بررسی خواص هیدروفیزیکی دریای عربی شمالی در خلال مونسون: یک مطالعة عددی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه هرمزگان

2 دانشگاه اصفهان

3 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

ویژگی اصلی دریای عربی بادهای وارون‌پذیر مونسون در خلال مونسون تابستانه و زمستانه است. تغییرات فصلی پارامترهای هیدروفیزیکی سطح آب دریای عربی به‌شدت تحت تأثیر بادهای مونسون فصلی است. در این پژوهش، توزیع دما، شوری سطحی و عمق لایة آمیخته در دریای عربی و ناحیه‌ای بین  56 تا 73/4 درجة شرقی و 18 تا 25 درجة شمالی با استفاده از مدل MITgcm  و دقت مکانی 2 دقیقه در خلال مونسون موردبررسی قرار گرفته است. داده‌های دما، شوری، باد، شار گرمای خالص ورودی و نرخ تبخیر منهای بارش به‌عنوان داده‌های اولیه به مدل معرفی شد. مدل بعد از 20 سال به پایداری رسیده است. بررسی نتایج حاصل از مدل‌سازی نشان می‌دهد که متوسط دمای سطح دریا در خلال مونسون تابستانه 2/1 درجة سانتی‌گراد بیشتر از زمستان است. مدل سرمایش تابستانی دریای عربی را به‌خوبی پیش‌بینی کرده است. به‌طوری‌که در ناحیة جنوب غربی، دمای سطح دریا در حدود 0/5 درجه سانتی گراد در خلال مونسون زمستانه؛ بیشتر از مونسون تابستانه است. از طرفی متوسط اختلاف شوری سطح دریا بین دو مونسون نیز در حدود PSU0/1 است. لایة آمیخته در خلال مونسون زمستانه عمیق‌تر از تابستان است. کمترین عمق‌های لایة آمیخته در خلال مونسون تابستانه در سواحل جنوبی ایران، به‌ویژه در سواحل چابهار رخ می‌دهند، درحالی‌که در خلال مونسون زمستانه، بیشترین عمق‌ها در سواحل غربی هند و کمترین در سواحل دریای عمان دیده می‌شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Study of Hydrophysical Properties of the Northern Arabian Sea During Monsoon: a Numerical Study

نویسندگان [English]

  • Saeid Mollaesmaeilpour 1
  • Mahdi Mohammad Mahdizadeh 1
  • Esmaeal Hasanzade 2
  • Mohammad Reza Khalilabadi 3
1 University of Hormozgan
2 Isfahan University
3 Malek Ashtar University of Technology
چکیده [English]

The main feature of the Arabian Sea is the monsoon reversing winds during the summer and winter monsoon. The seasonal variations of hydrophysical parameters of Arabian Sea surface are strongly influenced by seasonal monsoon winds. In this study, the distribution of sea surface temperature (SST), sea surface salinity (SSS) and the mixed layer depth (MLD in the region between 56E-73.4E and 18N-25N are investigated using MITgcm model with a spatial resolution of 2 arc-minutes during Monsoon. Temperature, salinity, wind, net heat flux and evaporation minus precipitation rate are applied to the model as initial data. The model has been steady after 20 years. The results of modeling show that the average SST during the summer monsoon is 2.1ºC more than the winter monsoon. The model predicted the summer cooling of Arabian Sea well, so that in the southwestern region and during the winter monsoon SST is about 0.5°C more than the summer monsoon. On the other hand, the difference SSS between two monsoons is about 0.1PSU. The MLD is deeper during the winter monsoon than summer monsoon. The shallowest MLDs occur during the summer monsoon and on the southern coasts of Iran specially in the coast of Chabahar, while during the Winter Monsoon, The deepest MLDs are found in the western coast of India and also the shallowest in the coast of Oman.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Northern Arabian Sea
  • monsoon
  • SST
  • SSS
  • MLD
  • MITgcm Model

[1]    Yi X, Zorita E. Arabian Sea upwelling over the last millennium and in the 21st century as simulated by Earth System Models. Climate of the past. 2016 Dec.

[2]    Hellerman S, Rosenstein M. Normal monthly wind stress over the world ocean with error estimates. Journal of Physical Oceanography. 1983 Jul;13(7):1093-104.

[3]    Trott CB, Subrahmanyam B, Murty VS. Variability of the Somali Current and eddies during the southwest monsoon regimes. Dynamics of Atmospheres and Oceans. 2017 Sep 1;79:43-55.

[4]    Stephens GL. On the relationship between water vapor over the oceans and sea surface temperature. Journal of Climate. 1990 Jun;3(6):634-45.

[5]    Shenoi SS, Nasnodkar N, Rajesh G, Joseph KJ, Suresh I, Almeida AM. On the diurnal ranges of Sea Surface Temperature (SST) in the north Indian Ocean. Journal of Earth System Science. 2009 Oct 1;118(5):483.

[6]    Düing W, Leetmaa A. Arabian Sea cooling: A preliminary heat budget. Journal of Physical Oceanography. 1980 Feb;10(2):307-12.

[7]    Brock JC, McClain CR, Luther ME, Hay WW. The phytoplankton bloom in the northwestern Arabian Sea during the southwest monsoon of 1979. Journal of Geophysical Research: Oceans. 1991 Nov 15;96(C11):20623-42.

[8]    Rao RR, Sivakumar R. Seasonal variability of near‐surface thermal structure and heat budget of the mixed layer of the tropical Indian Ocean from a new global ocean temperature climatology. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2000 Jan 15;105(C1):995-1015

[9]    Izumo T, Montégut CB, Luo JJ, Behera SK, Masson S, Yamagata T. The role of the western Arabian Sea upwelling in Indian monsoon rainfall variability. Journal of Climate. 2008 Nov;21(21):5603-23.

