مقدمه و معرفی مدل TUFLOW

TUFLOW یک موتور محاسباتی قدرتمند است که راه حل های یک بعدی و دو بعدی معادلات جریان سطح آزاد را برای شبیه سازی انتشار سیل و انتشار موج جزر و مد فراهم می کند. TUFLOW همچنین راه حل مدل سازی سیل را با اتصال بی نظر حالت یک بعدی و دو بعدی  فراهم می کند. و محاسبات را در شرایطی انعطاف پذیر، مستحکم و در طیف وسیعی از ویژگی هایی که محصول دیگری ارائه نمی دهد، پیش می برد. TUFLOW برای مدل سازی در شرایط زیر مناسب است:

موسسه اطلاعات علمی: (Institute for scientific information). بانک اطلاعات ISI مرکزی برای فهرست نمودن و پوشش دادن جامع مهم ترین مجلات علمی منتشره در دنیا به منظور تبادل اطلاعات میان پژوهشگران مختلف می باشد. شمار مجلات ISI ثابت نیست. یک مجله ممکن است در یک زمان، از مجلات ISI محسوب شود، اما به دلیل کاهش بار علمی، بعدا از لیست مجلات ISI کنار گذاشته شود. در حال حاضر بیش از 16000 مجله، در لیست ISI قرار دارند. هرساله 2000 مجله جدید مورد ارزیابی قرار می گیرد و حدود ده درصد آنها به لیست ISI اضافه می شوند.

در بسیاری از پروژه های MODFLOW، داشتن محل قرارگیری و تنظیمات صحیح چاه ها برای گرفتن نتایج صحیح مهم است. GMS با اجازه دادن به وارد کردن مستقیم داده های چاه به مدل مفهومی، اجرای چاه ها را تسهیل می کند. این مقاله به طور خلاصه از وارد کردن داده های چاه به طور مستقیم به مدل مفهومی همراه با نکاتی اشاره می کند. واردات مستقیم چاهها به مدل مفهومی ابتدا مستلزم این است که چاهها در یک پرونده با قالب صحیح قرار بگیرند. به طور معمول این یک فایل متنی است. لطفاً برای قالب صحیحی که GMS از آن استفاده می کند به مقاله ویکی مادفلو مراجعه کنید.

دمای سطح زمین و شرایط رطوبت تحت تأثیر بسیاری از پدیده های اقلیمی، هواشناسی، زیست محیطی و ژئوفیزیک قرار دارد. بنابراین، برآورد دقیق و با وضوح بالا از ذخیره آب و انرژی زمینی برای پیش بینی تغییرات آب و هوا، آب و هوا، بهره وری بیولوژیکی و کشاورزی، و جاری شدن سیل و برای انجام مطالعات گسترده ای در علوم زیستی گسترده تر، ارزشمند است. به طور خاص، ذخیره های زمینی انرژی و آب شارهای بین زمین و جو را تعدیل می کنند و در مقیاس های زمانی روزانه، فصلی و بین سال ماندگاری نشان می دهند. علاوه بر این، از آنجا که رطوبت، دما و برف خاک یکپارچه هستند، تعصبات در سطح زمین جبر داده ها و پارامترها به عنوان خطا در نمایندگی این حالت ها در پیش بینی های عددی عملیاتی و مدل های آب و هوایی و سیستم های همسان سازی داده های همراه آنها جمع می شود. این منجر به نادرست تقسیم آب و سطح انرژی، و از این رو پیش بینی های نادرست منجر می شود. اگر زمینه های سطح زمین در سطح جهانی، با وضوح مکانی بالا و در زمان تقریباً واقعی قابل اطمینان و در دسترس باشند، مجدداً در حالت های سطح زمین این مشکل را حل می کند.

استفاده از مدل های ماهیانه ژئوپتانسیل GRACE همواره با محدودیت هایی همراه است به طوریکه استفاده مستقیم از آن ها به ویژه در مناطق کوچکتر و در کاربردهایی مثل زیر نظر گرفتن چرخه هیدرولوژیکی که به دقت بیشتری در برآورد نمودن سیگنال های موردنظر, نیاز دارد، ما را با مشکلاتی رو به رو می نماید.به علت ارتفاع ماهواره، ضرایب پتانسیل از درجه و مرتبه بالا در مدل ژئوپتانسیل GRACE  دارای دقت پایینی هستند. گاهی مدل های هیدرولوژی برای تعین مرز فرکانسی جداکننده سیگنال ها از نویزها مورد استفاده قرار میگیرد.

