اثر جريان ناشي از تغيير چگالي در تشکيل کانال صوتي در منطقه خليج فارس

چکيده
به منظور بررسي اثر جريان آب ناشي از تغييرات چگالي در تشکيل کانال صوتي ، از داده هاي دما ، شوراي و چگالي و سرعت صوت استفاده مي شود که ان داده توسط گشت دريايي ROPME در تابستان ۲۰۰۱ جمع آوري شده است بنابه کنتورهاي رسم شده دما ، شوري ، چگالي ، در عمق ۲۰ متر ، سه نوع جريان ناشي از تغييرات چگالي در اين منطقه وجود دارد.

نوع اول : جريان سرد و شيرين از درياي عمان به حوضه ي آبي خليج فارس که در اثر ناپايداري ديناميکي ( تغيير نيروي کوريوليس) به وجود مي آيند. (جريان بزرگ مقياس) در اثراين نوع جريان ، بنا به دياگرام هاي دو بعدي دما و سرعت صوت ، دما با افزايش عمق کاهش خواهد يافت ( تشکيل لايه ي ترموکلاسين) و به تبع آن سرعت صوت نيز کاهش خواهد يافت که در نواحي تنگه هرمز و ايستگاه هاي شمال خليج ايجاد مي شود. در اثر اين نوع جريان بنابه پروفيل هاي سرعت صوت ، دو نوع کانال صوتي سطحي در ايستگاههاي ۵۶ و ۶۹ تشکيل خواهد شد.
نوع دوم : جريان ميان مقياس مي باشد که در اثر ورود آب رودخانه ها به حوضه ي آبي خليج ، بوجود مي آيد اين نوع جريانات ، به صورت حلقه هاي آب سردند که باعث افزايش سرعت صوت و همچنين اغتشاش و نوسان در امواج صوتي خواهند شد. که اين نوع جريانات بيشتر در راس و نواحي مرکزي خليج شکل مي گيرد.

نوع سوم : جريانات ريز مقياس است که در اثر ناپايداري استاتيکي تشکيل خواهد شد آب شور و گرم از اعماق به طرف دهانه ي تنگه هرمز حرکت مي کند که منجر به افزايش سرعت صوت و ثابت ماندن آن همراه با افزايش عمق خواهد شد. در اين نواحي به دليل تغييرات ناچيز سرعت صوت کانال صوتي تشکيل نخواهد شد.
کليد واژه : شوري – دما – جريان ناشي از اختلاف چگالي – کانال صوتي سطحي

مقدمه:
در اين پيش درآمد و مقدمه‌ي كوتاه، بيان تحليل جريانات ناشي از تغييرات چگالي در تشكيل كانال صوتي كاري بس دشوار است، چرا كه مطلبي دراين باب چنان گسترده و فراخ نيست نيز در قياس با موارد مشابه چيزي جز همان پيشگفتار كوتاه نمي‌باشد.
اين مقدمه آغازنامه و حاشيه‌اي است بر تحليل علمي. گزارش از جستجو و كنكاش شخصي كه اميدوارم انتهاي آن به گوشه‌اي از افق شفاف علم فيزيك دريا متصل شود.
اما چرا موضوع جريانات ناشي از تغييرات چگالي؟چرا كانال صوتي؟ و چرا اثر اين نوع جريان در تشكيل كانال صوتي؟ گذشته از علاقه‌مندي و دلبستگي من به اين مبحث، مطالعه و پژوهش

درباره‌ي بررسي جريانات دريايي و خواص فيزيكي درياها و اقيانوس‌ها مانند سرعت انتشار صوت و چگالي و دما و شوري و عواملي مانند آن، همواره مهم‌ترين مسائل ذهني نويسنده‌ي اين سطور بوده است. علاوه بر آن، تحقيق و پژوهشي در اين زمينه، بخصوص در منطقه‌ي خليج فارس، انجام نگرفته است. البته تحقيقاتي در زمينه‌ي تشكيل كانال صوتي و اقيانوس در درياي سياه صورت گرفته است. بعنوان مثال اشخاصي همچون، A.widtfeldt و M.J.Jacobson در زمينه‌ي مشخصات صوت در هنگام عبور جريان يكنواخت از يك اقيانوس عميق و همچنين تشكيل كانال صوتي انجام داده‌اند.
منطقه‌ي خليج فارس از نظر نظامي و سوق‌الجيشي و همچنين ارتباط با درياي آزاد، بسيار حائز

