با توجه به افزایش روزافزون جمعیت و افزایش درخواست آب، پژوهش برای شناخت چرایی و چگونگی نوسان-های زمانی، مکانی و مقادیر بارش از ارزش والایی برخوردار می باشد. بارش ایران در مقیاس زمانی ماهانه، فصلی و سالانه دارای نوسان‏های فراوانی است که پیش‏بینی‏های بارش را با دشواری روبه‏رو می‏سازد. برای پیش‏بینی بارش در بازه‏های چند هفته‏ای تا چند دهه‏ای نمایه‏های گوناگونی از سوی پژوهشگران معرفی شده‏اند. این نمایه‏ها بیشتر بر رفتار دمایی اقیانوس‏ها و برهمکنش آن‏ها با جو و خشکی استوار است. نمایه مادن جولیان (mjo) از بهترین نمایه‏هایی است که برای پیش‏بینی بارش در بازه زمانی درون فصلی از سوی کانون‏های پژوهشی جهان به کار گرفته می‏شود. این نمایه نشانگر چگونگی برهمکنش جو و اقیانوس در پهنه استوایی اقیانوس هند و بخش باختری از این پهنه در اقیانوس آرام استوار است. نمایه‏های این پدیده بر پایه محل رخداد و شدت بارش‏های همرفتی در این بخش از اقیانوس‏های جهان تعریف شده‏اند. انگیزه بنیادین انجام این پژوهش درک برخی از ویژگی‏های همدیدی (synoptic) بارش‏های سنگین در جنوب غربی ایران و پیوند آن با mjoمی‏باشد. شناخت برخی از ویژگی های فیزیکی ابر در جنوب ایران و پیوند آن با پدیده mjo نیز از دیگر انگیزه های انجام این پژوهش بود. در راستای انجام این کار، بارش روزانه ایستگاه‏های آبادان، بوشهر، شهرکرد، شیراز و یاسوج برای دوره 36 ساله 2011-1975 در بازه ماه‏های نوامبر هر سال تا آپریل سال پس از آن گردآوری شد. داده‏های بارش روزانه از بزرگ به کوچک آراسته گردیدند و 5% بارش‏های بالایی به عنوان بارش‏های سنگین برگزیده شدند. تاریخ رخداد، شماره فاز و اندازه دامنهmjo (the mjo amplitude) برای روزهای همراه با بارش سنگین یادداشت گردید. نقشه‏های شدت بارش، باد برداری در لایه 850 هکتوپاسکال، نمایه حرکت عمودی هوا (امگا) در لایه میانی جو و نم ویژه در 1000 هکتوپاسکال برای پهنه خاورمیانه و دریاهای پیرامون آن با بهره‏گیری از سایت سازمان noaa تهیه گردید. برای این پژوهش، واکاوی ویژگی‏های بارش سنگین روزانه ایستگاه شیراز برای گستره جنوب غربی کشور بسنده تشخیص داده شد و یافته ها بر پایه همین واکاوی ها به‏دست آمد. نشان داده شد که در گذر دوره ارزیابی شده، روی هم بارش شیراز نزدیک به mm11538 بوده که در 1475 روز رخ داده است (mm/day8/7). نزدیک به 27% از این بارش (mm3118) در 74 روز یا 5 درصد روزهای بارانی روی داده است که به آن‏ها بارش‏های سنگین گفته شد (mm/day42). کمترین وبیشترین اندازه‏ بارش‏های سنگین mm/day29 و 99 بود که به ترتیب در فازهای 6 و 1 mjo رخ داده‏اند. فراوانی بارش‏های سنگین از ماه نوامبر هر سال تا آپریل سال بعد یکی پس از دیگری برابر با %76/6، %08/31، %84/37، %51/31، %49/9 و %35/1 بود. نزدیک به %14/85 از بارش‏های سنگین در دورانی رخ داده است که mjo در یکی از فازهای 8 ، 7، 2، 1 و 6 (یکی پس از دیگری %40/25، %29/14، %22/22، %29/14 و %81/23) بوده‏اند. نقشه‏های