فهرست مطالب

فصلنامه فیزیک زمین و فضا
سال سی و هشتم شماره 1 (بهار 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/05/22
  • تعداد عناوین: 18
|
  • فرزاد شیرزادی تبار، بهروز اسکویی صفحه 1
    بررسی های الکترومغناطیسی هوابرد به طور وسیعی برای به نقشه درآوردن اهداف زمین شناسی به کار می روند. کیفیت چنین نقشه هایی اگر داده های بسامد های گوناگون استفاده شود بهتر خواهد بود. در اینجا مجموعه ای از داده های الکترومغناطیسی چندبسامد ی به مجموعه ای از مقادیر مقاومت ویژه ظاهری و عمق مرکزی (عمقی که بیشترین تجمع جریان القایی حاصل از میدان اولیه در آنجا حضور دارد) تبدیل و به صورت منحنی های سونداژ رسم شده اند. این منحنی ها تصویری صاف از مقاومت ویژه عمودی به دست می دهند. در روش حاضر از یک تابع تبدیل c (یا عمق پوست تعمیم یافته) برای یک سامانه دوقطبی با فاصله سیم پیچ های کوچک در ارتفاع معین از سطح زمین استفاده شده است. ویژگی این تابع این است که برای یک زمین لایه ای یا از نظر مقاومت ویژه الکتریکی یکنواخت، قسمت حقیقی آن، عمق مرکزی، و قسمت موهومی آن مقاومت ویژه ظاهری را برحسب توابعی از بسامد به دست می دهد. بنابراین با داشتن مقادیر مقاومت ویژه و عمق ظاهری برای بسامد های گوناگون، می توان برآوردی از تغییرات مقاومت ویژه با عمق را بدون داشتن یک مدل اولیه به دست آورد. اعمال این روش روی داده های مصنوعی متفاوت نشان می دهد که این روش فقط وجود تغییرات مقاومت ویژه را مشخص می کند اما مقادیر آن را به درستی به دست نمی دهد. همچنین این روش روی داده های واقعی در منطقه کلاته رشم در جنوب شرقی سمنان اعمال شد و مقاطع به دست آمده نشان می دهند که این روش بیشتر برای کارهای شناسایی کاربرد دارد و روش دقیقی نیست.
    کلیدواژگان: مقاومت ویژه ظاهری، مدل نیم فضا، مدل سازی پیشرو، الکترومغناطیس هوابرد
  • بهروز اسکویی، آیدا هوشیاری فر صفحه 13
    روش های الکترومغناطیسی، روش های ژئوفیزیکی قدرتمند و متداولی هستند که می توان آنها را در توصیف رسانایی الکتریکی مواد زمین به کار گرفت. داده های مگنتوتلوریک و رادیومگنتوتلوریک در سال 2000 در یک سایت در جزیره میدسومار، غرب استکلهم در کشور سوئد جمع آوری گردیده اند. این تحقیق تحت پوشش طرح انرژی بیرکا برای به نقشه د رآوردن ساختارهای زیرسطحی عمق به روش های ژئوفیزیکی و حفاری چاه صورت گرفته است. این تحقیق، ترکیب داده های موجود این جزیره را مورد بررسی قرار داده است که شامل داده های RMT با قابلیت تشخیص وی‍ژگی های سطحی ترین بخش پوسته و داده های MT که ویژگی های الکتریکی بخش های عمیق تر پوسته بالایی زمین است. نتایج وارون سازی داده های این سایت اندازه گیری به خوبی با اطلاعاتی که از چاه حفر شده تا عمق 964 متری به دست آمده است، مطابقت می کند. اطلاعات چاه، وجود مواد رسانا در عمق 900 متری و گسترش آنها در اعماق بیشتر را نشان می دهد. این لایه رسانا به وضوح با داده های MT این جزیره تایید شده است.
    کلیدواژگان: مقاومت ویژه الکتریکی، مگنتوتلوریک، میدسومار، رادیومگنتوتلوریک، رسانایی الکتریکی
  • عبدالله سهرابی بیدار، محسن کمالیان، محمد کاظم جعفری صفحه 23
    در این مقاله، الگوریتم تحلیل مستقیم حل پراکندگی امواج لرزه ای در محیط های همگن سه بعدی با روش اجزای مرزی در حوزه زمان عرضه شده است. هسته های الاستودینامیک سه بعدی - حل تحلیلی انتگرال های کانولوشن - تنش سطحی به ازای تغییر مکان ثابت و خطی طی یک گام زمانی عرضه و در حل عددی به روش اجزای مرزی حوزه زمان، به جای انتگرال گیری زمانی از این هسته ها استفاده شده است. هسته های عرضه شده به منظور نشان دادن دقت آنها به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و سپس پراکندگی امواج لرزه ای با یک عارضه توپوگرافی واقع در یک نیم فضای همگن محاسبه شده است. هسته های الاستودینامیک سه بعدی داده شده، دارای خاصیت انتقال زمانی و علیت است که استفاده از این دو مشخصه، امکان بهبود الگوریتم برنامه اجزای مرزی و افزایش سرعت تحلیل های رایانه ای را فراهم کرده است. همچنین نتایج حاصل از پراکندگی امواج لرزه ای با عارضه توپوگرافی و مقایسه آن با نتایج حاصل از روش های فضای تبدیل یافته، کارایی الگوریتم اجزای مرزی و دقت هسته های الاستودینامیک سه بعدی را نشان داده است.
    کلیدواژگان: توپوگرافی، محیط های همگن، هسته های الاستودینامیک، حوزه زمان، روش اجزای مرزی
  • سمیه رستمی مهربان، مرتضی فتاحی، فرانک بحرالعلومی صفحه 41
    گرمالیانی (ترمولومینسانس)، نور منتشر شده از مواد معدنی در اثر حرارت دادن آنها تا دمای حدود C° 500 است. به منظور به کارگیری گرمالیانی در سن یابی، از دانه های معدنی کوارتز و فلدسپار موجود در مواد استفاده می شود. این دانه ها به صورت مقدارسنج (دزی متر) عمل می کنند، یعنی قادر به جذب تابش یونیده کننده ای هستندکه در معرضش قرار گرفته اند. این تابش از واپاشی عنصر های پرتوزای– اورانیم، توریم، روبیدیم و پتاسیم- موجود در طبیعت، به علاوه تابش های کی هانی حاصل می شود.
    وقتی دانه های معدنی در معرض گرمای شدید قرار می گیرند، همه سیگنال گرمالیانی که قبلا درآنها ذخیره شده است، از بین می رود. بنابراین ساعت درخشایی صفر می شود. هنگامی که این دانه ها دوباره در معرض تابش های پرتوزا قرار می گیرند، سیگنال گرمالیانی در آنها ذخیره می شود و با زمان افزایش می یابد. به منظور سن یابی در آزمایشگاه، نیاز به اندازه گیری مقدار معادل مقدار طبیعی و نرخ مقدار سالانه است. مقدار معادل مقدار طبیعی از اندازه گیری سیگنال گرمالیانی ذخیره شده به دست می آید. نرخ مقدار عبارت است از مقداری که دانه های معدنی ظرف یک سال در خود ذخیره می کنند. از تقسیم مقدار معادل مقدار طبیعی بر نرخ مقدار، سن نمونه به دست می آید.
    سن یابی به روش گرمالیانی در سال های 1960-1970، با تعیین سن سفال و سایر مواد گرم شده باستان شناسی، شروع شد و پس از آن در دیگر شاخه های دانش مانند دیرین زلزله شناسی، دیرین اقلیم شناسی، زمین شناسی، باستان شناسی، جغرافیا و مانند آن مورد استفاده قرار گرفت. برای مثال از آن در باستان شناسی به منظور تعیین سن و اصالت ظروف سفالی، آجر، کاشی و مانند آن استفاده می شود. در دیرین اقلیم شناسی، با سن یابی رسوبات می توان داده های ثبت شده جامعی از وضعیت آب و هوای کره زمین در گذشته فراهم کرد که به درک دیرین اقلیم شناسی منطقه ای و جهانی کمک می کند(فتاحی و همکاران، 2007). در دیرین زلزله شناسی از گرمالیانی در سن یابی زلزله های گذشته، تعیین نرخ حرکت گسل و دوره بازگشت استفاده می شود(فتاحی، 2009).
    ایران کشوری باستانی و زلزله خیز است، لذا بسیاری آثار باستانی و تمدن های دیرین ممکن است دراثر زلزله یا سایر حوادث طبیعی از بین رفته باشد. سن یابی می تواند وسیله ارتباط دیرین زلزله شناسی، دیرین اقلیم شناسی و باستان شناسی در ایران باشد. لذا روش های سن یابی، به ویژه گرمالیانی، برای متخصصان و دانشجویان جغرافیا، باستان شناسی، زمین شناسی و زلزله شناسی و مانند آن بسیار مهم است. با اشاره به اینکه اولین قدم درسن یابی گرمالیانی سفال ها در آکسفورد برداشته شد، این مقاله ضمن توضیح نحوه تعیین سن پنج ظرف سفالین در مخزن موزه ملی ایران، سن یابی به روش گرمالیانی را معرفی می کند.
    کلیدواژگان: نرخ مقدار، سن یابی، گرمالیانی، مقدار معادل مقدار طبیعی
  • محمدعلی شریفی، عبدالرضا صفری، بابک امجدی پرور صفحه 51
    بازیابی میدان جاذبه زمین در مقیاس جهانی (Global gravity fied recovery)‎ به صورت ضرایب هماهنگ های کروی با استفاده از مشاهدات ماهواره های اختصاصی گرانی سنجی، به روش های گوناگونی صورت می گیرد. هدف این مقاله مقایسه روش های انتگرال انرژی و شتاب در بازیابی میدان جاذبه است. به این منظور با استفاده از داده های شبیه سازی شده دینامیکی ماهواره CHAMP در میدان متاثر از مدل ژئوپتانسیلی EGM96 و با استفاده از روش های پیش گفته، ضرایب ژئوپتانسیلی تا درجه و مرتبه70 (بیشینه درجه و مرتبه ی قابل بازیابی با استفاده از ماهواره CHAMP)‎ برآورد شده است. از آنجا که در بازیابی میدان جاذبه به روش شتاب امکان استفاده از مشاهدات ماهواره در هر سه راستای، و وجود دارد، میزان دقت بازیابی با استفاده از مشاهدات در راستاهای متفاوت به صورت جداگانه و همچنین استفاده از مشاهدات در هر سه راستا به صورت هم زمان با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج حاکی از دقت بیشتر بازیابی در روش شتاب با استفاده از مشاهدات در هر سه راستا به صورت هم زمان نسبت به حالت های دیگر و همچنین نسبت به روش انتگرال انرژی است. همچنین نتایج نشانگر آن است که در روش شتاب با استفاده از مشاهده در راستای به تنهایی نیز به نتایج بهتری نسبت به روش انتگرال انرژی خواهیم رسید. موضوع دیگری که در این مقاله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است، اثر تداخل سیگنال (aliasing)‎ طول موج های کوتاه میدان جاذبه در برآورد ضرایب است. نتایج حاکی از حساسیت بیشتر روش شتاب در مقایسه با روش انتگرال انرژی نسبت به این نوع تداخل سیگنال است، اما با توجه به نتایج به دست آمده، حتی با وجود این نوع تداخل سیگنال، دقت بازیابی ضرایب با استفاده از روش شتاب نسبت به روش انتگرال انرژی بهتر است.
