مجله فیزیک زمین و فضا
سال:1388 | دوره:35 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

مدار دقیق ماهواره های نزدیک سطح زمین در مطالعه ساختار بلند میدان جاذبه زمین بسیار مفیدند. روش ها و چارچوب های گوناگون برای محاسبه چنین مدارهای موجود هست که با توجه به مساله مورد نظر و ماموریت ماهواره انتخاب می شوند. در این مقاله معادلات حرکت یک ماهواره در چارچوب های مختلف ارایه می شوند. محاسبات عددی بیانگر این مطلب هست که چارچوب های محلی متمایل به شمال زمین مناسب برای محاسبه مدار نیستند ولی استفاده از چارچوب معلق که حالت خاصی از چارچوب محلی هست امکان حل مدار را در چنین چارچوب هایی نیز حاصل می نماید.چارچوب های انتگرال گیری مدار عبارت اند: از چارچوب لخت، چارچوب بیضوئی، محلی و معلق. چارچوب لختی یکی از ساده ترین چارچوب های انتگرال گیری است و به تناوب از سوی محققین گوناگون در زمینه ناوبری و ژئودزی فضایی مورد استفاده قرار می گیرد. چارچوب بیضوی بسیار مشابه به چارچوب لخت است ولی به جای انتگرال گیری نسبت به مختصات دکارتی ماهواره، محاسبات مستقیما روی عرض، طول و ارتفاع ژئودتیکی صورت می گیرد. چارچوب های محلی بیشتر مناسب برای ناوبری هواپیما و روش های هوابرد گرانی سنجی اند و به علت همگرایی نصف النهارها در مناطق نزدیک قطب انتگرال گیری از شتاب در باند ارتفاع دچار ناپایداری می شود و چنانچه طول مدت پرواز طولانی باشد، ناپایداری از این باند روی محاسبه عرض و طول ژئوردتیکی نیز تاثیر می گذارد و در نتیجه آنها را نیز ناپایدار می سازد. یکی از روش های حل این ناپایداری استفاده از چارچوب معلق است که به چارچوب محلی شباهت دارد ولی وجود یک آ‍زیموت معلق جهت مقابله با همگرایی نصف النهارها ناپایداری را برطرف می کند. به عبارت دیگر چارچوب معلق انعطاف پذیرتر از محلی است. مبحث ناوبری ماهواره ای کاملا مشابه با ناوبری هوایی است، با این تفاوت که ماهواره به تناوب از نزدیکی قطب ها می گذرد و درگیری با تقارب نصف النهارها است و در هر گردش به دور زمین، به ناپایداری در باند ارتفاعی دچار می شود و چون ماموریت ماهواره ها طولانی است، قطعا این ناپایداری بر موقعیت مسطحاتی ماهواره نیز موثر خواهد بود. همان طور ذکر شد یکی از روش های حل این ناپایداری، استفاده از چارچوب معلق است. در این مقاله ما معادلات حرکت ماهواره را به این چارچوب گسترش داده و به شکل زیر ساده سازی کرده ایم: ... که در این رابطه M=a (1-e2) / (1-e2 sin2 f) 3/2 شعاع انحنای نصف النهاری و N=a / (1-e2 sin2 f) ½ شعاع انحنای دایره قائم اولیه در نقطه ای با عرض و ارتفاع ژئودتیک h و j است. l عرض ژئودتیک، e2 اولین خروج از مرکز، e’2 دومین خروج از مرکز بیضوی مرجع، a آزیموت معلق و Vw2, Vw و Vw3 مولفه های بردار سرعت `gw1، `gw2 و `gw3 مولفه های بردار گرانش، aw1، aw2 و aw3 مولفه های بردار شتاب در چارچوب معلق است.شکل 1 مدار یک ماهواره نزدیک سطح زمین در یک دور گردش به دور زمین را در چارچوب معلق نمایش می دهد. همان طور که در شکل مشاهده می شود هیچ گونه ناپایداری در باند ارتفاعی و همچنین سرعت ارتفاعی وجود ندارد که بیانگر صحت محاسبه ها و کارآمد بودن چارچوب معلق در حل مدار ماهواره است. همان طور که شکل نشان می دهد آزیموت معلق، برای جبران تقارب نصف النهارها تا 160 درجه تغییر می کند.

