مجله ژئوفیزیک ایران
سال:1397 | دوره:12 | شماره:3 |تعداد مقالات:13

در این تحقیق سعی شده است با استفاده از داده­ های کوتاه مدت و ابزارهای تحلیل و پیش­ بینی کشند نرم افزار مایک 21، کاربرد درست ابزارهای تحلیل و تولید داده­ های کشند ارتفاعی برای استفاده در داده­ های مرزِ باز ( open boundary ) مدل­ های هیدرودینامیکی معرفی شود. مایک 21 نرم افزاری قدرتمند در زمینه شبیه سازی پارامترهای اقیانوسی و دریایی است. از اطلاعات کشندی برای تولید داده­ های مرزِ باز شبیه سازی­ های دوبعدی و سه بعدی مدل­ های هیدرودینامیکی استفاده می­ شود. دقت نتایج شبیه سازی جریان­ های کشندی و کشند ارتفاعی، موج، انتقال رسوب و سایر پارامترهای دریایی، وابستگی تام به دقت داده­ های مرزِ باز ورودی کشند در مدل هیدرودینامیکی دارد. این تحقیق، بهترین روش تحلیل و تولید داده­ های کشندی را با استفاده از ابزارهای تحلیل و پیش­ بینی کشند در نرم افزار مایک معرفی می­ کند. در این مقاله با استفاده از ابزارهای تحلیل، مهم­ ترین اطلاعات ساعتی یک ساله کشندی ایستگاه­ های دائمی بنادر چابهار، شهید رجایی و بوشهر تجزیه و تحلیل می­ شوند. این تحلیل­ ها در دوره­ های بلندمدت یک ساله، سی روزه، پانزده روزه و ده روزه با استفاده از روش کانادایی گودین-فرمن(Godin-Forman) و روش آدمیرالتی (Admiralty) انجام می­ شوند. سپس مؤلفه­ های حاصل از تحلیل کشند با مقادیر متناظرشان از مدل کشندی TMD مقایسه و ضرورت استفاده از تحلیل داده­ های کوتاه مدت برای اصلاح مقادیر مدل کشندی در مناطق خاص بررسی می­ شود. در ادامه، با استفاده از ابزار کشند موجود در نرم افزار، مثال­ هایی از داده­ های ساعتی یک ساله کشندی ایستگاه­ های دائمی مطرح و درباره روش­ های تولید دقیق­ تر داده­ های کشندی از مشاهدات بلند مدت وکوتاه مدت برای استفاده در شرایط مرزِ باز مدل­ های هیدرودینامیکی بحث خواهد شد. در نهایت، نتایج ارائه شده از لحاظ آماری، ارزیابی و ابزارهای مناسب انجام تحلیل و پیش بینی داده­ های کشندی در دوره­ های مختلف معرفی خواهد شد

درون یابی یکی از ابزارهای ضروری برای پژوهش­ های هواشناسی است. کاربرد روش های درون یابی در پیش بینی عددی پررنگ تر است به گونه ای که از ارکان اصلی حل معادلات با روش­ های لاگرانژی و نیمه لاگرانژی است. یکی از مشکلات عمده در اختصاص یک چندجمله ای به تابع مورد نظر برای درون یابی، نایکنوایی است. معمولاً در یک چندجمله ای، هنگام درون یابی در بازه بین دو نقطه، بیشینه و کمینه نسبی ایجاد می شود، مگر آنکه تابع یکنوا باشد. تولید بیشینه و کمینه نسبی در این بازه، سبب می شود که مقدار درون یابی شده در خارج از بازه داده ها قرار گیرد که این عامل، باعث بروز خطای فاحش در محاسبات عددی می شود. به همین دلیل، پژوهشگران تلاش های زیادی را برای حذف بیشینه و کمینه های نسبی در بازه های مورد درون یابی کرده­ اند که عمده آنها برای چندجمله ای هرمیت درجه سوم انجام شده است. یکنوا کردن تابع درون یابی، با استفاده از تغییر مشتق در نقاط اصلی صورت می گیرد. با تغییر مشتق، مقدار خطای درون یابی نیز تغییر می­ کند؛ بنابراین ایده اصلی برای کم کردن خطا این است که برای نیل به یکنوایی، مشتق کمترین تغییر ممکن را داشته باشد. در این پژوهش، از چندجمله ای درجه سوم هرمیت برای درون یابی یکنوا استفاده می­ شود و با اعمال کمترین تغییرات روی مشتق، میزان خطای یکنواسازی به حداقل ممکن کاهش می­ یابد. سپس نتایج با سایر روش های درون یابی یکنوا مقایسه می­ شود. بهبود عملکرد با حفظ خمیدگی در بازه مورد درون یابی، از نتایج این پژوهش است

