خلاصه ای از دروس فیزیک

دریای عمان

 تاریخچه

دریای عُمان در واقع خلیج تنگه هرمز تا دریای مکران است و دریای مکران با جغرافیای دریای عمان متفاوت است دریای مكران، پهنه آبی است که امروزه در نقشه های جغرافیایی از آن با نام دریای عرب یاد می شود این پهنه آبی دریای عمان و خلیج فارس را به اقیانوس هند متصل می‌کند. در شرق آن آبهای ساحلی هندوستان و در شمال آن سواحل پاکستان و ایران و در جنوب آن عمان و امارات متحده عربی قرار دارند.این دریا را در بسیاری از منابع تاریخی قرون وسطی بحر فارس و بحر اخضر نیز نامیده اند. در بعضی منابع اروپایی قدیم با نام دریای اریتراس نیز یاد شده است. اما در جغرافیای جدید بحر عرب - بحر عمان و خلیج فارس سه منطقه جداگانه هستند و مردم پاکستان به بخش ساحلی خود دریای مکران می گویند.

نام اين دريا توسط پارسيان مكران ناميده می‌شد. حاكميت بی چون و چرای ايران در دو سوی آب های خليج فارس و دريای مكران( عمان) و جزاير اين دو دريا در طول تاريخ چند هزار ساله مسأله‌ای انكارناپذير است. در قدیم این دریا با تمام گستره آب های جنوبی ایران همراه با همه آب های شمال اقیانوس هند تحت سیطره ایرانیان باستان دریای پارس نیز نامیده می‌شده است.

وسعت

طول ساحل ایران در امتداد دریای عمان، از خلیج گواتر تا بندر عباس، 784 کیلومتر است. سواحل جنوبی ایران از تنگه هرمز تا بندر گواتر مجاور آن است و این مسافت نیمی از سواحل جنوبی ایران را تشکیل می‌دهد .

عرض آن از دماغة حد (رأس الحد)، در شمال شرقی کشور عمان ، تا بندر گَواتِر، در منتهی الیه جنوب شرقی ایران (در مرز ایران و پاکستان )، حدود 320 کیلومتر و طول آن حدود 560 کیلومتر است.

مساحت آن 903 هزار کیلومتر مربع است در مقابل عمق آن از خلیج فارس بیشتر است.

 ریخت شناسی

عمق این دريا در اطراف چاه‌بهار حدود 3398 متر است. هرچه به سوی غرب پیش برویم، عمق آن به سرعت کم می‌شود تا جایی که در نزدیکی تنگه هرمز به 73 متر می‌رسد.

 دمای آب

مدار رأس‌السرطان از شمال آن عبور می‌کند و از این رو این دريا در منطقه گرم کره زمین واقع است

حداکثر درجه حرارت سطح آب در مرداد ماه 33 درجه و در دی ماه دست کم 19.8 درجه است.

 بادها

جريانها و بادهاي موسمي اقیانوس هند (Monsoons) به نامهاي بادهاي موسمي جنوب غربي (sw) و بادهاي موسمي شمال شرقي (NE) برروي درياي عمان نيز تاثير بسزايي دارند. در تابستان به سبب گرم بودن خشکي، بادهاي مرطوب از روي سطح دريا به سمت خشکي روان شده و برعکس در فصل زمستان باد از طرف خشکي به طرف دريا کشيده مي شود. در منطقه شمال اقيانوس هند(درياي عرب) و درياي عمان بادهاي موسمي شمال شرقي ضعيف مي باشد.

براساس تغييرات کم وبيش محسوس در وضعيت آب و هوايي کره زمين ، از نيمه دوم ارديبهشت تا اوايل خرداد زمان شروع بادهاي موسمي جنوب غربي مي باشد که به موازات سواحل سومالي و درياي عرب به طرف چپ منطقه باعث بوجود آمدن جريانات فراچاهنده شديد در دوره  بادهاي موسمي جنوب غربي تا پايان شهريورومهر ماه مي شود. حداکثر شدت اين جريان در تير و مرداد ماه مي باشد.

از نيمه دوم آبان تا نيمه اول اسفند ماه حالت عکس رخ مي دهد و چون هواي خشکي سردتر از آبهاي سطح دريا مي باشد، بنابراين باد به سمت دريا جريان مي يابد. بادهاي موسمي شمال شرقي را ايجاد مي کنند ومتعاقبا جريان شمال استوايي ظاهر مي شود . طي ايجاد بادهاي موسمي شمال شرقي ، جريان آب از شرق به غرب به سمت شمال استوا در جریان است. اين جريان از نيمه دوم آبان شروع شده و در ماههاي بهمن و اسفند به حداکثر شدت خود مي رسد ودر فرودين فروکش مي کند.

