بخشی از مقاله
چکیده
به علت نیاز به شناسایی عملیات در زیر دریاها و اقیانوس ها، مدل سازی نویز محیطی، به ویژه در آب های عمیق به طور چشم گیری گسترش یافته و در برخی عرصهها عمومیت پیدا کرده است. این یافتهها ناشی از کشف کانال صوتی عمیق است که امکان انتشار بلند برد صوت را بدون اندرکنش با بستر در هر دو منطقه عرض بالا و پایین فراهم ساخته است. در آب های ساحلی و کم عمق، به دلیل عدم پیش بینی پذیری مقادیر دقیق نویز محیطی، مدل های مختلفی براساس نوع شرایط و ویژگی های منطقه موردنظر، تهیه شدهاند.
با توجه به این که خلیج فارس و دریای عمان ازمناطق استراتژیک و مهم کشورمحسوب می شود، پیش بینی و استفاده از مدل های نویزمحیطی در این آب ها در راستای بسیاری از فعالیت ها و اقدامات متنوع از جمله سنجش آلودگی صوتی و اثرات سوء آن بر آبزیان، شناسایی عملیات زیردریایی ها، مطالعات اولیه به منظور ایجاد سازه های ساحلی و فراساحلی و سایر موارد مشابه حائز اهمیت خواهد بود. در این پژوهش، مدلهایی که تاکنون جهت شبیه سازی نویز محیطی در پهنه دریاها استفاده شده، مورد بررسی قرار گرفته و درنهایت، با توجه به شرایط محیطی و تحلیل پارامترهای مربوطه، مدلی مناسب جهت پیش بینی نویزمحیطی در خلیج فارس و دریای عمان ارائه شده است.
مقدمه
نویز محیطی صدایی است که توسط سیستم های سونار در غیاب هر گونه سیگنال و نویز خود سیستم دریافت میشود. این نویز بسیار متغیر بوده و به موقعیت جغرافیایی، عمق آب محل، مناطق نزدیک به محل و شرایط محل - مثل آب و هوا، کشتیرانی و مانند اینها - بستگی دارد. نویز در اقیانوس از دو منبع انسانی و طبیعی ناشی میشود. منابع طبیعی نویز شامل فرآیندهایی از قبیل زمین لزرهها، امواج ناشی از باد، بارش باران، زیستی - صدا و مکالمات صوتی پستانداران و دیگر موجودات دریایی - و آشفتگی های حرارتی آب دریا میشوند.
نویز انسانی توسط گروهی از فعالیتها مانند کشتیرانی، اکتشافات نفت و گاز، توسعه و بهره برداری از دریا، عملیات نیروی دریایی، ماهیگیری تجاری، کاوش و تجهیزات دیگری از قبیل تجهیزات ساخت و ساز، یخ شکنها و قایقهای تفریحی به وجود میآید. بسیاری از منابع نویز در امتداد مسیرهای پرتردد اقیانوسی و در نواحی حوالی تپههای دریایی هستند، که این مناطق زیستگاههای دریایی مهمی به شمار میروند. منابعی همچون انفجارها، اکتشافات لرزهای، سونارها و موانع صوتی جزء منابعی هستند کهاساساً بهمنظور ایجاد صوت ساخته شدهاند.
صوتی که از منابعی همچون فعالیت های صنعتی و کشتیرانی ناشی میشود نیز یک محصول جانبی ناخواسته میباشد.از زمان جنگ جهانی دوم تا کنون، خسارات و زیانهای نویز محیطی در آب های کم عمق سطحی نسبت به آب عمیق مورد مطالعه ی بیشتری قرار گرفته است. طبق مطالعات انجام شده، نویز محیطی در آب های کم عمق دارای انتشار بیشتری نسبت به آب عمیق است که دلیل آن عوامل گوناگون ایجاد کننده ی نویز از قبیل بادهای غالب، جریانات و کشتیرانی است.