این پژوهش به بررسی پارامترهای فیزیکی آب های حوزه خزر جنوبی و امکان رخداد امواج کلوین ساحلی در دریای خزر به کمک داده های ADCP، CTD، داده های هواشناسی، تراز سطحی و تصاویر ماهواره ای می پردازد. بررسی ها نشان می دهد بیشترین اثرپذیری ساختار چینه بندی حوزه جنوبی به دلیل تغییرات دمایی در این حوزه است و عامل شوری نقش کلیدی بازی نمی کند. ترموکلاین فصلی در حدود دو ماه از سال (بهمن و اسفند) در این حوزه ناپدید می شود و دوباره با گرم شدن هوا توسعه می یابد. داده های دستگاه سرعت سنجی نشان می دهد اندازه مؤلفه u سرعت بیشتر از مؤلفه v سرعت است و تا حدود دو برابر هم می رسد. منحنی چگالی طیفی سرعت سنج نشان می دهد که در این حوزه، بیشینه های چند ساعته تا چند روزه وجود دارند. در این پژوهش بیشینه­ هایی با دوره های 30، 40، 48 و 60 ساعت جزء امواج کلوین محسوب می­ شوند. در گام بعد، با بررسی داده های تراز سطحی، تصاویر ماهواره ای و داده های باد، دیده شد که بیشینه های گفته شده درباره امواج کلوین، در بیشینه های چگالی طیفی باد و تراز سطحی هم مشاهده می شوند. امواج کلوین دو مد باروتروپیکی و باروکلینیکی دارند ولی به احتمال زیاد، مد باروکلینیکی در این حوزه از اهمیت بیشتری برخوردار است. برای مد باروکلینیکی، شعاع تغییر شکل راسبی حدود 20 کیلومتر و سرعت گروه حدود 2/1 متر بر ثانیه تخمین زده شده است. شایان ذکر است که با توجه به این دوره ها، طول موج امواج در خزر جنوبی از 129 تا 259 کیلومتر متغیر بود که این موضوع با تصاویر ماهواره ای Aviso همخوانی نسبتاً خوبی دارد

برای به دست آوردن توزیع سرعت گروه امواج لاو در شمال غرب ایران و نواحی اطراف آن در دوره های تناوب 7، 10، 20 و 25 ثانیه، از شکل موج 241 زلزله محلی و منطقه ای در توموگرافی سرعت گروه منحنی پاشش امواج لاو استفاده شد. نتایج این بررسی نشان می دهد ساختار پوسته در حوضه خزرجنوبی و ناحیه فروافتاده کورا تقریباً یکسان است اما با پوسته شمال غرب ایران تفاوت چشمگیری دارد. ناهنجاری های کم سرعت در دوره های تناوب کمتر از 10 ثانیه، در رسوبات ضخیم و کم سرعت حوضه خزرجنوبی مشاهده شد. در دوره های تناوب کمتر از 25 ثانیه، برای Aمجموعه به هم پیوسته شرق آناتولی@ که فعالیت های آتشفشانی بسیار بیشتری نسبت به سایر مناطق دارد، سرعت کمتری نسبت به دیگر مناطق مطالعه شده به دست آمد. نتایج نشان می دهد که ساختار پوسته در سه ناحیه تکتونیکی اصلی رشته کوه­ های زاگرس با یکدیگر متفاوت است. در دوره های تناوب کمتر از 25 ثانیه، پوسته بالایی خرد شده و فعال Aزاگرس رورانده و چین خورده@-که همراه با گسل های معکوس و رورانده فعال و کم عمق و نرخ لرزه­ خیزی زیاد در این ناحیه است-به صورت یک بی هنجاری کم­ سرعت مشاهده می­ شود که مرزی واضح با بی هنجاری پُرسرعت در ناحیه Aسنندج-سیرجان@ دارد. نتایج این تحقیق نشان می دهد ساختار پوسته در شمال غرب ایران تقریباً یکنواخت و با کمترین تغییرات است و با ساختار پوسته در نواحی حوضه خزرجنوبی، شرق ترکیه و کوه های زاگرس کاملاً متفاوت است

