هیدروفیزیک
سال:1398 | دوره:5 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

در این مطالعه، داده های 35 روزه ی تراز آب و جریانِ سه لایه ی اندازه گیری شده به وسیلة دستگاه ADCP در ایستگاهی با عمق 12 متر در آب های کم عمق جنوب شرق جزیره ی کیش مورد تحلیل قرار گرفت. در هر سه لایه، جریان غالب منطقه، جریان کشندی است که به طور خطی در جهت شرقی (به هنگام فراکشند)-غربی (به هنگام فروکشند) تغییر می کند. جریان باقی مانده، موجب انحراف جنوب سوی جزئی جریان دیده بانی، به ویژه در دو لایه ی عمقی، می شود. در لایه ی نزدیک سطح، جریان باقی مانده تحت تأثیر عوامل جوی موجب پراکنش جزئی جریان دیده بانی از راستای غالب شرقی-غربی می شود. کشند در ایستگاه موردمطالعه، آمیخته-اغلب نیم روز آن هاست و مؤلفه های اصلی سه گانه K1-O1-M2 عدم تقارن متناوب با دوره ی66/13 روز به شکل فروکشند-چیره (سرعت های قوی تر در مدت فروکشند کوتاه تر نسبت به سرعت های ضعیف تر در مدت فراکشند طولانی تر) در زمان مهکشند و فراکشند-چیره در دوره ی کهکشندتولید می کنند، اگرچه در کل مدت35 روزه سهم فروکشند-چیره ی ناشی از این مؤلفه های سه گانه بیشتر است. در این مدت، با اضافه شدن مؤلفه های کشندی آب کم عمق (در نظر گرفتن همه ی مؤلفه های کشندی)، عدم تقارن کشندی به شرایط فراکشند-چیره تغییر می کند.

با شناسایی جریان های سطحی به صورت ماهانه در یک حوزه ی اقیانوسی می توان به شناسایی نحوه ی تجمع آلاینده ها، جبهه های دریایی و نیز پیچک های دریایی دست یافت. جریان های سطحی از ترکیب دو مؤلفه ی جریان اکمن (جریان ناشی از باد) و جریان زمینگرد (جریان ناشی از تغییر ارتفاع سطح آب)، به دست می آید. از آن جا که روش های اندازه گیری میدانی جریان های اقیانوسی مشکل و زمان بر است، در این مقاله از داده های ماهواره ای اسکار به مدت سه سال به صورت ماهانه استفاده و بردارهای جریان در نرم افزار آرک مَپ ترسیم شده است. بعد از ترسیم بردارهای این جریان ها، مسیر هر جریان مشخص و مشخصات آن بیان و میانگین جریان های سطحی اقیانوس هند شمالی در هر فصل بررسی شد. نتایج، شش الگوی جریان برجسته و پایدار را در هشت منطقه در اقیانوس هند شمالی همراه با پیچک هایشان نشان داد. قوی ترین جریان در شمال اقیانوس هند، جریان سومالی است و جریان عربی شرقی از همه ی جریان های این منطقه ضعیف تر است. سرعت میانگین این جریان m/s12/0 است. نمونه ی سرعت های به دست آمده از m/s 001/0 تا m/s37/1متغیر است. جریان های همراه با پیچک های میان مقیاس نیز سرعت m/s 7/0 دارند.

افزایش آلودگی آب وخاک باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی زیادی می شود. از سوی دیگر روش های متفاوت کنترل و تصفیه آلودگی با فنّاوری های مدرن به وجود آمده است که این روش ها اغلب هزینه های بسیار بالایی دارد؛ به نوعی که گاهی صرفه اقتصادی نخواهد داشت. یکی از روش های مورداستفاده در تصفیه ی آلودگی های آب وخاک استفاده از گیاهان است که به اصطلاح گیاه پالایی نامیده می شود. شناسایی گیاهان فعال و مهم در این زمینه باعث افزایش کارایی و حفاظت از محیط زیست می شود. هدف از این تحقیق، پرورش دو گونه آبزی برون آ (بامبو و نی) در محیط آزمایشگاهی برای بررسی توانایی آن ها در حذف نیترات، نمک و کلر از آب خام بود. برای این منظور یک بارNaCl با غلظت 2000 mg/lit و پتاسیم نیترات با غلظت 1000 mg/lit و یک بار NaCl با غلظت 1000 mg/lit و پتاسیم نیترات با غلظت 500 mg/lit درون آب خام ریخته و میزان جذب عناصر با برگ گیاه بامبو و نی و میزان باقی مانده عناصر در آب خام در روز 1 و 14 سنجیده شد. نتایج حاصل حاکی از قابلیت بیشتر گیاه بامبو برای حذف عناصر در آب خام بود. طوری که در بالاترین غلظت، حذف نیترات، سدیم، پتاسیم و کلر به ترتیب 28/46%، 62/32%، 73/24% و 98/27% بود.

