نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی دانشگاه علوم دریایی حضرت امام خمینی (ره) نوشهر و دانشجوی دوره دکتری فیزیک دریای پژوهشکده هواشناسی تهران

2 استادیار و عضو هیأت علمی پژوهشکده هواشناسی، تهران، ایران

چکیده

برای همانندسازی ساختار سرعت صوت در شمال‏غرب اقیانوس هند، یک مدل عددی سه‌بعدی حساس به تنش باد، بر اساس معادلات مقدم در دستگاه مختصات کروی زمین با آرایه قائم سیگما طراحی‌شده است. استخراج داده‏های سرعت باد، از پایگاه داده ECMWF در سال 2018 و همچنین داده‏های اندازه‏گیری‏‌شده دما، شوری برحسب عمق از پایگاه داده WOA18 صورت گرفته است. برای پیش‏بینی میدان‏های دما و شوری، پس از اعمال تنش باد و داده‏های اولیه دما و شوری به مدل عددی، اقدام به اجرای مدل در هر یک از ماه‏های فصل زمستان (دسامبر سال 2017، ژانویه و فوریه سال 2018) و فصل تابستان (ژوئن، ژوئیه و اوت سال 2018)، گردید. برای مقایسه نمودارهای نمایه قائم سرعت صوت، میانگین فصلی، داده‏های اندازه‏گیری‏‎شده و هم‏چنین پیش‏بینی‏شده‏ی دما و شوری، در معادله مکنزی قرار داده شدند. نتایج حاصل از این مقایسه سازگاری خوبی را بین ساختار صوت به‌دست‌آمده از اندازه‏گیری‏‏ها و پیش‏بینی‏ها نشان می‏دهند. نتیجه‏های حاصل از مدل عددی و هم‏چنین اندازه‏گیری‏‏ها نشان می‏دهند که فقط در مکان‏هایی که به‌اندازه عمیق هستند، کانال صوتی عمیق در زیر لایه دماشیب تشکیل می‏شوند. کانال‏های صوتی عمیق تحت تأثیر تغییرات فصلی قرار ندارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation of Sound Velocity Structure in the Northwest Indian Ocean

نویسندگان [English]

  • Ardeshir Farhady 1
  • Mohammad Taghy Zamanian 2

1 Instructor, Marine university, Nowshahr, Iran

2 Faculty member of Atmospheric Sciences and MEteorological Research Center (ASMERC), Tehran, Iran

چکیده [English]

A three dimensional numeric oceanic model sensitive to wind tension based on primitive equations in the earth’s spherical coordinates modified by array of sigma vertical coordinate is designed to simulate the Sound velocity structures in the Northwest Indian Ocean.
Wind speed data from the ECMWF database in 2018 as well as measuring of temperature salinity data, are extracted from WOA18 database. To predict temperature and salinity, after applying the wind stress and initial data on temperature and salinity, the model will be used in each of the months of winter (December 2017, January and February 2018) and summer season (June, July And August 2018). In order to compare vertical sound velocity, seasonal mean of measured and predicted temperature and salinity are used in Mackenzie equation. The results of this comparison show good compatibility between the sound velocity structure obtained from measurements and predictions. The results of the numerical model and also the measurements show that the sound channel is formed under the thermocline layer and is not affected by seasonal changes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • numerical simulation
  • Sound velocity structure
  • Northwest Indian Ocean

[1]   T. V. S.U. Bhaskar and D. Swain, “Relation Between Sonic Layer and Mixed layer depth in the Arabian Sea,” Indian Journal of Geo-Marine Sciences, Vol.45, No.10. pp.1264–1271, 2016.

[2]   A. T. Submitted, I. N. Partial, F. Of, R. For, T. H. E. Degree, and D. O. F. Philosophy, “Underwater Acoustics Propagation Analysis and Modelling of Sound Emitting Devices,” Doctoral dissertation, Dublin City University, 2017.

