تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

مدلسازی اثر جریان های جزر و مدی بر تغییرات چگالی خلیج فارس با استفاده از مدل مایک

نویسندگان
امید ماه پیکر 1
محمدرضا خلیل آبادی 2
1 دانشجوی دکتری گروه فیزیک دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر
2 استادیار، مجتمع دانشگاهی هوادریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
10.52547/jgs.23.68.279
چکیده
الگوی جریان کلی خلیج فارس یک گردش پادساعتگرد است که نیروهای جزر و مد، تنش باد و گرما-شوری آن را تحت تأثیر قرار می‌دهند. با وجود اینکه نیروی جزر و مدی بیشترین سهم را در مقادیر سرعت جریان ایفا می‌کند ولی در بلندمدت دو نیروی دیگر بیشتر اثرگذار هستند. جزر و مد و چگالی پارامترهایی هستند که در بحث دریانوردی و کشتی­رانی بخصوص هنگام ورود کشتی­ ها به سواحل و مناطق کم­ عمق در جهت تعیین آبخور کشتی ­ها اهمیت فراوانی دارند. در این مطالعه با استفاده از مدل مایک که بر اساس حل سه‌بعدی معادلات ناویر استوکس، با فرض تراکم ­ناپذیری، تقریب بوزینسکی و فشار هیدرواستاتیک استوار است، جریانات خلیج فارس با در نظر گرفتن نیروهای جزر و مد، باد و گرما-شوری مدل‌سازی گردید. پس از پایداری مدل، اثرات نیروی جزر و مدی بر توزیع افقی و قائم چگالی طی مدت یک سال بررسی شد. نتایج نشان داد که وجود جزر و مد باعث می‌شود جهت‌گیری حرکت جریان منظم‌تر باشد و در غیاب آن اثر باد بر روی چگالی خصوصاً در فصل سرد منجر به تلاطم در سطح آب می‌شود. همچنین با حذف اثر جزر و مد سرعت جریان­ آب تا 75% کاهش می­یابد و چگالی آب یک تا دو کیلوگرم بر مترمکعب افزایش دارد. نیمرخ قائم چگالی نشان داد که خلیج فارس محیطی چگال­گرا است و در فصل سرد نسبت به فصل گرم چگال­گرا­بودن آن قوی‌تر است. میزان تأثیر نیروها نیز در نواحی مختلف خلیج فارس یکسان نیست؛ به‌طوری‌که اثرات جزر و مد بر تغییر چگالی در تنگه هرمز محسوس­تر و با حرکت به سمت داخل خلیج فارس از شدت اثر آن کاسته می­شود.
کلیدواژه‌ها
خلیج‌فارس
مدل‌سازی
مایک 3
چگالی
جزر و مد

عنوان مقاله English

Modeling of tidal currents effect on PersianGulf density using MIKE model

نویسندگان English

Omid Mahpeykar 1
Mohammadreza Khalilabadi 2
1 Ph. D. Student, Khorramshahr unoversity of marine science and technology
2 Assistant Professor, Malek-Ashtar University of Technology
چکیده English

General circulation of Persian Gulf has a cyclonic pattern that affected by tide, wind stress and thermohaline force. Although tidal force is very effective in values of current speed, but thermohaline force is dominant in long time because tidal forcing has a short period and returning nature. Tide and density parameters are important in navigating and shipping, especially when ships approaching the shore and shallow water to determine the drainage of them. In this study using the Mike model based on the three-dimensional solution of the Navier Stokes equations, assumption of incompressibility, Boussinesq aproximation, and hydrostatic pressure, Persian Gulf circulation modelled. After model stability, the effects of tidal force on horizontal and vertical distribution of density were investigated. Results show that forcing of tide caused current direction be regular and without tidal force, wind stress dominates on isopycnal and turbulent pattern forms in sea surface layer especially in cool season. Also, with the elimination of the tide effect, the velocity of current is reduced to 75% and the water density is increased to 1-2 kg/m3. Density profile show that the Persian Gulf is a baroclinic environment and it is stronger in cool season relative to warm season. The impact of forces is not the same in different regions of the Persian Gulf, so that the effects on the change in density in the Strait of Hormuz are more perceptible and moving inward to the Gulf, the intensity of its effect is reduced.