امواج ناشی از باد، پیچیده ترین نوع امواج در طیف امواج دریایی هستند و برآورد و پیش بینی آن ها در شرایط خاص مانند بادهای شدید و طوفان ها اهمیت بسیاری دارد. در این تحقیق ارتفاع و دوره ی تناوب امواج در دورة وزش باد شمال زمستانی در ژانویه 2015 درشمال غرب خلیج فارس با توجه به برآورد امواج به روش SPM و شبیه سازی عددی به وسیله ی مدل هم زمان جو و موج COAWST از نظر طیفی و آماری بررسی شد. شروع پدیده ی باد شمال زمستانی هم زمان با عبور یک جبهه ی سرد از روی خلیج فارس، همراه با افزایش سرعت باد است و جهت وزش باد شمال تا شمال غربی می شود. با توجه به بررسی نتایج شبیه سازی ارتفاع و دوره ی تناوب موج و محاسبة خطاها، مدل هم زمان جو و موج COAWST نسبت به روش SPM برآورد بهتری را ارائه می کند. در هر دو روش طیف فرکانسی منطقه ی موردمطالعه ازنوع تک قله ای است و بیشینه طیفی در پایین دست بیشینه طیف محاسبه شده از داده های مشاهداتی پیش بینی شده است. همچنین طیف فرکانسی منطقه ی مورد مطالعه در مقایسه با طیف های نظری معتبر، هماهنگی نزدیکی با طیف جان سوآپ دارد.

ویژگی اصلی دریای عربی بادهای وارون پذیر مونسون در خلال مونسون تابستانه و زمستانه است. تغییرات فصلی پارامترهای هیدروفیزیکی سطح آب دریای عربی به شدت تحت تأثیر بادهای مونسون فصلی است. در این پژوهش، توزیع دما، شوری سطحی و عمق لایة آمیخته در دریای عربی و ناحیه ای بین 56 تا 4/73 درجة شرقی و 18 تا 25 درجة شمالی با استفاده از مدل MITgcm و دقت مکانی 2 دقیقه در خلال مونسون موردبررسی قرار گرفته است. داده های دما، شوری، باد، شار گرمای خالص ورودی و نرخ تبخیر منهای بارش به عنوان داده های اولیه به مدل معرفی شد. مدل بعد از 20 سال به پایداری رسیده است. بررسی نتایج حاصل از مدل سازی نشان می دهد که متوسط دمای سطح دریا در خلال مونسون تابستانه 1/2 درجة سانتی گراد بیشتر از زمستان است. مدل سرمایش تابستانی دریای عربی را به خوبی پیش بینی کرده است. به طوری که در ناحیة جنوب غربی، دمای سطح دریا در حدود 5/0 درجه سانتی گراد در خلال مونسون زمستانه؛ بیشتر از مونسون تابستانه است. از طرفی متوسط اختلاف شوری سطح دریا بین دو مونسون نیز در حدود PSU1/0 است. لایة آمیخته در خلال مونسون زمستانه عمیق تر از تابستان است. کمترین عمق های لایة آمیخته در خلال مونسون تابستانه در سواحل جنوبی ایران، به ویژه در سواحل چابهار رخ می دهند، درحالی که در خلال مونسون زمستانه، بیشترین عمق ها در سواحل غربی هند و کمترین در سواحل دریای عمان دیده می شوند.

