بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق تغییرات تاوایی توده آب دریای خزر ناشی از تنش های باد و بستر برای دو ماه سرد - فوریه - و گرم - اوت - با استفاده از مدل POM بررسی شد. مدل POM، مدلی اقیانوسی با مختصات عمودی سیگما، شبکهی افقی منحنیوار راست گوشه است. در این مدل از دادههای میدان دما و شوری WOA و از دادههای باد، بارش، تبخیر، یخ، تابش امواج کوتاه و بلند، اخذ شده از بانک دادههای روزانه ECMWF، با دقت 7/5 دقیقه و با گام زمانی 6 ساعته، استفاده شده است.
برای دادههای رودخانهها از میانگین ماهیانهی دادههای NRL، و برای ژرفاسنجی از دادههای GEBCO08 با دقت 30 ثانیه استفاده شد. نتایج آن پس از بررسی پایداری، با دادههای میدانی موجود، مقایسه و تطابق خوبی بین الگوی تغییرات دما و نیز شوری مشاهده شد. از نتایج این تحقیق، بیشینه تغییرات تاوایی سطحی، ناشی ازتنش باد، در ماه فوریه، در بخش شرقی حوضه ی خزر چنوبی و در ماه اوت در بخش جنوب شرقی و شمال غربی مشاهده می شود و احتمال شکل گیری چرخند در این حوضه، در ماه اوت، بیشتر از ماه فوریه است. تاوایی در بستر این حوضه در ماه های فوریه و اوت ناچیز است.
.1 مقدمه
دریای خزر1 بزرگترین حوضه بسته جهان است، که داخل قاره اوراسیا قرار گرفته و گودالی وسیع در پوسته زمین را اشغال کرده است . - 3 - تراز سطح آن در حال حاضر حدود 28 متر پایینتر از تراز سطح جهانی آب دریاها است. مساحت دریا بیش از 390000 کیلومتر مربع و حجم آب به 78000 کیلومتر مکعب در عمق متوسط 208 متری میرسد؛ بیشترین عمق دریا 1025 متر است . - 6 - طول آن بیش از 1000 کیلومتر از شمال به جنوب و عرض آن 200-400 کیلومتر است.
با توجه به شرایط فیزیکی و جغرافیایی و همچنین مکان نگار بستر، دریای خزر را میتوان به سه بخش داخلی تقسیم کرد . - 1 - خزر شمالی - NCB2 - ، خزر میانی - 3MCB - و خزر جنوبی - SCB4 - - شکل. - 1 مساحت خزر شمالی، 80000 کیلومتر مربع است. حجم آبی در حدود 397 کیلومتر مکعب، کمتر %1 از حجم کل آب خزر را در خود جای داده است و میانگین عمق آن 5 الی 6 متر میباشد
خزر میانی دارای مساحتی در حدود 138000 کیلومتر مربع میباشد که % 34/4 درصد از کل مساحت دریا است حجم آب در این بخش 26439 کیلومتر مکعب است که % 33/9 درصد از حجم کل آب دریا در این بخش قرار دارد . - 7 - محدوده خزر جنوبی، مرز جنوبی خزر میانی تا کرانههای ساحل ایران است. عمیقترین نقطه دریای خزر در این حوضه است. بیشترین عمق در این قسمت 1025 متر و متوسط آن 325 متر میباشد
در ماه اوت، باد شدید در امتداد ساحل شرقی حوضه میانی خزر میوزد. جریان آب سطحی باید بهطور تئوری در نیمکره شمالی، تحت زاویه 45 نسبت به جهت باد در جهت حرکت عقربههای ساعت، با فرض منطقه وسیع و آب عمیق، ایجاد شود. در واقع برای منطقه کمعمق، به دلیل اثرات اصطکاک بستر، این زاویه کوچکتر از 45 میشود . - 5 - شبکه رودخانهای در اطراف دریای خزر بسیار نامنظم است. تمام رودخانههای اصلی در خزر شمالی یا سواحل غربی دریا قرار دارند
رواناب متوسط سالانه این رودخانهها - ولگا، اورال، ترک و کورا - به حدود %90 کل رواناب همه رودخانههای داخلی دریا میرسد. باقی رواناب مربوط به رودخانههای ایرانی و جریانهای جزئی ساحل غربی دریای خزر میباشد. ساحل شرقی دریا کمابیش از رواناب دائم رودخانههای منتهی به دریا، بیبهره میباشد. موقعیت جغرافیایی عرض میانی، تغییرات فصلی شدیدی را در شارهای گرمایی و آب شیرین در تمام سطح دریای خزر ایجاد میکند. در ژانویه، بهطور متوسط، دریای خزر حدود 400 مگا ژول بر مترمکعب گرما از دست میدهد که برابر با مقدار گرمای جذب شده از جو در ماه ژوئن است
میدان دمای سطحی در فصل زمستان از شمال به جنوب افزایش قابل توجهی بهویژه در مرزهای میان مناطق شمالی، میانی و جنوبی خزر دارد، که عامل ایجاد آن، در خزر شمالی، گرمای از دست رفته در طول زمستان به میزان 600-800 مگاژول بر متر مربع است، در حالی که در خزر جنوبی مقدار آن تنها 200 مگاژول بر متر مربع است.
