بررسی اثرپذیری کانال صوتی سطحی شمال اقیانوس هند از شار گرمایی محسوس در زمان وقوع مونسون تابستانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم دریایی امام خمینی (ره) نوشهر

2 گروه فیزیک دریا/ دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی/ دانشگاه تربیت مدرس/ نور/مازندران/ ایران

چکیده

کانال صوتی سطحی معادل آکوستیکی لایه آمیخته اقیانوسی است و به‌عنوان بخشی از لایه‌مرزی اقیانوسی، به‌صورت مستقیم از فرایندهای جوی تأثیر می‌پذیرد. شار گرمایی محسوس به‌عنوان یکی از شارهای گرمایی در کنار شار اندازه حرکت، نقش عمده‌ای در ویژگی‌های کانال صوتی سطحی دارد. تاکنون تأثیر این جمله از شار گرمایی بر رفتار لایة آمیختة اقیانوسی به‌طور مجزا بررسی نشده است. در این پژوهش برای نخستین بار، تأثیر شار گرمایی محسوس در حضور شکست موج و گردش لانگمویر ناشی از مونسون تابستانه شمال اقیانوس هند با استفاده از روش شبیه‌سازی پیچک‌های بزرگ موردمطالعه قرار گرفته است. بنا بر آزمایش‌های انجام‌شده، حضور این شار، تأثیر معناداری بر رفتار نیم‌رخ‌های جریان میانگین آب، جملات بودجۀ انرژی جنبشی تلاطمی (به‌ویژه تولید برشی، انتقال تلاطمی و انتقال فشاری) و سری زمانی انرژی جنبشی تلاطمی ندارد. درضمن انتظارات در مورد ایجاد روندی معکوس شونده در اندازۀ شار شناوری و نیم‌رخ دمای میانگین ناشی از مثبت یا منفی شدن شار شناوری در زمان‌های مرتبط برآورده شده است. همچنین مشاهده شد که حضور گردش لانگمویر و شکست موج باعث کاهش تغییرپذیری دمای سطح آب از شار گرمایی محسوس به میزانی درحدود 50 درصد شده که این امر به دلیل تأثیرپذیری آب‌های عمیق‌تر از شار گرمایی محسوس در حضور واداشت موج بوده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of the affectability of the Surface Sound Channel from Sensible heat flux in the Northern Indian Ocean during the summer monsoon

نویسندگان [English]

  • Iman Mehraby Dastenay 1
  • Somayeh Nahavandian 2
1 Imam Khomeini Naval university
2 Marine Physics/Faculty of Natural Resources & Marine Sciences/ Tarbiat Modares University/Nur/Mazandaran/Iran
چکیده [English]

The surface sound channel, as a part of the oceanic boundary layer, is directly affected by atmospheric processes. Sensible heat flux as one of the heat fluxes, has a significant role in changing the behavior of the surface sound channel along with momentum fluxes. The effect of this term of heat flux on the behavior of the oceanic mixed layer has not been studied separately yet. In this study, the effect of sensible heat flux in the presence of wave break and Langmuir circulation caused by summer monsoon of the Northern Indian Ocean was investigated using a large eddy simulation method for the first time. According to the experiments of this study, the presence of this flux has no significant effect on the behavior of mean velocity profiles, turbulent kinetic energy budget terms, especially shear production and the transports of turbulence and pressure, and the time series of turbulent kinetic energy. In addition, expectations were met for a reversible trend in buoyancy flux and mean temperature profile due to positive or negative buoyancy flux at respective times. It was also observed that the presence of Langmuir circulation and wave breaking reduced the water surface temperature variability of the sensible heat flux by about 50%, which was due to the influence of sensible heat flux on deeper waters as a result of the presence of wave forcing.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface Sound Channel
  • Ocean Mixed Layer
  • Sensible Heat Flux
  • Large Eddy Simulation
  • Northern Indian Ocean