جزرومد از اطلاعات پایه و ضروری در انجام مطالعات مربوط به رسوب گذاری، تغییرات مورفولوژیک و آب گرفتگی سواحل، فرسایش و مدیریت نوار ساحلی محسوب می شود. به دلیل کمبود اطلاعات اندازه گیری در بسیاری از مناطق ساحلی و دریایی، خصوصیات موج با استفاده از روش های مختلف تخمین زده می شود. پروژه های دریایی پیش بینی/ پیش یابی اقلیم موج اغلب با مدل های عددی یا روش های تجربی انجام می شود. در پژوهش پیش رو سرعت جریان جزرومدی در خلیج بوشهر با استفاده از مدل عددی TELEMAC-2D مدل سازی شد و جهت جریان غالب در منطقه مورد تحلیل واقع شد. تنظیمات مدل شامل شبکه بندی نامنظم مثلثاتی در راستای x و y با نسبت یک به سه از کوچک ترین شبکه بندی 30 متر تا بزرگ ترین شبکه بندی 810 متر، گام زمانی 30 ثانیه، قانون اصطکاک بستر با استفاده از نظریه ی استریکلربا مقدار m1/2s-1 50 به کار رفته شد. مدل برای یک ماه از تاریخ 12/07/2011 در خلیج بوشهر اجرا شد. پس از اجرای مدل داده های اندازه سرعت جریان با داده های اندازه گیری متناظر و پایگاه داده جهانی TPXO مقایسه شد، نتایج پژوهش بیانگر افزایش همبستگی از 86/41 درصد به 41/91 درصد بود که حاکی از مناسب بودن مدل برای مدل سازی اندازه سرعت جریان در خلیج بوشهر بود. در انتها جریان غالب در منطقه شمال غربی نشان داده شد. حالت توان بالاتر از 17 کیلووات بوده و قابل بررسی است.

امروزه استفاده از انرژی های تجدیدپذیر، ازجمله انرژی های اقیانوسی به یک ضرورت تبدیل شده است. امواج دریای خزر برای استخراج انرژی، توان قابل ملاحظه ای ندارند، اما اگر بتوان انرژی امواج را تجمیع نمود، انرژی قابل توجهی در دسترس خواهد بود. با الگوگیری از یک پدیده ی طبیعی به نام جریان شکافنده می توان به این هدف دست یافت. پس با مدل سازی جریان های شکافنده و در نظرگرفتن متغیرهای ارتفاع شاخص موج، پریود موج، شیب بستر، ارتفاع کانال جریان شکافنده، فاصله کانال تا ساحل و فاصله بین کانال ها به محاسبه میزان توان قابل استحصال با استفاده از نرم افزارهای مایک و متلب پرداخته می شود. در این تحقیق، ابتدا با نرم افزار متلب، کانال شبیه سازی شد، سپس با استفاده از نرم افزار مایک، مش بندی و توپوگرافی پیاده سازی شد. نتایج شامل سرعت آب در 36 نقطه بین کانال در عمق های مختلف استخراج شد و درنهایت با استفاده از محاسبات نرم افزار متلب، دبی و توان حاصل از کانال شبیه سازی شده، محاسبه شد. نتایج نشان دهنده ی آن است که بهترین حالت، ارتفاع شاخص موج 5/1متر، پریود 5 ثانیه، شیب بستر 5/7%، ارتفاع کانال 95/4 متر، فاصله کانال تا ساحل، 75 متر و فاصله کانال های جریان شکافنده 10 متر است که با مشخصات امواج برخی نقاط سواحل مازندران مطابقت دارد و توانی حدود 30 کیلووات از آن قابل استحصال است. این حالت از بین 23 حالت بررسی شده به دست آمده است. مهم ترین پارامترهایی که بیشترین تغییر را در استخراج توان ایجاد می کنند، ارتفاع شاخص موج و ارتفاع کانال هستند. در حالت های بررسی شده، توان تقریباً از صفر تا 2/29 کیلووات تغییر می کند و برای تنها چهار حالت توان بالاتر از 17 کیلووات بوده و قابل بررسی است.

