فصلنامه فیزیک زمین و فضا
سال سی و چهارم شماره 4 (زمستان 1387)

در این بررسی داده های مایکروترمور جمع آوری شده، در محدوده معدن مس سرچشمه به منظور محاسبه بسامد طبیعی خاک، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. به منظور پردازش داده ها از روش نسبت طیفی مؤلفه افقی به عمودی، معروف به رهیافت ناکامورا (H/V) استفاده شده است. روش نسبت های طیفی امکان کاربرد روی داده های زلزله و شتاب را دارد ولی براساس بسیاری از بررسی ها، روشن شده است که استفاده از مایکروترمورها برای محاسبه بسامد طبیعی کاملا قابل اطمینان است. داده های موجود در 12 جایگاه اندازه گیری در محدوده معدن مس سرچشمه و برخی نقاط اطراف به منظور مطالعات نوفه سنجی برداشت شده اند. در برخی جایگاه های اندازه گیری تعداد دفعات برداشت داده 3 و در برخی جایگاه ها 4 بار بوده است. داده ها بر اساس استانداردهای گروه طرح SESAME (Site EffectS assessment using AMbient Excitations) مورد پردازش قرار گرفته است. در هر جایگاه محاسبات روی همه برداشت ها صورت گرفته و بسامد طبیعی برای آن جایگاه محاسبه شده است. براساس بسامد طبیعی به دست آمده، دسته بندی رده خاک و متوسط سرعت موج برشی برآورد شده است. در نهایت نوع و رده خاک با مشاهدات میدانی موجود مقایسه شده است.

نوفه های الکتریکی تاثیر به سزایی در دقت روش های ژئوفیزیکی، به خصوص مقاومت سنجی، پتانسیل خودزا، قطبش القایی، ماگنتوتلوریک و الکترومغناطیس دارد. منشا این نوفه ها ممکن است نوع زمین، پتانسیل خودزا، پتانسیل القایی، کابل ها و دکل های برق، ریل های راه آهن و مترو، پمپ ها، امواج الکتروسیسمیک و جریان های الکترومغناطیسی باشد. مرحله اول افزودن بر دقت اندازه گیری ها در روش مقاومت سنجی ژئوالکتریک، شناخت نوفه ها و بررسی تاثیر آن در کیفیت برداشت است. در مرحله دوم با استفاده از نوفه برداشت شده و مشخصات مقاومت الکتریکی زمین، وضعیت برداشت داده ها را می توان شبیه سازی کرد. با توجه به شبیه سازی صورت گرفته می توان بهترین روش اجرایی را برای کاهش اثر نوفه طراحی کرد. در راستای این پژوهش یک دستگاه گیرنده رقمی (دیجیتال) پتانسیل الکتریکی و یک فرستنده جریان الکتریکی پرقدرت طراحی و ساخته شده است. برای تعدادی از ساختارهای متفاوت زمین شناسی، در چند نقطه از کشور برداشت نوفه الکتریکی با این روش صورت گرفت. پردازش و تحلیل های صورت گرفته در این پژوهش نشان می دهد که با طراحی و ساخت این دستگاه رقمی برای اندازه گیری ها به صورت تاریخچه زمانی، دقت اندازه گیری اختلاف پتانسیل از 1 میلی ولت در دستگاه های ژئوالکتریک معمولی به حدود 01/0 میلی ولت در دستگاه جدید افزایش می یابد. علاوه بر آن می توان عمق نفوذ جریان های ارسالی را تا چند هزار متر افزایش داد. این موضوع می تواند در تعیین مشخصات گسله های پی سنگی یا روند زون های گسلش یافته نقش به سزایی داشته باشد.

در این مقاله تضعیف نوفه های زمین غلت با استفاده از تبدیل ردلرز? شعاعی و روش شناخته شده بسامد- عدد موج مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. مقایس? نتایج به دست آمده از این دو روش نشان می دهد که تبدیل ردلرز? شعاعی به خوبی روش بسامد- عدد موج عمل می کند، ضمن اینکه محتوای بسامدی پدیده های بازتاب را، که از اهمیت خاصی برخوردارند، بسیار کمتر از روش بسامد- عدد موج کاهش می دهد و این، مزیت اصلی و بارز این روش نسبت به روش بسامد- عدد موج است. در این روش، داده های لرزه ای، چنانچه در ادامه ذکر خواهد شد، از حوزه دورافت- زمان سیر به حوزه ردلرزه شعاعی برده می شوند. این حوزه برای حذف نوفه های خطی همدوس، شامل امواج زمین غلت، بسیار مؤثر است. چرا که شناسایی و تفکیک نوفه های خطی همدوس به منظور حذف آنها، به دلیل کشیدگی در این حوزه، بسیار راحت تر از حذف آنها در حوزه دورافت- زمان است.