در نيمه دوم آبان تا نيمه دوم دي ، شاخه قوي تري از اين جريان به سمت شمال ، در طول سواحل غربي کشور هند ، حرکت مي کند و آبهايي با درجه شوري پايين را از خليج بنگال به شرق درياي عمان حمل مي کند .

زمین شناسی

چنان چه نقشه کره زمين را در دوره کامبرين (500 ميليون سال پيش) مطالعه کنيم پوسته جامد زمين قاره  واحدي است که در آن دو شکاف در مناطق استوايي آن زمان يعني نخست بين آمريکاي شمالي و اروپا و ديگر بين قاره آسيا و قاره قطب جنوب وجود دارد. آب از اين شکافها و اقيانوسهاي اطراف به زمينهاي پست داخل قاره راه يافته و حوضه هاي داخلي ايجاد کرده است.

در آغاز دوران دوم (حدود 140 ميليون سال پيش) شکاف بين اروپا و آمريکا وسيعتر شده و شکاف هند و استراليا آفريقاي جنوبي و هندوستان را دور زده و زمينه تشکيل اقيانوس هند را فراهم ساخته است.

در آغاز دوران سوم (حدود 45 ميليون سال پيش) حوضه اقيانوس اطلس پيدا شده، آمريکاي جنوبي از آفريقا جدا گشته و استراليا از قاره قطب جنوب دور افتاده و به سوي شرق روان گرديده و اقيانوس هند تشکيل يافته است وشکاف بين آسيا و آفريقا، مقدمه پيدايش درياي مکران (درياي عمان) را مي رساند.

در اواسط دوران سوم (35 ميليون سال پيش )، شکاف عمان گسترش يافته ، شبه جزيره هندوستان ابتدا به سوي شرق، سپس به شمال بالا رفته است ودنباله شکاف عمان به صورت خليج باريکي، شروع پيدايش خليج فارس را مي رساند.

 

خلیج فارس

تاریخچه

 

خليج فارس كه امروزه به پيوستگاه و ته آب اروند رود در خرمشهر و بصره تا راس مسندام در شمال عمان اطلاق مي شود در اواسط دوره سوم زمين شناسي حدود 30 ميليون سال قبل در اثر گسترش دهانه شكاف درياي عمان بوجود آمده و از پديده هاي دوران سوم زمين شناسي است

خلیج فارس یک آبراه ارزشمند از ابتدای تاریخ و به عنوان نقطه تلاقي شرق باستان با تمدنهای بزرگ جهان و داراي يك سابقه چند ميليون ساله مي باشد. قرن ها پیش ،ايلاميها از بندر بوشهر و جزیره خارک برای سكونت ، حمل و نقل استفاده و با حاکميت بر سواحل خلیج فارس جهت معامله با دنياي غرب و دره نیل استفاده مينمودند.     در کتاب های جغرافیای آمریکای لاتین خلیج فارس بيشتر به عنوان "Persicum"و یا دریای پارس اشاره شده است. در اصطلاح لاتین "Sinus Persicus" معادل "Persicher golf" بوده كه  به زبان فرانسه  " Persico gof " به زبان ایتالیائي، "Persidskizalir" در زبان روسی "Perusha Wan" که همه اين واژه ها به معنی "پارس" ميباشند.

وسعت

خلیج فارس در حال حاضر 226000 كيلومتر مربع پهنا دارد درازاي كرانه اش از دهانه فاو تا بندر عباس 1 هزار و 375 كيلومتر و ميانگين ژرفاي آن 30 متر است در ابتدا وسعت آن بيشتر از دو برابر مساحت فعلي بوده است. اين پهنه آبي قديمي ترين دريايي است كه بشر آن را مي شناخته است

عمیقترین نقطه آن در کرانه ایرانی تنگه هرمز است که عمقی تا 165 متر دارد، ولی میانگین آن در کناره ها محور ، 74 تا 92 متر است.

عريض ترين بخش آن 180 مايل است و عميق ترين نقطه آن 93 متر در 15 كيلومتري تنب بزرگ ، و كم عمق ترين بخش آن در غرب بين 10تا 30 متر است عمق كم خليج فارس باعث شده است كه خشكي مرتب بدرون دريا پيشروي نمايد .

