هیدروفیزیک
سال:1394 | دوره:1 | شماره:1 |تعداد مقالات:6

در این تحقیق تغییرات دما و شوری آب دریای خزر با استفاده از مدل POM بررسی شد. مدل POM، مدلی اقیانوسی با مختصات عمودی سیگما، شبکه افقی منحنی وار راست گوشه است. در این مدل از داده های میدان دما و شوری WOA و از داده های باد، بارش، تبخیر، یخ، تابش امواج کوتاه و بلند، اخذ شده از بانک داده های روزانه ECMWF، با دقت 7.5 دقیقه و با گام زمانی 6 ساعته، استفاده شده است. برای داده های رودخانه ها از میانگین ماهیانه داده های NRL، و برای ژرفاسنجی از داده های GEBCO08 با دقت 30 ثانیه استفاده شد. ابتدا برای مدت ده سال (1997-1988)، مدل اجرا شد و نتایج آن پس از بررسی پایداری، با داده های میدانی موجود (1996) مقایسه و تطابق خوبی بین الگوی تغییرات دما و نیز شوری مشاهده شد. در ادامه مدل برای ده سال اخیر (2005-2014) اجرا شد از نتایج این تحقیق، بیشینه اختلاف دمای میانگین ماهیانه سطحی دریای خزر در ماه های فوریه، مه، اوت و نوامبر به ترتیب برابر 18oC، 13oC، 11oC و 20oC و بیشینه اختلاف شوری میانگین ماهیانه سطحی به ترتیب برابر 2.8 psu، 3.2 psu ، 5.2 psu و 4.8 psu می باشد. گرادیان شوری در عمق در ماه های فوریه و اوت در بخش های غربی دریای خزر نسبت به بخش شرقی دارای شدت بیش تری است اختلاف دمای سطحی ناحیه غربی و شرقی حوضه میانی در ماه اوت و پروفایل دمای آن، نشان از فراجوشی آب این بخش از دریای خزر می باشد.

این مقاله به بررسی تغییرات زمانی و مکانی پارامترهای فیزیکی آب در محدوده تنگه هرمز می پردازد. داده های دما، شوری و آب برای سه فصل زمستان 1391، بهار و تابستان 1392 با استفاده از دستگاه CTD انداز ه گیری و بررسی شد. همچنین توده ها و لایه های مختلف آب بررسی شد. کل ستون آب در بیش تر ایستگاه ها در فصل زمستان از نظر دمایی طور کامل مخلوط، ولی در فصل تابستان لایه سطحی کاملا همگن، و فصل بهار حالت گذار است. بیشینه مقدار تغییرات در ستون آب برای فصول زمستان، بهار و تابستان به ترتیب عبارت است از 2.0 kg/m3، 4.25 و 5.0. با تغییر فصول میزان آب خروجی از تنگه هرمز تغییر می کند به طوری که در فصل بهار آب خروجی از خلیج فارس در قسمت شرقی تنگه هرمز در ایستگاه های نزدیک به ساحل ایران قابل ردیابی است، و بر اساس داده های این تحقیق به نظر می رسد حجم آب بیش تری در این فصل از خلیج فارس خارج می شود. بررسی توده های آب در قسمت های مختلف تنگه هرمز نشان می دهد دو توده آب مجزا در قسمت شرقی تنگه هرمز در همه فصول اندازه گیری شده است. این در حالی است که در قسمت میانی و غربی تنگه هرمز دو توده آب مجزا فقط در فصل تابستان مشاهده می شود. همچنین در فصل تابستان سه لایه مختلف در کل ستون آب دیده می شود. جبهه هایی در مرز بین توده های آب تشکیل می شود که قدرت این جبهه ها به گردایان دما و شوری وابستگی دارد. شوری و آب چگال خروجی از خلیج فارس در فصل تابستان بیش تر از فصل زمستان است.

دریا محیطی پرتلاطم است و پدیده های زیادی در محیط دریا مشاهده می شود. شناخت این پدیده ها نیاز به داده برداری زمانی با گام مناسب آن پدیده است. در این مطالعه با استفاده از داده های مورینگ اندازه گیری شده جریان از دسامبر 1996 تا مارس 1998 توسط دانشگاه میامی در بخش جنوبی تنگه هرمز از سطح تا بستر، با روش های تحلیل طیفی متقابل و تحلیل طیف دوار، جریان های زیرسطحی برای مدت مذکور در اعماق مختلف تجزیه و تحلیل شده است. نتایج نشان داد که پدیده های غالب در این منطقه، در دوره های چهار ماهه، روزانه، نیمه روزانه و 21 روزه مشاهده می شوند. با ترسیم نمودار طیف توان دوار برای اعماق مختلف، مشخص شد که از عمق 50 متری تا بستر، مولفه ساعت گرد در پیک های روزانه، نیم روزانه، 16 ساعته غالب می باشد. همچنین در نیمهی اول سال، اندازه سرعت جریان ها از نیمه دوم سال بیش تر است.

