تعیین نوع پلوم رودخانه اروند با مدل‌سازی عددی

عینعلی, عباس; صدری نسب, مسعود; اکبری نسب, محمد

doi:10.22034/hyd.2022.51696.1638

تعیین نوع پلوم رودخانه اروند با مدل‌سازی عددی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار، گروه فیزیک دریا، دانشکده علوم دریایی، دانشگاه مازندران، بابلسر.

² دانشیار، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

³ علوم دریایی، دانشکده دریایی و اقیانوسی ، بابلسر، ایران، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

10.22034/hyd.2022.51696.1638

چکیده

پلوم رودخانه به سه نوع سطحی، عمقی و میانی در طبیعت تشکیل می‌شود. این تقسیم‌بندی تأثیر کاملاً آشکاری بر ویژگی‌های زیستی و غیرزیستی آب دهانه رودخانه دارد. با توجه به اهمیت موضوع، در این مطالعه، با استفاده از شبیه‌سازی عددی، نوع پلوم رودخانه اروند آشکار شد. پلوم این رودخانه بر ویژگی‌های آب شمال‌غرب خلیج‌فارس تأثیرگذار است. به این منظور، مدل FVCOM برای مدل‌سازی دما، شوری و چرخش آب خلیج‌فارس بکار گرفته شد. در این مدل از شبکه افقی المان مثلثی با قدرت تفکیک مکانی متغیر و شبکه قائم با 20 لایه سیگما استفاده شد. دما و شوری در مرز باز از خروجی‌های مدل HYCOM که با داده‌های اندازه‌گیری و ماهواره مقایسه و مطابقت گردیده، استفاده شد. همچنین در مرز باز چهار مؤلفه اصلی جزر و مدی به مدل اعمال شد. پس از پایداری مدل، لایه‌بندی ستون آب و شکل و گستردگی پلوم دهانه رودخانه بررسی شد. به‌جهت مطالعه تأثیر باد بر ساختار پلوم، چندین حالت مختلف باد منطقه، به مدل اعمال شد. در شرایط بدون باد، پلوم رودخانه به‌دلیل چرخش آب شمال‌غرب خلیج‌فارس و تحت تأثیر نیروی کوریولیس به سمت جنوبی متمایل می‌شود. شکل و گستردگی پلوم با شرایط باد تغیر می‌کند؛ به‌نحوی‌که تفاوت مساحت پلوم در دو حالت باد 4 متربرثانیه شمالی و جنوبی 300 کیلومترمربع است. با توجه به لایه‌بندی آشکار ستون آب دهانه رودخانه و تأثیرپذیری شدید پلوم از شرایط باد، پلوم رودخانه اروند از نوع سطحی است. این موضوع از منظر شیلاتی، زیست‌محیطی و آلودگی بسیار حائز اهمیت است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.23833254.1401.9.31.8.4

عنوان مقاله [English]

The Arvand River plume Detection by Using Numerical Modelling

نویسندگان [English]

Abbas Einali ¹
Masoud Sadrinasab ²
Mohammad Akbarinasab ³

¹ Assistant professor, Faculty of Environmental and Marine Sciences, University of Mazandaran, Mazandaran, Iran.

² Associate Professor of Physical Ocenography, Department of Environmental Design, University of Tehran, Tehran, Iran.

³ Faculty of Marine Sciences ,University of Mazandaran, Babolsar,Iran.

چکیده [English]

The river plume can be categorized into two general types surface-advected and bottom-trapped and also intermediate type. The river plume classification affects seawater's biological and non-biological characteristics in the river mouth. Given the importance of this issue, using numerical simulations, the plume type of the Arvand river was revealed in this study. The river plume has apparent effects on seawater characteristics of the northwest of the Persian Gulf. For this purpose, the FVCOM model is used for the temperature, salinity, and circulation modelling of the Persian Gulf's water. The model used a horizontal grid of variable triangular elements and a vertical network with 20 Sigma layers. Temperature and salinity at the open boundary were used from the outputs of the HYCOM model. Also, four main tidal components were applied to the model in the open border. After model stability, water column stratification and the shape and width of the river plume were investigated. Several different regional winds were applied to the model to study the wind effect on the plume structure. In no wind, the plume was inclined to the south. The shape and width of the plume change with wind; Thus, the difference between the area of the plume in the two wind modes of 4 meters per second north and south is 300 square kilometres. According to this apparent stratification and the powerful influence of the wind on the plume, the Arvand river has a surface-advected plume that is significant in the fishery, environment, and contamination aspects.

کلیدواژه‌ها [English]

Surface Plume
Stratification
Persian Gulf
FVCOM
Khuzestan Province

مراجع

Fayaz Mohammadi, M., & Ashtari Larki, A. (2021). Field study of sediment and current of Karoun and Arvandroud rivers, in flood conditions. Hydrogeomorphology, 8(28), 63-80. (In Persian)

Hashemi, S.N., Akbarinasab, M., & Safarrad, T. (2018). The Detection of the Plume of the Arvand River Using Satellite Images. Hydrogeomorphology, 4(13), 147-164. (In Persian)

Abdolkhanian, N., Elmizadeh, H., Dadolahi Sohrab, A., Savari, A., & FayazMohammadi, M. (2018). Comparing Modeling of Pollution in Arvand River in the Dry and Wet Seasons.