ریخت شناسی

از نظر ریخت شناسی، خلیج فارس نامتقارن بوده و شیب سواحل جنوبی آن ملایم تر از شیب سواحل شمالی است. کرانه جنوبی خلیج فارس، به ویژه در شرق شبه جزیره قطر، منطقه وسیع و کم عمقی است (۱۰ تا ۲۰ متر) که بطور عمده با ریخت شناسی بست، محیط تبخیری و منطقه جزر و مدی مشخص است. خلیج فارس از رسوبات سخت و بلند با اشکال خطی ساخته شده و با واسطه یک دشت ساحلی باریک با دریا در ارتباط است. جزایر ایرانی خلیج فارس بصورت پشته های کشیده و موازی ساحل که در واقع دنباله رشته کوه زاگرس هستند که بر اثر بالا آمدن آب بشکل جزیره درآمده اند مانند قشم و کیش و یا اینکه کم و بیش دایره ای شکل هستند مانند هرمز و ابوموسی که گنبدهای نمکی سری هرمز هستند. سطح جزایر خلیج فارس از رسوبات تخریبی و مارن تشکیل شده است که کم و بیش صدف دارند. خاک این جزایر عمدتا شور یا حاوی گچ است که در نتیجه رشد گیاهان را به گونه های خاص محدود می کند. شکل ساحلی خلیج فارس در مجاورت ایران از نوع طولی است که موازی با محور ارتفاعات مجاور است که گاهی تراکم آبرفت ها فاصله زیادی بین خط ساحل و ارتفاعات زاگرس ایجاد کرده مانند جلگه بوشهر، و گاهی دامنه تاقدیس ها در خط ساحلی قرار گرفته اند مانند غرب خور موج.

حجم آب

062%آب هاي سطح كره زمين را خلیج فارس در بر مي گيرد.

دمای آب

در طول زمستان در کمترین مقدار خود بوده ، بطوری که در شمال خلیج فارس به 17 درجه سانتی گراد میرسد.

در ماههای تیر و مرداد به حداکثر مقدار خود یعنی 34 درجه سانتی گراد می رسد تفاوت درجه حرارت متوسط دمای آب نسبت به هوای بالای آن بندرت بیش از2 درجه سانتی گراد است.

 

جریان و چرخه آب

جریان های دریائی عمدتا" ناشی از عوامل مختلفی نظیر: جزرومد، آب و هوائی، زلزله و... می باشند. مهمترین این عوامل پدیده جزرومد است که به صورت پریودیک و مستمر رخ می دهد. همچنین به نظر می رسد در خلیج فارس عامل اصلی جریانات دریایی جزر و مد می باشد.

در خلیج فارس انواع جزر و مد یا کشند متفاوت است . جزر در منتهاالیه شمالی خلیج فارس که دامنه تغییرات جزر و مد حتی تا 4 متر می رسد و در بقیه نقاط خلیج فارس حداکثر دامنه تغییرات 2 متر است . در حوالی بحرین دامنه تغییرات جزر و مد حداکثر یک متر است.

در خلیج فارس در زمان مد دریا جهت جریانهای کشندی بسوی غرب بوده که این جریان در  شمال قطر به دو شاخه تقسیم که یک شاخه بطرف شمال غربی بسوی منتهاالیه خلیج فارس و دیگری به طرف جنوب بسوی بحرین جاری میشود .  در هنگام جزر نیز عکس این حالت رخ می دهد .

اصولا جریانهای دریائی در خلیج فارس ضعیف میباشد و در تنگه هرمز جریانهای دریائی بیشتر جریانهای کشندی است .

جریانهای دریائی در خلیج فارس تابع جریانهای کشندی است . در منا طقی که باد شمال غربی وجود دارد ، زمانی که سرعت آن زیاد است باعث می شود تا به جریانهای جنوب شرقی در جریانهای کشندی جزر القا شده و شدت آنها را افزایش می دهد و یا برعکس  در جریانهای کشند مد که بسوی شمال غربی در حرکت هستند القا شده که شدت آنها را کم و یا به آنها غالب می شود .

 

تبخیر شدید آب در خلیج فارس هیچگاه بوسیله بارندگی در سطوح آن و رودخانه های تغذیه کننده جبران نمی شود. این امر از علل وجود یک جریان آبی از اقیانوس هند به موازات کناره سواحل ایران در خلاف جهت عقربه های ساعت در این منطقه می باشد که این مسئله خود سبب پایین آمدن درجه حرارت و نزول میزان نمک خلیج فارس می گردد علاوه بر تأثیر بر حرکت افقی با توجه به سردتر بودن آب اقیانوس این جریان بطرف ژرفای خلیج متمایل شده و تغییراتی عمودی را بوجود می آورد.

