مدل سه بعدی گردش آب با الگوی باد متغیر در دریای خزر

در این تحقیق یک مدل عددی آامپیوتری جهت پیش بینی گردش آبها بصورت سه بعدی ناشی از وزش باد متغیر ارائه می شود و نتایج حاصل از آن در مقایسه با مشاهدات ، مورد بحث قرار می گیرد.مدل عددی مذآور بر اساس معادلات حاکم بر جریان و توزیع دما با روش تفاضل محدود با فرض ΔY, ΔX ثابت و ΔZ متغیر استوار است و از معادلات اندازه حرکت ، تاوایی ، انرژی پیوستگی و ر وابط تنش در سطح ، کف و لایه های میانی استفاده شده است . لزجت افقی و عمودی و ضریب پخش تلاطمی بر اساس فرمولهای استفاده شده توسط بنت در دریاچه آنتریو ( ١٩٧٧ ) مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به ابعاد دریای خزر در مدل عددی ، پارامتر کوریولیس متغیر و همچنین ا ز فرضیاتی مانند هیدروستاتیک تقریب صفحه بتا و تقریب بوسینسک استفاده شده است. برای کنترل برنامه از چند آزمایش ساده با شرایط مرزی مشابه دریای خزر ، استفاه شد . در آزمایش اول میدان محاسباتی بصورت مکعب مستطیل با طول ١٠٠٠ و عرض ٥٠٠ کیلومتر و حداکثر عمق ١٠٠ متر در نظر گرفته شده است . باد با سرعت ثابت در خلاف جهت محور x ها در نظر گرفته شده است . در آزمایش دوم مکعب مستطیلی بابعاد 500*500 کیلومتر و عمق ٢٥٠ متر که باد بصورت کاملاً چرخشی در تمام سطح وجود دارد مورد استفاده قرار گرفت. برای مدل سازی دریای خزر ، شبکه بندی حوزه در سطح افقی با ابعاد 10*10 کیلومتر و در جهت قائم در ١٠ لایه با ضخامت های متغیر از سطح به کف بهخ ترتیب : 500،250،150،100،60،30،20،10،5 و بالاتر از 500 متر در نظر گرفته شده اند . داده های باد شامل سرعت ، جهت و دمای آب که مربوط به روز پان زدهم شهریور سال ١٣٧٤ در ساعت های 12،6 و 18 بود که از طریق ایستگاه های همدیده ای حاشیه دریای خزر و گشت دریای حاجی علی اف ، گردآوری شده است . با استفاده از نقشه هیدروگرافی دریای خزر با مقیاس١:١٥٠٠٠٠٠ و تعیین مرز حوزه ، خطوط تراز و ارتفاع در محدوده مورد نظر استخراج و بعد از اسکن ، در محیط نرم افزاری R2V و Mapinfo رقومی گردید سپس با استفاده از نرم افزار Arc View Gis با روش شبکه نامنظم مثلثی (TIN) مدل رقومی ارتفاع حوزه در ابعاد 10*10 کیلومتر تهیه شد. اطلاعات باد ساحلی اندازه گیری شده با تصحیحا ت اعمالی بر داده ها به باد دور از ساحل تبدیل و به روش درون یابی با استفاده از عکس مربع فاصله ، توزیع مکانی سرعت باد در سطح حوزه دریای خزر بدست آمد. مدل بر اساس مشاهدات و گزارشات موجود مورد ارزیابی قرار گرفته است. با بررسی وضعیت جریان در چند لایه به بررسی س رعت ها در برش طولی و برشهای عرضی در ناحیه شمالی ، میانی و جنوبی می پردازیم . نتایج وجود سلولهای گردشی را به طور پاد ساعت گرد در سه ناحیه فوق نشان می دهد و اینکه گردش با عمق بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد . نتایج حاصل از حل عددی معادله دما با اطلاعات حاصل از مشاهدات گشت دریایی ، مقایسه شده و تغییرات دما در لایه های مختلف در برشهای عرضی و طولی ، همخوانی نسبتاً قابل قبولی از مدل را با مشاهدات بیان می آند