کسب اطلاع از نحوه کاهش دامنه امواج لرزه­ ای در فواصل نزدیک نسبت به چشمه زمین لرزه، ﻧ ﻘ ش مهمی در تحلیل خطر لرزه­ ای دارد. گسترش هندسی، پارامتر اصلی کنترل کننده کاهندگی در فواصل کانونی نزدیک (کمتر از 70 کیلومتر) است. برای مطالعه گسترش هندسی موج برشی زلزله­ های کم­ عمق در فواصل کانونی نزدیک، منحنی کاهندگی تجربی برای دامنه­ های طیفی در ناحیه طارم-رودبار واقع در منطقه البرزغربی محاسبه شد. برای این تحلیل، از 3122 نگاشت متعلق به 170 زلزله، ثبت شده در فاصله کانونی 10 تا 70 کیلومتری استفاده شد. این زلزله­ ها را دو شبکه محلی موقت با حدود چهل ایستگاه در بازه زمانی مارس 2012 تا اکتبر 2014 ثبت کردند. بزرگای گشتاوری زلزله­ های انتخابی بین 8/1 تا 2/4 است؛ بنابراین می­ توان با اطمینان آنها را به عنوان چشمه نقطه­ ای درنظرگرفت. به کمک الگوریتم Robust Lowess، منحنی کاهندگی یک­ تِکه در فرکانس­ های متفاوت با استفاده از برازش غیرپارامتری به داده­ ها به دست آمد. با فرض مدل کاهندگی یک­ تِکه و با استفاده از رگرسیون، ضریب گسترش هندسی در معادله به دست آمده از روش طیفی، در فرکانس­ های بالاتر از 2 هرتز، حدود 6/1 به دست آمد. ضریب گسترش هندسی محاسبه شده نزدیک به مقادیر گزارش شده برای بیشتر معادلات جنبش قوی زمین برای رویدادهای کم­ عمق قاره­ ای (NGA-WEST2 GMPE) است. با میانگین­ گیری از مقادیر باقی­ مانده دامنه در هر ایستگاه پس از برازش، تصحیح ایستگاهی دامنه برای تک تک ایستگاه­ ها محاسبه شد. تصحیحات ایستگاهی محاسبه شده به طرزآشکاری اختلاف بین الگوی کاهندگی در شمال البرزغربی را در مقایسه با جنوب آن نشان می­ دهد. ایستگاه­ هایی که در دامنه­ های شمالی البرزغربی (دشت گیلان) قرار گرفته­ اند، کاهندگی کمتری نسبت به ایستگاه­ های واقع در جنوب منطقه نشان می­ دهند؛ بنابراین باید در تهیه نقشه­ های تحلیل خطر لرزه­ ای برای پهنه پرجمعیت گیلان به تفاوت جانبی کاهندگی دامنه امواج لرزه­ ای توجه شود

