شبیه‌سازی عددی تغییرات فصلی پلانکتون‌ها و مواد مغذی در شمال دریای عمان با استفاده از مدل جفت‌شدهroms-npzd

در این تحقیق با استفاده از مدل سه بعدی roms، تغییرات فصلی پلانکتون ها در شمال دریای عمان بررسی شده است. مدل با استفاده از شرایط اولیه از داده های woa5 با تفکیک پذیری افقی 0.25 درجه و گام زمانی 300 ثانیه به مدت یک سال انتخاب شده است. داده های مختصاتی با درون‌یابی در راستای قائم دما و شوری، روی تراز سیگما (سی لایه) محاسبه شد. در این بررسی به علت سازگاری بیشتر زیرمدل npzd نسبت به سایر زیرمدل ها، مدل roms با مدل npzd جفت شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد: (الف) تغییر دما از عوامل اصلی در فراوانی میزان فیتوپلانکتون ها و زئوپلانکتون ها است؛ (ب) پیچک های ساعتگرد و پادساعتگرد که بیانگر به ترتیب پدیده فرو و فراچاهی در دریای عمان و تنگه هرمز هستند، باعث انتقال کلروفیل از مناطق جنوبی به شمالی می‌شوند؛ (ج) مقدار کلروفیل در طول زمستان در مقایسه با تابستان بیشتر است که علت این مسئله می تواند تغییرات ترموکلاین فصلی باشد. علی‌رغم در دسترس بودن مواد مغذی، لایه ترموکلاین مانع شکوفایی می شود؛ (د) بررسی تغییرات فیتوپلانکتون ها در یک دوره یک ساله، بیشترین مقدار آنها را اواخر اسفند و اوایل بهار نشان می دهد. فروردین ماه به علت افزایش جمعیت فیتوپلانکتون ها، اوج شکوفایی زئوپلانکتون ها است. همچنین تمرکز پلانکتون ها بیشتر به مواد مغذی وابسته است، به‌طوری که در دسترس بودن مواد مغذی اغلب عاملی کلیدی در رشد و سوخت‌وساز آنها است؛ (ه) مقدار کلروفیل در زمستان همبستگی مثبت (0.965=r) با دمای سطح آب نشان می دهد، درحالی‌که در تابستان، همبستگی منفی است (0.549 - =r) و غلظت کلروفیل در زمستان و تابستان اختلاف معنی داری نشان می دهد (p<0/05 برای). در زمستان و تابستان، مقدار کلروفیل با نیترات همبستگی مثبت نشان می دهد که به‌ترتیب مقدار آن 0.268=r و 0.794=r است و اختلاف معنی‌ داری را نشان می دهد (p<0/05)؛ (و) در بیشتر موارد، نتایج ماهواره‌ای دما و کلروفیل با مقادیر ‌اندازه گیری شده در مدل‌سازی عددی سازگاری مناسبی داشته است.

Numerical simulations of seasonal changes of plankton and minerals in the north of Oman Sea using the ROMSNPZD paired model

In this study, the seasonal changes of plankton in the north of Oman Sea have been investigated using the threedimensional Regional Ocean Modeling System (ROMS) model. The initial conditions of the model follow the preliminary conditions as in WOA5 data with a horizontal resolution of 0.25 degrees and a time step of 300 seconds for one year. Vertical coordinate data were for 30 layers sigma levels by interpolations in the vertical direction of temperature and salinity. Due to the greater submodel compatibility, ROMS model is coupled with NutrientPhytoplanktonZooplanktonDetritus (NPZD) model. The simulation results showed that: (1) Temperature change is one of the main factors in the frequency of phytoplankton and zooplankton blooms; (2) Clock and counterclockwise Eddies, which represent the phenomenon of extra down or upwells in the Sea of Oman and the Strait of Hormuz, causes the transfer of chlorophyll from the south to the north; (3) The amount of chlorophyll is higher during winter compared to summer. It can be due to the presence of seasonal thermocline layer which prevents blooming despite the availability of nutrients; (4) The phytoplankton cncenteration changes in a period of one year shows that their maximum value is in late March and early spring, and April is the peak of zooplankton due to the increase in phytoplankton population. Moreover, the density of plankton depends mainly on mineral nutrients, therefore, the availability of minerals is often considered as a key factor in their growth and metabolism; (5) Chlorophyll content shows a positive correlation with water surface temperature in winter (r = 0.965), while a negative one in summer (r = 0.549). There is a significant difference between chlorophyll density in winter and summer (p <0.05). There was a positive correlation between amount of chlorophyll and nitrate in winter (r = 0.268) and summer (r = 0.794), which suggests a significant difference between winter and summer (for p <0.05); (6) There were good agreements between satellite observations of temperature and chlorophyll and the values measured in numerical modeling in majority of the cases.