در این تحقیق هدف این است که با تلفیق داده های شبکه شتاب نگاری با داده های شبکه های لرزه نگاری کشوری وابسته به موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، امکان بهبود مکان یابی زلزله های استان زنجان و نواحی مجاور (چهارگوش محدود به عرض های جغرافیایی 35 تا 37.5 درجه شمالی و طول های جغرافیایی 46.5 تا 50.5 درجه شرقی) مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج این تحقیق روشن ساخت که داده های شبکه شتاب نگاری در منطقه بررسی دارای پتانسیل نسبتا ضعیفی برای بهبود مکان یابی زلزله ها است، زیرا اکثر گسل های منطقه مورد بررسی در راستای بیشترین پوشش آزیموتی شبکه های لرزه نگاری قرار گرفته اند و اضافه کردن داده های شتاب نگاری، تاثیر اندکی در بهبود پوشش آ‍زیموتی زلزله ها دارد. با توجه به نتایج این تحقیق، عملکرد شبکه در نگهداری دستگاه های شبکه و استخراج و نگهداری داده ها در سطح قابل قبولی است. هر چند که اشکالات مهمی در نحوه عرضه داده های رقومی، قابل مشاهده است. همچنین با بررسی شکل موج های رکوردهای شتاب نگاری مشاهده شد که دامنه امواج ثبت شده دارای دقت تفکیک کافی نیست و نمی توان زمان رسیدهای امواج لرزه ای را با دقت بیشتر از 0.2 ثانیه تعیین کرد.

در این مقاله یک الگوریتم هوشمند جهت اکتشاف قنات های زیرزمینی مدفون با شبکه های عصبی و با استفاده از داده های میکروگرانی سنجی ارایه شده است.به منظور برآورد عمق و اندازه قنات های زیرسطحی از روی بی هنجاری (آنومالی) گرانی باقی مانده یک شبکه عصبی مصنوعی با سرپرست، از نوع پرسپترون چندلایه (MLP) طراحی شد. از آنجا که در طراحی شبکه عصبی سرعت پردازش داده ها از اهمیت خاصی برخوردار است و تعداد ورودی های زیاد باعث پیچیدگی غیرمنطقی توپولوژی شبکه می شود، به جای اعمال همه داده های تصحیح شده، میکروگرانی در حکم ورودی، مجموعه ای مشخصه های مناسب (Features) از روی آنومالی باقی مانده داده های میکروگرانی استخراج می شود، سپس با توجه به مدل های کره و استوانه که نزدیک ترین مدل ها به قنات های مدفون هستند، مجموعه ای از داده های آموزشی که برای آموزش شبکه عصبی طراحی شده اند، مورد استفاده قرار می گیرند، در واقع شبکه عصبی طراحی شده پس از این آموزش قادر خواهد بود که با توجه به مشخصه های استخراج شده از روی بی هنجاری باقی مانده، عمق و شعاع قنات مدفون را به دست آورد.از آنجا که قاعده کلاسیک خاصی برای انتخاب تعداد نورون ها در لایه پنهان شبکه عصبی چندلایه وجود ندارد، شبکه های عصبی چندلایه گوناگونی با تعداد نورون های متفاوت در لایه پنهان مورد آ‍زمایش قرار گرفت و نمودارهای عملکرد شبکه در هر حالت به دست آمد تا از روی آن بهترین مقدار تعداد نورون ها در لایه پنهان حاصل شود.پس از این مرحله ابتدا با استفاده از مجموعه ای داده های مصنوعی، شبکه عصبی طراحی شده مورد آزمون قرار گرفت. سپس خروجی های شبکه با استفاده از داده های مصنوعی نوفه دار برای مدل های کره و استوانه بررسی شد که عملکرد مناسبی را نشان داد.همچنین، عمق قنات زیرزمینی مدفون واقع در ورودی شمالی موسسه ژئوفیزیک در حکم نمونه ای عملی با شبکه عصبی طراحی شده، به دست آمد که با مقدار واقعی آن انطباق خوبی داشت.

