(علمی - پژوهشی)

دریاچه ارومیه دارای ویژگی‌های خاص طبیعی، هیدرودینامیکی و زیست ‌محیطی است که آن ‌را از سایر دریاچه‌های جهان متمایز می‌سازد. احداث میانگذر شهید کلانتری در این دریاچه می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر رژیم طبیعی آن داشته باشد. تغییر احتمالی شرایط زیست‌ محیطی، تغییر در هیدرولیک و گردش طبیعی آب و ... از جمله اثرات ساخت میانگذر بر ویژگی‌های دریاچه هستند. مطالعه الگوی جریان در دریاچه ارومیه از اهمیت خاصی برخوردار است و چنین مطالعه‌ای می‌تواند به‌ عنوان مبنایی برای سایر مطالعات وابسته تلقی شود.

در این تحقیق، مدل‌سازی هیدرودینامیک دریاچه توسط نرم‌افزار MIKE۲۱ به ‌صورت دو‌بعدی در سطح انجام شده و الگوی جریان دریاچه در یک‌سال شاخص در شرایط متعارف محیطی تعیین شده است. سپس تاثیر نسبی تعدادی از عوامل بوجود آورنده جریان بررسی شده است. مشاهده شده است که، مدل دوبعدی به لحاظ بدست دادن نتایج نزدیک به واقعیت مقادیر سرعت و تراز دریاچه مدل مناسبی برای هیدرودینامیک دریاچه ارومیه است. همچنین در شرایط متعارف، باد اصلی‌ترین عامل بوجود آورنده جریان است و برای بدست آوردن پارامترهای طراحی وابسته به جریان در دریاچه توجه به آن ضروری است.

هرچند به منظور بررسی پاسخ سیستم­های دینامیکی تحت بار موج تصادفی دریا، می­توان از روشهای عددی نظیر روش بتا- نیومارک استفاده نمود، ولی به علت ضرورت انجام تحلیل­ سیستم­ سازه دریایی برای دوره­های طولانی زمان، به منظور مطالعات خستگی، استفاده از روشهای ساده پایدار برای تحلیل عددی، دارای اهمیت خاصی می­باشد. روش اصلاح شده اولر (MEM) یک فرایند عددی ساده است که می توان آن را به طور کارآمدی برای تحلیل­های دینامیکی سازه­ها در حوزه زمان مورد استفاده قرار داد. همچنین این روش برای تحلیل دینامیکی سیستم­هایی که دارای پارامترهای وابسته به زمان هستند، بسیار کارا می­باشد. یک نکته مهم در این خصوص عبارتست از بررسی همگرای و پایداری روش برای سیستم­های دینامیکی شدیداً غیر خطی دارای فرکانس­های بالا که مقادیر اولیه و یا گام زمانی بزرگی برای حل معادلات دیفرانسیل آنها در نظر گرفته شود. در این مقاله پایداری روش اصلاح شده اولر برای حل معادله دیفرانسیل حرکت سیستم دینامیکی غیر خطی سکوی پایه کششی (TLP) تحت بار تصادفی دریا ارائه شده است. نکته کلیدی در خصوص پایداری روش MEM برای حل مسأله مورد نظر این است که بیشینه فرکانس سیستم به حد بالای ۵/۰ هرتز محدود است. معیار پایداری و همگرایی روش مورد نظر و گام زمانی بحرانی در قالب مثال عددی مورد بررسی قرار می­گیرد.

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.