ویژگی‌های فیزیکی لایه آمیخته اقیانوسی در خلیج فارس با استفاده از مدلPALM و شبیه‌سازی ادی‌های بزرگ،LES

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک،دانشگاه اصفهان

2 دانشگاه اصفهان

3 دانشگاه بندرعباس

چکیده

لایه آمیخته اقیانوسی ناحیه‌ای کاملاً متلاطم از لایه فوقانی اقیانوس می‌باشد که از بالا توسط مرز مشترک هوا-دریا محدود شده و از زیر توسط توده آب گرم که ازنظر دینامیکی پایدار است، محصور می‌شود. باد و شناوری سطحی منابع ایجاد تلاطم درلایه آمیخته هستند.از آن‌‌‌جایی که لایه آمیخته اقیانوسی تأثیرات مهمی در صنایع نظامی، صنعت نفت، تغییرات آب ‌و‌‌ هوایی درازمدت دارد، مطالعه مشخصه‌های این لایه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این پژوهش بااستفاده از معادلات فیزیکی نویر_استوکس و تطبیق دادن این معادلات با مدل PALM  هم‌چنین با استفاده از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگLES   و موازی‌سازی به محاسبه تغییرات لایه آمیخته پرداخته شده است. مدل PALM  که مدلی جوی_اقیانوسی است برای مطالعه شاره‌های متلاطم با اعدادرینولدز بالا مانند جو و اقیانوس با در نظر گرفتن شرایط مرزی مناسب و دقیق  به‌کار گرفته می‌شود. با استفاده از این مدل برای عرض جغرافیایی خلیج‌فارس با در نظر گرفتن ا ختلاف دمای بین جو و اقیانوس به عنوان منبع ایجاد تلاطم و شرایط مرزی مشترک در سطح دریا و جو شبیه‌سازی انجام شده است. تحلیل خروجی های مدل حاکی از تغییرات آمیختگی در ساختار قائم اقیانوس باتاثیرپذیری از جو و شرایط مرزی دیگر می باشد،که با نوساناتی در عمق و دیگر ویژگی‌های این لایه همراه است که این تغییرات می‌تواند نقش مهمی در پخش آلودگی‌های نفتی و نوسانات آب و هوایی و دیگر تغییرات در اقیانوس‌های جهان داشته‌باشد.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Physical Characteristics of Ocean Mixed Layer Using LES Based on PALM Model

نویسندگان [English]

  • Farzane Mohammadi 1
  • Smaeyl Hasanzadeh 2
  • Mohammad Farmanara 3
1
2
3
چکیده [English]

The ocean mixed layer (OML)  is a quite turbulent area of the upper layer of the ocean, that is bound from above by air-sea interaction and limited from below by warm water masses that are dynamically stable. Surface buoyancy and wind are sources turbulence in the mixed layer. Since the ocean mixed layer plays an important role in the military industries, oil industry and in the long-term climate change, then recognition characteristics of OML is necessary. In this study, using the Navier-Stokes equations and adapting the PALM(Parallelized Large Eddy Simulation) model equations, also using Large Eddy Simulation method ,LES, and clustering (parallelism) to calculate changes has been mixed layer. PALM is a model that for the study of turbulent fluids with high Reynolds numbers like atmosphere and ocean, taking into account the appropriate and accurate  boundary conditions. Using this model for the Persian Gulf Latitude, temperature difference between ocean and atmosphere and wind stress produce free and forced convections respectively. Model outputs show variability in the  pattern of circulation and mixing during the  different seasons.  These variabilities  can  play an important role in the  oil pollutions,  climate change and other change in the global ocean.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • ocean mixed layer
  • PALM model
  • large eddy

مراجع

 [1] Kara AB, Rochford PA, Hurlburt HE. An optimal definition for ocean mixed layer depth. Journal of Geophysical Research: Oceans (1978–2012). 2000;105(C7):16803-21.
[2] انصاری  نیاز، حسن زاده  اسماعیل ، رضایی لطیفی علی و نوحه گر احمد.  بررسی همرفت پخش دوگانه در تنگه‌ی هرمز با استفاده از مدل سه بعدی کوهرنس. سیزدهمین همایش ملی صنایع دریایی ایران؛ 1390 آبان 17-20؛  جزیره کیش، ایران.
[3] Raasch S, Schröter M. PALM–a large-eddy simulation model performing on massively parallel computers. Meteorologische Zeitschrift. 2001;10(5): 363-72.
[4] Noh Y, Min HS, Raasch S, editors. Large eddy simulation of the ocean mixed layer: The effects of wave breaking and Langmuir circulation. TSFP DIGITAL LIBRARY ONLINE; 2003: Begel House Inc.
[5] Maronga B, Gryschka M, Heinze R, Hoffmann F, Kanani-Sühring F, Keck M, et al. The Parallelized Large-Eddy Simulation Model (PALM) version 4.0 for atmospheric and oceanic flows: model formulation, recent developments, and future perspectives. Geoscientific Model Development Discussions 8 (2015), Nr 2, S 1539-1637. 2015.
[6] Fröhlich J, Kuerten H, Geurts BJ, Armenio V. Direct and Large-Eddy Simulation IX: Springer; 2015.
[7] Swift SA, Bower AS. Formation and circulation of dense water in the Persian/Arabian Gulf. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2003;108(C1).
[8] Azizpour J, Chegini V, Khosravi M, Einali A. Study of the Physical Oceanographic Properties of the Persian Gulf, Strait of Hormuz and Gulf of Oman Based on PG-GOOS CTD Measurements. Journal of the Persian Gulf. 2014;5(18):37-48.
[9] Sullivan PP, McWILLIAMS JC, Melville WK. Surface gravity wave effects in the oceanic boundary layer: Large-eddy simulation with vortex force and stochastic breakers. Journal of Fluid Mechanics. 2007;593:405-52.
[10] Edson J, Crawford T, Crescenti J, Farrar T, Frew N, Gerbi G, et al. The coupled boundary layers and air–sea transfer experiment in low winds. 2007.
[11]Glazunov A, Lykossov V. Large-eddy simulation of interaction of ocean and atmospheric boundary layers. Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling rnam. 2003;18(4):279-95.
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار