در پژوهش حاضر روش بهبودیافته بررسی اثرات تلفیقی ناشی از تزریق میدان الکترومغناطیسی فشار قوی و برهم کنش با لایه­های زیرین وردسپهر به منظور افزایش باران­زایی پیشنهاد شده است. مکان­یابی پویا و شناسایی نقاط تبادلی در ارتفاعات وردسپهر-سطح زمین با حداکثرسازی بار الکتریکی تزریقی در این نقاط، زمینه افزایش توده­های ابر را فراهم کرده و باعث کاهش پراکندگی و چگالش بیشتر ذرات در ابر می­شود. پیشینه قابل قبول به دست آمده از تزریق میدان الکترومغناطیسی در لایه­های زیرین وردسپهر مناطق غرب و جنوب غرب ایران و افزایش بارش محلی نسبت به داده­های اقلیمی بلندمدت و کوتاه مدت منطقه، نویسندگان را بر آن داشت تا به عنوان پژوهشگر فناوری­های نوین محیط زیستی در حوزه فیزیک و با استناد بر دستاوردهای دینامیکی تبادلات میدان­های الکترومغناطیسی در ارتفاعات وردسپهر-سطح زمین، نقاط تشدید عملکرد تزریق را با هدف حداکثرسازی مطلوبیت نتایج گذشته در افزایش باران­زایی تعیین و مکان­یابی کند. فن محاسبات فیزیکی تشدیدکننده میدان­های تبادلی مکان­یابی شده در ارتفاعات مشخص از وردسپهر-سطح زمین نقش چشم­گیری در افزایش ایستایی و ضخامت میدان الکترومغناطیسی تزریق دارد. تشدید میدان باعث افزایش ضخامت میدان تزریقی شده (شعاع اثر میدان) و در نتیجه حداقل­سازی پراکنش توده­های ابر و افزایش چگالش بخار آب و هسته­های تراکمی را نسبت به نتایج سال 1392 نشان داد. سطح بارش نسبت به دوره سی­ساله و چند ساله اخیر بین 30-10 درصد افزایش و نسبت به اثر تزریق در نقاط تبادلی حدود 12-15 درصد افزایش مجدد دارد که درکل به طور میانگین 36 درصد افزایش بارش خواهد بود. تصحیحات دینامیکی تزریق در وردسپهر بر پایه محاسبات نظری می­باشد.

تغییرات الگوهای گردش جوی به تغییر رژیم بارش منجر می شود و ره آورد آن تنوع آب وهوایی، همچون ترسالی ها و خشک سالی ها، است. بنابراین، با توجه به اینکه یکی از پارامترهای مهم در شرایط پیش گفته نایکنواختی در انتقال و تزریق رطوبت به سامانه های باران زای ایران است، در این پژوهش با رویکرد انتقال رطوبت در ایجاد بارش، با بهره گیری از داده های ساعتی ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 850 ه. پ در دورة زمانی (2000 2010)، با تفکیک مکانی 1×1 درجة قوسی مرکز پیش بینی های میان مدت اروپا (ECMWF)، و با استفاده از تحلیل خوشه ای به روش همبستگی چگونگی رفتار مکانی پُرارتفاع عربستان در انتقال رطوبت بررسی شد؛ سرانجام، پنج الگوی بزرگ گردشی به دست آمد. نتایج نشان داد رفتار مکانی-زمانی پُرارتفاع عربستان، همچون جابه جایی شرقی-غربی، شمالی-جنوبی، و حتی کشیدگی هستة مرکزی آن، در تزریق و انتقال رطوبت و به تبع آن بارش بر روی ایران نقش بسزایی دارد. همچنین، توزیع مکانی بارش در سطح ایران به موقعیت مکانی، شکل، و پهنة گردشی این پُرارتفاع بستگی دارد. به طور کلی، پُرارتفاع عربستان در فصول سرد، با ایجاد جریان های جنوب-جنوب غربی، تأثیر فراوانی در رطوبت و بارش در ایران دارد. فراوانی بالا (کم) وقوع سالانة الگوی نوع دوم این پُرفشار همراه با بارش زیاد (کم) دریافتی ایران بوده است.