محدوده مورد تحقیق از لحاظ موقعیت زمین شناسی در سازندهای اکثرا آهکی دوران دوم (ژوراسیک و کرتاسه) با روند تقریبا W-NW در جنوب غرب آتشفشان دماوند قرار دارد. در گستره طرح همسو با روند کلی البرز مرکزی، چین ها و گسل های رانده و معکوس با راستای W-NW (ناشی از جهت فشارش صفحه عربی به صفحه ایران) عامل شکل گیری ساختارهای غالب در منطقه است. بررسی های میدانی، برداشت اطلاعات ساختاری و تحلیل رایانه ای نتایج حاصل از آن، تغییرات شدید میزان گرادیان تنش در اطراف دریاچه را مشخص می کند. مسیر این تغییرات در جهت تکیه گاه راست، همراه با اطلاعات صحرایی به روند گسلی اشاره دارد که عامل احتمالی فرار آب از دریاچه است، به نحوی که حدفاصل این تغییرات ناگهانی از شکل میدان تنش دوکی شکل (0.5-1) به کلوچه ای شکل (0-0.5) به صورت یک مسیر خطی بارز با روند W-NW است. این مسیر گسلی با روند قرارگیری خطی حفره های فروکش و اولین مکان فرار آب از زیر تکیه گاه راست هم راستا است. این بررسی به شرایط مشابه حاکم بر نواحی اطراف سد، از جمله محل احداث سد جدید (گزل دره) نیز اشاره دارد.

در تعیین دقیق ژئوئید به روش استوکس- هلمرت، به مدل توزیع چگالی برای توپوگرافی زمین نیاز است. مدل چگالی توپوگرافی برای تعیین دقیق اثرات توپوگرافی روی شتاب ثقل و پتانسیل و تبدیل بی هنجاری (آنامولی) جاذبه مشاهداتی (فضای واقعی) به بی هنجاری هلمرت (فضای هلمرت) به کار می رود. مقدار عددی چگالی در سطح زمین بین 1 تا 3.1 (gcm-3) متغیر است ولی در بیشتر موارد از مقدار متوسط 2.67 گرم بر سانتی متر مکعب برای تعیین ژئوئید مورد قرار می گیرد که موجب خطا در محاسبه ارتفاع ژئوئید در حدود دسی متر می شود.برای تعیین چگالی توپوگرافی، ابتدا اثرات طول موج های بلند موجود در بی هنجاری جاذبه بوگه ناشی از بی هنجاری های چگالی واقع در اعماق و دیگر اثرات طول موج بلند نظیر اثر ایزوستاسی و لایه های سبک با گستره وسیع احتمالی در منتل بالایی و عوارض سبک ساختارهای زمین شناسی با گستره وسیع احتمالی منطقه ای را با استفاده از مفاهیم فیزیکی و در مقایسه بی هنجاری جاذبه بوگه با بی هنجاری جاذبه هوای آزاد در منطقه حذف می کنیم و سپس با استفاده از مدل های جهانی ژئوپتانسیل، بی هنجاری باقی مانده محلی را جدا می سازیم. با استفاده از آنالیز طیفی و به کارگیری فیلترهای متفاوت، این جداسازی را ادامه می دهیم و آنامولی های جدا شده را منتسب به اعماق متفاوت نسبت می دهیم و مدل سه بعدی پوسته (تا عمق حدود 20 کیلومتر) را ایجاد می کنیم. در روندی تکراری و با کمک روش معکوس، مدل چگاللی را تصحیح می کنیم، یعنی مقدار تفاوت جواب مدل با مشاهدات را به حد قابل قبولی کاهش می دهیم.میزان اثر بی هنجاری چگالی در ارتفاع ژئوئید حداقل و حداکثر -73 و 103 سانتی متر با انحراف معیار و RMS به ترتیب 7 و 8 سانتی متر است. با توجه به اعداد به دست آمده می توان نتیجه گرفت که برای تعیین ژئوئید دقیق اطلاع از میزان چگالی واقعی توپوگرافی لازم است.

