بخشی از مقاله
چکیده
در راستای هدف این مطالعه که عمقیابی با استفاده از ماهوارههای ارتفاعسنجی است، در ابتدا با آنالیز دادههای ماهوارههای ارتفاع-سنجی T/P ٌ، Jason 1 و Jason 2 سطح متوسط دریا تعیین گردید. ارتفاع ژئوئید، از تفاضل دو سطح متوسط دریا و توپوگرافی دینامیکی متوسط دریا قابل محاسبه است که بدین منظور از مدل جهانی توپوگرافی دینامیکی متوسط MDT-DTU-2010 استفاده شد. برای بررسی میزان صحت ارتفاع ژئوئید محاسبه شده با مدل ژئوئیدی EGM08 مقایسه گردید.
به منظور تعیین آنامولی جاذبه از فرمول معکوس وینینگ-مینز، شیب ژئوئید در دو راستای شمالی- جنوبی - مولفه نصف النهاری - و شرقی- غربی - مولفه قائم اولیه - محاسبه و در ادامه آنامولی جاذبه با حل فرمول معکوس وینینگ-مینز توسط تبدیل فوریه سریع تعیین گردید. با انتخاب پارامترهای موثر در رابطهی Parker-Oldenburg عمق در منطقه ی مورد مطالعه بدست آمد. برای اعتبار سنجی، عمق محاسبه شده با مدلهای جهانی عمق Etopo و Gebco در دو محدودهی متفاوت مقایسه گردید که در محدوده انتخابی اول به ترتیب 241 RMSE متر و 120متر و در محدوده انتخابی دوم به ترتیب 110RMSE متر و 140 متر می باشد.
-1 مقدمه:
عمقیابی در دریا همواره یکی از چالشهای مهم دریانوردان و محققان علوم دریایی بوده که به همین دلیل توسعه و پیشرفت روشهای تعیین عمق در دریا چشمگیر بوده است. استفاده از روش عمقیابی صوتی با شناورها بسیار پر هزینه، زمان گیر و در عمقهای بالا غیرعملی می باشد. این مسئله باعث میشود روشهای صوتی در نزدیکی سواحل و عمق-های میانی انجام شود.
در این مطالعه، عمقیابی با استفاده از ماهوارههای ارتفاعسنجی صورت گرفته است. تاکنون مطالعات زیادی در این زمینه صورت گرفته است که می توان در ادامه به آنها اشاره کرد . هوانگ در سال 1999 میلادی مدل عمقیابی را در جنوب دریای چین با استفاده از ماهوارههای ارتفاعسنجی تعیین نمود. در این مطالعه یک روش جدید با تلفیق دادههای ماهوارههای ارتفاع سنجی، دادههای عمقیابی محلی و مدل عمق ETOPO5 به کار برد که با توجه به نتایج بدست آمده مدل محاسبه شده را کارآمد قلمداد کرد.
