برگزاری دفاعیه دکتری مهندس نغمه افشار کاوه

مهندس نغمه افشار کاوه دانشجوی دوره دکتری این دانشکده گرایش مهندسی آب، 30 بهمن‌ماه سال ۹۵ از رساله خود تحت عنوان «پیش‌بینی تراز سطح آب ناشی از تغییرات باد و فشار هوا در خلیج فارس» در محل سالن کنفرانس دکتر عباس‌نیا با راهنمایی دکتر قاهری و دکتر چگینی دفاع نمود.

چکیده این رساله به شرح زیر می‌باشد:

در تمام دریاهای سطح کره زمین، الگوی منظم و قابل پیش بینی جزر و مد کم و بیش تحت تأثیر عوامل تصادفی همانند تغییرات فشار هوا و باد قرار دارد. نوسانات تراز متوسط سطح آب به طور مستقیم تحت تأثیر این دو عامل هواشناسی قرار داشته و پیش بینی دقیق نوسانات ناشی از آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. امروزه بیش از نیمی از جمعیت دنیا در حاشیه ۶۰ کیلومتری خطوط ساحلی آبهای آزاد زندگی می‌کنند. از آنجایی که وقوع نوسانات شدید تراز سطح آب ناشی از عوامل هواشناسی به عنوان یکی از مهمترین عوامل آبگرفتگی این مناطق محسوب می‌شود، می‌توان آنرا به عنوان یکی ازدلایل اصلی تلفات جانی و مالی در نواحی ساحلی دنیا به شمار آورد و در نتیجه پیش‌بینی وقوع این وقایع امری ضروری محسوب می‌شود. متداول‌ترین روش پیش بینی تغییرات سطح آب ناشی از باد و فشار هوا، استفاده از مدلهای عددی هیدرودینامیکی برای شبیه سازی آن است. اما شبیه سازی دقیق این پدیده با استفاده از مدلهای عددی به دلایل مختلف دارای دشواری‌های فراوانی است. از جمله عواملی که ممکن است در مدلسازی این پدیده، خطا ایجاد کند می‌توان به خطای موجود در شرایط اولیه مدل، شرایط مرزی مدل، داده‌های عمق سنجی مورد استفاده، ضرایب به‌کار رفته در مرحله برپایی مدل، داده‌های هواشناسی معرفی شده به مدل و در نهایت خطا در گسسته سازی‌های مکانی و زمانی اشاره کرد. لذا باید به نحوی نتایج به‌دست آمده از مدلهای عددی را اصلاح نمود. به منظور اصلاح نتایج پیش بینی تغییرات تراز سطح آب در نقاطی که داده اندازه گیری میدانی وجود دارد می‌توان از ابزار محاسبات نرم از جمله شبکه عصبی مصنوعی استفاده کرد. اما در دیگر نقاط محدوده محاسباتی، از روشی به نام همگون سازی داده‌ها استفاده می‌شود. همگون سازی داده‌ها در برگیرنده روش‌هایی است که مقادیر اندازه گیری میدانی یک متغیر را با مقادیر شبیه سازی عددی آن متغیر ترکیب کرده و نتایج آن مدل عددی را در کل محدوده محاسباتی اصلاح می‌کند. در این تحقیق ضمن بررسی ماهیت نوسانات تراز سطح آب در خلیج فارس، به استفاده از مدل عددی سه بعدی FVCOM به شبیه سازی هیدرودینامیک منطقه پرداخته شده و مشخص شد که اگرچه مدل‌سازی هیدرودینامیکی انجام شده می‌تواند تراز کلی سطح آب را خوب پیش‌بینی کند، اما پس از جداسازی مقادیر نوسانات جزرومدی و غیر جزرومدی توسط روش تحلیل همساز مشخص شد که مدل عددی، در پیش‌بینی ترازهای غیر جزرومدی که ناشی از عوامل هواشناسی هستند، در منطقه مورد مطالعه دقت بالایی ندارد. لذا در نقاطی که اندازه‌گیری میدانی در آنها وجود دارد، با استفاده از ابزار شبکه عصبی مصنوعی، مقادیر تراز آب ناشی از تغییرات باد و فشار هوا اصلاح شد. سپس روش‌های مختلف همگون سازی داده‌ها معرفی شدند و برای اصلاح نتایج پیش‌بینی نوسانات غیر جزرومدی در سه نقطه مختلف در خلیج فارس مورد ارزیابی قرار گرفتند. آن گاه با بررسی معادلات پایه هرکدام از این روش‌های موجود همگون سازی داده‌ها، این‌طور نتیجه‌گیری شد که در تمامی روش‌های فوق میزان تأثیر پذیری تراز سطح آب گره محاسباتی از نقاط مشاهداتی اطراف خود، تنها به فاصله بین آنها وابسته است. درصورتی‌که تغییرات تراز سطح آب در دو نقطه مختلف به عوامل دیگری نیز وابسته هستند. لذا در این مطالعه اثر شیب بستر دریا، سرعت باد، نوسانات فشار هوا در پیش‌بینی تراز غیر جزرومدی تراز متوسط سطح آب در خلیج فارس لحاظ شده و رابطه‌ای جدید برای همگون سازی داده‌ها بر اساس اقلیم منطقه و توسعه روش‌های موجود همگون سازی پیشنهاد شد. در روش پیشنهادی فیزیک پدیده نوسانات تراز آب ناشی از عوامل هواشناسی در مناطق مختلف در نظر گرفته شده و به این موضوع توجه شده که لزوماً نزدیک بودن دو ناحیه به یکدیگر، بیانگر شباهت مقادیر تراز سطح آب آن دو نیست. همچنین در روش جدید پیشنهادی میزان وزن مقادیر خطای تراز سطح آب در نقاط مشاهداتی بر روی نوسانات تراز آب نقطه هدف، عدد ثابتی نبوده و در طول زمان متغیر است. دراین مطالعه نشان داده شده که رابطه پیشنهادی می‌تواند به بهبود اصلاحات انجام شده توسط روش‌های موجود همگون سازی داده‌ها منجر شود.
واژه‌های کلیدی: خلیج فارس، تراز سطح آب، همگون سازی داده‌ها، باد، فشار هوا

رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: afshar_n [AT] iust.ac.ir