، برای نقشه برداری و پایش رطوبت سطحی خاک توسعه یافته است و در نقشه برداری طغیان رودخانه ها استفاده می شود. ازطرف دیگر، مأموریت اندازه گیری جهانی بارش (GPM)، اولین ماهواره ای است که هدف آن اندازه گیری بارش باران و برف سبک و همچنین باران های شدید حاره ای است. بازیابی های یکپارچه چند ماهواره ای برای GPM (IMERG)، برآوردهای شبه کره ای (° N60-° S60) از بارش را فراهم می آورد. در این مطالعه، تخمین بارش روزانه سه اجرای IMERG (نسخه 4) با داده های بارش 22 ایستگاه همدیدی سازمان هواشناسی کشور واقع در شمال غرب و غرب ایران، برای دوره آوریل 2016 تا فوریه 2017 مقایسه می شوند. کمیت های راست آزمایی برای دو آستانه وقوع بارش (mm/day 1/0) و نیز بارش های متوسط یا بیشتر (mm/day 5) محاسبه شدند. نتایج، فروتخمین این سه اجرا (محصولات) را برای بارش های بیشتر از mm/day 5 نشان می دهند، اگرچه میزان این فروتخمین برای محصول IMERG-F نسبت به دو محصول دیگر کمتر است. همچنین در آستانه دوم، احتمال آشکارسازی (POD) و امتیاز مهارتی پیرس (PSS) بیانگر کارایی بهتر محصول IMERG-F نسبت به دو محصول دیگر است. کمیت های نسبت هشدارهای نادرست (FAR) و احتمال آشکارسازی نادرست (POFD) برای هر سه محصول تقریباً یکسان است. به علاوه، در این تحقیق با استفاده از این دو سامانه ماهواره ای، نقشه برداری ماهواره ای سیل شدید در شمال غرب ایران در 14 آوریل 2017 (25 فروردین 1396) انجام شده است. مطابقت تغییرات محصول رطوبت خاک حاصل از SMAP با سامانه بارشی آشکارسازی شده توسط GPM، دلالت بر امکان استفاده عملیاتی ترکیبی این دو مأموریت برای ارزیابی و پایش سیل دارد

سرمازدگی یکی از مهم­ ترین مخاطرات جوی است که خسارات زیادی را به محصولات کشاورزی وارد می­ کند. یکی از راه­ های مدیریت و کاهش خسارت­ های ناشی از سرمازدگی، پیش­ بینی دمای کمینه است. به این منظور، با استفاده از آمار روزانه پارامترهای کمینه دما، بیشینه دما و دمای نقطه شبنم در دوره آماری 2009-2005، کمینه دمای روز بعد در چهار ایستگاه با اقلیم­ های متفاوت توسط مدل رگرسیونی لیناکر و شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند­ لایه (MLP)، در کل سال، دوره سرد و دوره گرم پیش­ بینی شد. در این پژوهش برای ارزیابی عملکرد مدل­ ها از معیارهای آماری NRMSE، RMSE و R2 استفاده شد. نتایج نشان داد که از چهار ایستگاه، بهترین برآورد، با شبکه عصبی MLP با دو ورودی برای ایستگاه رشت به دست آمد که ریشه میانگین مربعات خطای آن برای کل سال، دوره سرد و دوره گرم به­ ترتیب 57/1، 61/1 و 21/1 است. برای بررسی نقش رطوبت نسبی در جهت بهبود مدل شبکه عصبی، این پارامتر به عنوان ورودی سوم به شبکه پرسپترون چند­ لایه افزوده شدکه در نتیجه آن، RMSE در دوره سرد سال برای ایستگاه­ های کرمان، شیراز، همدان (فرودگاه) و رشت به ترتیب 04/3، 86/2، 48/9 و 83/15 درصد بهبود یافت. این مقادیر برای دوره گرم سال 6، 33/13، 86/2 و 63/18 درصد بود؛ بنابراین اضافه کردن رطوبت نسبی به عنوان ورودی سوم به مدل شبکه عصبی، تنها در ایستگاه همدان – که براساس طبقه بندی یونسکو، اقلیم آن SA-K-W است-سبب بهبود بیشتر RMSE در دوره سرد سال نسبت به دوره گرم سال شده است درحالی که در سایر ایستگاه­ ها، اضافه کردن رطوبت نسبی در دوره گرم سال، منجر به کاهش بیشترخطا شده است. در جمع بندی می­ توان گفت که برای همه اقلیم­ های مورد­ مطالعه، شبکه­ های عصبی مصنوعی منتخب، کارایی بهتری را نسبت به مدل رگرسیونی لیناکر در پیش­ بینی دمای کمینه روز بعد از خود نشان می­ دهند

