بررسی عمق لایه ی صوتی و ارتباط آن با عمق لایه ی آمیخته در خلیج فارس

یکی از ویژگیهای مهم خلیج فارس مانند هر حوضه ی آبی دیگر خصوصیت آکوستیکی آن است که لازم است مورد بحث و بررسی قرار گیرد. در این بین مطالعه ی لایه ی آمیخته و لایه ی صوتی از جهات مختلفی حائز اهمیت است، زیرا از نقطه نظر نظامی و از لحاظ زیستی و صنعت شیلات دارای کاربردهای متنوعی است. امواج صوتی در میان تمام امواج انتشاری، به بهترین صورت ممکن در دریا منتشر می شوند. امواج رادیویی و نوری در نواحی گل و لای و رسوبات دریا خیلی تضعیف می شوند و اتلاف انرژی صوتی در دریا در مقایسه با اتلاف رادیویی و نوری بسیار ناچیز است . به همین دلیل انتشار امواج صوتی در آب دریا به سادگی انجام می پذیرد. عمق لایه ی صوتی به عنوان یک پارامتر مهم در آکوستیک زیر آبی، عبارت است از عمق لایه ای که سرعت صوت در آنجا برای اولین بار بیشینه می شود. امواج صوتی تنبل هستند و با ازدیاد سرعت میل دارند به سمت محیطی بروند که از سرعت آنها کاسته شود. این امر سبب انحراف امواج صوتی و به دام افتادن آنها در یک کانال می شود و حرکت آنها در فضا از گسترش کروی به استوانه ای تبدیل می شود. این کانال می تواند هم در لایه ی رویین دریا و هم در اعماق به وجود آید. لایه ی آمیخته، لایه ی بالایی اقیانوس است که در اثر وزش باد مخلوط شده و دما در همه جای آن یکنواخت می ماند. بین عمق لایه ی صوتی و عمق لایه ی آمیخته با توجه به بستگی سرعت صوت به دما و شوری رابطه ی تنگاتنگی وجود دارد. عمق لایه ی آمیخته به ژرفایی از آب گفته می شود که اولین بار تغییرات دما در آن به وجود می آید که این تغییرات دما را معمولا در حدود 1° c در نظر می گیرند. در این پژوهش به بررسی عمق لایه ی آمیخته و عمق لایه ی صوتی در خلیج فارس پرداخته می شود و سعی می شود تغییرات این دو لایه در فصول مختلف سال مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین عوامل این تغییرات بیان شده و بین این دو مقوله مقایسه ای صورت می گیرد. برای بررسی عمق لایه ی صوتی و عمق لایه ی آمیخته از داده های ctd و adcp اندازه گیری شده توسط دانشگاه میامی آمریکا در سال های 1998 - 1996 در قسمت جنوبی تنگه ی هرمز استفاده شده است. این داده ها دو نوع هستند، سری اول داده های گشت های دریایی است که در ایستگاه های مختلف جمع آوری شده است و سری دوم به صورت سری زمانی داده های ctd است. ابتدا داده های مورد نظر مرتب شده و سپس با کمک نرم افزار matlab و با استفاده از روابط ریاضی، چگالی و سرعت صوت در عمق های مختلف، محاسبه شده است. با بررسی نمایه های قائم دما، شوری، چگالی و سرعت صوت، لایه های آمیخته و صوتی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج این پژوهش نشان می دهند که در خلیج فارس تغییرات سرعت صوت بسته به فصول مختلف سال با عمق متفاوت است. در بهار و زمستان غالبا به علت تغییر اندکی که در دمای سطح آب تا بستر وجود دارد، تغییرات سرعت صوت هم ناچیز است و لایه ی آمیخته در این فصول بسیار عمیق است. هم چنین در زمستان و بهار لایه ی صوتی تا بستر افزایش یافته و بازتاب صوت از سطح و بستر صورت می گیرد. در تابستان و پاییز به دلیل تابش زیاد خورشید و گرم شدن سطح آب، اختلاف زیادی بین دمای اعماق مختلف به وجود می آید و لایه ی آمیخته در لایه های بالایی و نزدیک سطح آب قرار می گیرد. با توجه به وابستگی زیاد سرعت صوت با دما، سرعت صوت نیز در تابستان و پاییز برای اعماق مختلف آب تفاوت چشم گیری دارد. در نمایه ی سرعت صوت در تابستان درعمق حدود 40 متری شاهد بیشینه ای برای سرعت صوت هستیم که نشان دهنده ی عمق لایه ی صوتی است. بررسی لایه ی آمیخته و لایه ی صوتی در فصول مختلف سال گویای رابطه ی نزدیک آنها و تبعیت زیاد عمق لایه ی صوتی از عمق لایه ی آمیخته است. به طور کل شوری روند رو به افزایشی دارد. به علت تبخیر زیاد در فصل تابستان میزان شوری لایه های بالایی افزایش می یابد، ولی با ازدیاد ژرفا به جز مواردی که تغییرات دما از سطح تا بستر بسیار اندک است، در مجموع تغییرات شوری اثر قابل توجهی بر تغییرات سرعت صوت و عمق لایه ی صوتی ندارد.