    کلیدواژگان: روش انتگرال انرژی، بازیابی میدان جاذبه، روش شتاب، ماهواره CHAMP
  • بهزاد وثوقی، بهزاد ملکان، اصغر راست بود صفحه 69
    یکی از اهداف اصلی کارتوگرافی ریاضی تعیین سامانه تصویر برای نقشه یک ناحیه است به طوری‎که تغییر شکل های حاصل از زوایا، مساحت ها و فواصل برای نقشه ناحیه مورد نظر کمینه شوند. از آنجا که فرایند تبدیل به‎طورکلی فواصل را تغییر می دهد، در نظر گرفتن تغییر شکل فواصل درحکم پارامتر اساسی برای ارزیابی سامانه های تصویر، کاری مناسب خواهد بود. در این مقاله از معیار ایری- کاورایسکی ((Airy- Kavraisky به منزله معیار کیفی سامانه های تصویر استفاده شده است و با استفاده از روش کمترین مربعات پارامترهای بهینه سامانه ‎های تصویر مخروطی متشابه لامبرت (Lambert)‎، استوانه ای متشابه مرکاتور (Mercator)‎ و آزیموتی متشابه استریوگرافیک (Stereographic)‎ برای ایران به‎طوری که این معیار کمینه شود محاسبه شده اند. نتایج عددی نشان می دهند که مقدار این معیار قبل از بهینه‎سازی برای سامانه تصویر لامبرت برابر و برای سامانه تصویر مرکاتور برابر و برای سامانه تصویر استریوگرافیک برابر است و مقدار این معیار بعد از بهینه‎سازی برای سامانه ‎های تصویر لامبرت، مرکاتور و استریوگرافیک برابر، و خواهد بود، که نتایج حاکی از کاهش این معیار برای ناحیه ایران بعد از بهینه‎سازی هستند.
    کلیدواژگان: بهینه‎سازی، سامانه ‎های تصویر استوانه‎ای، سامانه ‎های تصویر مخروطی، معیار ایری، کاورایسکی، سامانه ‎های تصویر آزیموتی، کمترین مربعات، واپیچش
  • بهزاد وثوقی، بهزاد ملکان، اصغر راست بود صفحه 85
    بیشتر نقشه های توپوگرافی بزرگ مقیاس بر پایه سامانه های تصویر متشابه (Conformal)‎ بنا نهاده شده اند. شرط لازم در هر سامانه تصویر، تشابه بی نهایت کوچک در آن است. چبیشوف (Chebyshev)‎ واپیچش یک سامانه تصویر متشابه را به صورت نوسان لگاریتمی تابع بی‎نهایت کوچک مقیاس در نظر گرفت. طبق معیار چبیشوف بهترین (کمینه واپیچش) سامانه تصویر متشابه روی ناحیه، سامانه ای است که در آن روی مرز ناحیه ثابت باشد. در این تحقیق با توجه به معیار چبیشوف معادله نگاشت متشابه برای ایران با در نظر گرفتن سامانه تصویر مرکاتور (Mercator)‎ به منزله تصویر پایه با سه روش المان محدود (Finite Element Method)‎، فوریه (Fourier Method)‎ و چند جمله ای های همساز (Harmonic Polynomials)‎ حل شده است و در پایان نمودارهای مربوط به لگاریتم تابع مقیاس مربوط به بهترین تصویر چبیشوف و همچنین ضرایب به‎دست آمده برای چند جمله ای های همساز مربوط به بهترین تصویر چبیشوف آورده شده است. نتایج حاصل برای کمیت واپیچش متشابه کمینه نشان می دهد که برای دامنه با مرز مربع شکل به روش المان محدود مقدار این کمیت برابر و با روش فوریه برابر حاصل شده است. همچنین برای دامنه با مرزهای واقعی ایران مقدار این کمیت با روش المان محدود برابر و با روش چند جمله ای همساز برابر حاصل شده است. همان‎طور که ملاحظه می‎شود، نتایج حاصل از سه روش، بسیار به همدیگر نزدیک هستند، لذا این نتیجه حاصل می‎شود که برای تعیین بهترین تصویر چبیشوف برای یک ناحیه جغرافیایی، استفاده از هرکدام از این سه روش عرضه شده، به جواب یکسان منجر خواهد شد.
    کلیدواژگان: فوریه، المان محدود، نگاشت متشابه، سامانه تصویر، معیار چبیشوف، چندجمله‎ای‎های همساز
  • مجتبی نقوی، ظاهر حسین شمالی، مهدی زارع صفحه 101
    هدف از این تحقیق تعیین فاکتور کیفیت با استفاده از مدل کدای (coda)‎ حاصل از امواج Lg از روی حرکات سطحی ثبت شده زمین با 32 ایستگاه با دوره کوتاه، واقع در شمال مرکزی ایران است. تغییرات جانبی و وابستگی بسامدی آن با استفاده از 1020 شکل موج با کیفیت بالا در محدوده بسامدی 3‎/0 تا 7 هرتز برآورد شده است که در نتایج حاصل از بررسی مقدار متوسط از رابطه به دست آمد. تغییرات جانبی هم خوانی بسیار خوبی با واحد های زمین ساختی بزرگ مقیاس در منطقه داشته است. آتشفشان دماوند و ناحیه دربرگیرنده آن نیز با تغییر در مقدار همراه بود؛ این تغییرات در قسمت غربی با مقدار کم و در قسمت شرقی با مقادیر متوسط مشخص شد. لرزه خیزی رایج در ناحیه دماوند بیشتر به ناحیه جنوب غربی آن محدود می شود که ناحیه ای با مقادیر کم و تغییرات شدید حاصل از نتایج این تحقیق است.
    کلیدواژگان: موج بر پوسته ای، ضریب کیفیت، البرز، نسبت طیفی برانبارش شده، فاز Lg
  • محمد رداد، عبدالرحیم جواهریان صفحه 113
    بیشتر تغییرات زمین شناسی یک پاسخ لرزه ای دارند اما گه گاه در گستره های طیفی خاصی بیان می شوند که در داده های با باند وسیع پنهان شده اند. تجزیه طیفی زمان- بسامد یکی از روش هایی است که به کار می آید تا به تفسیر چنین مواردی کمک کند. روش های زمان- بسامد متعدد هستند و از میان آنها می توان به روش های تبدیل فوریه زمان-کوتاه، تبدیل موجک پیوسته، توزیع ویگنر- ویل، تبدیل S و روش تجزیه با تعقیب تطابق اشاره کرد. روش تجزیه با تعقیب تطابق نسبت به دیگر روش های زمان- بسامد مورد استفاده در لرزه شناسی جدیدتر است. به طورکلی تجزیه طیفی کاربرد های بسیار زیادی در تفسیر مقاطع لرزه ای دارد که نیاز به بررسی و توسعه آنها بیشتر می شود. بعضی از ساختارهای زمین شناسی نظیر لایه های نازک و تعداد زیادی از مخازن هیدروکربوری از نوع چینه ای، در زیر حد تفکیک پذیری عمودی لرزه ای (ضخامت تیونینگ) هستند. به عبارتی به علت ضخامت کمشان، در مقاطع لرزه ای بازتابی قابل تشخیص نیستند. در همین زمینه به تصویر کشیدن ساختارهای زمین شناسی کوچک مقیاس یکی از موارد مهم تفسیری است. در این مقاله عملکرد روش تجزیه با تعقیب تطابق در تحلیل زمان- بسامد مقاطع لرزه ای به منظور آشکارسازی و تشخیص لایه های نازک روی داده های مصنوعی (شامل دو مدل لایه ی نازک ساده و نیز مدل گوه ای) و داده های حقیقی بررسی شده است. مشاهده شد که با مقاطع تک بسامد، تفسیر لایه های نازک آسان تر می شود؛ همین طور اثر مقاطع تک بسامد با بسامد زیاد برای تشخیص و تفکیک لایه های نازک نشان داده شده است. در پایان روشن شد که برای مدل لایه نازک ساده، هرچه بسامد موردنظر در مقاطع تک بسامد بیشتر باشد، توانایی جداسازی مرز لایه ها افزایش می یابد. در مورد مدل گوه ای نیز با افزایش بسامد، حد تفکیک مرز لایه ها به سمت ضخامت های کمتر منتقل می شود. به این ترتیب که ضخامت تیونینگ از 19 متر در مقطع لرزه ای اصلی تا 12 متر در مقطع تک بسامد 80 هرتزی کاهش می یابد. بنابراین آشکارسازی لایه های با ضخامت کمتر میسر می شود. همچنین در داده های حقیقی با تجزیه ی طیفی به روش تعقیب تطابق، وجود لایه ی نازک در حالی آشکار می شود که در مقطع لرزه ای امکان مشاهده آن وجود ندارد.
    کلیدواژگان: تجزیه با تعقیب تطابق، ضخامت تیونینگ، نمایش زمان، بسامد، لایه ی نازک، تفسیر لرزه ای
  • مروارید ساکی، غلام جوان دولویی، احمد سدیدخوی صفحه 133
    بررسی خواص ناهمسانگردی سرعت انتشار امواج لرزه ای اهمیت ویژه ای در دانش های زلزله شناسی و زمین شناسی دارد، زیرا که از این طریق، امکان دستیابی به راستای درز و ترک ها، درجه شکستگی ها و چگونگی میدان های تنش در پوسته، فراهم می شود. طی پژوهش های ده سال اخیر، بررسی ناهمسانگردی لرزه ای لایه های گوناگون زمین به یکی از موضوعات مهم در علوم زمین تبدیل شده است. اغلب کانی ها و مواد موجود در طبیعت، ناهمسانگرد هستند، به این معنا که خواص کشسانی آنها با جهت، تغییر می کند. چنانچه اندازه یک پارامتر در جهت های متفاوت اندازه گیری یکسان نباشد، در آن صورت منطقه مورد بررسی نسبت به این پارامتر، ناهمسانگرد خوانده می شود.
    در این پژوهش محاسبه پارامترهای ناهمسانگردی پوسته فوقانی منطقه بم با استفاده از جدایش موج برشیSg بر مبنای روش تینبای و همکاران (2004) صورت پذیرفته است. در این راستا از 310 لرزه نگاشت سه مولفه ای پسلرزه های مربوط به زمین لرزه 5 دی ماه 1382 بم ثبت شده در 15 ایستگاه شبکه لرزه نگاری موقت پ‍‍ژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله مستقر در آن منطقه، استفاده شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که در پوسته فوقانی ناحیه بم دو راستای غالب ناهمسانگردی تشخیص داده می شود که یکی در راستای گسل بم و دیگری عمود بر آن است. بزرگی ناهمسانگردی محاسبه شده حدود 034‎/0 تا 1‎/0 ثانیه است.