دیگر عوامل مؤثر بر انتشار نویز درآب های سطحی عبارت اند از بازتاب های متوالی، انکسار و انتشار کانالی صوت که عملکردی نظیر انتشار در یک مجرا دارد. پارامتر کنترل کننده ی سرعت صوت نیز که به عنوان تابعی از عمق اقیانوس شناخته می شود به پروفیل سرعت صوت معروف است. مشابه بسیاری از پدیده های فیزیکی، تلاشهای زیادی در جهت مطالعه ی رفتار، مدل سازی و پیش بینی نویز محیطی صورت پذیرفته است اما تاکنون مدل پذیرفته شدهی استانداردی برای آن در آب کم عمق ارائه نشده است، البته مدل های متعددی پیش بینی شدهاند که این پژوهش به بررسی آن ها پرداخته است.
تحلیل اولویت منابع نویز محیطی در منطقه مورد مطالعه:
خلیج فارس و دریای عمان یکی از شلوغترین آبراههای جهان محسوب میشوند. بهطوری که در هر شش دقیقه یک کشتی اقیانوس پیما از طریق تنگه ی هرمز وارد خلیج فارس میشود [1]نویز. حاصل از کشتیرانی دارای تراز بالا و پهنای فرکانسی نسبتاً پهنی است.از طرفی، این منبع نویز محیطی، جزء منابع پایدار محسوب می شود، بنابراین؛ مطالعه و اندازه گیری نویز محیطی ناشی از کشتیرانی در خلیج فارس و دریای عمان، نسبت به منابع نویز موقت در اولویت قراردارد .
این نویز پهنای فرکانسی گسترده ای داشته و معمولا بازه ی فرکانسی 10 تا 1000 هرتز را دربرمیگیرد . در حالت کلی، تراز نویز این منبع، به غیر از منابع مربوط به بازه ی فرکانسی 1 تا 10 هرتز، از سایر منابع تولید نویز بالاتر است. تراز این نویز، به منطقه ی مورد مطالعه و تراکم کشتیرانی بستگی دارد. به منظور برآورد تراز نویز محیطی ناشی از کشتیرانی، ریچارد در سال 2010، یک طبقه-بندی از تراکم کشتیرانی ارائه و جدولی پیشنهاد داد که تراز مورد انتظار از هر سطح از تراکم کشتیرانی را ارائه میکند. در شکل1 این طبقه بندی هفت گانه، نشان داده شده است.
تراکم کشتیرانی در نقاط مختلف جهان[2]
با توجه به اینکه مجاورت با خطوط کشتی رانی و بنادر، تراز نویز را افزایش میدهد، می توان در طبقه بندی دقیقتری، نواحی نزدیک به خط واصل نقاط A تا D شکل 2 که معرف خطوط ترافیکی این منطقه هستند را جزء گروه هفتم در نظر گرفت. پراکندگی لینهای ترافیکی خلیج فارس و دریای عمان، نقاط A تا D به ترتیب نشان دهنده لینهای ترافیکی محدوده راس الحد، راس الکوه، تنگه هرمز و تنگ بزرگ و تنب کوچک هستند. [3] دریای عمان و خلیج فارس میزبان بنادر، تاسیسات صنعتی ساحلی و سکوهای نفتی بسیاری هستند.
علاوه بر فراوانی زیاد فعالیتهای صنعتی، انطباق پهنای بسامد آنها با کشتیرانی موجب میشود تا مدل سازی نویز حاصل از این فعالیت ها نیز در اولویت نخست قرار گیرد. جریانها و آشفتگی سطح دریا که در اثر عواملی مانند وزش باد و جزر ومد پدید میآیند نیز جزء منابع پایدار محسوب میشوند ولی به دلیل اینکه تراز نویز این منابع در خلیج فارس و دریای عمان کمتر از کشتیرانی و فعالیت های صنعتی است، مدل سازی آنها در اولویت بعدی قرار میگیرد.
واضح است که به منظور تخمین تراز نویز محیطی ناشی از تلاطم، نیاز مبرمی به اندازه گیری دقیق سرعت باد احساس میشود اما با در نظر گرفتن برخی الگوهای کلی سرعت باد،ارتفاع امواج و حالت دریا، میتوان تخمینی نزدیک به واقعیت ارائه نمود. شکل های 3 تا 6 این الگوهای کلی را ارائه میدهند. همان گونه که در شکلها نیز توضیح داده شده است، طول هر خط بیانگر درصد وقوع، ضخامت آن بیانگر عدد بوفورت - حالت دریا - و عدد درج شده در مرکز دایره نشان دهنده درصد آرام بودن دریا است.
