شبیه‌سازی سه‌بعدی جریان‌های خلیج فارس در آب‌های عمیق و ساحلی

در این تحقیق تلاش می‌شود یک سامانه پیش‌بینی جریان توسعه بیابد و راه‌اندازی شود. در این سامانه با درنظر گرفتن واداشت‌های اصلی شامل جزر و مد و میدان باد سطحی، تخمین مناسبی از جریان‌های خلیج فارس به‌دست می‌آید و عملکرد سامانه در آب‌های کم‌عمق و عمیق توامان بررسی می‌شود. در این راستا، نخست با به‌کارگیری مدل fvcom، سامانه شبیه‌سازی راه‌اندازی شده است. سپس مدل برپا شده با اعمال تراز جزر و مدی و میدان باد سطحی در بازه‌ای که داده میدانی موجود بوده، برای تمام خلیج فارس اجرا شده است. در ادامه، با مقایسه تراز سطح آب و اندازه سرعت جریان در چند ایستگاه، مدل برای پارامترهای ضریب زبری بستر، اندازه شبکه، تعداد ترازهای سیگما در راستای قائم، واسنجی و صحت‌سنجی شده و اثر اعمال میدان باد سطحی نیز بررسی شده است. سرانجام، بهترین شرایط برای اجرای مدل انتخاب و نتایج ایستگاه‌های مختلف بررسی شده است. مقایسه نتایج شبیه‌سازی جریان با داده‌های مشاهداتی، میزان موفقیت مدل را در شبیه‌سازی جریان نشان می‌دهد. داده‌های اندازه‌گیری و نتایج شبیه‌سازی سه‌بعدی جریان با مدل fvcom در خلیج فارس برای اندازه سرعت جریان و تراز سطح آب، همخوانی خوبی با هم دارند. با انجام واسنجی، مناسب‌ترین اندازه شبکه برای مدل خلیج فارس تخمین زده شده و مقادیر مناسب ضریب زبری بستر برای آب کم‌عمق و عمیق به‌دست آمده ‌است. نتایج این شبیه‌سازی نشان می‌دهد مدل حاضر در هر دو بخش آب کم‌عمق و عمیق از دقت مناسبی برخوردار است.

3D Numerical Modelling of Shallow and Deep Water Currents in the Persian Gulf

A 3D current and water level forecasting system is developed for the whole Persian Gulf in this study, in order to offer a reasonable response for the needs to provide a better understanding of coastal and gulfscale hydrodynamic processes in this important body of water. There are a couple of research attempts published during the past decades on the hydrodynamics and circulation of the Persian Gulf; however, most of them were concentrated on the coastal and relatively shallow water areas and presented reasonable results. Hence, this study aims to improve model performance in deep water areas while the accuracy of tidal and winddriven current parameters in shallow water results is acceptable. The most important driving forces, including tides and surface winds, are taken into consideration in simulations, in order to provide relatively accurate estimations of hydrodynamic parameters in the Persian Gulf.     For water level and current threedimensional simulations, FVCOM numerical opensource model is applied and run for some time periods in which field observations are available for both current specifications and water levels in the Persian Gulf. The open boundary data are adopted from OTPS global model and the input wind field data are applied from WRF wind modeling over the whole body of water. The model results were calibrated for a number of parameters selected in an extensive sensitivity analysis program and optimum values are selected for the understudy parameters. A comprehensive set of field measurements is collected, whose main objective is to provide sufficient and reliable input data for current simulations in the Persian Gulf in both deep and shallow areas. The collected survey parameters are mainly focused on: vertical profiling of current speed and direction; mid‐depth current speed and direction measurements; tidal (water level) measurements; and wind measurements. The data covers a wide range of spatial distribution in the Persian Gulf, including nearshore and offshore areas as well as a wide range of water depth values.     In this study, the obtained water level and current model results are verified against collected field observations, both in shallow and deep water areas and nearshore and offshore regions. Consequently, the optimum settings for obtaining accurate model results in both shallow and deep water areas are reported. The results of this research are of great help to understand the hydrodynamics of the Persian Gulf and provide a basis for more accurate estimations of forecasted current and water level parameters over the study area.