امروزه علائم و نشانه های بحران آب در کشور به شکل افت سطح آب زیرزمینی، فرونشست زمین، فرسایش خاک، طوفان های گردوغبار و خشک شدن تالاب ها، رودخانه ها و دریاچه ها بیش از گذشته جلوه می نماید. در این وضعیت شناسایی دقیق منابع آبی و حراست از آن برای کاهش اثرات سوء کم آبی ضروری و پراهمیت است. این پژوهش به منظور شناسایی بهتر پهنه های آبی، ارزیابی دقت و صحت محدوده های آبی تمیزداده شده از محیط های غیرآبی، با استفاده از شاخص های طیفی سنجش ازدور در محدودة دریاچه سد لار واقع در جنوب غرب قله دماوند انجام شده است. چهار شاخص طیفی نرمال شده تفاوت پوشش گیاهی، نرمال شده تفاوت آب ژائو، نرمال شده تفاوت آب مک فیترز واصلاحی نرمال شده تفاوت آب برای شناسایی تودة آب و تمایز آن از سایر عوارض طبیعی و مصنوعی روی تصویر لندست 8 و سنیتل 2 اجرا شد. نتایج نشان می دهد؛ بالاترین دقت کلی مربوط به شاخص اصلاحی نرمال شده تفاوت آب با ضریب کاپای 9247/0 و کمترین میزان دقت کلی متعلق به شاخص نرمال شده تفاوت آب ژائو با ضریب کاپای 9165/0 است. تمایل بیشتر ضریب کاپا به سمت 1+، هم نمایانگر تمیز دادن بهتر پهنه های آبی نسبت به خشکی در شاخص اصلاحی نرمال شده تفاوت آب است. پیشنهاد می شود تحقیقات مشابهی در چند پهنه ی آبی متعلق به سایر مناطق کشور به طورهم زمان برای شناسایی پهنه های آبی صورت گیرد تا به واسطه تغییر شرایط محیطی، شاخص های طیفی گفته شده موردبررسی و ارزیابی دقیق تری قرار گیرد.

با ادامة روند کاهش سطح آب در آینده در دریای کاسپی، انسداد تنها راه ارتباطی خلیج گرگان با دریای مادری در ناحیه ی چاپاقلی میسر خواهد بود. بر این پایه یافتن راه حلی برای ارتباط دهی خلیج و دریای کاسپی با احداث یک کانال جدید می تواند حیات این بوم سازگان را تضمین کند. این مقاله به بررسی وضعیت تعویض آب در خلیج گرگان از راه کانال های ارتباطی جدید و لایروبی کانال های قدیمی در سناریوهای کاهشی سطح آب می پردازد. در این پژوهش نسبت به جفت نمودن به هنگام ماژول های هیدرودینامیک و انتقال-پخش از مدل مایک 21 در چهار تراز اقدام شده است. کانال های گلوگاه با داشتن زمان تعویض 106، 87، 5/70 و 5/71 روز و انزان با داشتن زمان تعویض 117، 6/108، 6/64 و 5/79 روز به ترتیب در ترازهای 27، 5/27، 5/28 و 5/29 متر در اولویت پژوهش و اجرا قرار دارند. بیشینه طول کانال های گلوگاه و انزان در خلیج گرگان به ترتیب برابر 2 و 7/2 کیلومتر محاسبه شد. کانال های اسماعیل سای، آشورآده و خزینی دارای بیشترین زمان تعویض آب بوده و بیشترین نیاز برای لایروبی را در هر تراز کاهشی در نظر گرفته شده دارند. نظر به اتصال کانال انزان به عمیق ترین بخش خلیج گرگان و جلوگیری از جانشینی بوم شناختی مخرب در آینده پیشنهاد می شود تا کانال یادشده به عنوان کانال اتصال دهنده خلیج گرگان با دریای کاسپی موردتوجه جامعه پژوهشی و مسئولان قرار گیرد.

