فصلنامه فیزیک زمین و فضا
سال سی و چهارم شماره 1 (بهار 1387)

ورود ذرات باردار به یون سپهر، می تواند تغییراتی در غلظت الکترونی لایه های یون سپهری به وجود آورد. در روزهای آرام مغناطیسی، ذرات بارداری موسوم به باد خورشیدی که از خورشید به سمت زمین می وزند می توانند به صورت محدودی در مناطق قطبی زمین به جو زمین وارد شوند. اما تعداد ذرات ورودی به جو زمین در هنگام اختلال های شدید در خورشید و به علت سرعت زیادی که این ذرات در این زمان ها دارند خیلی بیشتر می شود. بنابراین تغییرات شدیدی در یون سپهر در هنگام وقوع چنین اختلال های رخ می دهد. در این مقاله اثرات وقوع توفان مغناطیسی بر لایه های D و E بحث شده و این اثرات بر لایه F2، ناشی از توفان های مغناطیسی در روزهای 18 اوت 2002 برای رصدخانه جولیوسرا در آلمان و 15 مه 2005 در رصدخانه اسلاو انگلستان مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. کاهش چگالی یا غلظت الکترونی لایه F2 در زمان های بعد از وقوع توفان مغناطیسی، به خصوص در هنگام شب، به طور واضح قابل مشاهده است.

در این تحقیق برای بررسی چگونگی نقش کوهستان روی سامانه های بارش زا، مدل منطقه محدود MM5 با تفکیک افقی 5/55 کیلومتر تنظیم شده است و برای سامانه ایی کم فشار که در دوره زندگی هشت روزه خود، در روزهای 23 تا 30 دسامبر 2004 از روی ایران عبور می کند، اجرا می شود. نتایج حاصل از اجراهای مدل در حالتی که رشته کوه زاگرس وجود دارد و سپس حذف شده است و نیز نتیجه حاصل از حذف اثر کوهساری در کل شبکه، بررسی شدند. بررسی نتایج شبیه سازی نشان داد که ارتفاعات زاگرس از طریق افزایش حرکت بالاسو و پایین سو سامانه ها، روی بسیاری از کمیت های ترمودینامیکی و دینامیکی آنها مؤثراند از آن جمله می توان به محتوای آب ابر، فرارفت دما و سرعت قائم اشاره کرد. بررسی ها نشان داد که اگر شرایط بارش فراهم باشد، در صورت نبود زاگرس، در مناطق کویری بارش بیشتری ریزش می کرد. به علاوه این رشته کوه در نقش مانع جریان های مرطوب، سبب افزایش بارش در مناطق غربی خود می شود. با حذف زاگرس از مدل، دیده شد که سامانه های فشاری در صورت وجود این رشته کوه تضعیف می شوند. از حذف اثر کوهساری در همه دامنه که بیانگر حذف منطقه همگرایی دریای سرخ است، دیده شد که کم فشار واقع در جنوب غرب دریای سرخ به سوی شرق گسترش می یابد و پشته فشاری یا هسته پرفشار کوچک روی ارتفاعات واقع در منطقه از بین می رود. از این رو ارتفاعات اطراف این دریا در توسعه شمال سوی ناوه فشاری با منشا دریای سرخ نقشی ندارد.

در این مقاله با استفاده از مدل تاثیر رشته کوه البرز در تقویت سامانه های همدیدی در نواحی پشت به باد آن بررسی شده است. دامنه شبیه سازی در راستاهای نصف النهاری و مداری به ترتیب از طول جغرافیایی 24 تا 74 درجه شرقی و از عرض جغرافیایی 6/14 تا 6/53 درجه شمالی است. تفکیک افقی شبکه 25 کیلومتر است و 23 تراز نیم- سیگما در راستای قائم به کار گرفته شده است. به طور متوسط 50 درصد از ارتفاع ناهمواری ها کاسته شده است (در نزدیکی قله ها حدود 70 درصد و در مرزهای کوهستان حدود 10 درصد). چون عدد فرود متناسب با عکس ارتفاع است، پس از کاهش ارتفاع عدد فرود شارش به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می یابد که نشان دهنده کاهش فعالیت موجی در پشت به باد کوه است. نقش رشته کوه البرز روی کمیت های دمای پتانسیل، میدان سرعت قائم و بارش نیز بررسی شده است که نشان می دهد با کاهش ارتفاع ناهمواری ها مقادیر دمای پتانسیل و سرعت قائم در پشت به باد کوه و همچنین بارش تجمعی در برخی نقاط کاهش می یابند.