در اولین مراحل اکتشاف اورانیم، مهم ترین قسمت کار اکتشافی، استفاده از داده های رادیومتری هوابرد در تعیین بی هنجاری ها است. در این مقاله ابتدا با روش آمار کلاسیک و با استفاده از محاسبه پارامترهای آماری روی داده های برداشت شده ژئوفیزیک هوایی در منطقه برندق، جدایش جوامع بی هنجاری صورت گرفته است. سپس جدول های توزیع فراوانی عناصر اورانیم، توریم و پتاسیم و هیستوگرام های توزیع فراوانی این عناصر ترسیم شده است. پارامترهای آماری این عناصر محاسبه شده و در نهایت جدایش جوامع بی هنجاری براساس پراکندگی حول میانگین صورت گرفته است. در روش دوم براساس هندسه فراکتالی و با استفاده از نمودارهای تمام لگاریتمی عیار- مساحت به دست آمده از داده های رقومی و نقشه های هم شدت رادیومتری، جدایش پله ای محیط های متفاوت (زمینه، حد آستانه ای، بی هنجاری) صورت گرفته است و در آخر نقشه های مربوط به مناطق بی هنجاری و معرفی اندیس های معدنی قابل بررسی عناصر اورانیم، توریم و پتاسیم برای ادامه کار اکتشافی با استفاده از هر دو روش آمار کلاسیک و فراکتالی مورد بررسی قرار می گیرد.

پراکندگی بزرگی زلزله ها از رابطه توانی پیروی می کند. شیب این رابطه مقدار b- و ثابت آن مقدار a- نامیده می شوند. تغییرهای مقدار b- به صورت نظری در آزمایشگاه ها و به شکل عملی در زون های گوناگون لرزه زمین ساختی مانند ناحیه های آتشفشانی، ریفت های قاره ایی و معدن ها که بیانگر رژیم های متفاوت تنش نیز هستند بررسی شده است. مقدار b- نمایشگر پراکندگی نسبی رویداد زمین لرزه های کوچک و بزرگ نسبت به یکدیگر است و کاربردهای فراوانی در زمینه هایی مانند خطر لرزه ایی، پیشبینی زمانی- مکانی و فیزیک زمین لرزه ها یافته است. مقدار a- نیز با سطح لرزه خیزی ناحیه ایی در ارتباط است. پس بررسی این دو پارامتر در گستره تهران که محل تمرکز بخش بزرگی از جمعیت و کوشش های اقتصادی و اجتماعی کشور است می تواند به شناخت سیمای لرزه زمین ساختی آن کمک فراوانی کند. برای بررسی نوسان های مقدار b- از داده های شبکه لرزه نگاری رقمی تهران سود جسته ایم. در این راستا پس از حذف رویدادهای وابسته به زمان این شبکه با فرض پواسونی بودن آنها بزرگی کاملی و تغییرهای آن به روش نیکویی برازش محاسبه شد. سپس مقدار b- در حوزه زمان- مکان مورد توجه قرار گرفت. در دوره فعالیت این شبکه نوسان های مقدار b- چشمگیر نبوده است و می توان آنرا به تغییرهای محلی نسبت داد. در حوزه مکان مانند بعضی گستره های قاره ای این پارامتر با ژرفا کاهش یافته است.نقشه نوسان های سطحی آن نیز بیانگر کاهش در محل تجمع بیشتر گسل های رورانده و امتداد لغز است. مقدار a- محاسبه شده نیز گویای میزان لرزه خیزی منطقه ایی است. هر دو مقدار نوسان هایی را حول طول 51.5 شرقی نشان می دهند.

