كاربرد آمار مكاني در پهنه بندي و تحليل فضايي سرعت صوت در خليج فارس

Application of spatial statistics in zoning and spatial analysis of the sound speed in the Persian Gulf

هدف از اين تحقيق، يافتن توزيع سرعت صوت تحت تاثير پارامترهاي فيزيكي آب، كاربرد روش هاي نوين زمين آمار براي پيش‌بيني فضايي در اقيانوس شناسي، پيش بيني ميزان پارامترهاي فوق براي كل منطقه خليج فارس و پهنه‌بندي سرعت صوت، بوده است. در اين تحقيق، سرعت صوت با استفاده از فرمول چن- ميلرو و داده هاي فشار، شوري و دما محاسبه گرديد. داده هاي مورد استفاده با مش بندي منظم و فواصل 25/0 درجه از اطلس اقيانوسي جهاني 2013 استخراج شد. جهت پهنه بندي سرعت صوت در لايه هاي مختلف خليج فارس سه روش كريجينگ، كوكريجينگ و عكس فاصله موزون با يكديگر مقايسه و در نهايت با بهترين روش به پيش بيني و تهيه نقشه هاي پهنه بندي سرعت صوت پرداخته شد. نتايج حاكي از كمتر بودن خطاهاي برآورد ريشه دوم ميانگين مربع خطا و ميانگين خطاي مطلق در روش كوكريجينگ نسبت به ديگر روش ها است. آزمون همبستگي پيرسون بين سرعت صوت و متغيرهاي مستقل اجرا و بيشترين همبستگي مشاهده شده بين دما و سرعت صوت است. به همين جهت پارامتر دما به عنوان متغير كمكي در روش كوكريجينگ براي پهنه‌بندي سرعت صوت در نظر گرفته شد. نتايج اعتبارسنجي متقابل نشان دهنده پيش بيني بهتر مدل در فصل سرد در مقايسه با فصل گرم منطقه مي باشد. نتايج پهنه بندي نشان داده است كه با حركت از سمت تنگه هرمز به سمت شمال غرب خليج، سرعت صوت در تمامي لايه ها در حدود m/s20 كاهش يافته است. همچنين همواره بيشترين مقادير سرعت صوت در مناطق كم عمق جنوبي و بعلت افزايش شوري اتفاق افتاده است. در تمامي ايستگاه هاي بررسي شده سرعت صوت با افزايش عمق به علت كاهش دما، كاهش مي‌يابد و كانال صوتي مشاهده نمي‌شود.

The aims of this study were to find the distribution of sound speed under the influence of waterʹs physical parameters; to predict spatial analysis in oceanography using geostatistical methods; to forecast value parameters for the Persian Gulf and zoning the sound speed. Sound Speed was calculated using Chen-Millero formula and pressure, salinity, and temperature data. The data extracted from World Ocean Atlas 2013 with regular mesh grid 0.25 degree. Sound speed was calculated using the Chen-Millero formula. Spatial analysis of the sound speed comparison based on three methods Kriging, Co-Kriging and Inverse Distance Weighted. These methods were performed using GS+ software in both warm and cold season. The best method finally used to forcast and prepare the plans of zoning sound speed. The Pearson’s correlation test was performed between independent variables and sound speed showed that the maximum correlation occurs between temperature and sound speed. Therefore, the temperature was considered as the auxiliary variable in Co-Kriging method for spatial analysis of sound speed. Cross-validation results showed that modelʹs forecasting in cold season was better compared to warm season in this region. Results of spatial analysis showed that the sound speed decreased about 20m/s in all layers from the Hormuz Strait toward the northwestern part of the Persian Gulf. Because of the increased salinity the maximum of sound speed was always in the south shallow area. In all investigated stations, sound speed reduced with increasing depth, due to temperature reduction and the sound channel is not also observed.