مجله ژئوفیزیک ایران
سال:1398 | دوره:13 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

علی رغم ابهام در رفتار لرزه زایی زون فرورانش مکران در ساحل جنوب شرق ایران که به دلیل لرزه خیزی کم آن است، شواهد تاریخی و سونامی سال 1945 میلادی، بیان کننده پتانسیل سونامی زایی این زون هستند. رخداد سونامی های محتمل در آینده، ایران را بیش از هر کشور دیگری در معرض خطر ناشی از آن قرار خواهد داد. تحلیل خطر احتمالاتی سونامی، راهی مؤثر برای ارزیابی خطر ناشی از سونامی ها و کمکی جهت برنامه ریزی برای آینده است. در این مطالعه، با درنظرگرفتن زون فرورانش مکران، مکران غربی و مکران شرقی به عنوان چشمه های تولیدکننده سونامی، به برآورد خطر احتمالی سونامی در ساحل جنوب شرق ایران پرداخته شد. سناریوهایی برای وقوع زمین لرزه هایی با بزرگای بین 5/7 تا 9/8 برای مکران غربی و مکران شرقی و سناریوهایی با بزرگای بین 5/7 تا 1/9 برای کل مکران درنظرگرفته شد. در این تحقیق، از نتایج مدل سازی عددی سونامی برای تحلیل خطر احتمالاتی سونامی استفاده شد. نتایج، ساحل کنارک (واقع در استان سیستان و بلوچستان، جنوب شرق ایران) را خطرپذیرترین ناحیه ساحلی در میان نقاط مهم مختلف برای سناریوهای مورد مطالعه نشان داد. کمترین خطرپذیری نیز از آن سیریک (واقع در استان هرمزگان، جنوب ایران) است. نتایج، حاکی از لزوم توجه به خطر درازمدت سونامی در این منطقه مهم از کشور ایران، به خصوص ناحیه بین جاسک و بریس است.

در این پژوهش عملکرد مدل WRF برای میدان باد سطحی و حساسیت این مدل نسبت به شرایط اولیه و مرزی و طرح واره های لایه مرزی سیاره ای در طول چندین تاریخ منتخب به صورت موردی روی خلیج فارس ارزیابی می شود. به دلیل وجود رویکردهای متفاوت در تولید و توسعه داده های تحلیل و بازتحلیل (مانند سامانه داده گواری) و به کارگیری روش های مختلف پارامترسازی در طرح واره های لایه مرزی سیاره ای، این تحقیق برای شناسایی مناسب ترین انتخاب از بین شرایط اولیه و مرزی متنوع و طرح واره های مختلف لایه مرزی هدف گذاری شده است. برای این منظور سه مجموعه داده (دو بازتحلیل و یک تحلیل) شامل ERA-Interim، NCEP-R2 و NCEP-FNL و شش طرح واره لایه مرزی سیاره ای (دو غیر محلی و چهار محلی) به همراه طرح واره های سطحی مرتبط ب آنها انتخاب شده است. برای ارزیابی مدل از 22 ایستگاه هواشناسی همدیدی واقع در منطقه و مشاهدات دو ماهواره QuikSCAT و ASCAT استفاده می شود. یافته-های این مطالعه نشان می دهد وقتی شبیه سازی باد مدل با ایستگاه های هواشناسی همدیدی مقایسه می شود، صرف نظر از نوع طرح واره لایه مرزی، دو مجموعه داده ERA-Interim و NCEP-FNL که به عنوان شرایط اولیه و مرزی استفاده می شوند، عملکرد بهتری نسبت به NCEP-R2 دارند. با درنظرگرفتن طرح واره ها، بهترین نتایج از ترکیب طرح واره YSU با داده های شرط اولیه ERA-Interim برای سرعت باد و NCEP-FNL برای جهت باد استخراج می شود. مقایسه خروجی مدل با داده های باد دو ماهواره QuikSCAT و ASCAT نشان می دهد تفاوت فاحشی بین پیکربندی های مختلف دیده نمی شود. باوجوداین، طرح واره های YSU و ACM2 به ترتیب منجر به تولید سرعت و جهت باد نزدیک به مشاهدات QuikSCAT می شوند. همه پیکربندی های مدل حاصل از تمام طرح واره ها، تقریباً نتایج مشابهی در مقایسه با مشاهدات ASCAT دارند به جز طرح واره YSU که میدان باد را اندکی بهتر از سایر طرح واره ها شبیه سازی می کند.

