بررسی پروفیل‌های قائم سرعت صوت و تشکیل کانال صوتی در منطقه خلیج فارس

بررسی پروفیل‌های قائم سرعت صوت و تشکیل کانال صوتی در منطقه خلیج فارس

عنوان : اثر جریان ناشی از تغییر چگالی در تشکیل کانال صوتی در منطقه خلیج فارس

چکیده

به منظور بررسی اثر جریان آب ناشی از تغییرات چگالی در تشکیل کانال صوتی ، از داده های دما ، شورای و چگالی و سرعت صوت استفاده می شود که ان داده توسط گشت دریایی ROPME در تابستان 2001 جمع آوری شده است بنابه کنتورهای رسم شده دما ، شوری ، چگالی ، در عمق 20 متر ، سه نوع جریان ناشی از تغییرات چگالی در این منطقه وجود دارد.

نوع اول : جریان سرد و شیرین از دریای عمان به حوضه ی آبی خلیج فارس که در اثر ناپایداری دینامیکی ( تغییر نیروی کوریولیس) به وجود می آیند. (جریان بزرگ مقیاس) در اثراین نوع جریان ، بنا به دیاگرام های دو بعدی دما و سرعت صوت ، دما با افزایش عمق کاهش خواهد یافت ( تشکیل لایه ی ترموکلاسین) و به تبع آن سرعت صوت نیز کاهش خواهد یافت که در نواحی تنگه هرمز و ایستگاه های شمال خلیج ایجاد می شود. در اثر این نوع جریان بنابه پروفیل های سرعت صوت ، دو نوع کانال صوتی سطحی در ایستگاههای 56 و 69 تشکیل خواهد شد.

نوع دوم : جریان میان مقیاس می باشد که در اثر ورود آب رودخانه ها به حوضه ی آبی خلیج ، بوجود می آید این نوع جریانات ، به صورت حلقه های آب سردند که باعث افزایش سرعت صوت و همچنین اغتشاش و نوسان در امواج صوتی خواهند شد. که این نوع جریانات بیشتر در راس و نواحی مرکزی خلیج شکل می گیرد.

نوع سوم : جریانات ریز مقیاس است که در اثر ناپایداری استاتیکی تشکیل خواهد شد آب شور و گرم از اعماق به طرف دهانه ی تنگه هرمز حرکت می کند که منجر به افزایش سرعت صوت و ثابت ماندن آن همراه با افزایش عمق خواهد شد. در این نواحی به دلیل تغییرات ناچیز سرعت صوت کانال صوتی تشکیل نخواهد شد.

کلید واژه : شوری – دما – جریان ناشی از اختلاف چگالی – کانال صوتی سطحی

مقدمه:

در این پیش درآمد و مقدمه‌ی کوتاه، بیان تحلیل جریانات ناشی از تغییرات چگالی در تشکیل کانال صوتی کاری بس دشوار است، چرا که مطلبی دراین باب چنان گسترده و فراخ نیست نیز در قیاس با موارد مشابه چیزی جز همان پیشگفتار کوتاه نمی‌باشد.

این مقدمه آغازنامه و حاشیه‌ای است بر تحلیل علمی. گزارش از جستجو و کنکاش شخصی که امیدوارم انتهای آن به گوشه‌ای از افق شفاف علم فیزیک دریا متصل شود.

اما چرا موضوع جریانات ناشی از تغییرات چگالی؟چرا کانال صوتی؟ و چرا اثر این نوع جریان در تشکیل کانال صوتی؟ گذشته از علاقه‌مندی و دلبستگی من به این مبحث، مطالعه و پژوهش درباره‌ی بررسی جریانات دریایی و خواص فیزیکی دریاها و اقیانوس‌ها مانند سرعت انتشار صوت و چگالی و دما و شوری و عواملی مانند آن، همواره مهم‌ترین مسائل ذهنی نویسنده‌ی این سطور بوده است. علاوه بر آن، تحقیق و پژوهشی در این زمینه، بخصوص در منطقه‌ی خلیج فارس، انجام نگرفته است. البته تحقیقاتی در زمینه‌ی تشکیل کانال صوتی و اقیانوس در دریای سیاه صورت گرفته است. بعنوان مثال اشخاصی همچون، A.widtfeldt و M.J.Jacobson در زمینه‌ی مشخصات صوت در هنگام عبور جریان یکنواخت از یک اقیانوس عمیق و همچنین تشکیل کانال صوتی انجام داده‌اند.