همدیدی نشانگر آن است که هم راستا با حرکت خاور سوی بارش های همرفتی در اقیانوس هند یا آرام، سامانه بارش‏های سنگین هم از گستره باختری ایران آغاز شده و پس از گذر از پهنه‏های جنوب باختری و جنوب مرکزی ایران به بخش‏های خاوری کشور و سپس به افغانستان می‏رسند. گردش تند چرخندی هوا که در پهنه دریای مدیترانه، دریای عرب، دریای سرخ و خلیج فارس گسترش می‏یابد بخش بزرگی از بخار آب برای این بارش‏ها را فراهم می‏سازد. نقشه‏های نم ویژه، امگا و باد نشانگر آن است که بیشترین اندازه بخار آب این بارش‏ها از دریای عرب و پهنه شمال باختری اقیانوس هند فراهم می‏گردد. کسر ابر (cloud fraction) برای روزهای با بارش سنگین بین 95 تا 100 قرار دارد و در طبقه بندی کسر ابر ناسا، زیر مجموعه overcast قرار می‏گیرد. شعاع موثر ابر (cloud effective radius) بالاتر از µm14 می‏باشد. بیشترین دمای بالای ابر (cloud top temperature) برابر با 3/19- درجه سلسیوس و کمترین آن برابر با 4/57- به‏دست آمد. در سنجش داده‏های فشار بالای ابر (cloud top pressure) با داده‏های دمای بالای ابر دیده می‏شود که این داده‏ها سازگاری کامل با با یکدیگر نشان می‏دهد. به‏گونه‏ای که با کاهش فشار، دما کاهش یافته است.

هدف این پایان نامه بیان میزان ارتباط و نحوه پاسخ عنصر دما و بارش با شاخص های روزانه چرخندگی به صورت کمی و عددی در مقیاس روزانه است .شاخص چرخندگی روزانه معرف نوع و میزان شدت گردش عمودی در یک سطح معین از ارتفاع ژئوپتانسیلی است. این شاخص دامنه موج هواشناسی عبوری را به 5 حالت افزار کرده است. به طوریکه فاز 2+ این شاخص نشان دهنده عبور الگوی ناوه، فاز 1+ معرف حاشیه ناوه، فاز 0 نشان دهنده الگوی فشار ضعیف زین یا وضعیت های ناشناخته، فاز 1- حاشیه پشته، و فاز 2- نشان دهنده خط پشته در منطقه مورد مطالعه می باشد. روش طبقه بندی الگوی گردش مطابق روش (hess and brezowsky,1977) و (niedzwiedz,2000) است که برای استان فارس (ایران) به کار برده شد. شاخصهای چرخندگی روزانه به مرکز شیراز، در محدوده مکانی °6×°6 به مرکزیت نقطه e°53 n °30 (تقریبا شیراز) و در مقیاس زمانی یک روزه معتبر هستند. داده های روزانه دما و بارش در استان فارس، به نمایندگی برای ایستگاه های سینوپتیک شیراز، فسا، آباده و لار برای دوره 1951تا2010 برای ایستگاه شیراز و دوره آماری در دسترس برای دیگر ایستگاه ها تهیه شد و ارتباط آن ها با شاخص های چرخندگی روزانه به مرکزیت شیراز، محاسبه گردید. برای تعیین تاثیر شاخص بر بارش و دما و وجود تفاوت معنی دار بین میانگین ها از آزمون t-student استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که شاخص چرخندگی روزانه به مرکزیت شیراز با نوسانات دما و بارش منطقه ارتباط قوی داشته و به علت موجی رفتار کردن خود این شاخص، همبستگی و نتایج اثر شاخص روی پارامتر دما و بارش هم از قوانین منظم و دقیق موج پیروی کرده و توزیع زمانی و مکانی پدیده های مرتبط دمایی و میزان نزولات جوی استان را توجیه می کند. به عبارت دیگر درعین متنوع به نظر رسیدن نواحی اقلیمی و پدیده های جوی استان، از یک وحدت درونی پیروی می کنند و اثرات شاخص چرخندگی روی عناصر هواشناسی کلید اصلی توجیه این تنوع اقلیمی است. با توجه به رفتار و عدم تقارن ساختار گرمایی خود چرخند، و مفهوم بازه زمانی پاسخ در شرق و یا در حین عبور و یا بعد از گذر شاخص از منطقه و همچنین با توجه به میزان حساسیت عنصر مورد مطالعه بیان دقیق میزان این همبستگی در قالب یک عدد ممکن نیست. به بیان دیگر تغییر عناصر جوی در موقع عبور خط ناوه و یا پشته (شاخص) متفاوت است به عنوان مثال از دیدگاه آماری، اثر فاز مثبت شاخص در قبل از عبور شاخص باعث افزایش دمای حداقل، درحین عبور تقریبا ثابت و بعد از عبور شاخص باعث کاهش شدید دمای حداقل می شود و یا در مورد بارش؛ قبل از ثبت شاخص، افزایش احتمال وقوع بارش و بعد از عبور شاخص با فاز مثبت، هوا صاف می شود. به طور خلاصه، این شاخص می تواند تغییرات دمایی تا ?10 در مقیاس روزانه را با توجه به مکان و زمان مورد مطالعه توجیه کند. در مورد ارتباط شاخص با بارش باید گفت با وقوع فاز مثبت شاخص، احتمال رخداد بارش در شرق آن (تاخیر برای شاخص) شدیدا افزایش می یابد و با وقوع فاز 2+ (ناوه)، افزایش احتمال رخداد بارش تا بیش از 3 برابر (از4/19 به 2/68 درصد) و نیز میانگین مقدار بارش تا بیش از mm/day 7 (از 7/1 به 2/9 میلی متر در روز) نسبت به میانگین اقلیمی بارش در آن بازه زمانی مورد نظر، هم مشاهده شده است اما در مجموع به وسیله میزان رطوبت موجود و میزان کاهش دما کنترل می شود. به طورکلی با دیده بانی الگوی گردش جوی با این روش ابزار توانمندی برای مطالعه اقلیم بلند مدت منطقه فراهم می آورد. و برای دوره کوتاه مدت باید گفت تغییرات درجه حرارت هوا و رخداد بارش در شهرستان های مختلف با اثر نوسانات شاخص اختلاف فاز زمانی دارند که مطالعه این اختلاف فاز مکانی و زمانی در مقیاس روزانه و ماهانه فرصتی برای سازگاری و هماهنگی با پدیده های هواشناسی فراهم می کند.

در هواشناسی چرخش افقی حجمی از هوا دور یک محور عمود بر سطح زمین را چرخندگی گویند. چرخش هوا در جهت حرکت وضعی زمین چرخندگی مثبت یا سیکلونی و در صورتی که در جهت خلاف حرکت وضعی زمین باشد چرخندگی منفی یا آنتی سیکلونی نامیده می شود. شاخص چرخندگی روزانه در استان فارس در دوره ی دراز مدت 1330 تا 1388 شمسی در چهار سطح فشاری 500،700، 850 و 1000 میلی باری در نظر گرفته شد. اهداف این پژوهش 1- آزمون نرمال یا غیرنرمال بودن فراوانی داده های شاخص چرخندگی روزانه، 2- بررسی روند دراز مدت رخداد الگوهای فشاری، 3- برآورد شیب روند می باشند. برای تست نرمال بودن سری زمانی داده ها از آزمون کلموگروف-اسمیرنوف و به منظور بررسی معنی داری روند از آزمون ناپارامتری من-کندال استفاده شد. در تخمین شیب روندها نیز از تخمینگر شیب سن استفاده شده است. آزمون کلموگروف-اسمیرنوف در فصل زمستان نشان داد که رخداد الگوها از توزیع نرمال تبعیت