توصیف مخزن با استفاده از داده های لرزه ای که با عنوان توصیف لرزه ای مخزن شناخته می شود، یکی از روش های بهینه برای شناخت مخازن هیدروکربنی است. با توجه به نقش یکپارچه کننده فیزیک سنگ، استفاده از آن در توصیف لرزه ای مخزن ضروری است. یکی از کمیت های مخزنی مهم در توصیف لرزه ای مخزن، حجم شیل و به طورکلی مطالعه شیل موجود در مخزن است. وجود فراوان شیل در ناحیه ای از مخزن باعث کاهش کیفیت مخزنی می شود و باید مناطق مخزنی از مناطق غیرمخزنی تفکیک شوند؛ بنابراین با توجه به اثرهای مخربی که شیل ها بر کیفیت مخزن دارند، شناسایی توزیع انواع گوناگون شیل ها نیز مهم است. در پژوهش حاضر به بررسی و مطالعه شیل-های موجود در یکی از میادین غربی خلیج فارس با استفاده از فیزیک سنگ پرداخته شده است. برای تفکیک نحوه توزیع انواع شیل ها در این میدان، از قالب های فیزیک سنگی، نتایج وارون سازی توأم، مدل سازی تجربی فیزیک سنگی و مدل توماس و استیبر استفاده شده است. پس از بررسی ها مشخص شد نواحی انتهایی این مخزن، حاوی شیل های ساختاری و قسمت های میانی حاوی شیل های پراکنده و لایه ای است که باعث کاهش کیفیت مخزن می شوند. با توجه به روش ارائه شده در این مقاله می توان محل توزیع انواع شیل ها را شناسایی کرد و به این ترتیب به شناسایی بهتر مخزن میدان مورد نظر پرداخت.

بررسی و مطالعه پراکندگی خسارات زلزله های مختلف بیانگر اهمیت تأثیر ساختگاه بر مشخصات و خصوصیات لرزش زمین در سطح است. از سوی دیگر، اثر محلی ساختگاه نقش مهمی در طراحی و مقاوم سازی سازه ها در برابر زلزله دارد. طبیعت اثر محلی ساختگاه را می توان با بهره گیری از روش های مختلف مانند تحلیل ساده نظریه پاسخ زمین، اندازه گیری جنبش واقعی سطحی و زیرسطحی در همان ساختگاه و اندازه گیری جنبش سطحی در ساختگاه هایی با شرایط متفاوت نسبت به ساختگاه مورد نظر تشریح کرد. در این مقاله عوامل تأثیرگذار بر حرکت زمین و پاسخ ساختگاه تحت تأثیر زلزله طبس و بم به روش عددی و با بهره گیری از نرم افزار تفاضل محدود FLAC در ساختگاه های نوع 2 و نوع 3 در شهر تهران بررسی و ارزیابی می شود. برای بررسی تأثیر پارامترهای توده خاک بر پاسخ زمین، مطالعه پارامتریک انجام شده است. در این روش شتاب بیشینه سطح زمین و ضریب تشدید مقایسه می شوند. این دو کمیت تأثیر مهمی بر جرم سازه و نیروی زلزله وارد بر سازه دارند. نتایج این تحقیق نشان می دهد شتاب بیشینه سطح زمین با شتاب سنگ بستر متفاوت است و به طور درخور توجهی تابع مشخصات ساختگاه و لایه زمین شناسی است. مطابق نتایج، افزایش سرعت و عمق سنگ بستر (برای هر دو نوع خاک)، تأثیر چشمگیری بر شتاب سطح زمین و ضریب تشدید لایه های سطحی خاک دارد.