شناخت حرکات گسل و نتایج حاصل از این حرکات نظیر تغییر شکل سطحی، در کشور ما که دارای گسل های فعال و مناطق زلزله خیزی است ضرورت و اهمیت فراوانی دارد. این تحقیق روی مدل سازی سه بعدی تغییر شکل های هم لرزه ایجاد شده در اثر حرکت گسل در یک نیم فضای کشسان هموژن است. این مدل سازی اغلب براساس نظریه جداشدگی صورت می پذیرد و بیشتر مدل های تحلیلی تغییر شکل گسل نیز بر پایه همین نظریه که محقق ژاپنی اکادا در طول دهه هشتاد آن را بسط داد و در 1992 ارایه کرد، پایه ریزی شده اند. برپایه این مدل، جابه جایی حاصل از وقوع حرکت در یک گسل امتدادلغز و یا شیب لغز (زلزله) را می توانیم با استفاده از داده های در دسترس مربوط به مشخصات گسل مورد نظر به دست آویم و نتایج حاصل را تحت عنوان تغییر شکل حاصل از زلزله ارایه کنیم.این مدل قابلیت به دست آوردن تغییر شکل و جابه جایی در هر عمقی نسبت به سطح آزاد (سطح زمین) را دارد که در اینجا هدف اصلی به دست آوردن این مقادیر برای سطح زمین است. یکی از نتایج حاصل از این مدل سازی را می توان تعیین میزان حساسیت مدل و تغییر شکل های مسطحاتی به پارامترهای متفاوت یک گسل بیان و این ویژگی ها را براساس میزان تاثیر آنها در خروجی مدل دسته بندی کرد.براساس نتایج حاصل از این آنالیز مشاهده می شود که بیشترین میزان حساسیت به تغییر در کمیت جداشدگی و کمترین آنها در ضرایب لامه هستند که جابه جایی به تغییرات اعمال شده در این ضرایب کمترین میزان حساسیت را نشان می دهد. با تعیین میزان حساسیت و مقدار تغییری که در جابه جایی در اثر تغییر در آن پارامتر ایجاد می شود می توان به تعیین پارامترهای یک گسل ناشناخته در منطقه ای که عامل ایجاد زلزله شده است پرداخت. این مدل قابلیت به کارگیری برای هر نوع گسل و با هر خصوصیات هندسی و در هر منطقه ای را دارد و میزان جابه جایی هم لرزه ای برای نقاط واقع در حوزه حرکت گسل یا یک زلزله می توان بر پایه آن به دست آورد.

در این پژوهش مفاهیم اصلی سازوکار چشمه زمین لرزه و عوامل موثر بر آن با استفاده از تولید لرزه نگاشت مصنوعی و برگردان خطی آنها در حوزه زمان بررسی می شود. در ابتدا از لرزه نگاشت های مصنوعی تولید شده ناشی از چشمه های دو زوج نیروی خالص که نمایانگر اکثر سازوکارهای زلزله های ایجاد شده با عوامل تکتونیکی هستند استفاده شد. همچنین از چشمه های زمین لرزه دو زوج نیرو ناخالص (Double-Couple+compensated linear vector dipole, CLVD) که تحت تاثیر عوامل تکتونیکی و غیرتکتونیکی (نظیر آتشفشان) هستند نیز بهره گرفته شد. لرزه نگاشت مصنوعی براساس روش انتگرال گیری روی عدد موج برای مدل سرعت پوسته فرضی محاسبه شده است. در تعیین سازوکار به روش برگردان، اثر محدوده بسامدی، غیردقیق بودن مدل سرعت، تعداد مولفه ها و نحوه پراکندگی ایستگاه ها مورد بررسی قرار گرفته است.