در این پژوهش با استفاده از داده های اقلیمی 14 ساله (1980-1993) موسسه هوا فضای امریکا (NASA) ساختار ترمودینامیکی وردسپهر برای منطقه خاورمیانه و ایران بررسی شده است. برای این کار، توزیع افقی و قایم میانگین ماهانه، شار میانگین ماهانه، واگرایی شار میانگین برای هر یک از عوامل رطوبت ویژه و گرما مطالعه شده است. به علاوه، تاثیر احتمالات پدیده های بزرگ مقیاس جوی از قبیل نینو، لانینا و مانسن در توزیع زمانی و مکانی این عوامل در بازه زمانی یاد شده نیز بررسی شده اند.نتایج نشان می دهد که دمای نواحی شمال ایران و شمال منطقه خاورمیانه عمدتا تحت تاثیر مرکز سرد واقع در شمال گروئنلند و دمای نواحی جنوب ایران بیشتر تحت تاثیر شارش های ناشی از شرق دریای سرخ است. رطوبت ایران و منطقه خاورمیانه نیز متاثر از چهار منبع واقع در شرق اقیانوس اطلس، شمال افریقا، شرق دریای سرخ و غرب اقیانوس هند است که اثر منبع رطوبت شرق اقیانوس اطلس در مقایسه با اثر سه منبع دیگر ضعیف تر است.بر اساس نتایج حاصل، بییشینه رطوبت رو ی ایران هم زمان با بیشینه تقویت دو منبع واقع در شرق دریای سرخ و غرب اقیانوس هند و وقوع مانسن تابستانی شدید هند است. در این شرایط شارهای رطوبت عمدتا جنوبی اند. همچنین بیشینه دامنه تغییرات سالانه دما هم زمان با وقوع مانسن تابستانی شدید در هند و بیشینه دامنه تغییرات سالانه رطوبت هم زمان با وقوع لانینای قوی است.

آلودگی هوا امروزه یک مشکل اساسی در کلان شهر تهران محسوب می شود. هدف این تحقیق معرفی الگوهای همدیدی پر تکرار و شایع در بروز آلودگی های شدید و بحرانی شهر تهران است. برای این منظور ابتدا داده های مربوط به آلودگی هوا در بازه زمانی (2017-2007) دریافت و سپس براساس شاخص AQI روزهای خطرناک در هر یک از ایستگاه های سنجش آلودگی شناسایی گردید. در ادامه از داده های بازتحلیل پایگاه NCEP/NCAR با قدرت تفکیک افقی 5/2 در 5/2 درجه برای ترازهای 1000، 925، 850 و 700 هکتوپاسکال دریافت شد. پس از ترسیم نقشه های همدیدی ترازهای فوق، الگوهای همدیدی غالب و پرتکرار شناسایی شد. در طول دوره آماری 157 روز همراه با آلودگی شدید و خطرناک شناسایی گردید. از میان آلاینده ها تاثیرگذار بر روی شهر تهران بیش ترین میزان تاثیرگذاری آلاینده ها مربوط به آلاینده های PM10، PM2/5 و NO2 می باشد. در مجموع 5 الگوهای همدیدی آلودگی شدید شناسایی گردید. الگوی پرفشارهای مهاجر، پرفشار سیبری، الگوی ترکیبی پرفشار سیبری و پرفشار عربستان و کم فشار پاکستان. سه الگو از پنج الگوی فوق بیش ترین تکرار را داشتند. در یک الگو که عموما در دوره گرم سال رخ می دهد، کم فشار پاکستان مهم ترین نقش را در ایجاد بادهای شدید در بیابان های اطراف تهران داشته و بیش ترین آلاینده ها در این گونه آلودگی ها ذرات ریزگرد PM 10 و PM 2. 5 می باشد. الگوی دوم مرتبط با آلودگی های دوره سرد سال می باشد. در این الگو پرفشار سیبری در لایه زیرین وردسپهر با فرارفت سرد عامل اصلی پایداری و انباشت آلاینده ها و در ترازهای بالاتر پشته ای از پرفشار عربستان باعث تشدید پایداری و ماندگاری شرایط جوی است. در الگوی غالب سوم پرفشار عربستان و زبانه آن در تمام لایه های جوی سبب پایداری خیلی شدید و ماندگاری آلودگی و پایداری هوا می شود. در این الگو به دلیل ماهیت دینامیکی سامانه علیرغم پایداری، دمای هوا به تدریج افزایش یافته و شرایطی کاملا متفاوت از شرایط فصلی حاکم می شود.