    کلیدواژگان: فاز برشی Sg، ناهمسانگردی، بم، شبکه موقت لرزه نگاری، جدایش موج برشی
  • احسان پگاه، عبدالرحیم جواهریان، داود نوروزی صفحه 145
    وجود نوفه اثرانگشتی موجب بروز مشکلاتی در تفسیر مقاطع لرزه ای مهاجرت داده شده در تحلیل چینه شناسی، AVO و افزایش ضریب بازیافت نفت از مخزن می شود. میزان حضور این نوفه در مقاطع لرزه ای، وابسته به شدت آهنگ تغییرات مقادیر پارامترهای عملیاتی انتخاب شده است. در مقاله حاضر این مقادیر و هندسه برداشت برای عملیات لرزه نگاری سه بعدی میدان نفتی اهواز به گونه ای عرضه می شود که علاوه بر دست یابی به اهداف ژئوفیزیکی موردنظر، کمترین آهنگ تغییرات در مقادیر پارامترهایی چون پوشش عمقی، توزیع دورافت، توزیع آزیموت، قطبی شدن توزیع دورافت، قطبی شدن توزیع آزیموت و مانند آن در Binها وجود داشته باشد. در انتها با مدل سازی مکعب سه بعدی پاسخ برانبارش برای هندسه برداشت منتخب با استفاده از نرم افزار OMNI و استخراج مقاطع لرزه ای از برش های زمانی زده شده روی این مکعب، این پارامترها در مرحله طراحی عملیات بهینه می شود و در نتیجه با به حداقل رساندن این نوفه در مقاطع لرزه ای، شدت حضور آن در مقاطع حاصل از این طراحی مشاهده خواهد شد.
    کلیدواژگان: هندسه پچ، نوفه اثرانگشتی، تغییر در الگوی مقادیر دامنه، تغییر در پوشش عمقی، تغییر در توزیع دورافت و آزیموت
  • ابراهیم حسین زاده، محمدکاظم حفیظی صفحه 161
    روش سونداژ تشدید مغناطیسی (MRS)‎ از جمله روش های جدید ژئوفیزیکی است که به طور مستقیم قادر به شناسایی آب زیرزمینی است. با استفاده از این روش می توان برخی پارامترهای آبخوان از قبیل تخلخل، تراوایی و گذردهی را مشخص کرد. هدف از این تحقیق بررسی روش MRS در زمین رسانا و همچنین ترکیب دو روش MRS با مقاومت ویژه به منظور تشخیص کیفیت آب از نظر شوری است. برای این تحقیق، منطقه آبیک واقع در جنوب شرقی استان قزوین مورد بررسی قرار گرفت. پس از پردازش و وارون سازی داده های MRS مقادیر گذردهی به دست آمده برای لایه های آبدار کمتر از 015‎/0 مترمربع بر ثانیه حاصل شد. مقایسه روش MRS و مقاومت ویژه در شرایطی با مقاومت ویژه بسیار کم نشان از شور بودن آب در این لایه ها دارد. در این تحقیق با توجه به تاثیر رسانایی زیاد آبخوان روی فاز و دامنه اولیه سیگنال MRS، سه منطقه آبیک قزوین با مقاومت ویژه کم (کمتر از 5 اهم متر)، همدان با مقاومت ویژه متوسط (حدود 40 اهم متر) و منطقه ای در جنوب غرب کشور با مقاومت ویژه زیاد (حدود 300 اهم متر) مورد مقایسه قرار گرفتند. مشخص شد هرچه مقاومت ویژه آبخوان کمتر باشد، تغییرات فازی، افزایش و دامنه اولیه سیگنال کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: تراوایی، گذردهی، آبخوان، سونداژ تشدید مغناطیسی
  • عباس مفیدی، آذر زرین، غلامرضا جانباز قبادی صفحه 177
    در این تحقیق، علل کاهش یافتن مقدار و شدت بارش های زمستانه سواحل جنوبی دریای خزر در مقایسه با بارش های پاییزه مورد بررسی قرارگرفته است. بدین منظور، از داده های بارش روزانه ایستگاه های سینوپتیک سواحل جنوبی دریای خزر و داده های شبکه بندی NCEP/NCAR و NOAA استفاده شد و ساختار گردش جو و شرایط همدیدی و فیزیکی حاکم در زمان وقوع بارش های زمستانه و پاییزه مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج بیانگر آن است که در همه الگوهای همدیدی بارش زای زمستانه، مرکز پرفشار دینامیکی واقع در شمال و یا غرب دریای خزر در مقایسه با پاییز، به شدت تقویت می شود. همچنین در همه الگوها شدت گردش واچرخندی در ترازهای زیرین جو روی دریای خزر به طور محسوس افزایش یافته است و میزان متوسط آن در الگوی پرفشار زمستانه به دو برابر مقدار مشاهده شده در فصل پاییز می رسد. بررسی مقادیر سرعت قائم در منطقه خزری، رفتار الاکلنگی یک سویه و برجسته ای را در طول فصل پاییز، بین بخش شمالی و جنوبی این دریا نشان می دهد. به طوری که بیشینه نزول و صعود هوا به ترتیب در عرض ̊45 و ̊5/37 شمالی مشاهده می گردد. در طول زمستان به دنبال تضعیف الگوی الاکلنگی پاییزی، شدت صعود هوا در سواحل جنوبی دریای خزر کاهش می یابد. چنین تفاوت های فصلی آشکاری در صعود هوا و به تبع آن در وقوع بارش، نتیجه استقرار مکرر و مناسب مراکز پرفشار دینامیکی بر بخش شمالی دریای خزر در فصل پاییز و وردایی نصف النهاری قابل توجه و استقرار نامناسب آنها در فصل زمستان است. بررسی ویژگی های فیزیکی دریای خزر روشن ساخت که بین مقدار بارش در سواحل جنوبی دریا و دما و شارگرمای نهان در سطح دریا، رابطه مستقیم بسیار قوی وجود دارد. به طوری که با پیشروی دوره سرد سال، به واسطه کاهش یافتن دمای سطح دریا، مقادیر گرمای نهان و تبخیر از سطح دریای خزرکاهش می یابد و متعاقب آن از مقدار بارش های سواحل خزری کاسته می شود. یافته ها نشان داد که در طول دوره سرد، بین شدت وزش باد شمالی در سطح دریا و دمای سطح دریا، شار گرمای نهان و بارش سواحل جنوبی دریای خزری، یک ارتباط معکوس قوی و معنی دار وجود دارد. بدین ترتیب که هرچه شدت وزش باد شمالی روی دریای خزر افزایش یابد، از مقادیرگرمای نهان، دمای سطح دریا و شدت بارش ها به میزان بیشتری کاسته می شود. نتیجه نهایی آنکه در فصل زمستان به واسطه استقرار مراکز پرفشار قوی تر بر جانب شمالی و غربی دریای خزر، میزان گردش واچرخندی و فشار هوا در ترازهای زیرین جو روی بخش جنوبی دریا افزایش قابل ملاحظه ای می یابد. این افزایش با وردایی نصف النهاری قابل توجه پرفشارهای دینامیکی زمستانه، تغییر جهت وزش باد غالب در مهم ترین الگوی بارش زای خزری و کاهش یافتن دما و شار گرمای نهان در سطح دریای خزر همراه می شود. مجموع شرایط فوق کاهش یافتن مقدار، شدت و تعداد روزهای بارشی را در طول فصل زمستان در سواحل جنوبی دریای خزر به دنبال دارد.