می کند. در رخداد الگوی ناوه در 70 درصد موارد از توزیع نرمال تبعیت می کند، اما در دیگر مقیاس های زمانی نتیجه مطمئنی در مورد نرمال بودن یا نبودن سری داده نمی تواند داشته باشد. در سطح فشاری 500 میلی بار در تمامی مقیاس های زمانی روند رخداد الگوی ناوه کاهشی بوده که تنها در مقیاس سالانه و همچنین فصل بهار این روند معنی دار شده است. در سطح 700 میلی بار، مقیاس-های زمانی سالانه، فصل زمستان و فصل بهار رفتار مشابهی داشته به گونه ای که روند رخداد الگوهای ناوه منفی و الگوهای پشته مثبت و معنی دار می باشد. در این سطح فشاری بیشترین شیب روند 53/0، مربوط به تعداد ناوه ی سالانه می باشد. در سطح فشاری 850 میلی بار نیز نتایج سطوح قبلی تکرار شده و در تمام مقیاس ها افزایش رخداد الگوی پشته و کاهش رخداد الگوی ناوه صورت گرفته است. الگوی زین نیز مگر در فصل زمستان در تمام موارد کاهش یافته ولی هیچکدام از آن ها معنی دار نمی باشد. در تمام مقیاس های زمانی این سطح، روند رخداد الگوی پشته افزایشی و روند رخداد الگوی ناوه کاهشی می باشد. در سطح 1000 میلی بار نتایج اندکی متفاوت است، به طوری که روند رخداد الگوی پشته به جز در بهار، معنی دار نشده و روند الگوی ناوه به جز در بهار در سطح 05/0 معنی دار شده است. کاهش الگوی ناوه با افزایش الگوی زین توجیه می شود و الگوی زین در مقیاس های سالانه، نیمه سرد سال، فصل زمستان و پاییز به صورت افزایشی معنی دار می باشد.

سطح یخبندان بنا به تعریف، سطح فشاری یا ارتفاعی است که در آن دما برای اولین بار به صفر درجه سانتی¬گراد برسد. در استان فارس تاکنون ارتفاع سطح یخبندان (با واحد متر یا میلی¬بار) معین نشده است لذا هدف تعیین ارتفاع سطح یخبندان در اطراف شیراز است. در این پژوهش به نیمرخ ارتفاعی دما در مقیاس ساعات اصلی سینوپتیکی در روزهای سال 2010 میلادی با منبع واکاوی مجدد ncep و همچنین منبع داده¬های اندازه¬گیری-شده ایستگاه رادیوسوند شیراز توجه شد. از دو روش درونیابی خطی و آب-ایستایی نمایی برای تعیین سطح یخبندان استفاده شد. نتایج حاصل از منبع ncep نشان داد که میانگین ارتفاع سطح یخبندان در زمستان، بهار، تابستان و پائیز بترتیب برابر 3252 متر (689 میلی¬بار)، 4228 متر (614 میلی¬بار)، 5249 متر (544 میلی¬بار) و 4374 متر (605 میلی¬بار) بوده است. کمینه ارتفاع برابر 1486 متر (853 میلی¬بار) در ساعت 0 روز 8 فوریه 2010 و بیشینه 6030 متر (493 میلی¬بار) در ساعت 6 روز 27 ژوئن 2010 رخ داده است. داده¬های نیمرخ ارتفاعی دما تا شعاع 150 کیلومتری اطراف معتبر است. اختلاف چندانی در دو روش درونیابی مشاهده نگردید. داده¬های سطح یخبندان ncep پایدارتر از رادیوسوند شیراز هستند و دارای ضریب تعیین 70/0 و شاخص توافق 90/0 هستند. پیش¬بینی دمای کمینه سطح زمین توسط ncep با ضریب تعیین بترتیب 79/0 و شاخص توافق 93/0 با تأخیر یکروز انجام پذیرفت و پیشنهاد گردید که در مناطقی که فاقد ایستگاه جو بالا هستند، از داده¬های ncep استفاده گردد.