مشاهدات و اندازهگیریهای مفید موجود از جریانهای دریای خزر بیشتر در فلات قاره آن متمرکز شده است . - 10,1 - تمامی اندازهگیریهای میدانی بسیار کوتاه مدت بوده و تنها میتوانند محدودههای فرکانسی خاصی را مشخص کنند و لذا مدلسازی تغییرات فراسنجها در این دریا برای بررسی پدیدههای دریایی گریزناپذیر میباشد. هدف از این تحقیق، مطالعه تغییرات تاوایی توده های آب سطحی - ناشی از باد - و بستر در حوضه جنوبی دریای خزر است.
-2 روش تحقیق
1؛-2 تئوری بحث
به طور کلی یک المان سیال در طول مسیر جابجایی، چهار نوع حرکت از جمله: جابجایی، تغییر طول، چرخش و تغییر شکل زاویه ای را می تواند تجربه کند اما از آنجایی عمدتا همه این St.1 حرکت ها به طور همزمان رخ می دهند، تجزیه و تحلیل دینامیک سیالات را به نحوی دشوار کرده است. بردار انتقال را می توان به راحتی از بردار سرعت بدست آورد ولی چرخش یک المان مایع با توجه به اینکه در اثر چرخش یک المان ، حرکت های دیگر نیز وجود دارد، به راحتی نمی توان بدست آورد.
و همچنین با استفاده از قضیه استوکس رابطه ی بین گردش و تاوایی مطلق به صورت زیر خواهد بود که A سطحی است کهC مرز آن است
تغییر در هر یک از این جمله ها: جمله چگال گرای - 14محیط ناهمگن چگال گرای - و جمله پخش تاوایی15و تغییرات سطح تصویر شده تاوایی - عمود بر بردار بردار چرخش زمین - ، موجب تغییر در گردش آب خواهد شد. از طرفی تاوایی نسبی براساس معادلات ممنتوم افقی و تنش های سطح و کف برابر است با : - 2 -
که تغییرات تاوایی برابر است با تغییرات جمله های سمت راست به ترتیب: فرارفت و پخش، اثر کریولیس، گرادیان فشار داخلی، تنش باد و تنش بستر. جمله های گرادیان فشار و کرل تنش باد، منابع اصلی تاوایی چرخند و واچرخند هستند
2؛-2 مدل POM
اولین نسخه مدل POM در سال 1977 توسط بلمبرگ و ملور ارائه شد. این مدل پراستفادهترین مدل اقیانوسی است و در سال 2009 حدود 4000 کاربر فقط در ایالات متحده و کاربرهایی ثبت شده از حدود 70 کشور مختلف داشته است. mpiPOM نسخهای جدیدی از POM است که برای مدل سازی در این تحقیق استفاده شد .
mpiPOM توسط مرکز پیشبینی پیشرفتهی اقیانوسی تایوان - ATOP - 16 تهیه و ارائه شده است که برای نیازها و منابع موجود در سامانهی ATOP بهینه شده است. همچنین POM پایه و اساس بسیاری از مدلهای اقیانوسی دیگر مانند ECOM، NCOM و … است. استفاده از مدل POM برای منطقه خاص نیازمند تعریف شبکه مدل، شرایط اولیه، شرایط مرزهای جانبی باز، شارهای سطحی، عوامل واداشت و... است که باید با استفاده از برنامه نویسی جانبی پیشپردازش شده و در مدل گنجانده شوند.