    کلیدواژگان: دمای سطح دریای خزر، الگوی الاکلنگی یک سویه، پرفشارهای دینامیک، بارش های خزری، باد شمالی، الگوهای همدیدی
  • سحر تاج بخش، پروین غفاریان، فاطمه صحراییان صفحه 205
    به منظور تعیین آستانه های عددی برخی از مهم ترین شاخص های شناسایی و پیش بینی یخ زدگی هواپیما، دو بررسی موردی در فرودگاه مهرآباد و در فصل زمستان صورت گرفته است. مورد اول مربوط به تاریخ 2ژانویه 2008 است که یخ زدگی موتور، منجر به آتش سوزی و فرود اضطراری هواپیما در فرودگاه مهرآباد تهران شده است. بررسی دوم نیز مربوط به تاریخ 6 ژانویه 2008 است که سامانه پرفشار سرد سیبری در نوار شمالی کشور مستقر شد و بارش مداوم برف و سرمای بسیار شدید بخش های شمالی کشور را در بر گرفت. در بررسی دوم اگرچه به سبب لغو شدن همه پروازها از/ به فرودگاه مهرآباد، گزارش یخ زدگی موجود نیست اما از آنجا که فعالیت سامانه پیش گفته قابل ملاحظه بود، در تعیین و مقایسه شاخص ها، مورد مناسبی به نظر می آید. در این تحقیق علاوه بر عرضه الگو های بزرگ مقیاس جوی در بررسی های یاد شده، برخی از خروجی های مرتبط با یخ زدگی یک مدل منطقه ای پیش بینی عددی وضع هوا (MM5) شامل دما، رطوبت نسبی، سرعت قائم و محتوای آب مایع بررسی و استانه عددی این خروجی ها در منطقه تهران با مقادیر استانه ای شاخص های یادشده در دیگر تحقیقات مقایسه شده است. همچنین شاخص های ناپایداری از جمله LI، KI، SI، TT، SWEAT، CAPE و CIN و همچنین تفاضل نقطه شبنم (دیفیسیت) تعیین و بررسی شده اند. مهم ترین نتایج این تحقیق نشان می دهد که الگوهای بزرگ مقیاس قادرند شرایط رخداد یخ زدگی را به صورت کیفی نمایش دهند. خروجی های دما، رطوبت نسبی و سرعت قائم مدل پیش بینی عددی MM5 با نتایج مشاهدات و برخی تحقیقات دیگر در این باره هم خوانی مناسبی نشان می دهند و آستانه های مقادیر عددی آنها با آستانه های به دست آمده در دیگر تحقیقات کم و بیش هماهنگ است و اختلاف های جزئی احتمالا ممکن است به علت شرایط توپوگرافی در مدل منطقه ای روی داده باشد که البته این امر نیاز به بررسی بیشتری در شرایط مرزی مدل نیز دارد. بااین حال مقادیر عددی محتوای آب مایع با آستانه های موجود هم خوان نیستند و تحقیقات و بررسی های بیشتری را در این زمینه می طلبد. شاخص های ناپایداری نیز در هر دو مورد مقادیر عددی قابل توجهی را نشان نمی دهند که البته علت آن وجود ابرهای پوشنی به نسبت کم عمق در تحقیقات یادشده پیش بینی مقادیر عددی کوچک آنها دور از انتظار نیست. مقادیر عددی به دست آمده دراین بررسی نشان می ده دکه تفاضل نقطه شبنم کمتر ازC° 3، دمای بین C°10- تا صفر، سرعت قائم صعودی با بزرگی 2/0-، رطوبت نسبی بیش از %70 در تراز 700 هکتوپاسکال، براساس خروجی های مدل منطقه ای MM5، با مقادیر آستانه ای تحقیقات دیگر، می توانند درحکم شاخص های عددی مناسبی در حدس های اولیه برای یخ زدگی هواپیما در ایستگاه مهرآباد تهران مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: سرعت قائم، مدل منطقه ای پیش بینی عددی وضع هوا MM5، محتوای آب مایع، یخ زدگی هواپیما
  • علی اکبر سبزی پرور، مجتبی شادمانی صفحه 229
    در این تحقیق کارایی روش های متفاوت تجربی (کوینکا، اشنایدر، اورنگ، آلن و پرویت، مدل راگووانشی و والندر، اشنایدر اصلاح شده، پریرا) در مقایسه با شبکه عصبی مصنوعی (ANN)‎ و سامانه استنتاج عصبی- فازی تطبیقی (ANFIS)‎در برآورد ضریب تشت رده A و تبخیر و تعرق گیاه مرجع، در یک اقلیم گرم و خشک مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور از آمار 10 ساله مربوط به اندازه گیری روزانه تبخیر از تشت استفاده شد. با توجه به کمبود داده های لایسیمتری، به منظور محاسبه میزان تبخیر و تعرق مرجع، از روش استاندارد پنمن مانتیت- فائو 56 استفاده شد. در دو روش شبکه عصبی مصنوعی و عصبی- فازی مقادیر سرعت باد، رطوبت نسبی هوا و طول سبزینگی، درحکم متغیرهای ورودی و ضریب تشت که با استفاده از روش پنمن مانتیت- فائو 56 محاسبه شده بود، درحکم متغیر خروجی به کار گرفته شد. برای ارزیابی کارایی هریک از روش های به کار رفته از ضریب تعیین، جذر میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق استفاده شد. نتایج این تحقیق روشن ساخت که روش عصبی- فازی (ANFIS)‎ نسبت به روش های دیگر نتایج بهتری در برآورد ضریب تشت و تبخیر و تعرق مرجع به دست می دهد. از بین روش های تجربی برآورد ضریب تشت، روش های کوینکا و اشنایدر بعد از روش های شبکه عصبی در برآورد ضریب تشت در اقلیم های گرم و خشک توصیه می شود.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی، فازی تطبیقی، ضریب تشت، اقلیم گرم، تبخیر و تعرق مرجع، شبکه عصبی مصنوعی
  • محمد میرزایی، علیرضا محب الحجه، فرهنگ احمدی گیوی صفحه 241
    در این مقاله، شبیه سازی ایدئالی از تولید خودبه خودی امواج گرانی– لختی در ضمن تحول شارش تاواری در یک مدل عددی برمبنای معادلات بسیط کروی با دو لایه هم دمای پتانسیلی مورد بررسی قرار می گیرد. در این مدل معادلات بسیط در نمایش تاوایی پتانسیلی، واگرایی سرعت افقی و واگرایی شتاب عرضه می شود. انتگرال گیری مکانی با طرح واره تفاضل متناهی مرتبه چهارم فشرده در راستای نصف النهاری و تبدیل طیفی در راستای مداری و انتگرال گیری زمانی با استفاده از طرح واره نیمه ضمنی سه زمانه صورت می گیرد. همچنین معادله تاوایی پتانسیلی با الگوریتم فرابرد پربندی نیمه لاگرانژی حل می شود. حالت اولیه شامل یک جت متوازن است که به صورت یک پریشیدگی بسیار کوچک برای راه اندازی ناپایداری به شرایط اولیه اضافه می شود. به علاوه، برای بررسی دقیق تر امواج، با استفاده از رابطه توازن بولین-چارنی بخش های متوازن و نامتوازن شارش از هم جدا می شود.
    نتایج الگوی بخش های نامتوازن واگرایی سرعت و واگرایی شتاب برای مد کژفشار بیانگر تولید خودبه خودی دو بسته موج است که با توجه به شرایط اولیه متوازن، می توان نتیجه گرفت که گسیل خودبه خودی این امواج با شکست توازن همراه است. موقعیت شکل گیری دو بسته موج در پایین دست و بالادست ناوه است که به نظر می رسد بسته موج پایین دست ناوه مشابه بسته موج ژنگ و بسته موج بالادست ناوه مشابه شبیه سازی پلوگونون و اسنایدر در چرخه عمر با رفتار چرخندی است. به منظور شناسایی دقیق این امواج، ویژگی هایی از قبیل طول موج افقی، بسامد مطلق و بسامد ذاتی محاسبه می شود که مقدار بسامد ذاتی به دست آمده برای هر دو بسته موج، نسبت به تحقیقات مشابه بزرگ تر است. به علاوه، برای تحلیل بسامدی این دو بسته موج، تبدیل فوریه زمان کوتاه برای تعیین صحت نتایج روش قبلی به کار رفته است. استفاده از این روش باعث افزایش دقت در تعیین بسامد مطلق شده و نتایج روش قبلی را نیز تایید می کند.
    کلیدواژگان: بسامد ذاتی، امواج گرانی- لختی، واگرایی سرعت، تاواری، واگرایی شتاب، تاوایی پتانسیلی
  • بخش انگلیسی
  • محمد حامدپور دارابی، مریم نورافشان، جان دیرینگ صفحه 1
    با استفاده از دستگاه اندازهگیری خواص مغناطیسی (MPMS)‎، خودپذیری مغناطیسی سه اندازه 5، 7 و 10 نانومتر از ذرات مگنتایت معلق در هیدروکربن (که فروسیال نامیده میشوند، Ferrofluids)‎ را بهطور پیوسته از بسامد 0 تا 1000 هرتز اندازه گیری کردهایم. نتایج بهدست آمده، وابستگی خودپذیری مغناطیسی این ذرات ریز در حد نانو را به بسامد میدان مغناطیسی تایید کرده است و نتایج جدیدی در خصوص میزان اندرکنش ذرات SP بهدست میدهد.
    کلیدواژگان: فروسیال، بسامد، نانو، بستگی
  • کریم روشن بخت، منصوره توکلی زاده صفحه 11
    در این تحقیق از تصویرنگاری مقاومت ویژه الکتریکی برای بررسی هندسه زمین لغزش و همچنین تشخیص سطح ناپیوستگی بین توده لغزشی و سنگ بستر متراکم در محدوده تونل شماره 2 (کیلومتر 825+108) مسیر راه آهن قزوین- رشت- انزلی، استفاده شده است. منطقه مورد بررسی، از نظر زمین شناسی، منطقه ای با خطر زیاد همراه است و لغزش های قدیمی زیادی در آن دیده می شود. در این محدوده، انواع متفاوتی از لغزش رخ داده است و لغزش های موجود با ویژگی های زمین ساختاری کنترل می شوند. در گستره زمین لغزش، تصویرنگاری ژئوالکتریکی با استفاده از 3 آرایه شلومبرژه، دایپل- دایپل و پیمایش های یک بعدی ترسیم مختلط، در راستای نیم رخ های عمود و موازی با مسیر تونل صورت گرفته و سعی شده است تا با مقایسه و تلفیق تحلیل های زمین شناسی سطحی، زمین ریخت شناسی و نتایج حاصل از روش های گوناگون ژئوالکتریکی با روش دایپل- دایپل، شکل توده لغزشی و ساختار زمین شناسی محدوده، مورد بررسی قرار گیرد.
    کلیدواژگان: دوقطبی، دوقطبی، تصویرنگاری مقاومت الکتریکی، زمین لغزش، نیم شلومبرژه، ژئوالکتریک
|
  • Farzad Shirzaditabar, Behroz Oskooi Page 1
    When an alternating electromagnetic field propagates through the ground, it induces electric currents in any conductor in its path. The strength of the induced currents mainly depends on the electrical resistivity of the conductor concerned and the frequency with which the primary field is alternating. Generally speaking, the currents are stronger for smaller resistivity and higher frequency. Airborne Electromagnetic (AEM) surveys can be used extensively for mapping and interpretation of geological targets. If the data were available for many frequencies, the resolution of such maps will be better. With modern AEM equipment, the secondary magnetic field of the current induced in the ground is measured at a rate of ten readings per second and for several frequencies simultaneously. The large amount of data collected during a survey must be converted into a set of apparent resistivity and centroid depth values which will provide at least a rough picture of the vertical resistivity distribution at each sampling point. The centroid depth for each frequency is an estimate of the depth in the half-space at which there is maximum induced current flow. This is the depth for which there will be maximum sensitivity to resistivity variations. Here we have used a complex transfer function c (or generalized skin depth) derived from data for the secondary magnetic field measured by a dipole system with a small coil spacing "r" at a height "h" above the ground. It is known that the data measured above layered ground with AEM systems which satisfy h≥3.3 r, can generally be interpreted in terms of an equivalent half-space. The complex transfer function ‘c’ has useful properties: for a uniform or layered ground, the real part of c yields the ‘centroid depth’ (z*) and the imaginary part of c yields the apparent resistivity (ρa) as a function of frequency. So, if the function ρa(z*) is known over a broad frequency range, it yields a smoothed approximation of the true resistivity distribution ρ(z) without an initial model. The relations between ρa(z*) and ρ(z) are studied for a number of multilayer models. We also examine the method on real data which are collected over Kalat-e-Reshm area in southeast of Semnan province. Results show that the method can determine the existence of conductive and resistive structures but it cannot deliver detailed information about subsurface structure. Thus, it is recommended to use this method as a reconnaissance method not an exact detailed method.