پیش بینی دمای سطح زمین با مدل های پیش بینی عددی وضع هوا دارای خطاهای قاعده مند (سیستماتیکی) است که عمده آن دلیل پایین بودن میزان تفکیک توپوگرافی و نیز نقص در پراسنجی فرایندهای فیزیکی متفاوت در مدل است. فیلتر کالمن روشی است که با یک الگوریتم ساده و نیاز به ورودی برای مدتی کوتاه، با ترکیب پیش بینی های مدل و دیدبانی ها، خطاهای قاعده مند را تا حد بسیار خوبی کاهش می دهد. در این مقاله، فیلتر کالمن روی دماهای بیشینه و کمینه در دو متری سطح زمین برای 117 ایستگاه در ایران و به مدت 120 روز اعمال شده و نتایج مربوط به هفت ایستگاه ارائه شده است. مدل مورد استفاده، مدل میان مقیاس MM5 است و مدت آموزش فیلتر هفت روز انتخاب شده است. تحلیل آماری نتایج نشان داد که فیلتر کالمن برای روزهایی که خطای مدل زیاد یا متوسط بود، توانست پیش بینی مدل را تا حد قابل قبولی اصلاح کند؛ اما برای روزهایی که خطای مدل کم بود، کاربست فیلتر تاثیر چندانی در تصحیح خطا نداشت. فیلتر کالمن ساده را به دلیل کارکرد رضایت بخش و امکان اجرای آن روی رایانه ای با قابلیت متوسط، می توان برای مقاصد عملیاتی در مراکز پیش بینی مورد استفاده قرار داد.

عوامل مختلفی بین سطح MSL و Geoid یک جدایی ایجاد می کنند که به آن توپوگرافی سطح دریا و به اختصار SST گفته می شود. یکی از روش های تعیین SST فن Local Response Technique است. این فن از عکس العمل سطح دریا در برابر عوامل بیرونی مانند فشار جو، درجه حرارت و باد و غیره برای تعیین SST استفاده می کند. بدین صورت که ابتدا دریا به مثابه دستگاهی فیزیکی، عوامل خارجی در نقش توابع ورودی دستگاه و جزر و مد دریا درحکم تابع خروجی دستگاه در نظر گرفته می شود و آنگاه عکس العمل سطح دریا به عنوان تابع بسامد، که تغییرات محلی سطح دریا را منعکس می کند، مدل سازی می شود. این فن با استفاده از مدل های متفاوتی SST را تعیین می کند که در اینجا برای تعیین SST در چهار ایستگاه جزر و مدی در خلیج فارس از مدل آنالیز طیفی متقابل (Cross-Spectral Analysis) استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که سهم کل پارامترهای هواشناسی در ایجاد SST در فصل زمستان بین 8+ تا 33- سانتی متر است. بیشترین مقدار SST در بندر بوشهر و کمترین مقدار آن در بندر کنگان است.

به منظور تشخیص درز و شکاف های آبدار در مناطق سنگی که در اثر گسلش ایجاد شده اند، با اندازه گیری مؤلفه زاویه شیب (Tilt Angle) میدان الکترومغناطیسی با روش VLF در مسیر خیابان اصلی تله کابین توچال، از فاصله 1925 تا 1960 متری به کمک پردازش داده های VLF و تفسیر مقاطع چگالی نوعی بی هنجاری جریان به دست آمده است. سپس با کاربرد روش مقاومت ویژ? الکتریکی منطبق بر نیم رخ VLF، بی هنجاری یادشده اندازه گیری شد و در فاصله 1930متری جاده اصلی تله کابین توچال وجود بی هنجاری مقاومت ویژ? الکتریکی از عمق 7 تا 30 متری به تایید رسید و روشن شد که مربوط به همان حوز? آبدار بوده است. با حفاری صورت گرفته در محل، صحت این نتایج به اثبات رسید.

مسئله انتقال به سمت پایین میدان گرانی زمین از سطح زمین به سطح بیضوی مرجع مقایسه از این واقعیت ناشی می شود که در مسئله مقدار مرزی، تعیین ژئوئید بدون استفاده از فرمول استوکس به دنبال پتانسیل واقعی زمین روی سطح بیضوی مرجع هستیم این در حالی است که مشاهدات شتاب گرانی روی سطح زمین داده شده است. مسئله انتقال به سمت پایین میدان گرانش زمین از طریق انتگرال آبل- پواسون و مشتقات آن صورت پذیرفته و یک مسئله بدوضع است. برای به دست آوردن یک جواب پایدار بایستی از روش های پایدارسازی استفاده کرد. در این مقاله روش های متفاوت پایدارسازی مستقیم و تکراری برای انتقال به سمت پایین مشاهدات از نوع شتاب گرانی تفاضلی مقایسه و روش تکراری ART به مثابه بهترین روش برای پایدارسازی معرفی شده است.