با اندازه گیری سازوکار کانونی زمین لرزه ها می توان جهت انتشار گسیختگی، ساختار گسل و میدان تنش منطقه را تعیین کرد. در دسترس بودن حجم وسیعی از زمین لرزه های کوچک، استفاده از آنها را برای این منظور حائز اهمیت کرده است. هدف این مطالعه، تعیین سازوکار کانونی 4204 زمین لرزه با بزرگای 5≤ Mn ≤ 2 ثبت شده در چهل و یک ایستگاه از ایستگاه های شبکه های لرزه نگاری مرکز لرزه نگاری کشوری در منطقه البرز با استفاده از قطبش اولین رسید موج P و نسبت دامنه موج S به دامنه موج P است. این زمین لرزه­ ها از سال 1997 تا ماه مه سال 2015 رخ داده اند. در این تحقیق از شکل موج های گیرنده های سه مؤلفه ای استفاده شده است. شکل موج های سرعت با انتگرال گیری، به شکل موج های جابه جایی تبدیل شدند. به دلیل ضعیف بودن کیفیت شکل موج های زمین لرزه های کوچک، کاتالوگی از سازوکار کانونی 277 زمین لرزه با بزرگای Mn بیشتر از 5/3، بر اساس زوایای امتداد، شیب و لغزش فراهم شد. به منظور بررسی عملکرد این روش در تعیین سازوکار گسلش در منطقه موردنظر، دوازده زمین لرزه مصنوعی نیز تولید شد که نتایج بررسی آنها ارائه خواهد شد. گسلش غالب در نواحی شمالی منطقه موردمطالعه، معکوس و در نواحی جنوبی امتداد لغز است. در امتداد باختری گسل طالقان، اکثر سازوکارها امتداد لغز چپگرد تعیین شده اند. راستای گسل ایندس، شمال باختری-جنوب خاوری است و در امتداد جنوب خاوری آن با توجه به سازوکارهای رویداد 18/6/2007 و تعدادی از پس لرزه های آن، گسلش منطقه معکوس است. نتایج این مطالعه با بیشتر نتایج مطالعات قبلی در این منطقه هماهنگی دارد.

بخش قابل توجهی از گرمای مشاهده شده در سطح زمین، در مرکز زمین تولید می­ شود و بخشی دیگر نیز حاصل واپاشی مواد پرتوزا در پوسته است. این گرما با روش­ های هدایت و همرفت، به سطح زمین منتقل می­ شود. دانستن شیب حرارتی زمین می­ تواند در برآورد میزان بلوغ و دگرگونی مواد آلی هیدروکربن­ زا و برآورد سن نسبی هیدروکربن­ زایی سنگ منشأ مفید باشد. اهمیت محاسبه توزیع دما و شار گرمایی در زمین آنجا مشخص­ تر می­ شود که می­ توان این اطلاعات را به سایر پارامترهای فیزیکی زمین نظیر چگالی، سرعت امواج لرزه­ ای، خواص شیمیایی و ذوب بخشی تبدیل کرد و از آنها برای مدل­ سازی دقیق­ تر ناهنجاری­ ها و لایه بندی های زیرسطحی استفاده کرد. شناخت اولیه زمین­ گرمایی می­ تواند در صنعت اکتشاف و تولید نفت و گاز به ‍ ویژه در طراحی ترکیب گِل حفاری، سیمان، ابزارهای لاستیکی درون­ چاهی، به کارگیری ابزارهای نمودارگیری و دستگاه­ های الکترونیکی درون­ چاهی و طراحی لوله­ های حفاری به کار گرفته شود. در این مطالعه، معادله­ ای توسعه داده شده است که نحوه توزیع دما و شار گرمایی را برای یک مقطع عمقی با تعداد لایه دلخواه حساب می کند. هر لایه، تولید گرما و رسانش گرمایی مختص به خود را دارد. شرایط مرزی برای این محاسبه، انتقال گرما در راستای قائم و صرف نظر کردن از انتقال جانبی گرما و معین بودن دمای کف پایین­ ترین لایه و سطح بالاترین لایه است که در حالت واقعی (زمین) معمولاً دمای کف سنگ­ کره و دمای سطح زمین درنظرگرفته می­ شود. برای راستی آزمایی، این معادله در محیط برنامه­ نویسی متلب توسعه داده شده و نحوه توزیع شار گرمایی و دما برای مدل­ های مصنوعی محاسبه شده است.