نوسانات دما و انرژی گرمایی در محل ساختارهای پخش دوگانه در تنگه هرمز

سلگی, مصطفی; محمد مهدیزاده, مهدی; علی اکبر بیدختی, عباسعلی; حسن زاده, اسماعیل

doi:10.30467/nivar.2023.389044.1239

نوسانات دما و انرژی گرمایی در محل ساختارهای پخش دوگانه در تنگه هرمز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مصطفی سلگی ¹

مهدی محمد مهدیزاده ²

عباسعلی علی اکبر بیدختی ³

اسماعیل حسن زاده ⁴

¹ دانشجوی دکتری، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران و دانشجوی دکتری، گروه علوم غیر زیستی جو و اقیانوس، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

² دانشیار، گروه علوم غیر زیستی جو و اقیانوس، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

³ استاد، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

⁴ استاد، گروه فیزیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان ، ایران

10.30467/nivar.2023.389044.1239

چکیده

ساختار‌های پخش دوگانه (Double Diffusion Convection)، در دو نوع انگشت نمکی (Salt-Fingering) و همرفت پخش (Diffusion Convection)، به دلیل گرادیان‌های قائم دما و شوری با ضرایب پخش متفاوت رخ می‌دهند و گردش ترموهالینی در تنگه هرمز موجب می شود تا غالبا در طول سال ساختار نمکی در سطح و در بخش های شمالی و میانی تنگه و ساختار همرفت پخش در عمق و بخش های جنوبی تنگه هرمز تشکیل شود. در این مطالعه شکل‌گیری ساختارهای پخش دوگانه و نقش آنها در تغییرات دمایی و انرژی گرمایی آب در تنگه هرمز بررسی شده است. این اثرگذاری به شرایط شکل‌گیری ساختارهای پخش و میانگین دما و انرژی گرمایی توده آب بستگی دارد. به دلیل نوسانات حاصل از ساختارهای پخش دوگانه در روزهای گرم سال، 5-2 درصد تغییر در دما و انرژی گرمایی آب مشاهده می‌شود، بطوریکه بیشینه تغییرات تا 5 درصد (تغییردر انرژی) در بخش‌های جنوبی تنگه رخ می دهد. تبادل گرمایی در طول فرآیند همرفت بیشتر از ساختار انگشت نمک (بیش از 10 برابر) است. با این وجود انرژی گرمایی در محل توده سرد و همرفت قوی کمینه است، و ساختار همرفت پخش با افزایش تبادل انرژی با محیط، ضعیف می شود. این تبادل گرمایی موجب می شود تا انرژی درونی آب تا حدود 250 ژول کاهش یابد. در حالیکه در طول رشد ساختار نمکی دما و انرژی گرمایی محیط (در مقیاس کوچک) افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

پخش دوگانه

انگشت نمک

همرفت پخش

تنگه هرمز

دما

انرژی گرمایی

موضوعات

فیزیک دریا

عنوان مقاله English

Fluctuations of Temperature and Thermal Energy in the Place of Double Diffusion Structures in the Strait of Hormuz

نویسندگان English

Mostafa Solgi ¹

Mahdi Mohammad-Mahdizadeh ²

Abbas Ali Ali Akbari Bidokhti ³

Smaeyl Hassanzadeh ⁴

¹ PhD student, Department of Space Physics, Institute of Geophysics, Tehran University, Tehran, Iran and PhD student, Department of Non-Biological Atmospheric and Ocean Sciences, Hormozgan University, Bandar Abbas, Iran.

² Associate Professor, Department of Non-Biological Atmospheric and Ocean Sciences, Faculty of Marine Science and Technologies, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran

³ Professor, Department of Space Physics, Institute of Geophysics, University of Tehran, Iran

⁴ Professor, Faculty of Physics, University of Isfahan, Isfahan, Iran

چکیده English

Double Diffusion Convection (DD) structures, in two types of Salt-Fingering (SF) and Diffusive Convection (DC), occur due to vertical temperature and salinity gradients with different diffusion coefficients. And thermohaline circulation in the Strait of Hormuz often causes the formation of SF on the surface and in the northern or middle parts of the strait and DC structure in the depth and southern parts of the Strait of Hormuz. In this study, the formation of DD structures and their role in temperature changes and thermal energy of water in the Strait of Hormuz have been investigated. This effect depends on the formation conditions of diffusion structures and the average temperature and thermal energy of the water mass. Due to the fluctuations resulting from the DD structures in the hot days of the year, a 2-5% change in the temperature and thermal energy of water is observed. So that the maximum changes up to 5% (change in energy) occur in the southern parts of the strait. The heat exchange during the DC process is higher than that of SF (more than 10 times). However, the thermal energy is minimal at the place of the cold mass and strong convection, and the DC structure is weakened due to the increased energy exchange with the environment,. This heat exchange causes the internal energy of water to decrease by about 250 J. While during the growth of SF, the temperature and thermal energy of the environment (on a small scale) increases.