 موج

امواج غالب در خلیج فارس امواج ناشی از باد می باشند، در بیشترین نواحی خلیج فارس در طول سال ، موجهای مرده از سوی غرب و شمال غربی روی میدهد که در نواحی مرکزی خلیج فارس ، تواتر این امواج حدود 30 درصد در هنگام بهار و 40 تا 45 درصد در بقیه فصول سال است. ارتفاع این امواج در نواحی مرکزی خلیج فارس بین 1.50  تا 1.80 متر است

 بادها

 در طول زمستان در بیشتر نواحی خلیج فارس ، جهت باد از سوی شمال غربی بوده ولی در قسمت جنوب آن باد بیشتر از سوی غرب است و در تنگه هرمز جهت باد به جنوب غربی تغییر می یابد و دی ماه فصل طوفانی است.

در تابستان باد موسمی درشمال خلیج فارس از سوی شمال غربی تا جنوب می وزد ، در مهرماه تغییرات در وضعیت بادهای موسمی شروع شده وبادها همراه با رگبارهای کوتاه و تند است.

 

بادهای محلی در خلیج فارس عبارتند از : 

 

باد  شمال

بادهای دائمی که از سوی شمال غربی می وزد و در گویش محلی به باد شمال معروف است . این باد اغلب در بخش شمالی خلیج فارس می وزد.

پایداری باد شمال در تابستان بیشتر از زمستان است . بین خرداد تا 25 تیر ماه بیشترین مداومت این باد وجود دارد . وزش این باد در زمستان ناگهانی است، این باد بطور ناگهانی در چند دقیقه از باد ملایم جنوب شرقی به باد شمال غربی تغییر می یابد.

این باد در زمستان به همراه رگبار و باران است ولی در تابستان خشک بوده و آسمان صاف وبدون ابر است  وزش شدید و ناگهانی باد شمال برای کشتیها و قایقهای کوچک خطرناک است.

 باد سهیلی

در آخر تابستان و اوایل پائیز می وزد . این باد از جنوب غربی می وزد و محلی ها می گویند که این باد ناشی ازطلوع ستاره سهیل است. 

 باد شرجی

در بوشهر ، لنگه و بندر عباس به باد قوس نیز معروف است.

جهت آن جنوب شرقی – شمال غربی است و در تابستان گرم و سوزان و در زمستان گرم و مرطوب وبیشتر بارانی است . این باد شدید است و گاهی خسارتهای نیز به همراه دارد . این باد در زمستان جهت شمال شرقی پیدا کرده و ریزش بارش بیشتری را سبب می شود.  

 باد نشی

به آن باد شمال شرقی نیز میگویند که در زمستان در کرانه های شمالی خلیج فارس ، بویژه در ناحیه هرمز می وزد.

 بادهای نزدیک ساحل

نسیم شبانه از ساحل و نسیم روزانه از دریا نیز در تمامی منطقه خلیج فارس  وجود دارد. 

 توفان ها

در زمستانها توفانهای شدید و خطرناک در خلیج فارس بروز می کند که سبب خسارتهای بسیاری می شود

جهت این بادهای شدید ممکن است جنوب شرقی و یا شمال غربی باشد.

 

 زمین شناسی

از نگاه زمین شناسی ، خلیج فارس فرونشست زمین ساختی کم ژرفایی است که در زمان پیش از ترشیری در حاشیه جنوبی کوههای زاگرس تشکیل شده است.

شدیدترین چین خوردگی های زمان پلیو- پلیستوسن ، کرانه های شمالی خلیج فارس (زاگرس) را چین داده است. میزان چین خوردگی ها که در خشکی های ایران شدید است، با شیب های کمتر به طرف دریا ادامه دارد و به گونه ای که در دریا به 10 تا 20 درجه می رسد. محور اصلی خلیج فارس نیز یکی از پیامدها زمین ساختی رخداد چین خوردگی زاگرس است که در زمان پلیوپلیستوسن شکل گرفته است. در پایان دوره پلیوسن ، سطح دریا به احتمال حدود 150 متر بالاتر از سطح کنونی بوده است. این سطح در حدود 100000 سال پیش از میلاد مسیح و به تدریج به سطح کنونی رسیده که آثار آن به صورت پادگانه های دریایی و سبخا ، در کرانه های عربی خلیج فارس برجای مانده است.