با پیشرفت صنایع فضایی، توسعه علوم ماهواره ای، بررسی ارتباط متقابل مدار ماهواره ها و طراحی مأموریت های زمین-پژوهشی فضایی، تعیین میدان گرانش و مدل سازی تغییرات آن همواره مورد توجه قرار گرفته است. امروزه گیرنده های سامانه موقعیت یابی جهانی امکان تعیین موقعیت ماهواره های گرانی سنجی همچون GRACE را تا حد زیادی تسهیل کرده است. با دراختیار داشتن اطلاعات سینماتیکی و دینامیکی ماهواره همچون موقعیت و سرعت می توان به تقریب قابل قبولی از میدان گرانش زمین رسید و تغییرات آن را در طول زمان ردیابی و بررسی کرد. لزوم برآورد و تخمین دقیق تر مدار ماهواره های گرانی سنجی در تعیین میدان گرانشی دقیق تر و صحیح تر، پژوهشگران را به سمت توسعه و بهبود ابزار اندازه گیری و روش های برآورد مدار ماهواره ها سوق داده است. در این پژوهش در مرحله نخست با دو روش مشتق گیری عددی و فیلترکالمن گسترش یافته، توانایی مشاهدات GPS در بازسازی مشاهدات فاصله یاب رادیویی (KBR) بررسی و در ادامه توانایی این فیلتر در تلفیق مشاهدات GPS و KBR با نتایج فیلتر کالمن بی اثر مقایسه می شود؛ نتیجه این مقایسه، بهبود حدود ده برابری را نشان می دهد. پس از آن به منظور بررسی دقت روش پیشنهادی از منظر عملی، با استفاده از روش شتاب و مدارهای برآورد شده در مرحله پیشین، میدان گرانش EGM96 تا درجه و مرتبه 70 بازیابی و خروجی روش ها در ابتدا با واریانسِ درجه و سپس از منظر اختلاف ارتفاع ژئوئیدی با میدان مرجع بررسی می شود. نتایج این مرحله نیز بهبود تقریباً ده برابری اختلاف های واریانسِ درجه و کمتر از ده برابر برای ارتفاع های ژئوئیدی را نشان می دهد.

تلفیق مدل های زمین پتانسیل ماهواره ای با داده های گرانی زمینی، روشی مرسوم و دقیق برای مدل سازی میدان گرانش زمین و تعیین زمین وار است. بعد از حذف اثر طول موج های بلند میدان از مدل ماهواره ای و توپوگرافی، اغلب از انتگرال پواسون برای انتقال فروسوی داده های باقیمانده استفاده می شود. این مطالعه به بررسی خطای برش این انتگرال برای داده های گرانشی باقیمانده می پردازد. کرنل انتگرال پواسون در حالت اصلی در فواصل کوتاه به سرعت میرا می شود به طوری که اصلاح آن تغییری در نتایج ایجاد نمی کند، اما کرنل اسفروئیدی انتگرال پواسون (طول موج های کوتاه انتگرال پواسون) خطای برش زیادی دارد. در این پژوهش ضرایب برش برای تعیین خطای برش کرنل اصلی، کرنل اسفروئیدی و کرنل اسفروئیدی اصلاح شده به روش مالدنسکی محاسبه شد. این ضرایب نشان می دهند خطای برش برای کرنل اصلی و مالدنسکی تقریباً یکسان و کوچک هستند، اما ضرایب برش کرنل اسفروئیدی بزرگ هستند به طوری که مقدار خطای برش برای شعاع انتگرال گیری یک درجه، به چندین میلی گال هم می رسد. ازآنجاکه محاسبه این مقادیر با دقت کافی امکان پذیر نیست، نتایج فروسو مطلوب نخواهد بود. کرنل اسفروئیدی پواسون وابسته به ارتفاع است و محاسبه ضرایب مالدنسکی زمان بر است. در این مطالعه روشی سریع با استفاده از تعامد هارمونیک های کروی بر مبنای کرنل کامل توسعه داده شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که نتایج روش توسعه داده شده با اصلاح کرنل به روش مالدنسکی یکسان است و شعاع بهینه برای انتگرال پواسون در منطقه ایران 5/0 درجه است.