منطقه‌ی خلیج فارس از نظر نظامی و سوق‌الجیشی و همچنین ارتباط با دریای آزاد، بسیار حائز اهمیت می‌باشد، همچنین از لحاظ کشتیرانی و شیلات بسیار مورد توجه است. بنابراین بررسی اثر جریانات ناشی از تغییرات چگالی،‌ که جریانی غالب در منطقه به شمار می‌آید در تشکیل کانال صوتی اهمیت بسزایی دارد.

خلیج فارس به دلیل داشتن عمق کم (آب کم عمق)و جریانات ناشی از تغییرات چگالی (از نوع بزرگ مقیاس) بیشتر در سطح، وجود دارد که منطقه‌ی وسیعی را تحت پوشش و تأثیر خود قرار می‌دهد. جریان این نوع توده‌ی آب و همچنین جریانات از این نوع اما با مقیاس‌های دیگر (میان مقیاس – ریز مقیاس) باعث تغییر سرعت انتشار صوت خواهد شد. با دانستن نحوه‌ی تغییرات سرعت انتشار صوت، می‌توان تشکیل کانال صوتی را در مناطق و ایستگاه‌های مختلف پیش‌بینی نمود.

برای این کار از مدل هانتر و همچنین داده‌‌های مربوط به دما و شوری و سرعت صوت و چگالی که توسط گشت دریایی ROPME از 81 ایستگاه طی دو مرحله Leg1 , Leg1 در تابستان 2001، جمع‌آوری شده استفاده می‌نماییم. با رسم نمودارهای دو بعدی سرعت صوت، دما، شوری و چگالی برحسب عمق (پروفیل‌های قائم) برای هر ایستگاه که توسط نرم‌افزار excel صورت می‌گیرد و همچنین رسم کنتورهای دما و شوری و سرعت صوت و چگای در عمق 20 متری از طریق نرم‌افزار Arcuv و مطلب به تحلیل و بررسی موضوع مورد تحقیق پرداخته و سپس با استفاده از رسم نمودارهای چهار بعدی سرعت صوت و چگالی برحسب طول و عرض جغرافیای و عمق، می‌توان بحث را تکمیل نموده و نتایج کار را تأیید نمود. این نمودارها با استفاده از نرم‌افزار عصبی برای کل منطقه رسم شده است.

با ورود توده ی آب غیریکنواخت ، دما و سرعت صوت کاهش می یابد خطوط هم دما و هم سرعت در شکل ، بیان گراین موضوع می باشد. اما بنا به دیاگرام های رسم شده ی سرعت صوت و دما ، لایه ی ترموکلاین موقتی در ایستگاه های نزدیک دهانه ی تنگه هرمز و لایه ی ترموکلاین نسبتا قوی در ایستگاه های نواحی شمالی خلیج ، خواهیم داشت از آن جا که سرعت صوت ، به شدت تابع دماست ، با کاهش دما ، سرعت صوت نیز کاهش خواهد یافت که در اثر ورود آب رودخانه های نواحی شمالی خلیج ، به میزان این کاهش ، امروزه خواهد شد.همچنین دو کانال صوتی سطحی در ایستگاه های 56 و 69 را خواهیم داشت . ضخامت این دو کانال بسیار کم بودن و از طرفی موقتی نیز می باشد. در ایستگاه های نواحی راس خلیج ، بنا به کنتورهای رسم شده ی چگالی ، شاهد حلقه های جریان آب سرد خواهیم بود . این حلقه ها به دلیل ورود آب رودخانه هایی همچون کارون بوجود می آید. در این نواحی ، سرعت صوت نسبت به نواحی قبل ، افزایش می یابد. اما بنا به دیاگرام های دوبعدی ، سرعت صوت ، با افزایش عمق ، تغییر چندانی نمی کند بجز در ایستگاه خاص که آنهم به دلیل وجود حلقه های جریان، باعث نوسانات و اغتشاشات و کاهش سرعت صوت خواهند شد. با حرکت به طرف ایستگاه های نواحی جنوبی خلیج ، حلقه های جریان به تدریج از بین می روند و انرژی شان را به محیط می دهند. در اثر ناپایداری که به علت تغییرات دما و شوری ایجاد می شود جریان آب شور را از اعماق به طرف نواحی جنوب شرقی خلیج خواهیم داشت. در ایستگاه ها ی این نواحی سرعت صوت با افزایش عمق تقریبا ثابت است. بنابراین کانال صوتی در این نواحی تشکیل نمی شود. ( بعنوان نمونه پروفیل دوبعدی ، دما ،شوری ، سرعت صوت و چگالی برای ایستگاه 55 ، 56 ، 40 در شکل (20101) آورده شده است.