رسانایی ویژه الکتریکی زمین یکی از پارامترهای مجهول آن است که می توان آن را در مقیاس جهانی مورد بررسی قرار داد. بررسی های رسانایی ویژه الکتریکی براساس تغییرات میدان مغناطیسی زمین صورت می گیرد. تغییرات زمانی میدان مغناطیسی زمین شامل تغییرات درازمدت و تغییرات زودگذر است. تغییرات میدان ژئومغناطیسی با منشا خارج از زمین، جریان های الکتریکی را به بخش های رساناتر زمین القا می کند. این جریان های القایی نیز به نوبه خود سبب ایجاد مؤلفه ای از تغییرات مغناطیسی می شوند که در سطح زمین قابل مشاهده و اندازه گیری است. با تفکیک تغییرات میدان به بخش های با منشا داخلی (i) و خارجی (e)، پاسخ الکترومغناطیسی زمین به یک ورودی ویژه (e) تعیین می شود. نسبت بخش های با منشا داخلی و خارجی میدان مغناطیسی معیاری از پاسخ است که به سامانه جریان خارجی و توزیع رسانایی ویژه الکتریکی درون گوشته وابسته است. در این تحقیق با استفاده از یکی از تغییرات روزهای آرام مغناطیسی موسوم به " بی"، رسانایی ویژه الکتریکی و دمای گوشته فوقانی بررسی شده است. نتایج حاصل با کارهای قبلی همخوانی خوبی نشان می دهد.

یکی از کاربردهای مهم و ارزشمند علم ژئودزی فضایی بررسی میدان گرانی زمین و تغییرات آن از راه تجزیه و تحلیل مدار ماهواره ها به صورت عام و ماهواره های گرانی سنجی به صورت خاص است. ماهواره های گرانی سنجی اغلب در مدارهای پایین قرار می گیرند تا تاثیرات میدان گرانی را بیشتر درک کنند و لذا بررسی و مدل سازی میدان گرانی زمین از روی اطلاعات مداری آنها با دقت بیشتری صورت گیرد. در این راستا به بررسی داده های موقعیتی ماهواره GRACE پرداخته و سعی در همسان سازی تراکم داده های موقعیتی به دست آمده از راه گیرنده های onboard سامانه موقعیت یابی جهانی، GPS، با داده های سرعت و شتاب نسبی به دست آمده از راه سامانه بین ماهواره ای شده است. این کار به روش درون یابی چند جمله ای ارمیت (Hermite) براساس روش کمترین مربعات صورت پذیرفت. در این روش درون یابی از یک تابع چندجمله ای و مشتقات آن برای مدل سازی مشاهدات استفاده می شود و لذا مسئله در ساده ترین شکل ممکن، بدون تکرار و مقدار اولیه به بهترین نحو به جواب مناسب می رسد. با متراکم کردن این داده ها، امکان بهبود مدل های میدان گرانی جهانی که از اطلاعات مدار GRACE حاصل می شود فراهم خواهد شد.

مسئله تعیین ژئوئید در جزایر، در کشورهای دارای جزایر متعدد به دلیل نیاز سامانه ارتفاعی یکسان از اهمیت زیادی برخوردار است. ولی نبود داده های شتاب گرانی با دقت زیاد در دریا، تعیین ژئوئید در جزایر را با مشکل مواجه ساخته است. از طرف دیگر پیدایش ارتفاع سنجی ماهواره ای تعیین ژئوئید را در مناطق اقیانوسی و دریاها امکان پذیر کرده است. در این مقاله روشی برای تعیین ژئوئید در جزایر با استفاده از یک مسئله مقدار مرزی گرانی سنجی- ارتفاع سنجی ماهواره ای با مرزهای ثابت ارائه شده است. روش مورد نظر با تعیین ژئوئید در جزیره قشم با موفقیت آزمایش شده است.

