بخشی از مقاله
-1مقدمه:
آگاهی از مشخصات باد محدوده خلیج فارس با توجه به کاربرد آن در مطالعه جریانات، امواج و مد طوفان از اهمیت زیادي برخوردار است. استفاده از مدلهاي ریاضی هواشناسی یکی از روشهاي جامع جهت پیش یابی مشخصههاي باد مناطق مختلف میباشند که ارزیابی صحت نتایج آنها بررسیهاي جامعی را میطلبد.البته این مدلها بصورت کلی و منطقه اي می باشند که براي استفاده از آنها در مناطق محلی بایستی مورد واسنجی قرار گیرند. لذا در تحقیق حاضر مدل ریاضی هواشناسی ECMWF-Operational در نسخههاي Original و [1] Modified در کل خلیج فارس در بازه زمانی سالهاي 1992-2003 مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شدهاند. به منظور تعیین صحت نتایج مدلهاي فوق در خلیج فارس، اطلاعات باد اندازهگیري شده در محل 13 ایستگاه هواشناسی موجود در منطقه، تحلیل و با نتایج مدلهاي مذکور مورد ارزیابی قرار گرفته است.
-2روش تحقیق:
شناخت مناسب مشخصات بادهاي هر منطقه از طریق بررسی منابع اطلاعاتی مختلف و ترکیب آنها با یکدیگر امکان پذیر می باشد. این منابع شامل اطلاعات اندازه گیري شده مشخصات باد در ایستگاههاي هواشناسی و همچنین نتایج مدلهاي ریاضی موجود جهت پیش یابی مشخصات باد در منطقه مورد نظر می باشد. در تحقیق حاضر میدان باد مدل جهانی موجود ECMWF در منطقه خلیج فارس با استفاده از دادههاي اندازه گیري شده در ایستگاههاي هواشناسی مورد ارزیابی قرار گرفته که شامل بررسی صحت جهت و مقادیر سرعت باد شبیه سازي شده بصورت گلباد کلی و نمودارهاي فراوانی می باشد.
-1-2دادههاي اندازهگیري شده باد
داده هاي سرعت و جهت باد از محل 13 ایستگاه اندازه گیري باد سازمان هواشناسی - شکل - 1 در بازه زمانی سالهاي 1992-2003 فراهم شده است.
پس از تبدیل دادههاي هواشناسی به فورمت مورد نیاز با استفاده از برنامهاي که به زبان فورترن تهیه شد بود، تصحیحات لازم بر روي سرعت باد به شرح زیر انجام شده است :[2]
الف- تراز: اگر سرعت باد در ترازي به غیر از 10 متر مشاهده شود، بایدآن را با استفاده از رابطه 1 به سرعت باد در تراز 10 متر تبدیل کرد:
ب: پایداري: هنگامی که شرایط مرزي بین هوا و سطح دریا از نظر دمایی نامشخص باشد، پایداري بر روي سرعت باد به صورت رابطه زیر اعمال میشود که البته اثر این تصححی کم است و مقدار تاًثریآن تقریباً 10 درصد میباشد.:
شکل -1 محل ایستگاه هاي هواشناسی به همراه گلبادهاي سینوپتیکی آنها در خلیج فارس
ج- اثرات مکانی: با استفاده از شکل 2 سرعت باد در خشکی به سرعت باد بر روي آب تبدیل می شود. چنانچه ایستگاه هواشناسی نزدیک منطقه ساحلی باشد آنگاه RL=1 است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار Spss11.5 تابعی لگاریتمی بین Rl و Ul برازش شده است - رابطه - 3 که با استفاده از آن بتوان Uw را بدست آورد. مقدار دقت این رابطه 0/937 محاسبه شده است. به منظور انجام این تصحیح برنامهاي به زبان فورترن 90 نوشته شده است.
شکل -2 ضریب RL که برابر است با نسبت سرعت باد روي آب Uw به سرعت باد روي خشکی UL
-2-2 مدل ریاضی هواشناسی مورد استفاده
مدل هواشناسی چند لایه اي طیفی ECMWF معادلات ابتدایی را در فضاي سه بعدي براي تمام پارامترهاي اساسی مشخصه اتمسفر حل می کند. گرچه به موازات افزایش بزرگنمایی نسخه هاي مدل فوق، کیفیت نتایج در اقیانوس هاي باز، بهبود قابل ملاحظه اي پیدا کرده است با این وجود در حوضه هاي بسته یا داخلی، خصوصاً اگر توسط رشته کوه ها احاطه شده باشند، نتایج قابل اعتماد نبوده و نیاز به اعمال تصحیحات بر روي نتایج مدل می باشد. مشخصات مدلهاي ریاضی هواشناسی مورد استفاده در جدول 1 آورده شده است.
جدول -1 مشخصات مدل جهانی هواشناسی در منطقه خلیج فارس
-3-2 تحلیل اطلاعات باد
بررسی صحت مدلهاي ریاضی از روشهاي متفاوت انجام گرفته است. براي بررسی اطلاعات مستخرج از مدل مذکور ابتدا گلبادهاي سالانه سینوپتیکی ایستگاه ها بررسی شده است - شکل . - 1 به منظور مقایسه و تحلیل اطلاعات مدل مذکور در فواصل زمانی ماهانه، از دسته بندي گلبادهاي ماهانه ایستگاه ها و انتخاب یک نماینده براي هر کدام از این دسته بندیها استفاده شده است. بنابراین هر ایستگاه به گروههاي 4 الی 5 دستهاي تقسیم شده است - جدول - 2 و با گلبادهاي ماهانه متناظر مدلهاي ریاضی مزبور در محل ایستگاهها مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است.
مقایسه رژیم سرعت باد حاصل از دو نسخه مدل با اندازهگیري از طریق تهیه و بررسی نمودارهاي درصد فراونی ماهانه آنها میسر گشته است. همچنین گلبادهاي کلی مدلهاي ریاضی نسخههاي Original و Modified با گلبادهاي کلی سینوپتیکی همزمان مقایسه شدهاند تا تداوم و فراوانی باد جهات مختلف باد بدست آید - شکل 3 و . - 4 در ادامه تحلیل نتایج بدست آمده در برخی ایستگاه ها از جمله ایستگاه هاي ماهشهر، بوشهر، بندر دیر، جزیره ابوموسی و قشم به طور مختصر ارائه شده است. ایستگاه هاي فوق به این دلیل انتخاب شده اند که علاوه بر مقایسه نتایج حاصل در ایستگاه هاي واقع در خشکی و در دریا، بتوانند بخش هاي مختلف طول ساحل شمالی خلیج فارس را پوشش دهند.