[10]    Gnanaseelan C, Roxy MK, Deshpande A. Variability and Trends of Sea Surface Temperature and Circulation in the Indian Ocean. InObserved Climate Variability and Change over the Indian Region 2017 (pp. 165-179). Springer, Singapore

[11]    Rao SA, Saha SK, Pokhrel S, Sundar D, Dhakate AR, Mahapatra S, Ali S, Chaudhari HS, Shreeram P, Vasimalla S, Srikanth AS. Modulation of SST, SSS over northern Bay of Bengal on ISO time scale. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2011 Sep;116(C9).

[12]    Schmitt RW. The ocean freshwater cycle. Report of JSC Ocean Observing System Development Panel. Tex. A and M Univ, College Station;1994. 40 p.

[13]    Han W, McCreary Jr JP. Modeling salinity distributions in the Indian Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2001 Jan 15;106(C1):859-77.

[14]    Pisharoty PR. Evaporation from the Arabian Sea and the Indian southwest monsoon. Proceedings of international Indian Ocean expedition; 1965 July 22-26; Bombay.

[15]    Masson S, Luo JJ, Madec G, Vialard J, Durand F, Gualdi S, et al. Impact of barrier layer on winter‐spring variability of the southeastern Arabian Sea. Geophysical research letters. 2005 Apr;32(7).

[16]     Seo H, Xie SP, Murtugudde R, Jochum M, Miller AJ. Seasonal effects of Indian Ocean freshwater forcing in a regional coupled model. Journal of Climate. 2009 Dec;22(24):6577-96.

[17] ملا اسماعیل‌پورسعید، محمد مهدیزاده مهدی، حسن‌زاده اسماعیل، خلیل‌آبادی محمدرضا. تعیین عمق لایۀ آمیخته و بررسی لایۀ حصاری در خلال مونسون تابستانه و زمستانه در اقیانوس هند شمالی.هیدروفیزیک. 1396؛3(2):41-55.

[18] Srivastava A, Dwivedi S, Mishra AK. Investigating the role of air-sea forcing on the variability of hydrography, circulation, and mixed layer depth in the Arabian Sea and Bay of Bengal. Oceanologia. 2018 Apr 1;60(2):169-86.

[19] Chen D, Busalacchi AJ, Rothstein LM. The roles of vertical mixing, solar radiation, and wind stress in a model simulation of the sea surface temperature seasonal cycle in the tropical Pacific Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 1994 Oct 15;99(C10):20345-59.

[20] Sutton GH, Barstow N. Ocean‐bottom ultralow‐frequency (ULF) seismo‐acoustic ambient noise: 0.002 to 0.4 Hz. The Journal of the Acoustical Society of America. 1990 May;87(5):2005-12.

[21] Polovina JJ, Mitchum GT, Evans GT. Decadal and basin-scale variation in mixed layer depth and the impact on biological production in the Central and North Pacific, 1960-88. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1995 Oct 1;42(10):1701-16.

[22] Kara AB, Rochford PA, Hurlburt HE. Mixed layer depth variability over the global ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2003 Mar;108(C3).

[23] Monterey G, Levitus S. National Centers For EnvironmentalInformation[Internet].2015. available from:www.nodc.noaa.gov/OC5/WOA94/mix.html.

[24] Krishna VV, Sadhuram Y, Babu VR. Variability of mixed layer depth in the northern Indian oceanduring 1977 and 1979 summer monsoon seasons. Indian Journal of Marine Sciences. 1988;17:258-264.

[25] Adcroft A, Campin JM, Dutkiewicz S, Evangelinos C, Ferreira D, Forget G, et al MITgcm user manual. [Internet]. 2018 [update 2018 Jan 23; cited 2018 Feb 10]. Available from:http://mitgcm.org/public/r2_manual/final/online_documents/manual.html.

[26] Hundsdorfer W, Trompert RA. Method of lines and direct discretization: a comparison for linear advection. Applied numerical mathematics. 1994 Feb 1;13(6):469-90.

[27] Vinayachandran PN, Jahfer S, Nanjundiah RS. Impact of river runoff into the ocean on Indian summer monsoon. Environmental Research Letters. 2015 May 11;10(5):054008.

[28] Praveen V, Ajayamohan RS, Valsala V, Sandeep S. Intensification of upwelling along Oman coast in a warming scenario. Geophysical Research Letters. 2016 Jul 28;43(14):7581-9.

[29] Yi X, Hünicke B, Tim N, Zorita E. The relationship between Arabian Sea upwelling and Indian Monsoon revisited in a high resolution ocean simulation. Climate dynamics. 2018 Jan 1;50(1-2):201-13.

[30] Patnaik KV, Sreenivas P, Ramu CV, Kumar SA, Prasad KV. Intra-Annual Studies of Mixed Layer Depth in the Arabian Sea Using A 3 ½ Layer Indian Ocean Model. Open Oceanography Journal. 2009 Sep;3:67-72.

[31] Prasad TG, Ikeda M. A numerical study of the seasonal variability of Arabian Sea high‐salinity water. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2002 Nov;107(C11):1-18.

[32] Shankar D, Vinayachandran PN, Unnikrishnan AS. The monsoon currents in the north Indian Ocean. Progress in oceanography. 2002 Jan 1;52(1):63-120.

[33] Prasad TG. A comparison of mixed‐layer dynamics between the Arabian Sea and Bay of Bengal: One‐dimensional model results. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004 Mar;109(C3).