ترکیب شیمیایی

به هر حال ترکیب شیمیایی آب های آزاد (اقیانوسها) تقریباً یکسان است و تفاوت آن بیشتر به درجه شوری آب مربوط میشود. درجه شوری آب در نواحی مختلف اقیانوس بین 3.2 % تا تقریباً 4.0 % متغییر است:

)درجه شوری با واحد ppt، قسمت در هزار، نشان داده شده است(.

غلظت یون های اصلی آب دریا که 99.9 درصد از آن را شامل میشوند (درجه شوری% 3.5:(
یون=غلظت (mg/kg)
کلر= 19345
سدیم= 10752
سولفات= 2701
منیزیم= 1295
کلسیم= 416
پتاسیم= 390
بی کربنات= 145
برم= 66
بورات= 27
استرانسیم= 13
فلوئورید= 1

عناصر شیمیایی آب دریا (درجه شوری% 3.5:(
عنصر=غلظت (mg/kg)
هیدروژن= 110000
اکسیژن= 883000
سدیم= 10800
کلر= 19400
منیزیم= 1290
گوگرد= 904
پتاسیم= 392
کلسیم= 411
برم= 67.3

تاریخچه

دریای خزر که در گذشته به نام هایی چون خاواینسکی، دریای هیرکانیان، دریای جرجان (گرگان)، بحر مازندران بحر آبسکون و بحر قانیا، نامیده می‌شد، بزرگ‌ترین دریاچه روی زمین است. این دریای بسته که در شمال کوهزایی آلپ- هیمالیا قرار گرفته، باقیمانده‌ای از دریای پاراتتیس است که بر پایه پژوهش های زمین شناسان روسی، حدود 11000 سال پیش، پس از جدایش از دریاهای سیاه ومدیترانه، مستقل شده است.

وسعت

دریای خزر، با وسعت حدود 436000 کیلومتر مربع، 1200 کیلومتر طول و 220 تا 550 کیلومتر پهنا دارد. و حجم آب آن افزون بر 77000 کیلومتر مکعب است. گودی این دریا در بخش شمالی، 10 تا 12 متر و در بخش میانی، تا 770 متر است و گودترین نقطه آن در بخش جنوبی، تا 1000 متر نیز می رسد. سطح آب دریاچه در حدود 26 تا 28 متر (برحسب سالهای مختلف) از سطح آب دریاهای آزاد، پایینتر است این دریا از طریق ولگا و همچنین کانال ولگا- دن که مجهز به حوضچه های تنظیم سطح آب و برقراری هم ترازی آب است، به طور غیر مستقیم با دریای بالتیک و دریای سیاه ارتباط دارد.

ریخت شناسی

بخش شمالی خزر، شیب بسیار ملایم دارد. دو بخش میانی و جنوبی، با یک برجستگی زیر آبی به نام برجستگی سرت در حد فاصل دماغه باکو و خلیج قره بغاز ترکمنستان با امتداد شمال غربی- جنوب شرقی از یکدیگر جدا می شوند این برجستگی، ادامه کوههای قفقاز است و ژرفای آب  روی آن از 200   متر، تجاوز نمی‌کند. این برجستگی، مانع جریان آب، در سطح دریاچه نیست.

بیش از دو سوم حجم آب دریای خزر در بخش جنوبی است. نزدیک به یک سوم از آب در بخش مرکزی و فقط حدود 0.1 درصد به بخش شمالی تعلق دارد.

به دلیل ناهمگنی ریخت بستر، گسترش رسوبهای وارده، ناهماهنگ است. سالانه رودهای وارده، به ویژه ولگا حدود 90 میلیون تن رسوب را وارد دریاچه می‌کنند که در آنها، سیلت از همه بیشتر است و همراه با دیگر انواع (ماسه، رس کربناتی دانه ریز) ستبرای قابل توجهی را تشکیل می‌دهند. ستبرای رسوبات نرم بستر دریای خزر را از 40 متر در نقاط شمالی و مرکزی تا حدود 1200 متر در بخش جنوبی برآورد کرده‌اند.

دمای آب

دما در تابستان تقریبا در همه جا برابر است. ولی در زمستان، بخش شمالی دریای خزر (دست کم چهار ماه) دمای زیر صفر دارد و یخبندان است در صورتیکه در جنوب آن، هیچگاه یخبندان نمی‌شود و متوسط دما 5.9+ درجه سانتیگراد است.