    Keywords: Half, space model, Airborne Electromagnetic, Apparent resistivity, Forward modeling
  • Behroz Oskooi, Aida Hoshyarifar Page 13
    Recent studies show that electromagnetic methods are robust and widespread geophysical methods that can be employed to delineate the electrical conductivity of earth materials. In this paper Magnetotelluric and Radio-magnetotelluric methods have been used to map the Earth's structures. The Magnetotelluric (MT) method is a frequency-domain electromagnet (EM) sounding technique used to investigate the electrical structure of the earth's surface. The method exploits naturally existing EM fields as a signal source. The MT method has a wide range of applications, from shallow investigations (geotechnics, ground water, and environment) to moderate and deep target in exploration of natural resources (mineral, geothermal and petroleum) depending on frequency band used. In general the Radio-magnetotelluric (RMT) uses the MT-principles by employing artificial transmitters far off the measuring site in the frequency range from about 10 kHz up to 300 kHz. This is called Controlled source RMT method. At the same time we can take the advantage of using signals from powerful communication transmitters for submarines in the very low frequency range (VLF) from 10 to 30 kHz. In this study we used only the latter case. Data were collected in year 2000 at one site located on Midsommar Island, west of Stockholm, Sweden. This work has been done under the coverage of Björkö Energy Project which has been designed to map the structure at depth with geophysical methods and by drilling. Combined data including RMT data which reflects the characteristics of the uppermost part of the earth and MT data reflecting the characteristics of the deeper parts of the earth’s upper crust at the island are considered. Hence, a good coverage from surface to deeper part of the earth can be obtained. For RMT measurements radio signals with frequency ranges from 15 to 30 kHz have been used while in MT method three bands have been applied with frequency ranges from 256 Hz to 8192 Hz, 8 Hz to 256 Hz, and 0.25 s to 8 Hz for band 1 to band3, respectively. In some frequencies a weak correlation were observed due to the noisy data which were collected mostly from band 3. So these data were put aside and we placed more emphasis on the rest. MT and RMT data, resulted from 1D inversion, had been processed in order to obtain resistivity variation with depth. As a result, electrical structures from upper parts of the crust to 3000 meters depth have been plotted for this site. RMT data are being used to evaluate the characteristics of structures from the surface to 200 meters depth, which demonstrate decrease in the electrical resistivity. This parameter increases down to 600 meters depth then there is a decline in the electrical resistivity in deeper parts. From 900 meters to 1300 meters, a conducting zone has been detected by using MT data. Inversion results correlate perfectly with borehole data which had been drilled to 964 meters depth on the island. From the surface to 200 meter depth low electrical resistivity about 300 can be detected which interpreted as brackish water. From 200 meters to 670 meters the electrical resistivity increases to about 5000and the lithology of this part indicates Jotnian sandstone with sharp boundary. From 670 meter to 900 meter the electrical resistivity exceeds. From 900 meters to 960 meters depth the electrical resistivity decreases to about 600 most probably due to the electrical nature of the breciated quartz lithology at that depth. From this depth down to 1300 meter a conducting zone is detected probably due to the abundant fractures in rocks which contain fluids and the MT data confirms this by showing resistivity lows. In regard to the frequency gap between MT and RMT data, it is suggested to combine another electromagnetic method such as, CSMT which data can be controlled better with less noisy data while filling this gap. Professor Laust Pedersen from Uppsala University is apprecitaed for providing the data to be reprocessed and reported.
    Keywords: Radiomagnetotelluric., Electrical conductivity, Midsommar Island, Electrical resistivity, Magnetotelluric
  • Abdollah Sohrabi, Bidar, Mohsen Kamalian, Mohammad Kazem Jafari Page 23
    It is well established that the seismic ground response of surface topographies may differ from those of free field motion during earthquakes. Complex nature of seismic wave scattering by topographical structures can only be solved accurately and economically using advanced numerical methods under realistic conditions. Among the numerical methods, the boundary element is a powerful numerical technique for analyses of linear and homogeneous materials for both bounded and unbounded domains. In this paper, the algorithm of seismic wave scattering by homogeneous media using time-domain three-dimensional boundary element method has been presented. Three-dimensional traction elastodynamic kernels for both cases of constant and linear variation of displacement have been presented. The convoluted kernel for constant time variation contains apparent singularities in the wave fronts, while in the linear time-convoluted elastodynamic traction kernel, apparent singularities in the wave's front disappear and a well-behaved kernel is resulted. Behavior of the constant and linear time-convoluted elastodynamic traction kernel have been investigated numerically. Kernel values were calculated at the central point of the three boundary elements considering different time steps. The boundary elements are in different condition of symmetry with respect to the source point. The kernel values in the case of constant time-convoluted elastodynamic traction kernel tend to the elatstostatic fundamental solution as expected, Whereas the kernel values in the case of linear time-convoluted elastodynamic traction kernel is equal to the elastostatic fundamental solution if the time step would be greater than time required to shear waves passed the receiver point on the element. Presented constant and linear time-convoluted elastodynamic traction kernels are casaul and have time-translation property which could be used for optimization of numerical algoritms. The presented elastodynamic kernels have been used instead of temporal integration for wave scattering analyses of homogeneous medium using BE algorithm. Seismic wave scattering by a semi-spherical canyon subjected to incident compressional and shear waves has been analyzed. The semi-spherical canyon has a radius of 200m, shear wave velocity of 800m/s, Poisson’s ratio of 0.25, and mass density of 2.00gr/cm3. The incident wave of the Ricker type has the predominant frequency of 3.0Hz. Calculated results in time-domain are presented as well as comparison of results with other transformed-domain methods in term of dimensionless frequency, which shows the efficiency of the presented boundary element algorithm for solution of seismic wave scattering by homogeneous media in time domain as well as the accuracy of elastodynamic kernels.
    Keywords: Time domain, homogeneous media, Elastodynamic kernels, Boundary Element Method, Topography
  • Somayeh Rostami Mehraban, Morteza Fattahi, Faranak Bahrololumi Page 41
    While a crystalline material is heated from room temperature to around 500°C, a weak but measurable light will be emitted. This light is known as thermoluminescence (TL)‎ and is based on storage of energy from ionizing radiation in many naturally occurring TL minerals, including quartz and feldspar. The source of radiation is the radioactive materials such as uranium, thorium, potassium and cosmic radiation. The physical bases for this phenomenon in the simplest model can be expressed as follow: In nature all minerals are exposed to radiation, which leads to ionization of the atoms as electrons and holes. Freed electrons may become trapped in structural defects. The number of trapped electrons will be accumulated up to the time that the material is heated sufficiently. Heating stimulate the atoms and electrons can be released and recombine with the ‘holes’. Some of these holes are called 'the luminescence center's in the mineral crystal lattice which recombination of electron with them, results to an emission of light which is called thermoluminescence. When mineral is heated to high temperature, it loses all its previously acquired TL signal, and sets luminescence clock to zero. After cooling, the natural radioactivity causes thermoluminescence to build up again and thus the amount of TL induced is proportional to the time that has elapsed since the minerals were fired. For dating in laboratory, it is necessary to measure equivalent dose and dose rate. The intensity of the radiation damage in crystal lattices is a measure of the Equivalent Dose (DE)‎ which the mineral has received since last “resetting” by exposure to heat. DE is obtained by means of a TL measurement. The dose rate (DR)‎ is a measure of radiation dose per unit of time absorbed by mineral. The equation for obtaining an age is: Age (ka)‎ = DE (Gy)‎/DR (Gy/ka)‎ Two approaches are employed to determine the DE: the additive-dose method and the regeneration method. In this study, we used the first method. In additive-dose method, a number of nearly equal portions of the sample (aliquots)‎ are divided into groups; one is reserved for measurement of the natural TL signal only, while the others are given various doses of laboratory radiation. Then, all the aliquots are measured together and the luminescence intensity is plotted against laboratory radiation dose; this forms the sample’s dose response. The DE is determined from the intercept of the fitted line with the dose. The dose rate is calculated from an analysis of the radioactive elements in both the sample and its surroundings. These are determined using the measured concentrations of radioactive elements (uranium, thorium, potassium-40) within the sample and its surroundings, which are, in turn, converted into dose rates using standard conversion factors and formulae. Contribution of cosmic rays is also determinated. There are different methods for obtaining concentrations of radioactive elements such as γ-Spectrometer, ICP Mass Spectrometer, Notrun Activation, α counting and flame photometry. Thermoluminescence dating began in 1960- 1970, with age determination of pottery and other fired material in archeology and then it was employed in the other science such as paleoseismology, paleoclimatology, geology, archeology and geography. Iran is an ancient country which is located on the belt of earthquake, so most of ancient monuments and old civilizations have been destroyed by earthquake or other natural disasters. Dating can be a device to relate paleoseismology, paleoclimatology and archeology in Iran. Therefore, having knowledge of dating methods, especially luminescence, is so important for experts in geography, archeology, geology, seismology students and etc. In addition to an introduction to TL dating, this study has dated five potteries from Iran national museum in a range of 1000 to 4000 years.
    Keywords: Dating, Equivalent dose, Thermoluminescence, Dose rate
  • Mohammad Ali Sharifi, Abdolreza Safari, Babak Amjadiparvar Page 51
    The Earth’s gravity field dedicated missions, CHAMP, GRACE and GOCE have opened up a new era for the study of the Earth’s gravity field. The missions measure different functionals on the Earth’s gravitational potential which are represented in terms of the Stokes Coefficients or the so-called geopotential models. The mapping process of the observations into the coefficients is called recovery of the Earth’s gravity field. Different approaches have been introduced by the research institutions and universities for recovery of the field. In principle, these methods can be categorized into two integral- and acceleration-based groups. The integral-based approach utilizes the integral form of the satellite equation of motion, i.e., Jacobi’s integral whereas the acceleration method is set up based on the Newton’s gravitational equation. The main difference between the methods is the scalar and vectorial form of the observation equations. Moreover, the Jacobi’s integral is only need the position and velocity observations where the acceleration approach is written based on the position, velocity and acceleration measurements. This papers aims to numerically compare the methods for the recovery of the Earth’s gravity field in the GRACE mission. The vectorial form the high-low satellite-to-satellite observations in the GRACE mission is used for the recovery purposes where the observation equations in the integral approach are derived from the scalar form the observations. Our numerical investigation shows that the acceleration approach can lead to a higher accuracy if the full form of the observation is used. However, the recovery can be done with comparable accuracy to the integral approach only using the radial component of the acceleration differences in the high-low mode. The aliasing problem is the next point that has been addressed in this paper. The recovered geopotential models are usually affected by the high-degree frequency of the gravitational field. The acceleration approach is much more sensitive to the presence of the omission error due the imperfect modeling of the high-frequency constituents. Using the numerically derived second-order time derivative of the GPS-based position observations is might be the main reason of the higher sensitivity.
