مدل‌سازي عددي خواص فيزيكي، جريان‌ها و پيچك‌هاي درياي خزر جنوبي

Numerical modeling of physical properties, currents and eddies in the Southern Caspian Sea

پژوهش حاضر به مطالعه تغييرات فصلي فرايندهاي فيزيكي خزر جنوبي با استفاده از مدل اقيانوسي ROMS مي‌پردازد. اين مدل عددي براي هفت سال اجرا شد و خروجي‌هاي آن در سال آخر (2018) براي اين پژوهش به‌كاررفت. در اين شبيه‌سازي از داده‌هاي سه‌ساعته ECMWF (ERA Interim) براي واداشت‌هاي جوّي استفاده شده است. با توجه به قرار گرفتن دو رودخانه مهم كورا و سپيدرود در منطقه مورد مطالعه، ورودي اين دو رود به مدل اِعمال شده است. نتايج مدل با داده‌هاي مشاهداتي و مدل‌سازي قبلي در درياي خزر اعتبارسنجي شده‌اند. بررسي‌ها نشان داد اين مدل با مشاهدات ميداني و مدل‌هاي عددي اجراشده درگذشته همخواني خوبي دارد. نتايج نشان مي‌دهد تغييرات فصلي دما نسبت به شوري در اين حوزه چشمگيرتر است. متوسط دمايي كه مدل براي اين حوزه برآورد كرده است، حدود 16 تا 18 درجه سانتي‌گراد است و مقدار ميانگين براي شوري حدود 5/13 واحد شوري است. در بيشتر فصول، الگوهاي جريان در اين حوزه به‌صورت پادساعت‌گرد هستند. اين الگوها كه ناشي از وجود بادهاي غالبي هستند كه به‌صورت شمالي- جنوبي به سمت سواحل ايران مي‌وزند، به شكل سواحل خزر جنوبي نيز وابسته‌اند. اين جريانات سطحي كه به‌ دليل باد شكل مي‌گيرند، با توپوگرافي خزر جنوبي كنترل مي‌شوند و در بيشتر فصول، پيچك‌هايي را تشكيل مي‌دهند كه برخي از آنها دوقطبي هستند. مهم‌ترين نتيجه اين تحقيق مي‌تواند نوسانات حدود 5 تا 10 سانتي‌متري تراز سطحي خزر به دليل وجود اين پيچك‌ها باشد كه بسته به چرخندي و واچرخندي بودن، مي‌توانند تراز آب را افزايش يا كاهش دهند. بر اساس نتايج، هنگامي كه پيچك‌ها چرخندي هستند، مركز آب سرد تشكيل مي‌دهند. اين توده آب حدود نيم تا يك درجه سردتر از آب اطراف خود است. در پيچك‌هاي واچرخندي كه مركز گرم دارند، تراز آب‌هاي سطحي بيشتر از آب‌هاي اطراف است؛ ازاين‌رو اين پيچك‌ها دو اثر مهم بر جاي مي‌گذارند كه شامل تغييرات توزيع دماي سطحي و نوسانات سطح خزر است. البته نقش اين پيچك‌ها را در پخش آلودگي‌هاي نفتي نمي‌توان ناديده گرفت.

The Caspian Sea is the greatest lake in the world. This basin plays a significant role in the climate of the countries located in the vicinity of it. This water body is divided into three basins, including the northern, middle, and southern parts. The Iranian coasts are located in the southern part. This paper uses the ROMS model to investigate the seasonal changes in physical oceanography phenomena in the Southern Caspian Sea. To deal with this, the model was run for seven years. The GEBCO data are utilized to make the grid file with the resolution of 30 seconds. Three-hourly ECMWF (ERA Interim) data was applied to the model. Furthermore, the Kura and the Sepidrud rivers were considered for simulation. The climatology and initial conditions data were extracted from World Ocean Atlas 2013 and ICOADS, respectively. In this research, the horizontal resolution of 2.5 km and 16 layers in vertical grids were applied to the model. The model outputs are validated with observation data and other simulations in this basin. The results show that the ROMS can be an appropriate model for simulation in this region, particularly in the southern part, as the outputs are compatible with the observation data. Moreover, the results indicate that the seasonal changes of temperature are remarkable compared to salinity.