مطالعه حاضر نتایج اندازه گیری میدانی جریان در رودخانه کارون به مدت یک ماه از فصل بهار را ارائه می دهد. این اندازه گیری در ایستگاهی با عمق متوسط 5 متر و با فاصله تقریبی 120 کیلومتر از انتهای شمالی خلیج فارس، به منظور درک بهتر هیدرودینامیک جریان انجام شده است. تحلیل طیفی جریان، انرژی بالایی را در فرکانس های کشندی نشان می دهد که بیانگر تاثیر کشند در این ایستگاه اندازه گیری است. نتایج حاصل از اندازه گیری ها نشان می دهد که بیشینه جریان اندازه گیری شده توسط دستگاه جریان سنج 70.6 cm/s، دریاسو و برخلاف انتظار مقارن با زمان سیگنال کهکشند است. سطح بالای دبی رودخانه هم زمان با سیگنال کهکشند، عامل رویداد این سرعت بیشینه است. در این دوره اندازه گیری، مهم ترین عوامل تعیین کننده جهت جریان کلی رودخانه، کشند به همراه تغییرات سطح دبی رودخانه شناخته شد. همچنین قابل ذکر است که تحلیل هارمونیک داده های تراز سطح آب، M2،  K1و O1 را به ترتیب مهم ترین سیگنال های کشندی با غلبه نسبی کشند نیم روزه در دوره و مکان اندازه گیری معرفی می کند.

نتایج حاصل از توسعه یک سامانه پیش بینی همادی برای مدل WRF جهت پیش بینی میدان باد سطحی در محدوده خلیج فارس در تحقیق حاضر ارائه می شود. سامانه مذکور ترکیبی از ایجاد پریشیدگی در شرایط اولیه و استفاده از طرح واره های فیزیکی متفاوت می باشد. برای یافتن پیکربندی (های) مناسب مدل WRF از دیدگاه پارامترسازی های فیزیکی تعداد 14 پیکربندی انتخاب شده و پس از انجام اجراهای مدل برای چندین تاریخ منتخب و انجام اعتبارسنجی نتایج خروجی مدل به ویژه برای میدان باد، سه پیکربندی به عنوان پیکربندی های مناسب انتخاب شدند. سپس اعضای سامانه همادی با استفاده از ترکیب سه پیکربندی منتخب و ایجاد پریشیدگی در شرایط اولیه مدل با استفاده از روش مونت کارلو ایجاد می شوند. برای انجام شبیه سازی های مدل WRF برای هر یک از اعضای سامانه همادی از دو ناحیه محاسباتی تودرتو با تفکیک های مکانی 0.3 درجه و 0.1 درجه استفاده می شود. بررسی عملکرد پیش بینی های سامانه به کمک محاسبه پارامترهای آماری همچون ضریب همبستگی و جذر میانگین مربعات خطا در مقایسه با داده های مشاهدات شامل داده های ایستگاه های هواشناسی موجود در منطقه و داده های اندازه گیری شده توسط سنجنده های ماهواره ای (مانند QuikSCAT و ASCAT) نشان از عملکرد مناسب میانگین همادی در مقایسه با پیش بینی قطعی برای پیش بینی میدان باد دارد.

لایه آمیخته اقیانوسی ناحیه ای کاملا متلاطم از لایه فوقانی اقیانوس می باشد که از بالا توسط مرز مشترک هوا-دریا محدود شده و از زیر توسط توده آب گرم که ازنظر دینامیکی پایدار است، محصور می شود. باد و شناوری سطحی منابع ایجاد تلاطم درلایه آمیخته هستند.از آن جایی که لایه آمیخته اقیانوسی تاثیرات مهمی در صنایع نظامی، صنعت نفت، تغییرات آب و هوایی درازمدت دارد، مطالعه مشخصه های این لایه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش بااستفاده از معادلات فیزیکی نویر_ استوکس و تطبیق دادن این معادلات با مدل PALM هم چنین با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ LES و موازی سازی به محاسبه تغییرات لایه آمیخته پرداخته شده است. مدل PALM که مدلی جوی_ اقیانوسی است برای مطالعه شاره های متلاطم با اعدادرینولدز بالا مانند جو و اقیانوس با در نظر گرفتن شرایط مرزی مناسب و دقیق به کار گرفته می شود. با استفاده از این مدل برای عرض جغرافیایی خلیج فارس با در نظر گرفتن ا ختلاف دمای بین جو و اقیانوس به عنوان منبع ایجاد تلاطم و شرایط مرزی مشترک در سطح دریا و جو شبیه سازی انجام شده است. تحلیل خروجی های مدل حاکی از تغییرات آمیختگی در ساختار قائم اقیانوس باتاثیرپذیری از جو و شرایط مرزی دیگر می باشد، که با نوساناتی در عمق و دیگر ویژگی های این لایه همراه است که این تغییرات می تواند نقش مهمی در پخش آلودگی های نفتی و نوسانات آب و هوایی و دیگر تغییرات در اقیانوس های جهان داشته باشد.