    Keywords: Geopotential Models, Recovery, CHAMP, GRACE, Acceleration approach, the Jacobi integral, Aliasing
  • Behzad Voosoghi, Behzad Malekan, Asghar Rastbood Page 69
    The mathematical aspect of cartographic mapping is a process which establishes a unique connection between points of the earth’s sphere and their images on a plane. It was proven in differential geometry that an isometric mapping of a sphere onto a plane with all corresponding distances on both surfaces remaining identical can never be achieved since the two surfaces do not possess the same Gaussian curvature. In other words, it is impossible to derive transformation formulae which will not alter distances in the mapping process. Cartographic transformations will always cause a certain deformation of the original surface. These deformations are reflected in changes of distances, angles and areas. One of the main tasks of mathematical cartography is to determine a projection of a mapped region in such a way that the resulting deformation of angles, areas and distances are minimized. It is possible to derive transformation equations which have no deformations in either angles or areas. These projections are called conformal and equiareal, respectively. Since the transformation process will generally change the original distances it is appropriate to adopt the deformation of distances as the basic parameter for the evaluation of map projections. In 1861 an English astronomer, G. B. Airy, made the first significant attempt in cartography to introduce a qualitative measure for a combination of distortions. His measure of quality was designed to be an equivalent to the variance in statistics. A more realistic evaluation of the deformations at a point was suggested by German geodesisit, W. Jordan, in 1896. In 1959, Kavraisky recommended a small modification of the mean square deformations of Airy and Jordan by the logarithmic definition of linear deformation. Such altered mean square deformation are called Airy-Kavraisky and Jordan-Kavraisky. Using the above two mentioned criterions we can compute the mean square deformation of distances at a point. The evaluation and comparison of map projections of a closed domain is done by integration of the above two criterions. In this paper the first measure was used as the qualitative measure of map projections. The two criterions should lead to similar results but the application of the Airy-Kavraisky criterion in the computation process is much simpler. This is the main reason for its selection as the basis of finding the best projection. Optimization process was done in irregular domain of Iran for Lambert conic, Mercator cylindrical and stereographic azimuthal conformal projections. At first a grid composed of 165 points was created in the region. The scale factor was computed for the center of grid elements. The boundaries consist of a series of discrete points. Since the optimization domain is not regular like a spherical trapezoid, spherical cap or a hemisphere, so the minimization of the criterion leads to a least squares adjustment problem. For the Lambert conformal conic projection the optimization process will determine four unknown parameters: the geographic coordinates of metapole (φ0, λ0) and the projection constants C1 and C2. For other map projections the number of unknown parameters is three (φ0, λ0, C). The following table shows the numerical results of Airy-Kavraisky criterion after optimization. In this table shows the Airy-Kavraisky criterion before optimization and shows this criteria after optimization. Computational results show a decrease in Airy-Kavraisky criterion after optimization. This study of optimization of cartographic projections for small scale mappings was conducted to investigate the general approaches for obtaining the best projections using the Airy-Kavraisky measure of quality.
    Keywords: distortion, azimuthal map projection., conic map projection, optimization, least squares, cylindrical map projection, Airy, Kavraisky criterion
  • Behzad Voosoghi, Behzad Malekan, Asghar Rastbood Page 85
    The mathematical aspect of cartographic mapping is a process which establishes a unique connection between points of the earth’s sphere and their images on a plane. It was proven in differential geometry that an isometric mapping of a sphere onto a plane with all corresponding distances on both surfaces remaining identical can never be achieved since the two surfaces do not possess the same Gaussian curvature. One of the main tasks of mathematical cartography is to determine a projection of a mapped region in such a way that the resulting deformation of angles, areas and distances are minimized. Most large-scale national topographic maps are based on conformal map projections such as transverse Mercator and Lambert conformal conic projections. The essential condition in every conformal map-projection is the infinitesimal similarity. Chebyshev studied conformal map projections, using the oscillation of the logarithm of the infinitesimal scale function as a measure of distortion. Chebyshev’s criterion states that the conformal map projection on Ω with minimum distortion is characterized by the property that the infinitesimal-scale σ is constant along the boundary of Ω. The oscillation in Ω of the logarithm of the infinitesimal-scale function associated to this best Chebyshev conformal map projection (or simply Chebyshev projection) will be called the minimum conformal distortion associated with Ω. Then we consider how to quantify the minimum conformal distortion associated with geographical regions. The minimum possible conformal mapping distortion associated with Ω coincides with the absolute value of the minimum of the solution of a Dirichlet boundary-value problem for an elliptic partial differential equation in divergence form and with homogeneous boundary condition. If the first map is conformal, the partial differential equation becomes a Poisson equation for the Laplace operator. The Dirichlet BVP could be solved by the finite element method (FEM). The FEM method is a procedure used in finding approximate numerical solutions to BVPs/PDEs. It can handle irregular boundaries in the same way as regular boundaries. It consists of the following steps to solve the elliptic PDE: 1- Discretize the (two-dimensional) domain into subregions such as triangular elements, neither necessarily of the same size nor necessarily covering the entire domain completely and exactly. 2- Specify the positions of nodes and number them starting from the boundary nodes and then the interior nodes. 3- Define the basis/shape/interpolation functions for each subregion. As a particular case, we consider the region of Iran in this paper. Conformal mapping equation in this region is solved for Mercator as the base map projection. To solve this equation three approaches are used: Finite Element Method (using Matlab Partial Differential Equation, PDE, Toolbox for square domain and Femlab code for arbitrary irregular domain), Fourier Method and Harmonic Polynomials. At the end, graphs associated with logarithm of the infinitesimal-scale function and also obtained results for coefficients of harmonic polynomials associated with the best Chebyshev projection over the region of Iran are presented.The minimum conformal distortion associated with square boundary domain estimated as 9.232×10-3 using finite element method and 9.243×10-3 using Fourier method. Also for the region of Iran with real domain, the value of this quantity estimated as 2.381×10-3 using finite element method and 2.462×10-3 using harmonic polynomials. Computations show that the results of three approaches are very close to each other. So for determination the best Chebyshev’s projection for a geographic region, the three mentioned approaches give the same results.
    Keywords: Chebyshev's criterion, finite element, harmonic polynomials, Map projection, Fourier, conformal mapping
  • Mojtaba Naghavi, Zaher Hossin Shomali, Mahdi Zare Page 101
    In the present study, the Q factor is obtained for the Central Alborz in Iran using the Lg coda method. The energy of a seismic wave decays while passing through a ‘real’ medium such as the earth which is not completely elastic. The decay in energy is due to non-elastic phenomena and is called intrinsic attenuation and is characterized with the Q parameter, the large values of which represent small values of attenuation and as Q approaches zero the pertaining attenuation will become quite strong. Therefore Q could be considered as a measure of elasticity of the media The objective of this study is to determine the Lg coda Q from ground motion recorded at 32 short-period stations in the central Alborz, north central Iran. Lateral variations of Q and its frequency dependence were estimated using 1020 high quality Lg waveforms in the frequency range between 0.3-7.0 Hz. In the studied area, the factor resulted from this research, on average, is given by:. The lateral variation of correlates well with the large scale tectonic units of the studied area. Damavand volcano and its surrounding region is also characterized with a significant gradient in values, going from anomalously low values in the western side to the average values in the eastern side. The current seismicity in the Damavand area is mostly confined to the south-western part, which is characterized with anomalously low values and sharp gradient of. In Damavand region, has a relatively higher gradient than that of the surrounding region. It sharply declines moving from east to west. The map correlates well with the large-scale tectonic units of the studied area and also several clear trends corresponding to different characteristics of seismic activity and attenuation field. Most of Q factor variations can be attributed to the lateral heterogeneity as well as the severity of the crustal velocity gradient. Since the seismicity in the area is quite shallow (earthquake depths mostly are less than 30 km), the results can be attributed to the average of upper part of the 30 km of the crust of the study area.
    Keywords: Quality factor, Crustal waveguide, Spectral stacking ratio, Lg phase, Alborz
  • Mohammad Radad, Abdolrahim Javaherian Page 113
    Most geologic changes have a seismic response but sometimes this is expressed only in certain spectral ranges hidden within the broadband data. Spectral decomposition is one of the methods which can be utilized to help interpreting such cases. There are several time-frequency methods including: short-time Fourier transform (STFT), continuous wavelet transform (CWT), Wigner-Ville distribution (WVD), S-transform, and matching pursuit decomposition (MPD). In this paper, we use the MPD method. This method is newer than the other time-frequency methods used in exploration seismology. Mallat and Zhang (1993) have improved time and frequency resolution simultaneously by using MPD method. In this method, a signal is decomposed into constructive wavelets. Time and frequency properties of wavelets are used locally for spectral decomposition. Pursuits are the algorithms which search the best time-frequency matching between the signal and a linear combination of selected wavelets from wavelet dictionary. Matching pursuit which is an iterative procedure optimizes signal estimation by each new wavelet chosen from a dictionary. These wavelets combined linearly to obtain the best match with the signal. A signal should expand to waveforms which their time-frequency properties could be matched to local structures. Such waveforms are called time-frequency atoms. There are many approaches to match wavelets of dictionary to a seismic signal and to obtain time-frequency spectrum in matching pursuit decomposition. The base of all approaches is the Mallat and Zhang’s algorithm. However, computing time of the original algorithm is very high due to many iterations and that is why particular conditions have been applied in different researches to limit the matching pursuit algorithm for obtaining the lower performing time. In this work, particular conditions are rather similar to Wang’s (2007) method. On seismic data, layer thickness is described on the basis of the seismic travel time. When a layer with different properties has a thickness by one-fourth wavelength, top and base reflections will interfere constructively. For thin layers less than tuning thickness, combined seismic amplitude decreases with thickness (when reflection coefficients of the top and of the base are opposite). Generally, spectral decomposition has many applications in interpretation of seismic sections and so there will be extra needs to study and develop them. Thin layers and many stratigraphic hydrocarbon reservoirs are beneath the threshold of the vertical seismic resolution (tuning thickness) and because of their low thicknesses, they are not resolvable. For this reason, mapping the small-scale geological structures is one of the important interpretational cases. When the thickness of a thin layer decreases pick frequency slightly increases. In this work, this issue has been used to detect thin layers by time-frequency spectrum and by single-frequency sections obtained from MPD. In this paper, we investigated the performance of the matching pursuit decomposition for time-frequency analysis of seismic sections to delineate and detect thin layers on synthetic data (including simple thin layer model and also wedge model) and real data. It is observed that the interpretation of thin layers is simpler by single-frequency sections. It is shown that for a simple thin layer if considerable frequency in single-frequency sections increases, ability in resolving layer interfaces would be increased. In the wedge model, as the frequency increases resolution threshold of layer interfaces moves to a lower thickness and therefore it would be possible to detect lower thickness layers. The tuning thickness has been decreased from 19 meters in original seismic section to 12 meters in 80 Hz frequency section. In the real data, it is shown that when a thin layer is not resolvable in a seismic section it might be detected using the MPD method. In this case, by providing 20, 40, 60, 80 and 100 Hz single-frequency sections when high frequency sections are studied, interfaces of thin layer are appeared gradually. It is concluded that time-frequency sections are useful instruments to detect and delineate thin layers.