کلیدواژه‌ها English

PersianGulf
Modelling
MIKE 3
density
Tide
Arbic, B. K., Wallcraft, A. J., Metzger, E. J. (2010). Concurrent simulation of the eddying general circulation and tides in a global ocean model. Ocean Modelling. 32(3), 175–187.
Azizpour, J., Chegini, V., Khosravi, M., Einali, A. (2014). Study of the Physical Oceanographic Properties of the Persian Gulf, Strait of Hormuz and Gulf of Oman Based on PG-GOOS CTD Measurements, Journal of the Persian Gulf. Vol. 5, 12, 37-48.
Burchard, H. (2009). Combined effects of winds, Tide, and horizontal density gradients on stratification in estuaries and coastal seas. American Meteorological Society, Volume 39, 2117-2136.
Drake, P. T., Edwards, C. A., Barth, J. A. (2011). Dispersion and connectivity estimates along the U.S. west coast from a realistic numerical model. Journal of Marine Research. 69(1), 1-37.
Egbert, G. D., Ray, R. D. (2001). Estimates of M2 tidal energy dissipation from TOPEX/Poseidon altimeter data. Journal of Geophysical Research. 106(C10), 22475–22502.
Garrett, C., Kunze, E. (2007). Internal tide generation in the deep ocean. Annual Review of Fluid Mechanics. 39(1), 57–87.
Hermann, A. J., Stabeno, P. J., Haidvogel, D. B., Musgrave, D. L. (2002). A regional tidal/subtidal circulation model of the southeastern Bering Sea: Development, sensitivity analyses and hindcasting. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 49(26), 5945–5967.
Kampf, J., and M. Sadrinasab. (2006). The circulation of the Persian Gulf: A numerical study. Ocean Sci. 2, 1–15.
Kartadikaria, A. R., Miyazawa, Y., Varlamov, S. M., Nadaoka, K. (2011). Ocean circulation for the Indonesian seas driven by tides and atmospheric forcings: Comparison to observational data. Journal of Geophysical Research.116, C09009.
Kurapov, A. L., D. Foley, P. T. Strub, G. D. Egbert, Allen, J.S. (2011). Variational assimilation of satellite observations in a coastal ocean model off Oregon. Journal of Geophysical Research. Vol. 116, C0500, 1-19.
L’Hegaret, P., Carton, X., Louazel, S., Boutin, G. (2016). Mesoscale eddies and submesoscale structures of Persian Gulf Water off the Omani coast in spring 2011, Ocean Sci., 12, 687-701.
Pous, S., Carton, X., Lazure, P. (2012). A process study of the tidal circulation in the Persian Gulf. Open J. Mar. Sci. 2 (4), 131–140.
Pous, S., Carton, X., Lazure, P. (2013). A Process study of the wind-induced circulation in the Persian Gulf. Open J. Mar. Sci. 3 (1), 1–11.
Pous, S., Lazre, P., Carton, X. (2015). A model of the general circulation in the Persian Gulf and in the Strait of Hormuz: Intraseasonal to interannual variability. Continental Shelf Research. 94, 55–70.
Reynolds, R. M. (1993). Physical oceanography of the Gulf, Strait of Hormuz and the Gulf of Oman—Results from the Mt. Mitchell expedition. Mar. Pollut. Bull. 27, 35–59.
Suanda, S. H., Kumar, N., Miller, A. J., Di Lorenzo, E., Haas, K., Cai, D., Edwards, C. A.,...Feddersen, F. (2016). Wind relaxation and a coastal buoyant plume north of Pt. Conception, CA: Observations, simulations, and scalings. Journal of Geophysical Research: Oceans. 121, 7455–7475.
Swift, S. A., Bower, A. S. (2003). Formation and circulation of dense water in the Persian Gulf, Journal of geophysical research. Vol. 108, No. C1, 3004, 1-22.
Thoppil, P.G., Hogan, P.J. (2010). A modeling study of circulation and eddies in the Persian Gulf. J. Phys. Oceanogr. 40, 2122–2134.
Yao, F., Johns, W.E. (2010). A HYCOM modeling study of the Persian Gulf, Formation and export of Persian Gulf Water. J. Geophys. Res. 115, C110