[3]   W. W. L. Au and M. O. Lammers, “Introduction: Listening in the Ocean.” pp.1–19, 2016.

[4]   M. M. Ali, S. Jain, and R. Ramachandran, “Effect of Temperature and Salinity on Sound Speed in the Central Arabian Sea,” Ocean Engineering. pp.71–76, 2011.

[5]   J. G. Colborn, “Sound-Speed Distribution in the Western In dian Ocean,” 1976.

[6]   K. Premchand, “Studies on Sound Propagation Modelling in Coastal Seas,” 1992.

[7]   W. E. J.L Worzel, CL Pekeris, Propagation of Sound in the Ocean: Explosion Sounds in Shallow Water. 1948.

[8]   V.S. Swaminathan and P.K. Bhaskaran., “Variability in Sound Speed Structure and SOFAR Channel,” J. Sh. Technol., Vol.5, No.1, pp.53–72, 2009.

[9]   R. Murty, “Spatial Distribution of Sound Channel and Its Parameters in North Indian Ocean,” J. Shipp. Ocean Eng., Vol.5, pp.334–340, 2015.

[10]        P. L’Hégaret et al., “Mesoscale Variability in the Arabian Sea from HYCOM Model Results and Observations: Impact on the Persian Gulf Water Path,” Ocean Sci., Vol.11, No.5, pp.667–693, 2015.

[11]        D.F. Fenner and P. J. BUCCA, “The Sound Velocity Structure of the North Indian Ocean,” Washington D.C. p.20373, 1972.

[12]        M.G.S. Rao., “Sound Velocity Structure in the Upper 500 m of Arabian Sea during September-December 1962,” Indian J. Mar. Sci., Vol.3, No.6, pp.5–11, 1974.

[13]        L. Kantha and C. Clayson, Numerical Models of Oceans and Oceanic Processes, Vol.66. 2000.

[14]        K. V. Mackenzie, “Nine-Term Equation for Sound Speed in the Oceans,” J. Acoust. Soc. Am., Vol.70, No.3, p.807, 1981.

[15]        J. R. Apel, Principles of Ocean Physics, Vol.38, No.5. London Academic Press, 1999.

[16]        ا. رشیدی, م. . ت. زمانیان, و س. . ع. آزرم سا, "شبیه‏سازی جریان‏های ناشی از کشند در یک محیط دولایه اقیانوسی، با استفاده از یک مدل عددی سه بعدی‎,” مجله علوم و فنون دریایی ایران, دوره 4، شماره 3، صفحه 13–22, 1384.

[17]        ح. فرجامی, م. . ت. زمانیان, ا. رشیدی, و س. . ع. آزرم سا, “شبیه سازی عددی نگره اکمن در یک حوضه ی پنج لایه ی اقیانوسی‎,” مجله علوم و فنون دریایی ایران‎, دوره 11، شماره 1، صفحه 41–48, 1391.

[18]        J. Wu, “Wind-stress coefficients over sea surface from breeze to hurricane,” Journal of Geophysical Research, Vol.87, No.C12. p. 9704, 1982.

[19]        J. C. J. Nihoul, “Three-dimensional model of tides and storm surges in a shallow well-mixed continental sea,” Dyn. Atmos. Ocean., Vol.2, No.1, pp.29–47, 1977.

[20]        ح. فرجامی, م. . ت. زمانیان, “شبیه سازی جریانات ناشی از باد در یک حوضه اقیانوسی با استفاده از یک مدل عددی پنج لایه، پایان نامه کارشناسی ارشد"، تربیت مدرس نور, 1385.

[21]        European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF), “http://apps. ecmwf.int/ datasets /data/interim-full-daily/levtype%3Dsfc/,” 2018.

[22]        National Oceanographic Data Center (NODC), “https://www.nodc.noaa.gov/,” 2018. [Online]. Available: https://www.nodc.noaa.gov/.