کلیدواژه‌ها English

Double Diffusion

Salt-Fingering

DiffusiveConvection

Strait of Hormuz

Temperature

Thermal Energy

1. انصاری، نیاز و همکاران، (1390)، بررسی همرفت پخش دوگانه در تنگه هرمز با استفاده از مدل سه بعدی کوهرنس، سیزدهمین همایش صنایع دریایی، جزیره کیش.
2. اکبری نسب، محمد و همکاران، (1393)، مطالعه ساختار لایه ای خلیج فارس به خلیج عمان و تاثیر آن بر روی انتشار صوت با چشمه های آکوستیکی نزدیک جریان نفوذی در فصل بهار. مجله علوم و فنون دریا.110-120: (4)12.
3. Al-Hajri, K., 1990, The Circulation of the Arabian (Persian) Gulf: A Model Study of its Dynamics. The Catholic University of America, Washington, DC. Ph.D. Dissertation (also available through UMI Dissertation Information Service, Order Number 9106378).
4. Azizpour, J., Chegini, V., Siadatmousavi, S. M., 2017, Seasonal variation of the double diffusion processes at the Strait of Hormuz. Acta Oceanologica Sinica, 36(1): 26–34, doi: 10.1007/s13131-017-0990-6.
5. Bidokhti, A. A. and Ezam, M., 2009, The structure of the Persian Gulf outflow subjected to density variations, Ocean Sci., 5, 1–12, https://doi.org/10.5194/os.
6. Caplan, S., 2008, Microstructure signatures of equilibrium double-diffusive convection. Thesis. Naval Postgraduate School, Monterey, California.
7. Johns, W. E., Yao, F. D., Olson, B., Josey, S. A., Grist, I. P., and Smeed, D. A., Observations of Seasonal Exchange through the Straits of Hormuz and the Inferred Freshwater Budgets of the Persian Gulf,” J. Geophys. Res, 2003, 108 (C12), 1–18.
8. Magnell, B., 1976, Salt fingers observed in the Mediterranean outflow region (34°N, 11°W) using a towed sensor. J. Phys. Oceanogr., 6, 511-523.
9. Muench, R. D., Fernando, H. J. S., and Stegen, G. R., Temperature and salinity staircases in the northwestern Weddell Sea. J. Phys. Oceanogr, 1990, 20, 295–304.
10. Neal, V. T., Neshyba, S., and Denner, W., Thermal stratification in the Arctic Ocean. Science, 1969, 166, 373–374.

11. Prasad, T. G., Ikeda, M., Kumar, S. P., 2001. Seasonal spreading of the Persian Gulf Water mass in the Arabian Sea, J. Geophys. Res., 106(C8), 17,059–17,071.
12. Privett, D. W., Monthly charts of evaporation from the North Indian Ocean, including the Red Sea and the Persian Gulf. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc, 1959, 85: 424–428.
13. Radko, T., 2013, Double-Diffusive Convection. Cambridge University Press, 342 pp.
14. Reynolds. R. M, 1993. Physical oceanography of the Gulf, Strait of Hurmoz, and the Gulf of Oman, results from the Mt.Mitchell expedition” Mar. Pollut. Bull, Vol. 27, pp. 35-59.
15. Ruddick, B., 1983, A practical indicator of the stability of the water column to double-diffusive activity. Deep Sea Res A Oceanogr Res Pap, 30(10): 1105–1107. doi:10.1016/0198–0149(83)90063–8.
16. Schmitt, R. W., 1981, Form of the temperature-salinity relationship in the Central Water: evidence for double-diffusive mixing. J. Phys. Oceanogr., 11, 1015–1026.
17. Stern, M. E., 1960, The “salt-fountain” and thermohaline convection. Tellus, 12,172–175.
18. Onken, R., Brambilla, E., 2003, Double diffusion in the Mediterranean Sea: observation and parameterization of salt finger convection. J. Geophys. Res. 108(C9), 8124–8136. doi: 10.1029/2002JC001349.
19. Williams, A. J., 1974, Salt Fingers observed in Mediterranean outflow. Science, 185, 941 943.
20. You, Y., 2002, A global ocean climatological atlas of the Turner angle: Implications for double-diffusion and water mass structure. Deep-Sea Res., 49, 2075-2093.