) بیشتر است.