مشاهده تغییرات ایجاد شده در خواص سیگنال لرزه ای که وابسته به تولید هیدروکربور، سیال جایگزین شده و شرایط مخزن است، عملیات لرزه نگاری مجدد میادین هیدروکربوری را به منظور پایش حین سناریوهای تزریق پیشنهاد می کند. عمر بسیاری از مخازن هیدروکربوری ایران به نیمه دوم تولید خود رسیده است؛ از این رو این امکان در فواصل زمانی مشخص (برای انجام لرزه نگاری چهار بعدی) باید بررسی شود. برای این منظور ابتدا با استفاده از داده های پتروفیزیکی، مدل فیزیک سنگ مناسب برای محاسبه خواص کشسانی سنگ ساخته می شود. بعد از اعمال جانشینی سیال و با استفاده از مدل سازی پیشرو لرزه ای، خواص کشسانی محاسبه شده به خواص لرزه ای مخزن مرتبط شود. در نهایت، امکان عملیات لرزه نگاری مجدد براساس تغییرات ایجاد شده در خواص لرزه ای مخزن بررسی می شود. در این مقاله که درباره بررسی یکی از مخازن نفتی ماسه سنگی ایران است، برای محاسبه خواص کشسانی سنگ خشک از دو مدل فیزیک سنگ گسمن و مدل هرتز-میندلین (با استفاده از حد پایین هشین-اشتریکمن) در یکی از چاه های میدان استفاده شده است. سناریوی منتخب برای جانشینی سیال با توجه به بیشترین تغییرات دامنه لرزه ای، جانشینی 30 درصدی گاز با نفت است. پس از جانشینی سیال، مدل گسمن با اشباع شدگی همگن، کاهش 17 درصدی و مدل میانگین بهبود یافته حدهای بالا و پایین هشین-اشتریکمن کاهش 13 درصدی سرعت موج تراکمی را نسبت به شرایط برجا نشان می دهند، اما کاهش سرعت موج تراکمی در اشباع شدگی ناهمگن حدود 3 درصد است. نتایج مدل سازی پیشرو لرزه ای نشان می دهد اگر حدود 30 درصد گاز جانشین نفت شود و توزیع سیال همگن باشد، تغییرات سیگنال لرزه ای در بخش مخزنی و تأخیر زمان ایجاد شده در لایه های زیرین مخزن قابل مشاهده است و امکان برداشت مجدد عملیات لرزه نگاری وجود دارد، اما اگر توزیع سیال ناهمگن باشد، این امکان با جانشینی بیشتر گاز با نفت فراهم خواهد شد.