عنوان: بررسی پروفیل های قائم سرعت صوت و تشکیل کانال صوتی در منطقه خلیج فارس

1- افشین محسنی آراسته، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران – شمال

2- منیره سادات کیایی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم – تحقیقات

چکیده

یکی از ویژگی های مهم اقیانوس، قابلیت انتشار صوت می باشد. اقیانوس ها به دلیل داشتن قابلیت تراکم پذیری، امواج صوتی را در آب، به مراتب بهتر از هوا، منتشر
می کنند. شوند. این نوع امواج، با اتلاف بسیار کم، در مسافت های طولانی انتشار می یابند. بررسی این ویژگی در مناطق آبی، بالاخص در مناطق کم عمق آبی نظیر خلیج فارس، بسیار مورد توجه و حائز اهمیت است.

در این مقاله با استفاده از نتایج حاصل از اندازه گیری های دما و شوری که توسط گشت دریایی ROPME در اگوست سال 2001 برای منطقه خلیج فارس گردآوری شده، میدان سرعت محاسبه و نتایج به صورت نمودارهایی ارائه گردیده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که سرعت صوت وابستگی شدید به دما دارد. همچنین از طریق رسم پروفیل های سرعت صوت، دو کانال صوتی سطحی در ایستگاه های 56 و 69 مشاهده گردیده است. با رسم نمودار چهار بعدی سرعت صوت، توسط نرم افزار شبکه ی عصبی، این نتیجه حاصل شده که در ایستگاه های نزدیک دهانه ی تنگه هرمز و نواحی شمالی با تشکیل لایه ی ترموکلاین، به شدت، از سرعت صوت کاسته شده و با حرکت به طرف نواحی مرکزی و جنوبی بخصوص جنوبی سرعت صوت افزایش می یابد.

کلمات کلیدی: سرعت صوت – کانال صوتی سطحی – دما – شوری

مقدمه:

ازآنجایی که سرعت صوت، جزء خواص مهم فیزیکی آب، محسوب می شود لذا بررسی آن طی سال های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان وپژوهشگران می باشد. دربسیاری از مناطق آبی دنیا، این کار از طرق مختلف انجام گرفته، که می توان، دریای بالتیک، سیاه و همچنین اقیانوس اطلس، که توسط دونفر به نام های M.J.Jacobsom, A.Widtfeldt درسال 1998 انجام گرفته را نام برد. تحقیق وپژوهش درباره ی سرعت انتشار صورت و همچنین تشکیل کانال صوتی در منطقه ی آبی خلیج فارس به دلیل اهمیتی که منطقه، از نظر نظامی، شیلات و مخابرات دریایی دارد. بسیار مورد توجه
می باشد و این که تا به حال، تحقیقی دراین زمینه، انجام نگرفته، بسیار حائز اهمیت است. به منظور بررسی وتحقیق این موضوع، از داده های مربوط به دما، شوری، سرعت صوت که توسط گشت دریایی ROPME در تابستان 2001 گردآوری شده، استفاده می شود. با رسم دیاگرام های دما، شوری و سرعت صوت توسط نرم افزار excel و همچنین نمودار چهاربعدی سرعت صوت، توسط نرم افزار شبکه عصبی برای تمام ایستگاه های منطقه، موضوع را مورد بحث وبررسی قرار می دهیم.

بحث و نتیجه گیری:

از آن جایی که خلیج فارس، جزء مناطق کم عمق آبی است، کانال صوتی از نوع داخلی یا عمیق در آن تشکیل نمی شود وفقط کانال های صوتی از نوع سطحی، آن هم موقتی تشکیل می شود.با ورود آب سرد و شیرین دریای عمان و رودخانه های حاشیه ی خلیج، به حوزه ی آبی منطقه، دما کاهش می یابد و به علت کاهش دما، سرعت صوت نیز کاهش یافته و کانال صوتی سطحی تشکیل خواهد شد. با داشتن داده های دما و شوری در فصل زمستان می توان پیش بینی نمود که به دلیل کاهش آب های ورودی و ریزش باران و برف و قوی شدن بادها دما و به تبع آن سرعت صوت نرخ کاهشی را نشان نخواهد داد.

بنابراین در فصل زمستان، کانال صوتی تشکیل نخواهد شد. نتیجه این که، در طی سال، در منطقه ی خلیج فارس، به دلیل عمق بودن، کانال صوتی تشکیل نخواهد شد و اگر هم تشکیل شود در فصل زمستان و آن هم با ضخامت بسیار کم و به صورت موقتی خواهد بود.

خرید فایل