    Keywords: Time, frequency representation, Tuning thickness, Seismic interpretation, Matching pursuit decomposition, Thin layer
  • Morvarid Saki, Gholam Javan, Doloei, Ahmad Sadidkhouy Page 133
    The seismic anisotropy is a subject of interest for seismologists and geologists. The information of seismic anisotropy has significant role in geology interpretations (Savage, 1999). In this study, we have investigated the upper crust anisotropy in Bam area by means of shear wave splitting Sg phase. We have selected more than three hundred aftershocks from IIEES local temporary seismic network that had been installed after 26 December 2003 Bam earthquake. In the present study, due to using local waveform data, type of Sg phase and shallow depth of events, the estimated values of seismic anisotropy could be related to heterogeneities within upper crust of Bam area. The shear wave, upon entering the anisotropic region, splits into two phases with polarizations and velocities that caused properties of the anisotropic media. The phases, polarized into fast and slow components, progressively split in time as they propagate through the anisotropic media. This split is preserved in any isotropic segments along the ray path and can be observed as a time delay (δt) between the two horizontal components of motion. Polarity and amplitude are strongly affected by the azimuth of arrival. The orientation of anisotropy is estimated trough measuring the azimuth of fast component (φ). The magnitude of anisotropy is estimated by measuring the time split (δt) between the fast and slow components of motion. Our aim in this study is to calculate the magnitude (t) of anisotropy and direction () of the fast wave as the main parameters of seismic wave anisotropy in Bam area in south east of Kerman Province. For measuring anisotropy parameters, we have used the Teanby et al. (2004) shear wave splitting technique. This method can be divided into three main groups, where the search for the optimal pair of splitting parameters is based on: (1) the minimization of a penalty function which represents the difference between observed and predicted transverse components (e.g., Vinnik et al., 1989); (2) the maximization of the cross-correlation between the fast and slow components or linear particle motion (e.g. Bowman and Ando, 1987; Levin et al.,1999); and (3) the minimization of energy on the corrected transverse component reassembled from the optimal fast and slow components (Silver and Chan, 1988 and 1991). The results for 15 seismic stations show two perpendicular main directions for shear wave anisotropy. These two dominant seismic anisotropy directions as given in table 1, can be considered as geological fabric and the principal stress directions. In the present study, one of the main seismic anisotropy directions is perpendicular to the faults trend for the nearest seismic stations on the fault border. Therefore, some of our results indicated that the polarization of the fast split shear wave is parallel to direction of the maximum horizontal stress. The second of the main seismic anisotropy directions is parallel to the faults trend, especially for that stations far a way fault border. The size of anisotropy is about 0.034 to 0.1 S.
    Keywords: Anisotropy, Shear wave splitting, Bam, Sg shear phase, Local Seismic Network
  • Ehsan Pegah, Abdolrahim Javaherian, Davood Norouzi Page 145
    Any 3D seismic survey can have an acquisition footprint. Acquisition footprint is an expression of the surface geometry (most common on land data) that leaves an imprint on the stack of 3D seismic data. Often we recognize it as amplitude and phase variations on time slices, which of course display the amplitudes within our data set at a specified two way time (Cordsen, 2004). On the other hand, acquisition footprint is often used to describe amplitude stripes that appear in time slices or horizon slices produced from 3D seismic data volumes. Although acquisition design of a 3D survey has a major influence on the nature and severity of a footprint, improper data processing techniques such as the use of incorrect normal moveout (NMO) velocities can also create footprint (Cordsen, et al., 2000). More seriously, on horizon slices, footprint can interfere with and confuse stratigraphic patterns. Many different contributions to the generation of acquisition footprint are possible. These can be divided into two main categories: (1) geometry effects: line spacing, fold variations, wide versus narrow patch geometry, source generated noise and variations of offset and azimuth distribution. (2) non-geometry effects: topography, culture, weathers, surface conditions and processing artifacts. In this article we study the effects of these parameters for 3D seismic survey in AHWAZ oil field and calculate acquisition footprint noise in this field. Most of the time the acquisition footprint is based on the source and receiver line spacing and orientations. The larger the line spacing, the more sever the footprint. In land situations where access is very open and, therefore, the lines are very regularly spaced, we may be able to recognize the footprint very clearly. Because the geometry is regular, the footprint also will have the same periodicity. Fold variation themselves are the simplest form of an acquisition footprint. Fold changes with offset (or rather mute distance from the source point); each offset range, therefore, has differing fold contributions (Cordsen, 1995). Because each individual bin of a 3D survey has changing offset distributions, the CMP stack of all traces in a bin will display bin-to-bin amplitude variations. This variation in itself can produce an acquisition footprint. Generally it has been thought that acquisition footprint is far worse in the shallow part of the seismic and therefore, of course, the geological section, mainly because the fold is lower, and amplitude variations necessarily are far more dramatic. Offset limited fold variations alone may produce a recognizable footprint. The higher the fold, the better the signal to noise ratio; therefore, less footprint is evident. Wide recording patch geometries are far more accepted these days than narrow patch geometries (Cordsen, et al., 2000). The reasons are numerous and ranges from reduction in acquisition footprint (particularly that due to back-scattered shot noise) to improved statics solutions and the availability of large channel capacities on seismic recording crews (also leading to higher fold). In addition to the impact of the fold variations, acquisition footprint is made worse by source generated noise trains that penetrate our data sets. The lower the signal to noise ratio is, the worse the footprint will be. Unfortunately, the noise typically has a low frequency content that is much less affected by attenuation. Therefore the noise becomes more prominent relative to the signal content deeper in the section. Our experiences have shown that acquisition footprint problems can be just as prevalent in the deep section as they are in the shallower section. If surface access is poor because of topography variations, tree cover, towns, etc., we irregularize the geometry by moving source points to locations of easier access, and therefore mask the acquisition footprint. It is still present, however. The footprint is just so much harder to identify. Weather and surface conditions may also impact the recorded amplitudes. One can model an acquisition footprint by creating a stack response on either synthetic or real data. We stack the data in a 3-D cube and display the resulting seismic data over a small time window. The best input is a single NMO and static corrected, offset sorted 2D (or 3D) CMP gather. These traces will be applied to each CMP Bin in the recording geometry. In summary, we should attempt to minimize footprints by employing proper seismic acquisition and processing techniques, but if a footprint persists in the stacked data, there are ways to filter the data and mitigate its effect on geological interpretation. In this article we optimized acquisition parameters in order to minimize acquisition footprint noise for 3D seismic survey in AHWAZ oil field and finally with 3D modeling by OMNI software we saw the intensity of this noise in our seismic sections.
    Keywords: variation of offset, azimuth distribution, fold variation, acquisition footprint, patch geometry, variation of amplitude pattern
  • Ebrahim Hosseinzadeh, Mohammad Kazem Hafizi Page 161
    MRS method is one of the new geophysical methods that directly detects the Groundwater. By using this method, one can determines some parameters of aquifer (porosity, permeability and transmissivity). The purpose of this research is the application of MRS method in the conductive ground. Combination of MRS and RS method is used for better detection of the aquifer in the region of Abyek located at southeast of Qazvin province. Processing MRS sounding data, EN/IN and S/N are equal to 2.66 and 1.14 respectedly for 8sq-75 sounding. The external noise in 8sq-75 is 3 times of the internal noise, so the parameters in this sounding are not considerable. As we can see the amount of permeability and transmissivity (8.5 × 10 -6 m2/s) are very low in this sounding. For the sounding of sq-150-1 the EN/IN and S/N were 1.29 and 1.4 respectively. The external noise and internal noise is almost equal and this sounding is reliable. The signal and the noise in this sounding showed equal amount, so there is a little amount of water bearing in the aquifer exist upto 150 m depth beneath this sounding. The amount of transmissivity in this sounding is 8.3 × 10-4 m2/s. The EN/IN for sounding sq-150-2 is 1.29, and S/N is 1.6 which is better than sq-150-1 and 8sq-75 soundings in noise level condition. The EN/IN and S/N for 8sq-37-5 are 1.05 and 1.64 which is the best of all in low level noise situation. The transissivity of the sounding 150sq-1 showed the highest of all among the 4 soundings, so this is the best in water bearing of all in this region. Inversion of MRS soundings showed, the region is in the low level of water bearing aquifer, because the transmissivity is less than 0.015 m2/s, so the water production is not efficient. The comparison of the MRS method and RS method determined that the aquifer layers are located at very low resistivity zones. For 8sq-75 sounding the aquifers layer have 4-5 ohm-m resistivity. The aquifers in 150sq-1 sounding have almost 1 ohm-m resistivity. The aquifers in 150sq-2 sounding have almost 0.5 ohm-m, which is the lowest of all in this region. The aquifers in 8sq-37-5 sounding have resistivity from 1.5 ohm-m to 7 ohm-m. In the present work, influence of the conductivity on MRS phase, has been applied in the three regions, namely Abyek Qazvin with low resistivity (5 Ω-m), Hamedan with medium resistivity (40 Ω-m) and the southwest of Iran with high resistivity (approximately 300 Ω-m) were compared with each others. If the resistivity of the subsurface decreases, the phase variation will be increased and amplitude of signal will be decreased. In the low resistivity zone (Abyek Qhazvin) has 270 degree phase variation, while in the medium resistivity zone (Hamedan) has 183 degree variation and in high resistivity zone (Lorestan) has 34 degree variation. The signal amplitude for low resistivity zone (Abyek Qhazvin) is 21 nvolt, for medium resistivity (Hamedan) is 34 nvolt and for high resistivity zone is 381 nvolt.
    Keywords: Permeability, Aquifer, Magnetic Resonance Sounding, Transmissivity
  • Abbas Mofidi, Azar Zarrin, Gholamreza Ghobadi Page 177
    The causes of wintertime precipitation decrease in the Southern Coast of Caspian Sea (SCCS)‎ compared to its counterpart in autumn, is investigated with the use of synoptic stations daily dataset of SCCS and gridded NCEP/NCAR and NOAA dataset. The structure of atmospheric circulation and synoptic and physical conditions over the Caspian Sea region which are dominate in the winter and autumn precipitation events are analyzed. The results revealed that the anticyclone which is located over the north and/or west of Caspian Sea is highly reinforced compared to its counterpart in autumn in the all wintertime precipitation synoptic patterns. Also, there is a considerable increase of anticyclonic circulation intensity in lower troposphere over the Caspian Sea in all patterns, which the mean value of it in wintertime high pressure pattern is reached to twice of its value in autumn. The investigation of vertical velocity over the Caspian Sea region indicates an outstanding Sea-Saw behavior between the northern and southern Caspian Sea during autumn. As such, the maximum ascend and descend of air flow is seen at 45˚ and 37.5˚ N, respectively. During winter, as the autumn Sea-Saw pattern is weakened, the frequency and intensity of ascending air is decreased over the SCCS. The repeated suitable settlements of anticyclone centers over the northern Caspian Sea in autumn, and their considerable meridional variations of them in winter caused the obvious seasonal differences in ascending air and hence in precipitation occurrence. The investigation of SST and latent heat flux over the Caspian Sea showed that there is a significant positive Correlation between the precipitation amounts in SCCS and the SST and latent heat flux. As the cold period prevails, because of the SST decrease there is a decrease in the evaporation over the Caspian Sea and consequently there is a decrease in the precipitation of SCCS. The investigations also revealed that there is a strong and significant negative correlation between the northerly wind magnitude at the lower troposphere and SST, latent heat flux, and precipitation of SCCS during the cold period. Therefore, the more the intensity of northerly winds increase over the Caspian Sea, the more latent heat values, SST and precipitation intensity decrease in return. The results showed that the anticyclones which are settled over the northern and western parts of Caspian Sea are stronger during winter. Consequently, the pressure of lower troposphere is considerably increases over the southern part of Caspian Sea. Such an increase is associated with the noticeable meridional variability of wintertime anticyclones. The changing of dominate wind direction in the most important pattern for precipitation in the Caspian region, and also the decrease of SST and latent heat flux. The aforementioned conditions are caused by the decrease of amount, intensity and numbers of precipitation days during winter.