جریان و چرخه آب

جریان آب در دریای خزر منشاء مختلفی دارد. جریان ناشی از ورود آب رودخانه ای ، جریان ناشی از وزش باد و جریان ناشی از اختلاف چگالی بخشهای مختلف آب از مهمترین جریان های دریای خزر هستند.

جریان رودخانه ای در لایه سطحی اثرگذار است. وزش باد در جریان در 50 متر اول لایه آب اهمیت داردو نقش مستقیم باد در جریان عمدتاً در لایه سطحی 10 متر می­باشد. جریان در لایه های عمیقتر تحت تأثیر اختلاف چگالی آب است. جریانهای ناشی از اختلاف چگالی معمولاً دارای سرعتهای پائین هستند.

جریان آب سطحی در خزر شمالی از نوع رودخانه ای و بدون حضور باد در جهت شمال به جنوب است. درهنگام وزش باد اثر جریان رودخانه محدود به ناحیه دلتایی می شود و در بقیه نقاط متأثر از جهت وزش باد است که در سطح در جهت وزش باد و در نزدیک بستر خلاف جهت وزش باد می­باشد.

جریان سطحی در خزر میانی خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت و در خزر جنوبی در جهت عقربه های ساعت است. در عین حال حرکت عمومی آب از شمال باختری به سوی جنوب و از جنوب خاوری به سوی شمال است. درناحیه ساحلی جریان ها عمدتاً ناشی از شکست موج می­باشد و بستگی به زاویه برخورد موج به ساحل دارد.

چرخه آب دریای خزر ناشی از اختلاف شرایط دما و شوری آب می باشد. دمای آب سطحی دریای خزر شمالی در تابستان به حداکثر حدود 25 درجه سانتیگراد و در زمستان به حداقل حدود صفر درجه می­رسد.

دمای آب خزر میانی در زمستان تقریباً یکنواخت است به طوریکه در لایه سطحی حدود 6 درجه سانتیگراد و در لایه نزدیک بستر (عمق 600 متر) حدود 5 درجه سانتیگراد است. در تابستان دمای آب در این ناحیه از 24 درجه سانتیگراد در سطح به 5 درجه سانتیگراد در عمق نزدیک بستر تغییر می کند. دمای آب خزر جنوبی در زمستان از 10 درجه سانتیگراد در لایة زیر سطحی (عمق 40 متری) تا 6 درجه سانتیگراد در لایه های عمیق (600 متری) تغییر می­کند. این تغییرات در تابستان از 27 درجه سانتیگراد (در سطح) تا 6 درجه سانتیگراد (عمق 600 متری ) است.

افزایش شوری و کاهش دما سبب افزایش چگالی آب و کاهش شوری به همراه افزایش دما سبب کاهش چگالی آب می شوند. از آنجاییکه دما و شوری آب از سطح به عمق و همچنین در بخشهای مختلف دریای خزر متفاوت است، می توان توده های آب (یا لایه های آب) با ویژگی های دما _ شوری تقریباً مشابه و به تبع آن چگالی تقریباً مشابه در دریای خزر را از هم تفکیک نمود. بر این اساس دریای خزر به چهار توده آب تفکیک شده است :

1.       توده آب خزر شمالی

2.       توده آب سطحی خزر

3.       توده آب عمیق خزر میانی

4.       توده آب عمیق خزر جنوبی

آب خزر شمالی به دلیل عمق کم دارای شوری کم و تغییرات دمایی زیاد می­باشد. در حد فاصل خزر میانی و جنوبی به علت وجود برآمدگی بزرگ بین آنها ( حدفاصل جمهوری آذربایجان – ترکمنستان ) که عمق آب در آنجا به 150 متر می­رسد، امکان تبادل آسان آب های عمیق خزر میانی و جنوبی نمی­باشد. از این رو دما، شوری و چگالی آنها متفاوت است، اما آب سطحی آنها دارای خصوصیات یکسانی است. از اینرو تودة آب سطحی خزر مربوط به سطح خزر میانی و جنوبی است. اختلاط این چهار توده آب به آرامی صورت می­گیرد و روند آن به این صورت است:

در آغاز دورة گرم سال آب رودخانه ای با شوری کم و دمای کم از شمال غرب خزر به جنوب حرکت می کند و در ساحل شرقی به علت تبخیر زیاد با شوری بیشتر به سمت شمال حرکت می نماید. در دورة سرد سال در مرز خزر میانی نفوذ می کند، آب لایه های میانی ناحیه خزر میانی از روی برآمدگی آبشوران ( در خزر میانی _ جنوبی ) به خزر جنوبی نفوذ می کند به این ترتیب چرخه آب دریای خزر شکل می­گیرد.