مکان یابی دقیق تر زمین لرزه های یک منطقه مستلزم وجود ایستگاه های لرزه نگاری کافی و توزیع مناسب آنها در منطقه است. استفاده از اطلاعات شبکه های لرزه نگاری مختلف موجود در یک منطقه و تلفیق داده های ثبت شده در هریک از این شبکه ها با یکدیگر می تواند برای رسیدن به این هدف مفید باشد. این امر موجب کاهش مقدار نبود آزیموتی می شود و بهبود کمی و کیفی پارامتر های مکانی زمین لرزه ها را حتی برای زمین لرزه های کوچک فراهم می کند. در این مطالعه مکان یابی مجدد زمین لرزه های 20 سال اخیر شمال غرب ایران با تلفیق داده-های شبکه های موجود در منطقه انجام گرفته است. در این راستا، ابتدا اطلاعات ثبت شده از زمین لرزه های منطقه در ایستگاه های شبکه های لرزه نگاری داخلی و کشورهای همسایه از پایگاه داده های مربوط جمع آوری و مجموعه کامل تری از زمین لرزه های منطقه تهیه شد. پس از آماده سازی داده ها وحذف داده های پرت، مکان یابی مجدد زمین لرزه ها براساس داده های تلفیق شده و با استفاده از نرم افزار ولست ابتدا به روش تک رخداد و سپس با روش JHD انجام یافت. نتایج این مکان یابی و جابه جایی های حاصل در رومرکز و عمق زمین لرزه ها ارزیابی، و خطای RMS اولیه مربوط به زمین لرزه ها با خطای RMS مربوط به مکان یابی مجدد با روش تک رخداد و روش JHD مقایسه شد که در هر مرحله بهبود خطاها قابل توجه بود. درنهایت، با رسم مقاطع عمقی کانون زمین لرزه ها در نواحی فعال لرزه خیزی، ساختار های مرتبط با زمین لرزه ها در منطقه بررسی شد. براساس نتایج، در بسیاری از مقاطع، حذف ساختارهای غیرواقعی ناشی از خطاهای نظام مند تعیین محل زمین لرزه ها مشهود است و در بعضی از مقاطع، ضمن کاهش پراکندگی محل کانون زمین لرزه ها، ساختارهای موجود واضح تر مشاهده می-شوند. نتایج و پارامترهای مکانی جدید حاصل از این مطالعه می تواند برای مطالعات مختلف بعدی در منطقه استفاده شود.

عملکرد RegCM4 با چهار پارامترسازی مختلف برای شبیه سازی دمای هوای نزدیک سطح زمین و بارش در منطقه ایران طی سال 2010 در مقایسه با داده های مشاهداتی CRU بررسی شد. در این بررسی از داده های مدل CFSv2 به عنوان شرایط اولیه و مرزی RegCM4 استفاده شد. بررسی الگوی اریبی دمای هوا در این شبیه سازی ها نشان داد که بیشترین اریبی منفی در سواحل جنوبی دریای خزر و ارتفاعات رشته کوه البرز و بیشترین اریبی مثبت در دشت لوت و جنوب ایران و از نظر زمانی در اواخر فصل بهار، فصل تابستان و اوایل فصل پاییز اتفاق می افتد. بررسی میانگین ماهانه قدرمطلق اریبی دمای هوا نشان داد که در دو مورد از شبیه سازی ها با طرحواره لایه مرزی هلستلگ (Holstlag) اریبی کمتری وجود دارد. بررسی خطای ریشه میانگین مربعات دمای هوا برای این چهار شبیه سازی نشان داد که طرحواره های لایه مرزی هلستلگ و UW PBL به ترتیب در ماه های سرد و گرم سال عملکرد بهتری دارند. همچنین استفاده از طرحواره همرفت Tiedtke در کنار طرحواره لایه مرزی هلستلگ می تواند خطای ریشه میانگین مربعات دمای هوا را در فصل های گرم سال به شدت کاهش دهد؛ بنابراین استفاده از طرحواره لایه مرزی هلستلگ در RegCM4 برای فصل های سرد سال و استفاده از همین طرحواره در کنار طرحواره همرفت Tiedtke برای کل سال در منطقه ایران پیشنهاد می شود. در هر چهار شبیه سازی در بیشتر ماه های سال اریبی مثبت بارش برای منطقه ایران مشاهده شد. با بررسی همبستگی چهار شبیه سازی با داده های مشاهداتی طی ماه های مختلف سال، بیشترین همبستگی در جنوب شرق، شرق، مرکز، غرب و شمال غرب ایران و کمترین همبستگی در ارتفاعات البرز، دامنه های غربی رشته کوه زاگرس و نیمه غربی جنوب ایران و شمال غرب دشت کویر مشاهده شد. نتایج نشان داد که در صورت استفاده از طرحواره همرفت Tiedtke، بارش شبیه سازی شده همبستگی زمانی و مکانی بیشتری با بارش مشاهداتی در منطقه ایران خواهد داشت.