امروزه با پیچیده تر شدن سازوکار تولید از مخازن نفتی و افت فشار عمده مخازن موجود در ایران، تولید به روش های ثانویه اهمیت بیشتری یافته است. از طرفی با توجه به ماهیت مخازن کربناته و اثر فرایندهای دیاژنزی و تکتونیکی بر این مخازن (از جمله شکستگی ها)، شاهد ناهمگونی های بسیاری در این مخازن هستیم که پیش بینی تولید و بازیافت از آنها را با مشکل روبه رو می کند. لذا اهمیت بررسی شکستگی ها در صیانت از مخازن و بهینه سازی تولید، ضروری به نظر می رسد. چگونگی اعمال عوارض زمین شناختی در مدل سازی های مخازن (از جمله عوامل ساختمانی و لیتولوژیکی) و نحوه توزیع شکستگی ها از مسائل اصلی این تحقیق است. در این بررسی تعداد 10 چاه از یکی از میدان های گازی منطقه فارس ساحلی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، زون های شکستگی در چاه ها براساس اطلاعات مستقیم و غیرمستقیم با استفاده از روش اعمال موجک مشخص شده اند. تعیین زون های شکستگی در چاه های حفاری شده با استفاده از اطلاعات محدود لاگ های تصویرگر که از معدود چاه های یک میدان گرفته می شود و یا مغزه های درون چاهی که در شرایط سطحی بایستی بررسی شوند کاری دشوار است و در بسیاری از موارد نتیجه گیری از این بررسی ها و تعمیم آنها به گستره مخزن غیرممکن است. از طرفی، چون اطلاعات نمودارهای پتروفیزیکی از اکثر چاه ها گرفته می شود، عمده اطلاعات موجود از خصوصیات مخزن به وسیله این نمودارها به دست می آیند. در نهایت با توزیع چگالی شکستگی و تهیه مدل سه بعدی از این پارامتر و پارامترهای وابسته به آن (از جمله تخلخل شکستگی)، مدل برای ورود به روند شبیه سازی جریان مخزن آماده شده است.

برای محاسبه جابه جایی در شبکه های میکروژئودزی کشف نقاط پایدار و ناپایدار از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، چرا که در این شبکه ها، کشف نادرست نقاط پایدار و ناپایدار به صورت نقص داده ظاهر می شود و جابه جایی های محاسبه شده را زیرسؤال می برد. به منظور کشف نقاط پایدار و ناپایدار عموما از دو روش مهم زیر استفاده می شود: الف- آزمون ثبات کلی درشبکه های میکروژئودزی ب- مینیموم سازی نرم L1 بردار جابه جایی هدف این مقاله مقایسه دو روش فوق و بیان مزیت ها و معایب این دو روش نسبت به هم است که در ادامه شرح دو روش و نتایج حاصل از مقایسه آنها آورده شده است. نتایج نشان می دهد که به طور کلی، استفاده از روش مینیموم سازی نرم L1 بردار جابه جایی در مقایسه با روش دیگر نتایج قابل قبولی دارد.

جریان های داون برست ناشی از توفان های تندری اغلب به صورت پرانرژی، کوتاه مدت و خردمقیاس اند و می توانند برای هواپیماها به ویژه هنگام نشستن و برخاستن خطرناک باشند. داون برست ها را ایستگاه های هواشناسی سطح زمین و رادارها ثبت می کنند. مشخصات جریان های داون برست که ایستگاه های زمینی هنگام وقوع پدیده ثبت می کنند، عبارت اند از: افزایش فشار، افزایش ناگهانی سرعت باد، تغییرات جهت باد (بیش از 90 درجه). تغییر دما و رطوبت نیز در بیشتر موارد هنگام وقوع پدیده در ایستگاه های زمینی ثبت می شوند. در این بررسی با استفاده از نگاشت های ایستگاه های هواشناسی 12 مورد رویداد داون برست در سال های 2003 تا 2005 استخراج شده است. با استفاده از داده های دستگاه سودار، برای یک مورد جریان داون برست، نمایه های سرعت افقی و قائم و جهت باد در زمان های قبل و بعد از رویداد که داده موجود بوده، نسبت به ارتفاع بررسی شده و با استفاده از این نیمرخ ها تغییرات، و مقادیر بیشینه آنها محاسبه شده است. نمودارهای ترمودینامیکی نیز برای 5 مورد از این پدیده ها بررسی و مقادیر آهنگ کاهش دمای محیط و نیروی شناوری برای هر مورد محاسبه شده و با موارد مشابه در سایر نقاط مقایسه شده است. داون برست ها در آهنگ کاهش دماهای بیشتر از 9 (نزدیک به بی دررو خشک) روی داده اند، در آهنگ کاهش دماهای نزدیک به بی درروخشک فروهنج ها شدیدترو مستقل از نسبت اختلاط رطوبت است. برای بررسی دقیق داون برست ها دستگاه های دقیق تر راداری مورد نیاز است، به دلیل در دسترس نبودن چنین وسایلی، یک مدل فیزیکی از جریان داون برست در آزمایشگاه شبیه سازی شده است. رها شدن قائم شاره چگال از منبعی دایره ای در شرایط محیطی همگن و با چینه بندی چگالی شبیه سازی می شود. شاره رها شده ابری تشکیل می دهد که حرکت آن بر اثر درون آمیختگی کند می شود و هنگام رسیدن به سطح زمین به شکل یک یا چند تاوه حلقوی درمی آید و مانند جریان گرانی به اطراف حرکت می کند. با استفاده از سیگنال های شوری که از نتایج مشاهدات به دست می آید، در هر آزمایش عدد فرود داخلی جریان (نسبت نیروی لختی به شناوری) محاسبه می شود. آزمایش با تغییر چگالی شاره رها شده و تغییر فاصله دریابه ها تکرار می شود. سیگنال های شوری حاصل از نتیجه آزمایش با نگاشت تندی باد مؤسسه ژئوفیزیک در روز 20/5/2005 که احتمالا داون برست وجود داشته است همخوانی خوبی نشان می دهد. این بررسی می تواند، شروعی برای جمع آوری داده های اقلیم شناسی داون برست ها در منطقه تهران باشد.