موج

در دریای خزر امواج آب به دلایل مختلفی ایجاد می­شوند. امواج ناشی از زمین لرزه در بستر دریا یا حاشیه آن ، امواج ناشی از ورود حجم زیاد آب رودخانه ای به دریا در فصل بهار، امواج ناشی از جابجایی آب در هنگام توفان، امواج ناشی از تغییر فشار هوا بر روی دریا، امواج جزر و مدی، امواج ناشی از وزش باد و امواج ناشی از اختلاف چگالی در ستون آب .

دریای خزر گرچه حوضه آبی بسته است، اما به دلیل گستره زیاد و عمق بسیار آن و همچنین سامانه های جوی مختلف گذری بر روی آن، بادهای شدید و توفانی بر روی آن شکل می­گیرد و به تبع آن امواج توفانی و مرتفع ایجاد می­شوند. همانند رژیم باد بر روی این دریا، رژیم موج نیز در آب عمیق به هشت ناحیه مختلف تقسیم شده است. رژیم موج در ناحیه کم عمق بسیار وابسته به ناهمواری بستر و خط ساحلی است و از این نظر نیازمند تقسیم بندی های بسیار جزئی می­باشد. در ناحیه خزر شمالی به دلیل عمق کم آب امکان توسعه امواج مرتفع وجود ندارد، همچنین در زمستان سطح آب عمدتاً توسط یخ پوشیده می­شود و امکان توسعه امواج وجود ندارد. خزر میانی از نظر رژیم موج خطرناکترین بخش دریای خزر است. همچنانکه در این ناحیه امکان رویداد بادهای شدید و توفانی در طول سال زیاد است، به تبع آن امواج توفانی نیز شکل می گیرند. مرتفع ترین موجی که در این ناحیه ثبت شده (12 متر) مربوط به توفان سال 1957 میلادی در سواحل جمهوری آذربایجان است.

امواج حاصل از باد در منتهی الیه بخش جنوبی دریای خزر در کرانه های ایران، علی رغم اندک تضعیف سرعت باد، دارای مقادیر قابل ملاحظه ای است . امواج با ارتفاع 3 متر هر ساله در آبهای نزدیک ساحل ایران می­تواند ایجاد شود.

بادها

معیار اساسی تقسیم جنوب دریای خزر بر اساس  رژیم باد در جهات مختلف می باشد که از این نظر جنوب دریای خزر به دو بخش خاوری و باختری تقسیم می شود. در بخش غربی بادهای با جهت شمالی و شمال شرقی غلبه دارد در حالیکه در بخش شرقی بادهای شمال غربی در زمستان و بادهای جنوب شرفی در تابستان غلبه دارد ، در این دو منطقه غربی و شرقی در جنوب دریای خزر فراوانی حالت سکون به ترتیب 14% و 17% است ، بیشترین فراوانی مربوط به سرعتهای 1-5 متر بر ثانیه است (حدود 41%) بادهای طوفانی در جنوب دریای خزر در هر موقع از سال می تواند رخ دهد اما احتمال رویداد آنها نسبت به بخش میانی دریای خزر به مراتب کمتر است.

تغییرات سطح آب

شواهد تاریخی نشان داده که سطح آب دریای خزر، همیشه در نوسان بوده است. اعداد گزارش شده، متفاوت است در مجموع به نظر می‌رسد که بین بالاترین و پایین ترین سطح آب، 9 متر اختلاف وجود داشته است به دلیل وسعت زیاد، تغییرات سطح آب دریا، بر تغییرات آب و هوایی و حتی پستانداران پیرامون اثرگذار است. عوامل تاثیرگذار در بالا آمدن سطح دریا، عبارتند از: عوامل کوتاه مدت طبیعی (مانند چرخه های آب و هوایی و افزایش دمای زمین) و عوامل مصنوعی (جلوگیری از تبخیر در قره بغاز، ورود فاضلاب شهری).