خلاصه

داده های تغییر دامنه، به دست آمده از ماهواره های رادار دیافراگم مصنوعی، مبنای برآورد تغییر حجم آبخوان در دره مرکزی کالیفرنیا را تشکیل می دهند. الگوریتم برآورد شامل یک عملکرد اصلاح کننده تغییرات دور از مکان های شناخته شده چاه است، که تغییرات حجم آبخوان را به پمپاژ کشاورزی، صنعتی و شهری در حوضه تولار پیوند می دهد. ما نشان می دهیم که تغییرات دامنه با این فرضیه سازگار است که منبع تغییرات حجم آبخوان تغییرات فشار موثر در اطراف چاه های مستند است. به طور خاص، درج جریمه فاصله چاه مناسب برای مشاهدات را کاهش نمی دهد، وارونگی با و بدون آن هر دو باعث کاهش واریانس 99.6 می شود. الگوهای تغییر حجم آبخوان از سال خشکسالی، بین اکتبر 2015 و اکتبر 2016، به یک سال مرطوب در سال 2017، و تا 2018، یک سال با تقریبا متوسط ​​بارندگی، به طور قابل توجهی متفاوت است. 2.3 میلیون هکتار فوت کاهش حجم تخمین زده شده، که مقدار کمتری از آب استخراج شده از حوضه بین اکتبر 2015 و 2016 است، با برآوردهای مستقل 1.8 و 2.3 میلیون هکتار فوت موافق است. کاهش حجم آبخوان همچنین با از دست دادن 3.1 کیلومتر مکعب (2.5 میلیون هکتار فوت) در حجم آب زیرزمینی حاصل از داده های ماهواره بازیابی جاذبه و آزمایش آب و هوا (GRACE) سازگار است.

داده های مدل هیدرولوژی زمین Noa 2.7.1 در سیستم جهانی جذب داده زمین (GLDAS). سیستم GLDAS در مقاله توسط رودل و همکاران (2004) شرح داده شده است. داده های ورودی برای پردازش ما از مرکز پرواز فضایی Goddard DISC بارگیری شد. داده های نقشه برداری موجود در اینجا محتوای کل آب یکپارچه است که با جمع آوری لایه ها از خروجی GLDAS بدست می آید:

"ضخامت معادل آب" چیست؟

تغییرات ماهانه مشاهده شده در گرانش ناشی از تغییرات ماهانه جرم است. می توان تصور کرد که تغییرات جرم در یک لایه بسیار نازک از ضخامت آب در نزدیکی سطح زمین متمرکز شده باشد (به عنوان مثال در یک لایه به ضخامت چندین کیلومتر). در حقیقت، بیشتر تغییرات جاذبه ماهانه در واقع به دلیل تغییر در ذخیره آب در مخازن هیدرولوژیکی، با حرکت توده های یخی اقیانوس، جو و خشکی و تبادلات جرمی بین این محفظه های سیستم زمین است. میزان عمودی آنها در سانتی متر با ضخامت آب معادل، بسیار کوچکتر از شعاع زمین یا مقیاس های افقی تغییرات، اندازه گیری می شود که به کیلومتر اندازه گیری می شوند. برخی از تغییرات گرانش ناشی از توزیع مجدد جرم در زمین 'جامد' است، مانند آنهایی که به دنبال یک زمین لرزه بزرگ رخ داده اند، یا آنهایی که به دلیل تنظیم ایزواستاتیک یخبندان ایجاد می شوند. در این موارد، تفسیر تغییرات گرانش از نظر "ضخامت معادل آب" صحیح نیست، حتی اگر محاسبه این مقدار هنوز هم امکان پذیر باشد (به عنوان مثال، با حذف اثرات جامد زمین برای جداسازی تغییرات جرم مربوط به آب).

ظرفیت ذخیره آب زمینی و پتانسیل سیل با استفاده از GRACE

پیش بینی سیل طولانی مدت در ایالات متحده منجر به خسارات ناشی از طغیان داخلی 133 نفر و 4 میلیارد دلار خسارت دارایی در یک سال به به طور متوسط ​​می تواند تلفات مربوط به سیل را به حداقل برساند، اما نیاز به اطلاعات دقیق در مورد وضعیت هیدرولوژیکی کل حوضه رودخانه، ذخیره کل آب. متأسفانه به دست آوردن چنین اندازه گیری های جامعی با شبکه های هیدرولوژیکی موجود دشوار است.