در این مقاله، ایده استفاده از سامانه استنتاج عصبی-فازی سازگار (ANFIS) برای حل مسئله توموگرافی وردسپهر و برآورد بخار آب مایل (SWV) ارائه شده است. در این روش (TomoANFIS) مقدار تأخیر نم مایل (SWD) حاصل از مشاهدات جی ان اس اس برای سیگنال های قابل رؤیت در هر ایستگاه با مقدار تأخیر نم مایل حاصل از شبکه ANFIS مقایسه می شود (SWDGPS-SWDANFIS). مربع اختلاف مابین این دو مقدار، تابع هدف در شبکه ANFIS است و با محاسبه میزان این اختلاف در هر مرحله، مقدار وزن های مربوط به شبکه با استفاده از روش پس انتشار خطا (Bp ) تصحیح می شود. در مرحله بعد با استفاده از انکسار نم حاصل، مقدار بخار آب مایل (SWV) محاسبه می شود. ارزیابی روش ارائه شده در این مقاله با استفاده از مشاهدات 20 ایستگاه GPS در منطقه شمال غرب ایران مربوط به سال 2011 و روزهای 300 الی 304 (5 روز)، مشاهدات ایستگاه رادیوسوند تبریز (38. 080N, 46. 280E) و همچنین مقادیر تأخیر نم سمت الرأسی (ZWD) حاصل از GPS در 2 ایستگاه آزمون ARDH و MNDB انجام گرفته است. برای بررسی هر چه بیشتر دقت و صحت روش پیشنهادی، نتایج حاصل از این پژوهش با نتایج حاصل از روش توموگرافی عناصر حجمی (TomoVoxel)، یک روش رایج توموگرافی، و همچنین مدل شبکه های عصبی مصنوعی (TomoANN) مقایسه شده است. کمینه مقدار خطای نسبی برای سه مدل TomoANFIS، TomoANN و TomoVoxel به ترتیب برابر با %31/8، %55/8 و %71/8 حاصل شده است. همچنین بیشینه مقدار RMSE برای سه مدل به ترتیب برابر با 9718/0، 0281/1 و 2346/1 میلی متر بر کیلومتر محاسبه شده است. نتایج حاصل از این مقاله بیانگر قابلیت بسیار بالای مدل TomoANFIS در نشان دادن تغییرات زمانی و مکانی بخار آب مایل است.

بارش یکی از متغیرهای محیطی بسیار مهمی است که تغییرات مکانی و زمانی زیادی از خود نشان می دهد و این پدیده تحت تاثیر سیستم های گردش جوی سطح بالا قرار دارد. از این رو شناسایی الگوهای جوی غالب در ارتباط با بارش های سنگین جهت مدیریت و کاهش ریسک سیلاب امری ضروری می باشد. در این پژوهش جهت شناسایی الگوهای بارش سنگین در حوضه آبریز کرخه طی دوره آماری 45 ساله( 1967 تا 2012 )، با اعمال صدک 95 درصد بر روی داده های روزانه 33 ایستگاه سینوپتیکی و بارانسنجی از طریق رویکرد محیطی به گردشی تعداد 310 روز بارش سنگین شناسایی گردید. سپس جهت تبیین رفتار الگوهای به وجود آورنده این بارش ها با اعمال تحلیل مولفه های اصلی از نوع آرایه Tو از طریق چرخش به روش پروماکس بر روی داده های ارتفاع ژئوپتانسیل جو بالا مستخرج از مرکز ملی پیش بینی های محیطی/ مرکز ملی پژوهش های جوی(NCEP/NCAR) تعداد4 تیپ آب و هوایی شناسایی شد. نتایجی که از این پژوهش حاصل گردید نشان داد که بیشتر بارش های سنگین حوضه آبریز کرخه متاثر از قرارگیری الگوهای ناوه ای عمیق به همراه سردچال های بریده بر روی منطقه و همچنین متاثر از بندال هایی از نوع دوقطبی، امگا و رکس می باشد و منطقه مورد مطالعه در قسمت شرقی ناوه هایی که توسط این الگوها شکل گرفته اند قرار دارد.