Abdullah, A.D., Gisen, J. I., van der Zaag, P., Savenije, H. H., Karim, U. F., Masih, I., & Popescu, I. (2016). Predicting the salt water intrusion in the Arvand River estuary using an analytical approach. Hydrology and earth system sciences, 20(10), 4031-4042.

Chao, S.Y., & Boicourt, W.C. (1986). Onset of estuarine plumes. Journal of Physical Oceanography, 16(12), 2137-2149.

Chen, C., Beardsley, R. C., & Cowles, G. (2006). FINITE VOLUME COASTAL OCEAN. Oceanography, 19(1), 78.

FayazMohammadi, M. (2017). Field and numerical study of tide impact on sediment transportation in Arvandroud estuary Khorramshahr University of Marine Science & Technology].

Garvine, R.W. (1981). Frontal jump conditions for models of shallow, buoyant surface layer hydrodynamics. Tellus, 33(3), 301-312.

Garvine, R.W. (1982). A steady state model for buoyant surface plume hydrodynamics in coastal waters. Tellus, 34(3), 293-306.

Garvine, R.W. (1995). A dynamical system for classifying buoyant coastal discharges. Continental Shelf Research, 15(13), 1585-1596.

Goncalves, H., Teodoro, A.C., & Almeida, H. (2012). Identification, characterization and analysis of the Douro River plume from MERIS data. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 5(5), 1553-1563.

Kamidis, Sylaios, & Tsihrintzis. (2015). Nestos River plume dynamics under variable physical forcing. Πανελλήνια και Διεθνή Γεωγραφικά Συνέδρια, Συλλογή Πρακτικών, 549-566.

Kämpf, J., & Sadrinasab, M. (2005). The circulation of the Persian Gulf: a numerical study. Ocean Science Discussions, 2(3), 129-164.

Komijane, F., Nasallahe, A., Nazari, N., & Naheid, S. (2014). The Persian Gulf wind analysis using meteorological synoptic stations data. Nivar, 38(85-84), 27-44.

Mellor, G.L., & Yamada, T. (1982). Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems. Reviews of Geophysics, 20(4), 851-875.

Nozarpour, N., Nabavi, M., Ronagh, M., Archangi, B., & Sakhai, N. (2018). Molecular and phylogenetic investigation of Chiromantes boulengeri (Decapoda, Brachyura, Sesarmidae) species from Arvand River.

Padman, L., & Erofeeva, S. (2005). Tide model driver (TMD) manual. Earth and Space research.

Podesta, G.P., Browder, J.A., & Hoey, J.J. (1993). Exploring the association between swordfish catch rates and thermal fronts on US longline grounds in the western North Atlantic. Continental Shelf Research, 13(2-3), 253-277.

Reynolds, R.M. (1993). Physical oceanography of the Persian Gulf, Strait of Hormuz, and the Gulf of Oman—Results from the Mt Mitchell expedition. Mar Pollut Bull, 27, 35-59.

Smagorinsky, J. (1963). General circulation experiments with the primitive equations: I. The basic experiment. Monthly weather review, 91(3), 99-164.

Tarya, A., Van der Vegt, M., & Hoitink, A. (2015). Wind forcing controls on river plume spreading on a tropical continental shelf. Journal of Geophysical Research: Oceans, 120(1), 16-35.

Un-Escwa, B. (2013). United Nations economic and social commission for western Asia; Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe. Inventory of Shared Water Resources in Western Asia, Beirut.

Wiseman, W., & Garvine, R. (1995). Plumes and coastal currents near large river mouths. Estuaries, 18(3), 509-517.

Xing, J., & Davies, A.M. (1999). The effect of wind direction and mixing upon the spreading of a buoyant plume in a non-tidal regime. Continental Shelf Research, 19(11), 1437-1483.

Yankovsky, A.E., & Chapman, D.C. (1997). A simple theory for the fate of buoyant coastal discharges. Journal of Physical Oceanography, 27(7), 1386-1401.

Osadchiev, A. (2015). A method for quantifying freshwater discharge rates from satellite observations and Lagrangian numerical modeling of river plumes. Environmental Research Letters, 10(8), 085009.

Falcieri, F.M., Benetazzo, A., Sclavo, M., Russo, A., & Carniel, S. (2014). Po River plume pattern variability investigated from model data. Continental Shelf Research, 87, 84-95.

Sarvestani, R.S., & Sadrinasab, M. (2006). Numerical Simulation of Plume over the Arvand River 7th International Conference on Coasts, Ports and Marine Structures (ICOPMAS), Tehran.