در این تحقیق ضریب بخشیدگی گرمایی خاک سیلت رسی در رطوبت های وزنی 5، 10، 15، و 20 درصد در حالت وقوع پدیده یخبندان در خاک مورد بررسی قرار گرفته است. برای برآورد ضریب پخشیدگی گرمایی (α) ابتدا معادله پخش گرما در خاک به روش کرانک- نیکسلون برای مقادیر متفاوت فرضی در محدوده تغییرات آن حل شد. سپس با استفاده از معیار جذر متوسط مربعات خطا (RMSE) بین مقادیر دمای خاک محاسباتی و مشاهداتی در زمان ها و اعماق متفاوت، مقدار بهینه α به روش سعی و خطا برای رطوبت های پیش گفته استخراج شد. برای جمع آوری داده های مورد نیاز در حل معادله پخش گرما در خاک، از 7 حس گر گرمایی در اعماق گوناگون خاک استفاده شد. برای دستیابی به شرایط یخبندان در خاک از دستگاه تبرید که قادر به تولید سرما تا دمای -20 درجه سلسیوس بود استفاده به عمل آمد. استخراج α برای دو مقطع مجزا از داده های مشاهداتی به انجام رسید. مقطع اول که نمایانگر شرایط وقوع یخبندان کامل خاک بود از بین داده هایی انتخاب شد که در آن دمای خاک در کلیه اعماق خاک و در زمان های متفاوت مقادیری منفی و کمتر از -2 درجه سلسیوس را داشت و مقطع دوم که نمایانگر شرایط نبود یخبندان کامل در خاک بود طوری انتخاب شد که در آن دمای خاک در بخشی از مقطع انتخاب شده مثبت و در بخشی دیگر منفی بود. طبق نتایج به دست آمده، مدل به کار گرفته شده در این تحقیق در حالت یخبندان کامل منجر به حصول مقادیر RMSE کم و به دست آوردن نتایجی منطقی و قابل قبول شد ولی در حالت نبود یخبندان کامل مقادیر RMSE به طرز قابل توجهی زیاد شد و این امر سبب ناکارآمد شدن مدل و به دست آمدن نتایجی غیرمنطقی شد که وقوع این امر به نقض فرضیات مورد نیاز معادله و اعمال خطاهای اضافی در اثر آن در حالت اخیر نسبت داده شد.

همرفت از راه باز توزیع انرژی و رطوبت در جو و در نتیجه ایجاد ابر و بارش در اقلیم نقش ایفا می کند. حتی با پیشرفت های اخیر در توان محاسباتی، هنوز هم مدل های عددی جو با درجه تفکیکی اجرا می شوند که برای نشان دادن پدیده های با مقیاس محلی نظیر همرفت، بسیار کوچک است. به این دلیل و همچنین به دلیل اهمیت همرفت در اقلیم سطح طرح واره های پارامترسازی تهیه شده اند که به طور تجربی اثر همرفت را در مقیاس شبکه ای مدل بیان می کنند.هدف تحقیق حاضر ارزیابی تاثیر روش های متفاوت پارامترسازی همرفت در شبیه سازی میدان های بارش و دمای هوا با نسخه سوم مدل اقلیمی منطقه ای (RegCM3) است. شبیه سازی ها با گام مکانی 45km×45km برای دوره چهارماهه دسامبر 1998 تا مارس 1999 برای منطقه ای به مرکز 34 درجه شرقی و 48 درجه شمالی، شامل 60 نقطه شبکه در راستای نصف النهار و 70 نقطه در راستای مدار، صورت گرفته است. شرایط مرزی برگرفته از داده های بازتحلیل شده NCEP/NCAR است. در این مقاله، فقط نتایج سه ماه ژانویه تا مارس 1999 تحلیل شده اند. مدل RegCM چهار بار برای سه ماه زمستان با شرایط مرزی یکسان ولی هر بار با استفاده از یکی از طرح واره های آراکاوا- شوبرت، فریچ- چپل، بتس- میلر و کو- آنتس اجرا شده است. شبیه سازی های میانگین های ماهانه بارش و دمای هوا و هم چنین توزیع مکانی نتایج مدل با استفاده از طرح واره های مختلف با یکدیگر و با داده های مشاهداتی واحد پژوهش های اقلیمی (CRU) دانشگاه ایست آنجلیا (بریتانیا) مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی های دما و بارش با استفاده از طرح واره های مختلف همرفت در دوره مورد مطالعه در ایران بسیار شبیه یکدیگر است و توان پیش بینی مدل RegCM برای میدان دما بالاتر از بارش است. مقادیر بارش مدل تفاوت بسیار زیاد از مشاهدات دارد، ولی مدت توزیع جغرافیایی بارش را به خوبی شبیه سازی می کند. با توجه به ساختار ساده تر و هزینه محاسباتی کم تر طرح واره کو- آنتس نسبت به طرح واره های دیگر، با وجود عدم تفاوت چشمگیر در نتایج مدل، به نظر می رسد این طرح واره در مطالعه اقلیمی و منطقه ای در بازه های فصلی، لااقل در منطقه ایران بهترین گزینه باشد.

به منظور شناسایی الگوهای گردش جو زمستانه روی خاورمیانه و تعیین میزان ارتباط آنها با بارش های ایران از داده های ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال ماه های دسامبر، ژانویه، فوریه و مارس برای تعداد 4355 روز در یک دوره آماری 36 ساله (2000-1965) استفاده شد. به منظور گروه بندی داده ها و استخراج الگوهای اصلی، تحلیل مولفه های اصلی با آرایه S روی ماتریس داده ها صورت گرفت و به کمک آزمون غربالی 9 (Scree Test) مولفه نخست انتخاب و به روش وریمکس (Varimax) چرخانده شد. با ترسیم نقشه بارگویه (Loading) مولفه های چرخش یافته مراکز فعالیت (Centers of Action) تراز 500 هکتوپاسکال که اقلیم زمستانه خاورمیانه را کنترل می کنند، شناسایی شد. به منظور تحلیل ویژگی های همدیدی مرتبط با این مراکز فعالیت، برای هر مولفه تعداد 10 روز با بالاترین نمره استاندارد (فاز مثبت) تعیین و نقشه های ترکیبی (Composite) ارتفاع ژئوپتانسیل و تاوایی نسبی آنها برای تراز 500 هکتوپاسکال و نیز نقشه های ترکیبی فشار سطح دریا و تاوایی نسبی آنها در تراز 1000 هکتوپاسکال تهیه و در حکم الگوهای گردش جو زمستانه خاورمیانه ارایه شد. سرانجام ارتباط بین الگوهای همدیدی زمستانه خاورمیانه و بارش ایران زمین مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.نتایج بررسی ها بیانگر آن است که الگوی فضایی توزیع بارش زمستانه ایران به غیر از سواحل جنوبی دریای خزر در سایر مناطق کشور به خوبی از الگوهای گردش تراز 500 هکتوپاسکال پیروی می کند. بررسی ها روشن ساخت که دوره های خشک و کم بارش فراگیر ایران با تقویت و گسترش شمال سوی پرفشار عربستان در ترازهای میانی وردسپهر روی نیمه غربی خاورمیانه در ارتباط است. همچنین یافته ها نشان دهنده آن است که عمیق شدن ناوه موج غربی و افزایش تاوایی مثبت در حد فاصل غرب ایران تا نیمه شمالی دریای سرخ به همراه شکل گیری و تقویت پرفشار در حد فاصل شرق عربستان تا بخش های میانی دریای عرب امکان وقوع بارش های فراگیر و قابل ملاحظه را در بخش های وسیعی از غرب و جنوب غربی ایران فراهم می آورد. بررسی ارتباط بین الگوهای همدیدی و بارش های مقیاس منطقه ای حاکی از آن است که وقوع بارش در منطقه خزری بیش از آنکه با الگوی گردش وردسپهر میانی مرتبط باشد به موقعیت و شدت مراکز پرفشار ترازهای زیرین جو وابسته است. به طوری که در 4 الگو از 9 الگوی شناسایی شده، به واسطه استقرار مرکز پرفشار و افزایش تاوایی منفی در ترازهای زیرین جو بر جانب غربی دریای خزر و به دنبال آن شکل گیری و تداوم گردش واچرخندی و جریان های شمالی روی این دریا، سواحل جنوبی دریای خزر از بارش قابل ملاحظه ای برخوردار شده است.