در این مطالعه با استفاده از داده های بازتحلیل NCEP/NCAR و شاخص چندمتغیره نوسان مدن-جولین تلاش شده است تا آثار فازهای مختلف این پدیده بر توزیع برخی از کمیت های مهم هواشناختی در منطقه خاورمیانه، بررسی و برای آن توضیح فیزیکی ارائه شود. به این منظور دوره های بحرانی MJO از سال 1974 تا 2015 براساس شاخص آن تفکیک شده ومیانگین و بی هنجاری کمیت های منتخب به دست آمده است. نتایج نشان داد که اثر هم شاری و واشاری ناشی از MJO روی اقیانوس هند تا خاورمیانه و شرق دریای مدیترانه نیز گسترش می یابد، به این صورت که ترابری جرم از مرکز همرفت به سوی شرق دریای مدیترانه در ترازهای بالای وردسپهر در فاز چهار سبب حرکت های فروسو در این منطقه می شود. این چرخه در فازهای هفت و هشت MJO عکس می شود و بی هنجاری حرکت های فراسو و واگرایی (همگرایی) در ترازهای بالای (پایین) وردسپهر در شرق مدیترانه را به وجود می آورد. جابه جایی جرم در این دو فاز در نهایت سبب ایجاد شرایط مناسب چرخندزایی در شرق مدیترانه در فاز چهار و از بین رفتن آن در فاز هشت می شود.

در این مقاله برخی از فراسنج های سطوح زیرین و زبرین وردسپهر در دروه عمر چرخند حاره ای هیان (TCH) (Tropical Cyclone aiyan) که تا دسته 5 تقویت یافته بود، تحلیل شد. برای محاسبه و ترسیم نقشه های توزیع افقی، نیمرخ قائم و سری زمانی فراسنج ها از پنج مجموعه داده بازتحلیل و مشاهداتی استفاده شد. نتایج نشان داد که تمامی فراسنج های سطوح زیرین وردسپهر از ابتدا تا انتهای دوره عمر TCH تغییر و تحول پیدا کرده و تاثیر مثبت در افزایش و کاهش شدت آن داشته اند. همچنین فراسنج های سطوح زبرین نیز با اینکه با اختلاف زمانی نسبت به سطوح زیرین وردسپهر تغییر کردند، اما بر تغییر شدت TCH تاثیر مثبت داشته اند. علاوه براین نتایج نشان داد که برهمکنش مثبت میان سطوح زیرین و زبرین به تقویت TCH تا دسته 5 کمک کرده است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که TCH جزو معدود چرخندهایی بوده که تغییر و تحول فراسنج های هواشناختی نه تنها در سطوح زیرین بلکه در سطوح زبرین نیز در تقویت/تضعیف آن موثر بوده اند.

امواج گرانی-لختی، از جمله عواملی هستند که میدان های هواشناختی را تحت تأثیر خود قرار می دهند و با انتقال تکانه، انرژی و جرم سبب ایجاد پریشیدگی در میدان های باد، دما و فشار می شوند. بنابراین شناخت چشمه های تولید این امواج و بررسی ویژگی های آنها بسیار حائز اهمیت است. با توجه به اینکه تاکنون مطالعه ای برای شناسایی امواج گرانی-لختی در یک دوره اقلیمی روی تهران صورت نگرفته است، در این پژوهش به کمک داده های دیدبانی ایستگاه مهرآباد تهران در دوره 1961 تا 2015، به شناسایی رخدادهای این پدیده در وردسپهر زیرین پرداخته شده است. یکی از روش های شناسایی امواج گرانی-لختی، بررسی تغییرات ناگهانی و بزرگ در فشار سطحی است. در این مطالعه، با در نظر گرفتن آستانه تغییرات ساعتی فشار به مقدار بیش از 3 هکتوپاسکال، 101 مورد به عنوان نامزد های احتمالی رخداد امواج گرانی-لختی برای یک دوره 55 ساله در ایستگاه مهر آباد تهران شناسایی شد. سپس، با بررسی داده های دیدبانی ایستگاهی و تحلیل الگوهای همدیدی مناسب برای فعالیت امواج گرانی-لختی، تعداد 17 مورد رخداد موج گرانی-لختی تعیین شد که 13 مورد آن با همرفت و 4 مورد آن با چرخند همراه بوده اند. در ادامه، برای ارزیابی روش قبلی و تعیین ویژگی های امواج، از مدل WRF برای شبیه سازی موارد رخداد موج گرانی-لختی استفاده شد. . نتایج شبیه سازی عددی نه تنها درستی تحلیل های انجام شده را در انتخاب موارد رخداد موج گرانی-لختی تایید کرد، ، بلکه ارتباط بین چشمه امواج، نحوه انتشار و همچنین تأثیرشان را را بر میدان های هوا شناختی مانند فشار، دما و باد در منطقه تهران و به خصوص در ایستگاه مهر آباد، با دقت بیشتری تعیین کرد.

تغییر انرژی جنبشی پیچکی با زمان متاثر از چندین عامل واداشت نظیر همگرایی شار آزمین گرد، همگرایی شار کل انرژی، تبدیل کژفشاری و تبدیل فشاروردی است. در این تحقیق با استفاده از داده های بازتحلیل NCEP/NCAR توزیع میانگین همادی این عوامل واداشت همراه با تولید انرژی پتانسیل در دسترس پیچکی در ماه های بحرانی مثبت و منفی نوسان اطلس شمالی (NAO) در ناحیه مدیترانه و خاورمیانه بررسی شده است. از آنجا که در میانگین گیری زمانی جملات واداشت، بخشی از مقادیر مثبت و منفی با یکدیگر خنثی می شوند، علاوه بر میانگین گیری کلی، به طور جداگانه میانگین مقادیر مثبت و منفی این جملات نیز محاسبه و تفسیر شده است.نتایج نشان می دهد که میانگین انرژی جنبشی پیچکی در ناحیه مدیترانه در دو فاز NAO تفاوت چندانی ندارد، ولی با حرکت به سمت شرق، مقدار آن در فاز مثبت زیادتر می شود. همچنین بزرگی همه جملات محاسبه شده در فاز مثبت در این ناحیه، بیشتر از فاز منفی است. جمله تبدیل کژفشاری در عرض های بالاتر دارای مقادیر بیشتری است ولی در نواحی جنب حاره ای، جمله تبدیل فشاروردی چیره است. بیشینه مقادیر این جمله در شمال محور جت جنب حاره به صورت دو سلول مجزا در غرب ایران و مرکز مدیترانه قرار گرفته و کمینه آن در جنوب محور جت و روی دریای سرخ دیده می شود، به گونه ای که بزرگی همه این مراکز در فاز مثبت بزرگ تر از فاز منفی است.بردار شار انرژی نشان دهنده انتقال انرژی از غرب اقیانوس اطلس و شمال اروپا به ناحیه مدیترانه است که در فاز مثبت مقدار آن کمتر است. در مرکز دریای مدیترانه، ناحیه واگرای انرژی دیده می شود و مقدار آن در فاز مثبت به مراتب بزرگ تر از فاز منفی است. وجود ناحیه واگرایی در این ناحیه نشانگر وجود یک منبع قوی انرژی جنبشی پیچکی در این ناحیه است. جهت بردارهای شار آزمین گرد نیز نشانگر انتقال انرژی از این ناحیه به سمت جنوب شرق است، به طوری که در فاز مثبت یک ناحیه همگرا روی دریای سرخ و شمال شرق افریقا به روشنی دیده می شود. بزرگی این ناحیه همگرا در فاز مثبت بیش از فاز منفی است و می تواند دلیل تشدید جت جنب حاره در فاز مثبت باشد. همچنین از الگوی جمله تولید کژفشاری چنین بر می آید که ارتباط منطقه چرخندزای مدیترانه با مسیر توفان اطلس در فاز مثبت NAO ضعیف تر است.