مراجع

[1] Etter PC. Underwater acoustic modeling and simulation. CRC press; 2018 Apr 6.
[2] Stewart RH. Introduction to physical oceanography. Robert H. Stewart; 2008.
[3] 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).
[4] Noh Y, Min HS, Raasch S. Large eddy simulation of the ocean mixed layer: The effects of wave breaking and Langmuir circulation. Journal of physical oceanography. 2004 Apr;34(4):720-35.
[5] Noh Y, Goh G, Raasch S, Gryschka M. Formation of a diurnal thermocline in the ocean mixed layer simulated by LES. Journal of Physical oceanography. 2009 May 1;39(5):1244-57.
[6] Li S, Li M, Gerbi GP, Song JB. Roles of breaking waves and Langmuir circulation in the surface boundary layer of a coastal ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2013 Oct;118(10):5173-87.
[7] Siegel DA, Domaradzki JA. Large-eddy simulation of decaying stably stratified turbulence. Journal of physical oceanography. 1994 Nov;24(11):2353-86.
[8] Wang D, Large WG, McWilliams JC. Large‐eddy simulation of the equatorial ocean boundary layer: Diurnal cycling, eddy viscosity, and horizontal rotation. Journal of Geophysical Research: Oceans. 1996 Feb 15;101(C2):3649-62.
[9] Wang D, McWilliams JC, Large WG. Large-eddy simulation of the diurnal cycle of deep equatorial turbulence. Journal of Physical Oceanography. 1998 Jan;28(1):129-48.
[10] Wang D, Müller P. Effects of equatorial undercurrent shear on upper-ocean mixing and internal waves. Journal of physical oceanography. 2002 Mar;32(3):1041-57.
[11] Rao RR, Molinari RL, Festa JF. Evolution of the climatological near‐surface thermal structure of the tropical Indian Ocean: 1. Description of mean monthly mixed layer depth, and sea surface temperature, surface current, and surface meteorological fields. Journal of Geophysical Research: Oceans. 1989 Aug 15;94(C8):10801-15.
[12] Rao RR, Sivakumar R. Seasonal variability of sea surface salinity and salt budget of the mixed layer of the north Indian Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2003 Jan;108(C1):9-1.
[13] Carton JA, Grodsky SA, Liu H. Variability of the oceanic mixed layer, 1960–2004. Journal of Climate. 2008 Mar 1;21(5):1029-47.
[14] Sreenivas P, Patnaik KV, Prasad KV. Monthly variability of mixed layer over Arabian Sea using ARGO data. Marine Geodesy. 2008 Feb 29;31(1):17-38.
[15] Lee CM, Jones BH, Brink KH, Fischer AS. The upper-ocean response to monsoonal forcing in the Arabian Sea: seasonal and spatial variability. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2000 Jan 1;47(7-8):1177-226.
[16] Weller RA, Baumgartner MF, Josey SA, Fischer AS, Kindle JC. Atmospheric forcing in the Arabian Sea during 1994–1995: Observations and comparisons with climatology and models. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 1998 Aug 1;45(10-11):1961-99.
[17] Weller RA, Fischer AS, Rudnick DL, Eriksen CC, Dickey TD, Marra J, Fox C, Leben R. Moored observations of upper-ocean response to the monsoons in the Arabian Sea during 1994–1995. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2002 Jan 1;49(12):2195-230.
[18] 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).
[19] de Boyer Montégut C, Mignot J, Lazar A, Cravatte S. Control of salinity on the mixed layer depth in the world ocean: 1. General description. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2007 Jun;112(C6).
[20] McCreary JP, Kundu PK. A numerical investigation of sea surface temperature variability in the Arabian Sea. Journal of Geophysical Research: Oceans. 1989 Nov 15;94(C11):16097-114.
[21] ملا اسماعیل‌پور، محمد مهدی زاده، حسن‌زاده، خلیل‌آبادی. تعیین عمق لایۀ آمیخته و بررسی لایۀ حصاری در خلال مونسون تابستانه و زمستانه در اقیانوس هند شمالی. نشریه علمی- پژوهشی هیدروفیزیک. 1396؛ 3(2): 41-55.
[22] مهرابی دستنایی ایمان، ملکوتی حسین، حسن‌زاده اسماعیل، راهبانی مریم. شبیه‌سازی با روش پیچک بزرگ لایه آمیخته شمال دریای عربی متأثر از شکست موج و گردش لانگمویر ناشی از مونسون تابستانی. نشریه علمی- پژوهشی هیدروفیزیک. 1397; 4(2): 27-36.
[23] مهرابی دستنایی، ایمان، ملکوتی حسین، حسن‌زاده اسماعیل، راهبانی مریم. مطالعه حساسیت لایه آمیخته اقیانوسی به تبخیر سطحی در حضور واداشت باد و موج با روش شبیه‌سازی پیچک بزرگ روی شمال دریای عربی حین رخداد مونسون تابستانی. فصلنامه دریا فنون. 1398؛ 6(2): 83-94.
[24] Maronga B, Gryschka M, Heinze R, Hoffmann F, Kanani-Sühring F, Keck M, Ketelsen K, Letzel MO, Sühring M, Raasch S. 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. 2015 Aug 13;8(8):2515-51.
[25] Beal LM, Hormann V, Lumpkin R, Foltz GR. The response of the surface circulation of the Arabian Sea to monsoonal forcing. Journal of Physical Oceanography. 2013 Sep;43(9):2008-22.
[26] Weller RA, Fischer AS, Rudnick DL, Eriksen CC, Dickey TD, Marra J, Fox C, Leben R. Moored observations of upper-ocean response to the monsoons in the Arabian Sea during 1994–1995. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2002 Jan 1;49(12):2195-230.
[27] Moeng CH, Wyngaard JC. Spectral analysis of large-eddy simulations of the convective boundary layer. Journal of Atmospheric Sciences. 1988 Dec 1;45(23):3573-87.
[28] Li S, Li M, Gerbi GP, Song JB. Roles of breaking waves and Langmuir circulation in the surface boundary layer of a coastal ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2013 Oct;118(10):5173-87.
[29] Fairall CW, Bradley EF, Hare JE, Grachev AA, Edson JB. Bulk parameterization of air–sea fluxes: Updates and verification for the COARE algorithm. Journal of climate. 2003 Feb 15;16(4):571-91.
[30] Chamecki M, Chor T, Yang D, Meneveau C. Material transport in the ocean mixed layer: recent developments enabled by large eddy simulations. Reviews of Geophysics. 2019 Dec;57(4):1338-71.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار