تغییرات زمانی خصوصیات لایه آمیخته در خلیج فرانکلین واقع در اقیانوس منجمد شمالی،در فاصله پاییز 2003 تا بهار 2004

 اقیانوس های منجمد شمالی و جنوبی در چرخه ترموهالاین و تعادل گرمایی کره زمین نقش به سزایی بازی می کنند. به دلیل نقش بسیار مهم پوشش یخ های قطبی و کاهش قابل توجه یخ ها در دو اقیانوس منجمد شمالی و جنوبی، اثرات ناشی از تغییر اقلیم و گرمایش جهانی با شدت بیشتری در این مناطق دیده می ‎شود. کاهش ضخامت و فشردگی یخ ها باعث قرار گرفتن سطح آب در معرض نور مستقیم خورشید شده و دمای سطح آب را افزایش داده است. این افزایش خود باعث تشدید روند ذوب یخ های قطبی در سال های اخیر شده است. اقیانوس خالی از یخ در معرض مستقیم باد و طوفان های رایج قطبی قرار گرفته و نه تنها ستون آب را دچار تغییرات شدیدی کرده است بلکه منجر به تشدید هرچه بیشتر ذوب یخ های سطحی شده است. از طرفی از آنجا که لایه سطحی اقیانوسی رابط میان جو و بخش عمیق اقیانوس است، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مطالعه تغییرات ماهیانه عمق لایه آمیخته در خلیج فرانکلین واقع در اقیانوس منجمد شمالی مورد بررسی قرار گرفته است.

داده های استفاده شده در تحقیق حاضر بخشی از داده های به دست آمده در جریان گشت تحقیقاتی بین المللی CASES که در فاصله زمانی سپتامبر 2003 تا اوت 2004 به منظور بررسی تبعات اکولوژیک ناشی از تغییرات پوشش سطحی یخ انجام شد، هستند. داده های استفاده شده در این تحقیق شامل اندازه گیری های دو بار در روز در ایستگاهی ثابت در خلیج فرانکلین از اواخر دسامبر تا اوایل ماه ژوین می باشند. در این مطالعه عمق لایه آمیخته بر پایه چگالی با استفاده از روش آستانه و با مقادیر آستانه 05/0، 2/0، 4/0 و 1 3-kg.m تخمین زده شده اند. به منظور سنجش میزان نزدیکی عمق های تخمین زده شده با عمق های درست، با استفاده از شاخص های آماری این دو عمق با یکدیگر مقایسه شدند. پس از انتخاب بهترین مقدار آستانه بر اساس شاخص های آماری، خصوصیات لایه آمیخته اعم از دما، شوری، چگالی و عمق آن به صورت ماهانه و فصلی مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج تحقیق نشان داد برای تخمین عمق لایه آمیخته در منطقه مورد مطالعه مناسب ترین مقدار آستانه 4/0 3-kg.m است. یافته ها نشان داد در خلیج فرانکلین عمق لایه آمیخته و خصوصیات آن، ماهانه به سرعت تغییر می کند که این تغییرات تحت تاثیر تغییرات جوی و شدت و جهت باد است. عمق لایه آمیخته از آغاز اندازه گیری ها شروع به افزایش کرده تا در ماه آوریل به بیشینه مقدار خود رسید و پس از آن کاهش یافت. از طرفی دما، شوری و چگالی لایه آمیخته نیز از اواخر پاییز به ترتیب شروع به کاهش، افزایش و افزایش کرد و پس از رسیدن به کمینه، بیشینه و بیشینه مقدار خود در ماه آوریل، شروع به افزایش، کاهش و کاهش کرد. دمای لایه آمیخته در فصول مختلف در زمستان و بهار نزدیک به نقطه انجماد و در فصل بهار سردتر از زمستان بود. دامنه تغییرات شوری در فصل زمستان نسبت به فصل بهار بالاتر و در کل شوری در فصل بهار بالاتر از زمستان بود. علاوه بر این بررسی شدت و جهت باد در این منطقه نشان داد، وزش بادهای غالب شرقی در فاصله زمانی 12 تا 20 دسامبر 2003 باعث وقوع فراجوشی در لبه یخ های چسبیده به ساحل در خلیج فرانکلین شده است. پدیده فراجوشی باعث بالا آمدن آب های نسبتا گرم و شور به سطح آب شده و لایه آمیخته در این بازه زمانی از بین رفت.

در منطقه مورد مطالعه عمق لایه آمیخته اقیانوسی به عوامل مختلفی از جمله دمای هوا، ذوب و شکل گیری یخ، شدت و جهت وزش باد و همچنین فرآیندهای اقیانوسی از جمله فراجوشی بستگی دارد. با سرد شدن هوا یخ شروع به شکل گیری کرده و پدیده انجماد نیز باعث پس زدگی یخ از آب می شود. افزایش شوری در سطح آب نیز باعث افزایش چگالی لایه سطحی و همرفت در سراسر فصل سرما و همچنین افزایش عمق لایه آمیخته می شود. پس از اینکه عمق لایه آمیخته در اوایل آوریل به بیشینه مقدار خود می رسد، گرم شدن هوا باعث ذوب یخ می شود. ذوب یخ منجر به افزایش آب شیرین در سطح و به دنبال آن افزایش لایه بندی سطح آب شده و عمق لایه آمیخته کاهش می یابد.