    Keywords: Sea, saw pattern., Synoptic patterns, Northerly wind, Caspian SST, Extra, tropical anticyclones, Caspian Sea precipitation
  • Sahar Tajbakhsh, Parvin Ghaffarian, Fatemeh Sahraian Page 205
    Ice can form on aircraft surface at 0° C or colder temperatures when liquid water is present. This can happen both on the ground and at the flight levels of the aircraft. Aircraft icing has not only an impact on flight safety but has also an economic impact. According to the report of research department of the FAA (Federal Aviation Administration)‎, from 1982 to 2001, 13% of accidents due to aircraft icing resulted in loss of human life, about 30 cases in 20 years. This research refers to case studies in Mehrabad airport during winter in order to determine the threshold values of some important indices in aircraft icing forecast. In the first case study, aircraft engine failed and emergency landing occurred due to aircraft icing. Second case study is considered because of domination of a very cold outbreak in northern parts of Iran and all Mehrabad flights were cancelled. In addition to study the synoptic and thermodynamic weather patterns, the relevant MM5 outputs including vertical velocity, liquid water content (LWC)‎ and relative humidity are surveyed and their thresholds are compared with other studies in this area including Ellrod and Bailey in 2007 and Henderson in 2006. Synoptic conditions are analyzed using GFS data with 1° resolutions in latitude and longitude directions (http://nomads.ncdc.noaa.gov/data.php)‎. The initial and boundary conditions come from the operational 12Z runs of global forecasting system (GFS)‎ of NCEP (National Center for Environmental Prediction)‎ for MM5 (Meso scale Model version 5) model(Dudhia 1993; Grell et al. 1994) to survey the NWP model outputs. Satellite images as the other reference in this study, are taken from METEOSAT-7 which provides one image every 30minutes over Iran. Thermodynamic charts are drawn by RAOB software using Mehrabad station upper air sounding data to determine the threshold values of instability indices such as LI, KI, SI, and SWEAT. The most important results of this research show that large scale patterns are not a suitable factor to determine the type and severity of icing. Relative humidity and vertical velocity as the outputs of the MM5 regional numerical weather prediction model does have a rather good consistence with the observations and their thresholds are quite similar with other thresholds gained from the other parts of the world and the small differences can be due to topographical and boundary conditions in the regional model. The liquid water content values do not match the available thresholds and require more research. Thermodynamic charts show temperature and dew point deficits values can show the aircraft icing conditions but the thermodynamic indices such as LI, KI, SI, and SWEAT are not suitable and did not satisfy icing conditions. It can be said that due to shallow stratiform clouds which are reported in Mehrabad station observations provides threshold values so that the dew point deficit is less than 3°C, temperature between zero and -10°C, vertical velocity -0.2 hPa/s, relative humidity more than 75% in 700 hPa level are good diagnosis in the first guess in aircraft icing and they make easy icing forecast for the Mehrabad airport area.
    Keywords: Relative humidity, Vertical velocity, Liquid water content, Regional numerical weather prediction model MM5, Aircraft icing
  • Ali Akbar, Mojtaba Shadmani Page 229
    Introduction
    Evaporation and evapotranspiration are two major components of hydrological cycle which are very important for agricultural studies as well as water resources management. So far, various methods have been addressed for the estimation of daily reference crop evapotranspiration (ET0). Among them, FAO Penman-Montieth 56 (PMF-56) (Allen et al., 1998) is widely used as a standard method, particularly for arid and semi-arid regions. The major drawback to this method is the fact that the required weather data are not usually available for majority of the study sites. Pan coefficient (Kpan) method (Eq.1) is an alternative procedure which can be used for such conditions. ET0 = KPan (1) To estimate the pan coefficient (KPan), many works have been performed by various researchers (e.g. Cuenca, 1989; Allen and Pruitt, 1991; Snyder, 1992; Orang, 1998; Ranghuwanshi and Wallender, 1998). In a humid region, Imark et al (2002) used Frevert et al (1983) and Snynder (1992) methods for estimation of KPan and ET0. They suggested that Frevert method performs more reliable ET0 estimation close to PMF-56 than other Kpan estimators. Sabziparvar et.al (2009) introduced Orang (1998) and Ranghuwanshi and Wallender (1998) methods as the most accurate Kpan estimators for warm arid and cold semi-arid regions of Iran. Another research work conducted for north Spain suggested that the daily ET0 which estimated by Artificial Neural Network (ANN) method performs more accurate results than empirical and semi-empirical relations. Aims and Scope: The main aim of this study is to assess Kpan values as estimated by ANN and ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Interface System) predictors against empirical estimators such as Cuenca, Orang, Pereira, Snyder, Raghuwanshi and Wallender methods. The comparison is made by using the statistics such as coefficient of determination (R2), Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Error (MAE). Summary and
    Conclusions
    In this research, the performance of different pan models (Cuenca, 1989; Allen and Pruitt, 1991; Snyder, 1992; Orang, 1998; Ranghuwanshi and Wallender, 1998) for better estimation of pan coefficients for the selected sites in warm arid climate of Iran is compared with Artificial Neural Network (ANN) and Adaptive Neuro-Fuzzy Interface System (ANFIS) results. For this purpose, a ten-year daily measured pan data (1996-2005) were used. Having considered the shortage of lysimeter data, we applied the FAO recommended alternative approach of Penman-Montieth FAO-56 for the determination of daily ET0 at the study sites. In ANN and ANFIS methods, wind speed, relative humidity and fetch distance were applied as the input of the verified networks. The pan coefficients as estimated by PMF-56 method were also used as the input of the intelligent networks. Model validation was presented by using Root Mean square Error (RMSE), coefficient of determination (R2), and Mean Absolute Error (MAE) criteria. The results showed that the ANFIS method performs more accurate pan coefficient and reference daily evapotranspiration values compare to other approaches. For the selected ANFIS method, the mean values of R2, RMSE and MAE were 0.83, 0.97 (mm day-1) and 0.74 (mm day-1) respectively. Among the empirical pan models, Cuenca and Snyder methods are recommended for prediction of Kpan in warm arid climates. In this work, we assumed that the synoptic weather sites of Shiraz and Kerman are representatives of agricultural fields in warm arid climate. This assumption might affect the estimated Kpan values. To remove some weaknesses, of the fetch distances, using evaporation pan and lysimeter instruments inside the agricultural fields, in addition to other weather instruments such as wind recorder (anemometer) are recommended for more reliable results.
    Keywords: ANFIS, Daily reference evapotranspiration, Warm arid climate, Pan coefficient, ANN
  • Mohammad Mirzaei, Alireza Mohebalhojeh, Farhang Ahmadi, Givi Page 241
    The spontaneous generation of inertia–gravity waves (IGWs) in the idealized simulation of vortical flows is investigated using the isentropic two-layer model on a sphere. The contour-advective semi-Lagrangian (CASL) algorithm is applied to solve the primitive equations using the potential vorticity (PV), velocity divergence, and acceleration divergence as the prognostic variables. The CASL algorithm consists of a Lagrangian part and an Eulerian part. While the Lagrangian part is attributed to PV equation and solved by contour advection, the Eulerian part includes the prognostic and diagnostic equations for the grid-based variables of velocity divergence, acceleration divergence and the depth field. The fourth-order compact differencing and spectral transform are used, respectively, in latitudinal and longitudinal directions and time stepping is carried out using a three-time-level semi-implicit scheme. The model is set up using 256 grid points in both latitudinal and longitudinal directions, the upper- and lower-layer potential temperatures of, respectively, 280 K and 310 K, and the same horizontal mean depth of 5 km for the two layers. A balanced, zonal jet is used as the initial state and a very small perturbation is added to it as a trigger instability. In order to determine the IGWs more accurately, the Bolin–Charney balance relations are used to decompose the flow into a balanced part controlled by PV and an unbalanced part representing free inertia–gravity waves. In this study, the analysis of the velocity divergence, acceleration divergence and PV points to breakdown of balance and generation of two wave packets of IGWs where sharp PV gradients appear to contribute significantly to the generation and organization of the wavepackets of IGWs. Application of the CASL algorithm helps to capture fine-scale structures in PV and to quantify IGWs generated by vortical flows more accurately. With regard to balanced initial conditions used, these gravity waves are spontaneously generated from the breakdown of the balance. The first wave packet is found on the downstream side of the trough similar to the mesoscale waves described by Zhang in 2004. The second wave packet is identified on the upstream side of the trough similar to the wave packet described by Plougonven and Snyder in 2007 in idealized simulations of a baroclinic life cycle dominated by cyclonic behavior. It seems that the propagation direction of the first wave packet is the same as that of the Zhang, but the second wave packet propagates perpendicular to the wave packet of Plougonven and Snyder. By determining the characteristics of the waves, the magnitude of the intrinsic frequency of both wave packets are found to be larger than those of the previous studies and is near to the results of Wang and Zhang in 2007 for their low static stability experiment. Further, a short-time Fourier transform is used to determine the dominant absolute frequency and verify frequency characteristics of the packets obtained by the dispersion relation. In this method, the time–frequency analysis for each signal is provided by applying a moving time window to the signal and taking the fast Fourier transform. The more accurate results obtained by this method for the intrinsic frequency confirm the estimates based on the local dispersion relation.
    Keywords: vortical flow, balance, inertia–gravity waves, acceleration divergence, potential vorticity, short time Fourier transform, velocity divergence
  • Mohammad Hamedpour Darabi, Maryam Noorafshan, Jan Dearing Page 1
    Using a Magnetic Property Measurement System (MPMS), we measure magnetic susceptibility continuously at frequencies from 0 to 1000 Hz for three different superparamagnetic (SP) grain sizes of magnetite (5nm, 7 nm and 10 nm) suspended in hydrocarbons (Ferrofluids). Our results confirm non-zero values of frequency-dependent susceptibility in the fine tail of nano-sized grains and provide new empirical data for the degree of interaction between SP grains (nano particles) affecting magnetic susceptibility and frequency-dependent susceptibility.
    Keywords: Nano particles, Frequency dependency, Ferro fluid
  • Karim Rowshanbakht, Mansoreh Tavakolizadeh Page 11
    We use high-resolution electrical resistivity imaging to delineate the geometry of the landslide and discontinuity surface between slide mass and bedrock in Roudbar region, Ghazvin-Rasht-Anzali railway (the tunnel no. 2 at Km. 108+825). The Roudbar region characterized by high geological hazard and shows a complete panorama of mass movements. In this area, different landslide types predisposed and tightly controlled by the geostructural characteristics. Geoelectrical images are produced from dipole-dipole, schlumberger and combined resistivity profiling data along arrays spanning selected profiles positioned perpendicular and parallel to the tunnel route in landslide area. Regarding the surface geology, geomorphology, integration and comparison of dipole-dipole results with other geophysical data delineated the geometry and characteristics of the landslide and geological structures.
    Keywords: Landslide, CRP, Geoelectric, Resistivity imaging, Dipole, dipole