Nivar

Nivar

The Difference in the Stability of the Water Column and the Speed of Sound from the North to the South of the Persian Gulf in Winter

Document Type : Original Article

Authors
1 Master Science of physical oceanography, Department of Nonliving Resources of Atmosphere and Ocean, Faculty of Marine Science and Technology, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran.
2 Associate Professor of physical oceanography, Department of Nonliving Resources of Atmosphere and Ocean, Faculty of Marine Science and Technology, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran.
3 Assistant Professor of physical oceanography, Iranian National Institute for Oceanography and Atmospheric Science, Tehran, Iran.
Abstract
The Persian Gulf is a semi-closed sea that leads to the Gulf of Oman and open waters through the Strait of Hormuz. the main inflow is the Indian Ocean Surface Water (IOSW), which after circulating in the Persian Gulf, Persian Gulf Water (PGW) is created. It was used 11 stations of a valid data set, temperature and salinity, of wintertime ROPME1992 Crouse, which was prepared from the National Oceanographic Research Institute to investigated temperature and salinity changes by measurements and density, sound speed, and water column stability changes caused by software calculations (Ocean Data View) due to the inflow and outflow of Persian Gulf. The measured stations started from Iranian Waters (Lavan Island) and continued until the United Arab Emirates (Sir Bani Yas Island). The results showed water temperature changes in winter between 17.56°C and 20.25°C, salinity changes from 38.48 psu to 43.93 psu, potential density anomaly changes from 27.47 kg/m3 to 19.32 kg/m3 and the changes of sound speed are 1521.7 m/s to 1528 m/s. Southern shallow waters have lower temperature, higher salinity and density. In density changes, the role of salinity is greater than temperature, but in the changes of sound speed, temperature has a greater contribution in the north of the Persian Gulf and in the south of it, salinity has a greater contribution. The highest speed of sound is related to the north and the lowest is related to the middle and south of the Persian Gulf. Near the coasts of Iran, at the depth more than 30 meters, a subsurface flow of warm water is observed, which is not affected by the surface layers that have cooled in winter, and still has the effected by Indian Ocean Surface Water (IOSW). The presence of CE1 eddy, at station 4, at a depth of about 30 meters is completely visible, which is due to the return of the IOSW flow. Although the water column from station 5 to 9 is mixed and relatively homogeneous, it is horizontally heterogeneous. Also, the results clearly show that the two different flow of IOSW (in the north) and PGW (in the south) cause different water column stability regimes, so that in the northern stations, the diffusive regime and in the southern stations, the finger regime plays a greater role in creating double diffusion convection. In the southern stations, layers consisting of static instability are seen more than layers consisting of double diffusion convection in the water column. In conclusion, the diffusive regime generally plays a greater role in creating double diffusion convection in this cross section of The Persian Gulf in winter.
Keywords

  1. آل یاسین، س. م.، علی­ اکبری بیدختی، ع.، و احمدی گیوی، ف.، 1392، مطالعه وارونگی دما و شوری و همرفت پخش دوگانه در دریای خزر، مقاله­نامه کنفرانس فیزیک ایران، صفحات 277 تا 280.
  2. پایندهی، ی.، م. سیوف‌جهرمی، و ص. حمزه­ئی، 1402، تغییرات دما، شوری و چگالی آب‌های شمالی خلیج‌فارس در فصل بهار بر اساس یافته‌های کاوشگر خلیج فارس (1398)، هیدروفیزیک، دوره 9، شماره 1، پذیرش.
  3. حسینی، س. ط.، و و. چگینی، 1393، مطالعه تغییرات فصلی پارامترهای فیزیکوشیمیایی آب دریا در محدوده­ی آب­های ساحلی شبه جزیره­ی بوشهر، مجله اقیانوس­شناسی، دوره 5، شماره 17، صفحات 125 تا 143.
  4. خدایاری رستم آباد، ا.، م. باخدای‌پاسکیابی، ع. ولی‌نژاد، و م. کمره‌ای، 1389، مقدمه­ای بر سونار و مدلسازی انتشار امواج صوتی در آب دریا، پژوهشکده مهندسی، چاپ اول، صفحات 566.
  5. صدری نسب، م.، 1389، مدل سازی عددی سه بعدی گردش آب در تنگه هرمز، اقیانوس شناسی، دوره 1، شماره 1، صفحات 19 تا 24.
  6. علی اکبری بیدختی، ع.، و ز. صباغ کاشانی، 1382، همرفت پخش دوگانه و وارونگی دما در آب­های خلیج­فارس و دریای عمان مجله فیزیک زمین و فضا، دوره 29، شماره 1، صفحات 33 تا 45.
  7. قاضی، ا، علی اکبری بیدختی، ع، عظام، م، ترابی آزاد، م.، 1389، تغییرات فصلی جریان، دما و شوری در خلیج­فارس. فناوری­های نوین در توسعه آبزی پروری (شیلات)، دوره 4، شماره 2، صفحات 67 تا 76.
  8. مجیدی نیک، م.، س. جمشیدی، و س.ع. آزرم­سا، 1392 الف، تجزیه و تحلیل مکانی و زمانی پارامترهای فیزیکی در خلیج­فارس با استفاده از مدل کریجینگ ، نهمین همایش ملی خلیج­فارس، سال 1392.
  9. مجیدی نیک، م.، س. جمشیدی، و س.ع. آزرم­سا، 1392 ب، تغییرات فصلی سرعت صوت و تاثیر پارامترهای فیزیکی آب بر تغییرات آن در خلیج­فارس، نهمین همایش ملی خلیج­فارس، سال 1392.
  10. مجیدی نیک، م.، و ح. دلدار، 1394، کاربرد آمار مکانی در پهنه­بندی و تحلیل فضایی سرعت صوت در خلیج­فارس، مجله سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، دوره 6، شماره 2، صفحات 45 تا 58.
  11. محمدپور، ف.، 1401، تغییرات فصلی پایداری ستون آب در محدوده­ی تنگه­ی هرمز با استفاده از نرم­افزار ODV. پایان­نامه کارشناسی ارشد، بندرعباس، دانشگاه هرمزگان، دانشکده علوم و فنون دریایی. صفحات
  12. محمدپور، ف.، ص. حمزه ئی و م. سیوف جهرمی، 1401، مطالعه زمستانه پایداری و همرفت پخش دوگانه در شرق تنگه هرمز. هیدروفیزیک، دوره 8، شماره 2، صفجات 33 تا 46.
  13. Ahn, Y.H., Shanmugam, P., Moon, J. and Ryu, J.H., 2008. Satellite remote sensing of a low-salinity water plume in the East China Sea. In Annales Geophysicae (Vol. 26, No. 7, pp. 2019-2035). Göttingen, Germany: Copernicus Publications.
  14. Chand, S., Aung, T. and Rao, S., 2004. Physical properties of southern Fiji waters. The South Pacific Journal of Natural and Applied Sciences, 22(1), pp.57-61.
  15. Emery, K.O., 1956. Sediments and water of the Persian Gulf. Bulletin of American Association of Petroleum Geologists, 40(10), pp. 2354-2383.
  16. Johns, W., and Olson, D., 1998. Observations of seasonal exchange through the Strait of Hormuz. Oceanography, 11(2), pp.58.
  17. Affatati, A., Scaini, C., Salon, S., 2022. Ocean sound propagation in a changing climate: Global sound speed changes and identification of acoustic hotspots. Earth's Future, 10(3), pp. e2021EF002099.
  18. Johns, W., Yao, F., Olson, D., Josey, S., Grist, J., and Smeed, D., 2003. Observations of seasonal exchange through the Straits of Hormuz and the inferred heat and freshwater budgets of the Persian Gulf. Journal of Geophysical Research: Oceans, 108(C12)
  19. Kämpf, J., and Sadrinasab, M., 2005. The circulation of the Persian Gulf: a numerical study. Ocean Science Discussions, 2(3), pp.129-164.
  20. Mohammadpour, F., Soyuf Jahromi, M., and Hamzei, S., 2024. Seasonal changes of the stability and double diffusive processes in the trench of the Strait of Hormuz, Iranian Journal of Geophysics, Accepted paper.
  21. Reynolds, M., 1993, Physical oceanography of the Gulf, Strait of Hormuz, and the Gulf of Oman— Results from the Mt Mitchell expedition. Marine Pollution Bulletin. 27, pp.35-59.
  22. Ruddick, , and Kerr O., 2003. Oceanic thermohaline intrusions: theory. Progress in Oceanography. 56(3-4), pp.483-497.
  23. Dushaw, B.D., Worcester, P.F., Cornuelle, B.D., Howe, B.M., 1993. On equations for the speed of sound in seawater. Journal of the Acoustical Society of America, 93(1), pp. 255–275.
  24. Ruddick, B.R., 1983. A practical indicator of the stability of the water column to double-diffusive activity. Deep Sea Research, 30(10), pp.1105-1107.
  25. Schlitzer R. 2022, Ocean Data View. https://odv.awi.de.
  26. Sheppard, C., Al-Husiani, M., Al-Jamali, F., Al-Yamani, F., Baldwin, R., Bishop, J., Benzoni, F., Dutrieux, E., Dulvy, N. K. and Durvasula, S.R.V., 2010. The Gulf: a young sea in decline. Marine Pollution Bulletin, 60(1), pp.13-38.
  27. Stewart, R.H., 2008. Introduction to physical College Station: Texas A & M University, 2008 Sep.
  28. Sugden, W., 1963. The hydrology of the Persian Gulf and its significance in respect to evaporite deposition. American Journal of Science, 261(8), pp.741-755.
  29. Thoppil, P. G., and Hogan, P. J. (2010). A modeling study of circulation and eddies in the Persian Gulf. Journal of Physical oceanography, 40(9), pp.2122-2134.
  30. Yao, F., Johns, W. E. (2010). A HYCOM modeling study of the Persian Gulf: 2. Formation and export of Persian Gulf Water. Journal of Geophysical Research: Oceans, 115(C11).

  • Receive Date 10 August 2024
  • Revise Date 05 September 2024
  • Accept Date 28 September 2024
  • Publish Date 09 April 2025