در محیط درون زمین به دلیل وجود جذب (absorption) و گسترش کروی (spherical spread)، محتوای بسامدی سیگنال لرزه ای با گذشت زمان تغییر می کند. در این مقاله روشی از واهمامیخت به کار گرفته می شود که سیگنال را به صورت ناپایا در نظر می گیرد و با توجه به این ویژگی عملگر طراحی می کند. در این روش با تبدیل گابور لرزه نگاشت به حوزه گابور منتقل می شود و از آن برای برآورد تبدیل گابور سری بازتاب استفاده می شود. به عبارت دیگر با برآورد توام طیف دامنه تابع منبع و فاکتور Q و سپس تقسیم تبدیل گابور لرزه نگاشت به حاصل ضرب این دو، تبدیل گابور سری بازتاب حاصل می شود. در نهایت با اعمال عکس تبدیل گابور سری بازتاب به دست می آید. در این مقاله نحوه عملکرد واهمامیخت در حوزه گابور روی لرزه نگاشت مصنوعی و واقعی بررسی شده و مقایسه نتایج آن با واهمامیخت با استفاده از فیلتر وینر نشانگر برتری این روش به روش وینر است.

در این مقاله با استفاده از اطلاعات موجود در بانک اطلاعاتی مرکز لرزه نگاری کشوری از سال 1996 تا 2005 میلادی، زمان سیر امواج لرزه ای در 9 ایستگاه شبکه لرزه نگاری تهران که بیشترین تعداد زمان- رسیدها را ثبت کرده اند مورد بررسی قرار می گیرد. برای این کار میانگین زمان باقی مانده امواج P ثبت شده در فواصل 100 کیلومتری در پنجره های 5 درجه آزیموت ایستگاهی، برحسب آزیموتت پشتی (Back Azimuth) رسم شد و یک منحنی مطابق معادله (1) بر آن برزاش شد. از رسم زمان باقی مانده برحسب آزیموت ایستگاهی و برازش یک منحنی وابسته به آزیموت ایستگاهی می توان تغییرات قاعده مند در زمان باقی مانده در ایستگاه ها را بررسی کرد. در این بررسی مقدار ثابت در معادله برزاش شده که نشانگر شیفت کلی داده ها است درحکم معیاری از خطای قاعده مند مطرح می شود. نتایج به دست آمده براساس روش فوق نشان می دهد که خطای قاعده مند در ایستگاه های دماوند، رازقان و فیروزکوه بسیار بارز است و ایستگاه های افجه و فیروزکوه نیز بیشترین خطا را نشان می دهند. ایستگاه های قم، ورامین و ماهدشت قابل اعتمادترین ایستگاه ها هستند. این تحقیق نشان می دهد که نیاز به در نظر گرفتن خطاهای قاعده مند و دستگاهی در ایستگاه ها به منظور بهبود مکان یابی زمین لرزه ضرورتی اجتناب ناپذیر است.

هدف از این مقاله، پیش بینی میانگین غلظت روزانه کربن مونوکسید در هوای شهر تهران با استفاده از دو مدل شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی چندمتغیره برحسب تحلیل مؤلفه اصلی (PCA) است. از روش PCA برای از بین بردن هم راستایی چندگانه (multicolinearity) بین متغیرهای ورودی و تفسیر بهتر نتایج مدل رگرسیونی استفاده شده است. همچنین با استفاده از شبکه عصبی Feed-Forward با یک لایه پنهان نیز مدل مناسب برای این امر ایجاد شده است. به منظور پیش بینی غلظت کربن مونوکسید آمار سال های 1383 و 1384 ایستگاه قلهک واقع در شمال تهران مورد استفاده قرار گرفته است. پس از اجرای مدل های پیش گفته، ضریب همبستگی (R)، شاخص میانگین نسبی خطای مطلق (MARE) و خطای میانگین مجموع مربعات (RMSE) در شبکه عصبی برای مرحله آزمون، به ترتیب برابر با 716/0، 158/0 و 969/0 به دست آمده که در مقایسه با مدل ترکیبی رگرسیونی (581/0= R، 189/0 MARE = و 138/1 RMSE =) حاکی از برتری مطلق نتایج شبکه عصبی نسبت به مدل ترکیبی رگرسیونی است.