اهميت مي‌باشد، همچنين از لحاظ كشتيراني و شيلات بسيار مورد توجه است. بنابراين بررسي اثر جريانات ناشي از تغييرات چگالي،‌ كه جرياني غالب در منطقه به شمار مي‌آيد در تشكيل كانال صوتي اهميت بسزايي دارد.
خليج فارس به دليل داشتن عمق كم (آب كم عمق)و جريانات ناشي از تغييرات چگالي (از نوع بزرگ مقياس) بيشتر در سطح، وجود دارد كه منطقه‌ي وسيعي را تحت پوشش و تأثير خود قرار مي‌دهد. جريان اين نوع توده‌ي آب و همچنين جريانات از اين نوع اما با مقياس‌هاي ديگر (ميان مقياس – ريز مقياس) باعث تغيير سرعت انتشار صوت خواهد شد. با دانستن نحوه‌ي تغييرات سرعت انتشار صوت، مي‌توان تشكيل كانال صوتي را در مناطق و ايستگاه‌هاي مختلف پيش‌بيني نمود.
براي اين كار از مدل هانتر و همچنين داده‌‌هاي مربوط به دما و شوري و سرعت صوت و چگالي كه توسط گشت دريايي ROPME از ۸۱ ايستگاه طي دو مرحله Leg1 , Leg1 در تابستان ۲۰۰۱، جمع‌آوري شده استفاده مي‌نماييم. با رسم نمودارهاي دو بعدي سرعت صوت، دما، شوري و

چگالي برحسب عمق (پروفيل‌هاي قائم) براي هر ايستگاه كه توسط نرم‌افزار excel صورت مي‌گيرد و همچنين رسم كنتورهاي دما و شوري و سرعت صوت و چگاي در عمق ۲۰ متري از طريق نرم‌افزار Arcuv و مطلب به تحليل و بررسي موضوع مورد تحقيق پرداخته و سپس با استفاده از رسم نمودارهاي چهار بعدي سرعت صوت و چگالي برحسب طول و عرض جغرافياي و عمق، مي‌توان بحث را تكميل نموده و نتايج كار را تأييد نمود. اين نمودارها با استفاده از نرم‌افزار عصبي براي كل منطقه رسم شده است.

۱) روش مطالعه
به منظور بررسي اثر جريان ناشي از تغييرات چگالي در تشکيل کانال صوتي ، از داده هاي دما ، شوري که توسط گشت دريايي ROPME با مشارکت حوضه ي خليج فارس ، از جمله ايران جمع آوري شده ، استفاده مي شود. اين داده ها از تاريخ ۶ تا ۲۸ اگوست سال ۲۰۰۱ طي دو مرحله Leg1 و Leg2 براي ۸۱ ايستگاه واقع در ۱۴ ترانسکت گرداوري شده است.

شكل (۱٫۱) موقعيت ايستگاه‌هاي نمونه‌برداري شده منطقه خليج فارس

موقعيت اين دستگاه ها در شکل (۱) نشان داده شده است.
با استفاده از داده هاي دما و شوري و به کار گيري فرمول ويلسون (Willson) سرعت صوت محاسبه شده و ميدان سرعت صوت نيز تعيين مي گردد.
۱۰۱) بررسي اثر جريان ناشي از تغييرات چگالي در تشکيل کانال صوتي با استفاده از نيمرخ هاي قائم و افقي شوري ، دما ، چگالي و سرعت صوت.

مطابق شکل (۱۰۱۰۱) و (۲۰۱۰۱) و (۳۰۱۰۱) و (۴۰۱۰۱) با رسم کنتورهاي چگالي ، سرعت صوت ، دما و شوري در عمق ۲۰ متري ، سه نوع جريان در منطقه ي خليج فارس خواهيم داشت و در فصل تابستان آب سرد و شيرين از درياي عمان وارد حوضه ي آبي خليج فارس مي شود.

شكل (۱٫ ۱٫ ۱) كنتورهاي دما در عمق ۲۰ متري

شكل (۱٫ ۱٫ ۲) كنتورهاي شوري در عمق ۲۰ متري

شكل (۱٫ ۱٫ ۳) كنتورهاي چگالي در عمق ۲۰ متري

شكل (۱٫ ۱٫ ۴) كنتورهاي سرعت صوت در عمق ۲۰ متري
با ورود توده ي آب غيريکنواخت ، دما و سرعت صوت کاهش مي يابد خطوط هم دما و هم سرعت در شکل ، بيان گراين موضوع مي باشد