زمین شناسی

دریای خزر ناهمگن و قابل تقسیم به سه بخش شمالی، مرکزی و جنوبی است که با گسل های اصلی موجود در پی سنگ از یکدیگر جدا شده‌اند. پی سنگ بخش شمالی از نوع پوسته نیمه اقیانوس- سکوی قاره‌ای پرکامبرین روسیه است که چین هایی با روند شمالی- جنوبی دارد. بخش مرکزی، دارای پی سنگ هرس نین ، با ویژگیهای قاره‌ای و روند شمال غربی- جنوب شرقی است. بخش جنوبی دارای پی سنگ بازالتی با ستبرای 15 تا 20 کیلومتر است که با پوسته گرانیتی محصور داشته است.

ترکیب شیمیایی

آب خزر از نوع منیزیم، کلسیم و سولفات است و میزان نمک های محلول آن بین 12 تا 13 گرم در لیتر است که به تقریب یک سوم شوری آب دریاهای آزاد و اقیانوس هاست. شیرین ترین بخش آن مربوط به نواحی نزدیک به مصب رودخانه ولگا و شورترین بخش آن مربوط به خلیج قره بغاز بوده است که در آن تبخیر بیش از ورودی آب به آن است.

ناپایداری باروکلینیکی،یک ناپایداری دینامیکی سیال است که از اهمیت اساسی در اتمسفر و در اقیانوسها برخوردار است.

این مفهوم عامل اصلی مکانیسم شکل گیری طوفان و anticyclones در جوهای عرض میانی است.

در اقیانوس، این عامل ایجاد یک میدان ادی های مزواسکیل mesoscale از مرتبه ۱۰۰کیلومتر یا کوچکتر می دهد که نقش های مختلفی در استفاده از دینامیک اقیانوسی و جابجایی ردیاب ها ایفا می کند. ناپایداری باروکلینیکی یک مفهوم مرتبط با سیالات لایه بندی شده و به سرعت در حال چرخش است.
میزان سرعت چرخش سیال با عدد راسبی Rossby معین می شود . به بیان دقیق تر، یک سیال در یک جسم صلب در حال چرخش دارای یک vorticity است که متناسب با سرعت زاویه ای آن است. برای اینکه مفهوم ناپایداری باروکلینیکی به این حرکت مربوط شود، عدد راسبی آن باید کوچک باشد در غیر این صورت یعنی در عددهای راسبی بزرگ، انواع دیگر ناپایداری ها، اغلب با عنوان اینرسی ،بیشتر مربوط می شود.
ساده ترین مثال از یک جریان پایدار لایه بندی شده،جریانی تراکم ناپذیر با چگالی افزایشی با ارتفاع است. در یک گاز تراکم پذیر مانند جو، میزان مربوطه برابر گرادیان عمودی آنتروپی است، که برای اینکه جریان پایدار لایه بندی شده بماند،باید با افزایش ارتفاع،افزایش یابد. ی

مفهوم دیگر مرتبط با میزان بقای لایه بندی عدد ریچاردسون است که در مقابل برش عمودی باد افقی ،به منظور بی ثبات کردن جریان و تولید ناپایداری کلاسیک کلوین- هلمهولتز است.وقتی عدد ریچاردسون بزرگ است، لایه بندی به اندازه کافی قوی است که از بی ثباتی برشی جلوگیری می کند.

منبع انرژی ناپایداری باروکلینیکی ،انرژی پتانسیل در جریان های محیطی است. با افزایش ناپایداری ، مرکز جرم سیال پایین می آید. در امواج رو به رشد در اتمسفر، هوای سرد در حال حرکت رو به پایین و به سمت استوا، هوای گرمتر را بطرف بالا و سمت قطب حرکت می دهند.

در دینامیک سیالات، ویژگی baroclinity (گاهی اوقات به نام baroclinicity) یک سیال لایه بندی شده، میزان ناهم ترازی گرادیان فشار از گرادیان چگالی در سیال است. در هواشناسی یک جو baroclinic ،جوی است که در آن چگالی هم به دما و هم فشار بستگی دارد، در مقابل ،یک جو barotropic، چگالی تنها به فشار بستگی دارد است. در شرایط جوی مناطق barotropic زمین در عرض های مرکزی، مناطق استوایی،قرار دارند، در حالی که مناطق baroclinic به طور کلی در مناطق mid-latitude/polar عرض های میانی/قطبی یافت می شوند.
Baroclinity متناسب با است که که متناسب با سینوس زاویه بین سطوح فشار ثابت و سطوح چگالی ثابت است.

بنابراین، در یک سیال barotropic (که بصورت baroclinityصفر  تعریف شده است)، این سطوح موازی هستند.
مشخصه نواحی با ویژگی baroclinity زیاد، تشکیل مکرر طوفان است.