Journal of Oceanography

fa بررسی سناریوهای مختلف اثرات تبخیر در دریای خزر بر تراز سطح آب و میزان شوری خلیج گرگان با استفاده از مدل هیدرودینامیک Investigation of different evaporation scenarios in the Caspian Sea on water level and salinity of Gorgan Bay using a hydrodynamic model <div style="text-align: justify;"><w:sdt contentlocked="t" docpart="70B1883C141245E293CA4D4C455B80FF" id="-1910771943">پیشینه و اهداف:</w:sdt> دریای خزر به‌عنوان بزرگ‌ترین دریاچه بسته دنیا، نقش مهمی در تنظیم سطح آب سواحل و تالاب‌های پیرامونی خود ایفا می‌کند. تراز سطح آب دریای خزر تحت‌تأثیر عوامل اقلیمی مختلفی قرار دارد که یکی از مهم‌ترین آن‌ها تبخیر است. از آنجا که دریای خزر هیچ خروجی طبیعی به اقیانوس‌ها ندارد، تبخیر تنها راه خروج آب از این دریاچه محسوب می‌شود. تغییرات در تبخیر می‌توانند تأثیرات قابل‌توجهی بر سطح آب این دریاچه و به تبع آن بر اکوسیستم‌های حساس ساحلی، همچون خلیج‌ها و تالاب‌ها، بگذارند. خلیج گرگان، بزرگ‌ترین خلیج دریای خزر به تغییرات تراز سطح آب بسیار حساس است و اهمیت زیادی از نظر زیست‌محیطی و اقتصادی دارد. این تحقیق با هدف بررسی تأثیر سناریوهای مختلف افزایش تبخیر در دریای خزر بر تراز سطح آب و میزان شوری خلیج گرگان، از مدل‌سازی هیدرودینامیکی بهره گرفته است. <w:sdt contentlocked="t" docpart="70B1883C141245E293CA4D4C455B80FF" id="-43291168">روش‌ها‌:</w:sdt> در این پژوهش از مدل هیدرودینامیکی برای شبیه‌سازی تأثیر تغییرات تبخیر بر سطح آب و شوری دریای خزر و خلیج گرگان استفاده شد. این مدل با در نظر گرفتن پارامترهایی نظیر دما، تبخیر، باد و تغییرات سطح آب، اثرات متقابل آن‌ها را در مقیاس‌های زمانی و مکانی مختلف تحلیل کرده و پیش‌بینی‌های دقیقی از تغییرات اکولوژیک و منابع آبی ارائه می‌دهد. در این مطالعه سه سناریوی مختلف افزایش تبخیر (10، 20 و 30 درصد) در بازه زمانی 2020 تا 2040 اعمال و تأثیر آن‌ها بر سطح آب و شوری منطقه ارزیابی شد. <w:sdt contentlocked="t" docpart="70B1883C141245E293CA4D4C455B80FF" id="-2054305338">یافته‌ها:</w:sdt> یافته‌های این تحقیق نشان می‌دهند که افزایش تبخیر باعث کاهش قابل‌توجه سطح آب دریای خزر و خلیج گرگان می‌شود. در سناریوی افزایش 10 درصدی تبخیر، سطح آب به تراز منفی 3/28 متر رسیده و کانال چپقلی خشک می‌شود که مساحت خلیج را به 230 کیلومترمربع کاهش می‌دهد. با افزایش 20 درصدی تبخیر، سطح آب به منفی 7/28 متر افت کرده و علاوه بر کانال چپقلی، کانال آشوراده نیز خشک می‌شود که مساحت خلیج را به 200 کیلومترمربع کاهش می‌دهد. در سناریوی 30 درصد افزایش تبخیر، سطح آب به منفی 1/29 متر رسیده و از سال 2032 ارتباط آبی خلیج با دریای خزر کاملاً قطع می‌شود و مساحت خلیج به 175 کیلومترمربع کاهش می‌یابد.نتایج مدل‌سازی شوری نیز نشان می‌دهد که در هر سه سناریو، روند افزایش شوری در خلیج گرگان مشاهده خواهد شد. در سناریوی افزایش 30 درصدی تبخیر، میزان شوری در مرکز خلیج به 6/23 ppt می‌رسد که نشان‌دهنده افزایش قابل‌توجهی نسبت به مقدار فعلی است. <w:sdt contentlocked="t" docpart="70B1883C141245E293CA4D4C455B80FF" id="417220428">نتیجه‌گیری:</w:sdt> با توجه به نتایج حاصل، مدیریت منابع آبی خلیج گرگان و پایش تغییرات هیدرولوژیکی آن ضروری به نظر می‌رسد. برای جلوگیری از خشکی خلیج در شرایط بحرانی پیش‌بینی‌شده، پیشنهاد می‌شود لایروبی کانال‌های ارتباطی با در نظر گرفتن حداقل آسیب به تالاب‌ها و زیستگاه‌های پرندگان انجام شود. با توجه به اینکه سرعت رسوب‌گذاری در کانال چپقلی کمتر از سایر کانال‌ها است، این کانال می‌تواند گزینه اول برای لایروبی باشد. همچنین، انتقال آب دریای خزر به خلیج گرگان از طریق یک خط لوله یا کانال ایمن در ناحیه مرکزی شبه‌جزیره میانکاله، به دلیل شرایط مورفولوژی مناسب‌تر، به‌عنوان راهکاری مقرون‌به‌صرفه پیشنهاد می‌شود. این اقدامات می‌توانند در کاهش اثرات منفی افزایش تبخیر بر اکوسیستم منطقه و منابع آبی خلیج گرگان نقش مهمی ایفا کنند.  </div> <div style="text-align: justify;"><w:sdt contentlocked="t" docpart="82D9B99A5A67442183F19C2755A2F8C7" id="1334564118">Background and Objectives:</w:sdt> The Caspian Sea, as the largest enclosed inland body of water in the world, plays a critical role in regulating the water levels of its surrounding coastal areas and wetlands. The water level of the Caspian Sea is influenced by various climatic factors, with evaporation being one of the most significant contributors. Due to the lack of a natural outlet for the world's oceans, evaporation represents the primary mechanism for water loss from this lake. Variations in evaporation rates can lead to significant impacts on the water level of the lake, and by extension, on the delicate coastal ecosystems, including bays and wetlands. Gorgan Bay, the largest bay of the Caspian Sea, is particularly sensitive to fluctuations in water levels, making it of considerable environmental and economic importance. This study aims to assess the impact of different evaporation scenarios in the Caspian Sea on the water level and salinity of Gorgan Bay using hydrodynamic modeling techniques. <w:sdt contentlocked="t" docpart="82D9B99A5A67442183F19C2755A2F8C7" id="86888520">Methods:</w:sdt> In this study, a hydrodynamic model was employed to simulate the effects of evaporation changes on the water level and salinity of the Caspian Sea and Gorgan Bay. The model considers parameters such as temperature, evaporation, wind, and water level fluctuations, analyzing their interactions across various spatial and temporal scales to provide accurate predictions of ecological changes and water resources. Three different evaporation scenarios (10%, 20%, and 30% increase) were applied over the period from 2020 to 2040, and their impacts on the water level and salinity of the region were assessed. <w:sdt contentlocked="t" docpart="82D9B99A5A67442183F19C2755A2F8C7" id="-794132767">Findings:</w:sdt> The results of this study demonstrate that increased evaporation leads to a significant reduction in the water level of the Caspian Sea and Gorgan Bay. In the scenario with a 10% increase in evaporation, the water level drops to -28.3 meters, causing the Chapoghli Channel to dry up, which reduces the area of the bay to 230 km². In the 20% evaporation increase scenario, the water level decreases to -28.7 meters, and in addition to the Chapoghli Channel, the Ashuradeh Channel also dries up, further reducing the bay’s area to 200 km². In the scenario with a 30% increase in evaporation, the water level reaches -29.1 meters. From 2032 onwards, the water connection between the bay and the Caspian Sea is completely severed, with the bay’s area shrinking to 175 km². The salinity modeling results also indicate an increasing trend in salinity in Gorgan Bay across all three scenarios. In the 30% evaporation increase scenario, the salinity in the center of the bay reaches 23.6 ppt, marking a substantial rise compared to the current level. <w:sdt contentlocked="t" docpart="82D9B99A5A67442183F19C2755A2F8C7" id="-563871280">Conclusion:</w:sdt> Based on the results obtained, the management of water resources in Gorgan Bay and the monitoring of its hydrological changes appear to be essential. To prevent the bay from drying up under the predicted critical conditions, it is recommended to dredge the connecting channels with minimal damage to the wetlands and bird habitats. Given that the sedimentation rate in the Chapoghli Channel is lower than in other channels, this channel could be the primary candidate for dredging. Additionally, transferring water from the Caspian Sea to Gorgan Bay via a secure pipeline or channel in the central region of the Miankaleh Peninsula, due to its more favorable morphological conditions, is proposed as a cost-effective solution. These measures could play a crucial role in mitigating the negative effects of increased evaporation on the ecosystem and water resources of Gorgan Bay.</div> خلیج گرگان, دریای خزر, افزایش تبخیر, تغییرات اقلیم, مدل هیدرودینامیک Gorgan Bay, Caspian Sea, Increased Evaporation, Climate Change, Hydrodynamic Model 84 103 http://joc.inio.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1224-3&slc_lang=fa&sid=1 Behnaz Ghafouri بهناز غفوری b.ghafuri@modares.ac.ir 100319475328460015599 100319475328460015599 No دانشگاه تربیت مدرس Mehdi Mazaheri مهدی مظاهری m.mazaheri@modares.ac.ir 100319475328460015600 100319475328460015600 Yes دانشگاه تربیت مدرس