آقایان اسمیت و سندول در سال 1994 میلادی با استفاده از ماهوارههای ارتفاعسنجی ، آنامولی جاذبه را تعیین کردند و در ادامه با تلفیق دادههای عمق محلی، مدل عمقیابی را تعیین کردند
آقای سیدریس و همکاران در سال 2002 میلادی با استفاده از آنامولی جاذبه بدست آمده از ماهواره ارتفاعسنجی توپوگرافی بستر دریا را بهبود دادند
آقای شرنینگ و همکاران در سال 1994 با استفاده از آنامولی جاذبه و روش کالوکیشن کمترین مربعات عمق بدست آمده را در دریای مدیترانه بهبود داد .[4] امروزه با ورود ماموریت های ماهوارهای جدید نظیر Cryo-Sat 2 که دادههای با تراکم زیاد وصحت بالا تولید می کند می توان به دقت بهتری برای مدلسازی عمق رسید
با استفاده از ماهوارههای ارتفاعسنجی سطح لحظهای آب - Sea Surface Height - تعیین میشود که با آنالیز سطح لحظهای آب میتوان به سطح متوسط دریا ٍرسید. .با محاسبه سطح متوسط دریا و تفاضل آن با توپوگرافی دینامیکی متوسط، ارتفاع ژئوئید بدست میآید. در این مطالعه از مدل توپوگرافی دینامیکی متوسط ارائه شده توسط دانشگاه فنی دانمارک استفاده شده است. مدل MDT-DTU-2010 از تفاضل مدل MSS-DTU-2010 - سطح متوسط دریا - و مدل ژئوئیدی EIGEN-6c در شبکه ای از نقاط 1 دقیقهای بدست آمده است
مدلٍ EGM08 با استفاده از هارمونیکهای کروی، پتانسیل ثقل زمین را محاسبه میکند. در این روش از مدل ترکیبی سرشکنی کمترین مربعات به منظور ترکیب مدلهای گرانی ITG-GRACE03S و ماتریس کووریانس مربوطه، با دادههای آنامولی گرانی هوای آزاد موجود بر روی یک شبکه پنج دقیقه ای استفاده می شود. شبکه یاد شده از تلفیق دادههای زمینی، ماهوارههای ارتفاعسنجی و دادههای هوایی به دست آمده اند. در مناطقی که قدرت تفکیک مکانی داده-های گرانی کم است، اطلاعات گرانی به دست آمده از توپوگرافی منطقه را مورد استفاده قرار میدهند. مدلٍEGM08 تا مرتبه و درجه 2159 کامل شده است. همچنین ضرایب تا درجه 2190 و مرتبه 2159 در این مدل وجود دارد
مدلسازی میدان ثقل همواره یکی از مسائل مهم علوم زمینی بوده و نیازمند مشاهدات زمینی، ماهوارهای، دریایی، فضایی میباشد. ماموریتهای ماهوارههای Goce، Grace و Champ بیانگر اهمیت این موضوع میباشد. با توجه به عدم دقت کافی مشاهدات ثقلی دریایی، بوسیلهی ماهوارههای ارتفاعسنجی میتوان میدان ثقل دریایی را مدلسازی کرد.
ماهوارههای ارتفاعسنجی امکان اندازهگیری تغییرات سطح آب دریا را با دقت بالایی دارند که بدین ترتیب می توان با استفاده از این مشاهدات شیب ژئوئید را در راستای شمالی جنوبی و شرقی غربی تعیین نمود ومیتوان با استفاده از فرمول معکوس استوکس و همچنین فرمول معکوس وینینگ مینز به آنامولی جاذبه که یکی از پارامترهای مهم میدان ثقل میباشد رسید
مسئله معکوس یک تکنیک کلاسیک و در حال توسعه در علوم ژئوفیزیک بویژه در بحث اکتشافات میباشد . روش Parker-Oldenburg یکی از مشهورترین روشهای مسئله معکوس برای تعیین عمق با استفاده از آنامولی جاذبه است
Etopo مدل جهانی توپوگرافی بستر دریا بر روی شبکهای است که ابعاد هر سلول آن یک ثانیه کمانی است. این مدل توسط مرکز ملی دادههای ژئوفیزیکی - NGDC - و سازمان ملی اقیانوسی و جوی - NOAA - توسعه یافته است. مدل Etopo از مجموعه دادههای مختلف جهانی و منطقهای تهیه شده است که به یک سطح مبنای افقی و ارتفاعی رایج انتقال داده شدهاند. از جمله اهداف تولید این مدل می توان به پیش بینی، مدل سازی و هشدار سونامی و مدل سازی جریانهای اقیانوسی اشاره کرد
-2 روشها
-2-1 محاسبه ژئوئید از ماهوارههای ارتفاعسنجی
کمیت مشاهداتی در ماهوارههای ارتفاعسنجی ارتفاع ماهواره تا سطح آب میباشد که آن را برد ماهواره مینامیم. از آنجایی که ارتفاع ماهواره در مدار از سطح بیضوی تعیین میشود میتوان ارتفاع سطح آب را در نقطه مشاهداتی نسبت به بیضوی مرجع از رابطه 1-2 بدست آورد
