(علمی - پژوهشی)

در این مقاله دقت روش‌های نیمه‌تجربی و عددی در پیش‌بینی مشخصات امواج ناشی از باد در بنادر امیرآباد و بوشهر مورد مطالعه، ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. در ابتدا مشخصات امواج با استفاده از داده‌های باد ایستگاه‌های همدیدی بابلسر و بوشهر و بکارگیری روش‌های نیمه‌تجربی SMB، SPM و CEM محاسبه شده است. به علاوه، مقادیر ارتفاع و دوره تناوب امواج پیش‌بینی شده با مشخصات ثبت شده توسط بویه‌های موج‌نگار امیرآباد، نکا و بوشهر مقایسه و خطاهای روش‌های نیمه‌تجربی تعیین شده است. سپس نتایج حاصل از روش‌های نیمه‌تجربی با مشخصات بدست آمده از پروژه مدلسازی امواج دریاهای ایران مقایسه شده است. مدلسازی مزبور با استفاده از داده‌های میدان باد ECMWF اصلاح‌شده و بکارگیری مدول SW نرم‌افزار MIKE۲۱ صورت گرفته است. ارزیابی کاملتری از نتایج بدست آمده، با تحلیل حدی مقادیر ارتفاع موج پیش‌بینی و اندازه‌گیری شده و محاسبه مقادیر ارتفاع موج شاخص با دوره‌های بازگشت ۲، ۵ و ۱۰ ساله بصورت کلی و جهتی صورت پذیرفته است.

طبق بررسی‌های انجام شده، روش SPM از بین روش‌های نیمه‌تجربی مناسب‌ترین روش برای تعیین مشخصات امواج بندر امیر‌آباد و روش‌‌های نیمه‌تجربی SMB و SPM به ترتیب مناسب‌ترین روش‌ها برای تعیین ارتفاع‌ و دوره تناوب‌ امواج بندر بوشهر می‌باشند. مقایسه نتایج روش‌های نیمه‌تجربی و عددی نشان می‌دهند که خطای روش‌های‌ نیمه‌‌تجربی در پیش‌بینی مشخصات امواج بندر امیرآباد حدود دو برابر خطای روش عددی است، در صورتی‌که مقادیر بدست آمده از روش‌های نیمه‌تجربی و عددی در بندر بوشهر اختلاف کمی داشته و با مقادیر اندازه‌گیری شده همخوانی دارند. مطالعات نشان می‌دهند که علت اصلی خطای روش‌های نیمه‌تجربی نامناسب بودن میدان باد ورودی است و پیش‌بینی می‌شود در صورت مناسب بودن آمار باد موجود در منطقه، اختلاف ارتفاع موج پیش‌بینی شده به وسیله روش‌های نیمه‌تجربی و عددی قابل قبول باشد.

مقاله حاضر به معرفی شبیه سازی ۱۱ ساله پیوسته اقلیم امواج از سال ۱۹۹۲ تا سال ۲۰۰۲ در خلیج فارس و دریای عمان با استفاده از داده‌های ورودی دریافتی از مرکز اروپایی پیش‌یابی میان مقیاس جوی (European Center for Medium-Range Weather Forecasts) می‌پردازد. میدان باد در ارتفاع ۱۰ متری این مرکز به همراه شرط مرزی طیفی موج بر روی عرض ۱۸ درجه شمالی، پس از پاره‌ای اصلاحات محلی به یکی از آخرین ویرایش‌های مدل عددی نسل سوم موج اعمال گردیده است. شبیه‌سازی جداگانه باد و موج طوفان‌های گرمسیری رخ داده در ۳۰ سال اخیر در شمال اقیانوس هند که تاثیرگذار بر منطقه دریای عمان می‌باشند نیز انجام شده و شرط مرزی مدل پیوسته در بازه‌های زمانی وقوع این طوفان‌ها اصلاح گردیده است. برای ارزیابی دقت میدان باد ورودی و میدان موج شبیه‌سازی شده از داده‌های محلی و ماهواره‌ای باد و موج استفاده شده است. سپس مشخصات امواج در دوره بازگشت‌های مختلف با استفاده از تحلیل مقادیر حدی محاسبه گردیده است. به منظور برآورد اهمیت و بزرگی طوفان‌ها در هر جهت، تحلیل مقادیر حدی کل منطقه پس از دسته‌بندی جهتی موج نیز انجام شده است. در پایان برنامه‌ای کامپیوتری با نام اطلس امواج دریاهای ایران برای استفاده در مقاصد مهندسی و مدیریتی برای عموم کاربران تهیه گردیده است.