در این تحقیق حل تحلیلی صورت دوبعدی معادلة جابه جایی- پراکندگی-واکنش در دامنة محدود در رودخانه، با استفاده ازروش تبدیل انتگرالی تعمیم یافته استخراج شده است. شرط مرزی بالادست دیریشلت، به همراه تابع غلظت ورودی با الگوی زمانی نامنظم و دلخواه، شرط مرزی پایین دست و سواحل رودخانه نیومن در نظر گرفته شد. همچنین شرط اولیه نیز به صورت تابع مکانی کلی در دامنه لحاظ شد. به منظور ارزیابی حل استخراج شده، نتایج حاصله از حل پیشنهادی با حل تحلیلی به دست آمده با استفاده از روش تابع گرین مقایسه شد. به این ترتیب که در دو مثال فرضی مجزا برای حالتی که آلاینده ورودی از مرز صفر و شرط اولیه به صورت تخلیه ناگهانی جرم مشخصی از یک ماده آلاینده در یک نقطه معین در دامنه باشد؛ نیز در حالتی که هم زمان شرط اولیه و شرط مرزی با الگوی زمانی نامنظم و دلخواه در دامنه فعال باشند، مقایسه انجام شده و شاخص های آماری محاسبه شد. مقدار شاخص آماری ضریب هم بستگی برابر با یک و میانگین خطای نسبی حدود 1/0 درصد به دست آمد. مقادیر شاخص های محاسبه شده بیانگر انطباق کامل نتایج حاصل از هر دو حل تحلیلی با یکدیگر است. حل تحلیلی پیشنهادی به دلیل انعطاف پذیری بالادر اتخاذ توابع گوناگون به عنوان شرط مرزی و اولیه، قابلیت بالایی به منظور کاربرد در صحت سنجی حل های عددی پیچیده معادله انتقال آلودگی در حالت های دوبعدی را دارد.

در این مقاله به بررسی تولید امواج صوتی حاصل از تابش یک پالس لیزری بر یک ورق فلزی پرداخته ایم. به این منظور پس از مرور فرایندهای شناخته شده و معرفی معادله ی حاکم بر لیزر آکوستیک، نمایه ی پالس یک لیزر NdYAG را به عنوان منبع اپتوآکوستیکی با تابش مستقیم پرتو لیزر به یک سلول فوتورزیست و اندازهگیری کرده و در معادله ی حاکم بر پدیده ی بر لیزر آکوستیک جایگذاری کردیم. درنهایت جواب حاصل از حل معادلهها به روش عددی و اندازه گیری مستقیم امواج صوتی ایجادشده را مقایسه کردیم. نتایج نشانگر آن است که بین پهنای پالس صوت ایجادشده و پهنای پالس لیزر رابطه ی مستقیم وجود دارد. همچنین بین ضخامت بلوک تبدیل و پهنای موج صوتی حاصل رابطه ی عکس وجود دارد. مقایسه نتایج شبیهسازی و اندازه گیری های تجربی با استفاده از میکروفون لیزری با آشکارساز فوتودیود و طیف اندازهگیری شده با طیف نگار صوتی، همخوانی مناسبی را نمایش می دهند. همچنین قاعده ی کلی شباهت نمایه ی پالس صوتی ایجادشده با پالس لیزر مولد صوت در این آزمایش مشاهده شد.

اهمیت شناخت کانال آکوستیک زیرآب و اثرات آن روی سیگنال های آکوستیکی، با توجه به کاربردهای فراوان آن در زمینه های مختلف مانند پایش محیط، اکتشاف در اقیانوس ها و عملیات نظامی، روزبه روز در حال افزایش است. در مقالة حاضر به شبیه سازی اثر چند مسیری در محیط زیر آب، بر اساس مدل سازی ها پرداخته و با حل معادله های سیگنال دریافتی در یک آرایه چندسنسوری، نتایج حاصله در خصوص تابع توزیع چگالی احتمال، کشیدگی، چولگی، کپستروم، تابع پراکندگی، تأخیر پخش شدگی کانال و میزان انعکاس موجود در کانال ارائه شده است. رفتار سیگنال در یک آرایه خطی، نسبت به یک منبع ثابت با مدل سازی سیگنال دریافتی بررسی و تحلیل شده است. همچنین اندازه گیری های میدانی در خصوص بررسی پدیده ی چند مسیری در دریا صورت پذیرفته و سناریوی اندازه گیری، تحلیل سیگنال و نتایج در خصوص پاسخ ضربه و رفتار آماری سیگنال در آزمون میدانی ارائه شده است. نتایج حاصل از تحلیل داده های واقعی، تطابق مناسبی با توزیع ناکاگامی برای اندازه سیگنال آکوستیکی عبوری از دریا نشان داده است.