طی روزهای 6 تا 12 فوریه 2005 (مطابق 17-23 بهمن 1383) تهران شاهد بارش سنگین برف و دیگر انواع بارش بود. نوع بارش و شدت و تناوب این واقعه هواشناختی (توفان) ان را از بارش های معمول دیگر در این موقع از سال متمایز می سازد. بدین جهت بررسی این توفان از دیدگاه های دینامیکی و سینوپتیکی حائز اهمیت است. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل میان مقیاس عددی پیش بینی هوا ARPS (Advanced Regional Prediction System) توفان اتفاق افتاده را از جنبه های ذکر شده مورد بررسی و تحلیل قرار داده ایم. بدین منظور مدل ARPS را برای روزهای 6 تا 12 فوریه با سه تفکیک افقی 30، 10 و 4 کیلومتر برای منطقه ای که تهران را در بر می گیرد اجرا کردیم. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایش های صورت گرفته، مدل به خوبی قادر به پیش بینی کیفی و نسبتا قابل قبول کمی توفان فوق است. از دیدگاه سینوپتیکی الگو های فشاری سطح زمین با تقریب قابل قبول و الگوهای ژئو پتانسییلی ترازهای بالا حاصل از شبیه سازی به خوبی با موارد واقعی مطابقت می کنند. متغیرهای هواشناختی از جمله باد، دما، و بارش شبیه سازی شده از نظر کیفی و روند تحولات زمانی- مکانی با واقعیت همخوانی نسبتا قابل قبولی دارند و از نظر کمی، متغیر بارش در مواردی در مناطق و در زمان های خاصی از میزان واقعی بیشتر و در مواردی کمتر از میزان واقعی است. تفاوت مقادیر به دست آمده بارش در مناطق کوهستانی با مقادیر واقعی، بر خلاف انتظار، نتایج دیگر مدل های عددی کمتر از مناطق هموار است و از نظر علامت مخالف موارد صورت گرفته با مدل های پیش بینی عددی دیگر مانند MM5 هستند. اختلاف های موجود با توجه به شرایط اجرای مدل از جمله داده های اولیه و شرایط مرزی قابل قبول است. بخشی از تفاوت نیز ناشی از نوع توده هوا و محل شکل گیری توده هوا است که تاثیر مستقیمی بر نوع بارش و مقدار آب تبدیل به برف شده را دارد. نکته اخیر ناشی از کمبود یا خطای خردمقیاس ابر مورد استفاده و موارد انتخابی موجود در مدل است. الگوهای ترمودینامیکی و جو بالای (Skew-T) پیش بینی شده با دقت بسیار خوبی از مقادیر واقعی پیروی می کنند. در بحث ناپایداری، نشانه های متفاوت ناپایداری (Stability Index) محاسبه شده با استفاده از میدان های پیش بینی شده مدل با مقادیر محاسبه شده میدان های واقعی مقایسه شده اند و نتایج در اکثر موردها همخوان است و در برخی موردها تفاوت اندک ولی قابل قبولی دارد.