هدف از این مطالعه، شبیه‌سازی میدان باد حاصل از توفان گنو و امواج ناشی از آن در دریای عمان می‌باشد. میدان باد این توفان با استفاده از مدل CGW از نرم افزار مایک ۲۱ و اطلاعات مسیر حرکت توفان گنو و اطلاعات باد ماهواره‌ای QuikSCAT شبیه‌سازی می‌شود. سپس با استفاده از مدل نسل سوم موج SW از نرم افزار مایک ۲۱ و میدان باد شبیه‌سازی شده گنو و شرایط مرزی موج مستخرج شده از مدل ECWMF، امواج ناشی از این طوفان شبیه‌سازی می‌شوند. میدان باد شبیه‌سازی در چابهار با انداره‌گیریهای انجام شده توسط ایستگاه سازمان هواشناسی مقایسه شده و تطابق نسبتا خوبی را از لحاظ سرعت باد بیشینه نشان می‌دهد. مدل‌سازی موج نشان می‌دهد که در اثر وقوع این توفان موجهای بیشینه با ارتفاع مشخصه ۵/۱۰ متر در دریای عمان و ۸/۳ متر در بندر چابهار ایجاد می‌شوند. این نتایج در مقایسه با برداشت بویه‌ای در بندر چابهار حدود ۱۲ درصد بیشتر است که در جهت اطمینان می‌باشد. عدم مشخص بودن شعاع سیکلون در پیش‌بینی‌های هواشناسی قبل از وقوع توفان و کم بودن نقاط اندازه‌گیری باد در دریای عمان از محدودیت‌های انجام این تحقیق می‌باشد. با داشتن اطلاعات مربوط به پیش‌بینی وقوع توفان و با اجرای مدل موج قبلا واسنجی شده می‌توان ماکزیمم ارتفاع موج مشخصه محتمل در سواحل کشور را پیش‌بینی نموده و درصورت لزوم هشدار‌های لازم قبل از وقوع توفان به مردم مستقر در سواحل در معرض خطر برای تخلیه ارائه کرد.

هدف از این مطالعه، بررسی کیفیت آمار باد ماهوارهQuikSCAT در دریاهای مجاور ایران (دریای خزر، خلیج فارس و دریای عمان) می‌باشد. داده‌های باد این ماهواره با داده‌های ایستگاههای سینوپتیک در سواحل ایران مقایسه شده‌اند. بدین منظور اختلاف زمانی و مکانی بین مشاهدات ایستگاههای سینوپتیک و داده‌های ماهواره‌ای به ترتیب به یک ساعت و ۴۵ کیلومتر محدود گردید. همچنین این داده‌ها با داده‌های مدلهای عددی باد ECMWFو  NCEP/NCARنیز مقایسه گردیدند. بصورت کلی میانگین و انحراف معیار سرعت باد ماهواره QuikSCAT از سرعت باد ایستگاههای سینوپتیک و مدلهای عددی بیشتر می‌باشد. دقت این میدان باد در دریاهای جنوبی بیشتر از دریای خزر است. دقت مربوط به جهت باد در بادهای با سرعت ضعیف از بادهای با سرعت متوسط و قوی کمتر می‌باشد. سرعت باد  QuikSCATدر محدوده بین ۵ الی ۱۵ متر برثانیه در دریاهای جنوبی از دقت خوبی برخوردار می‌باشد. فاصله نسبتا زیاد بعضی از ایستگاههای سینوپتیک تا نزدیکترین سلول برداشت باد ماهواره‌ای از محدودیتهای انجام این تحقیق می‌باشد. این مطالعه برای اولین بار در دریاهای ایران انجام گرفته است. این میدان باد پس از کنترل کیفیت، میتواند بعنوان یکی از منابع اصلی در مدل‌سازی به منظور پیش‌یابی و پیش‌بینی موج بکار رود.