مدل سازي و پيش بيني ارتفاع موج شاخص درياي خزر با نظريه آشوب

Investigation and Prediction of Caspian Sea Significant Wave Height Using Chaos Theory

ارتفاع موج شاخص دريا در واقع ميانگين ارتفاع يك سوم مرتفع ترين امواج در يك وضعيت دريايي است. بررسي و پيش بيني اين ارتفاع موج در تحليل سامانه هاي دريايي از جمله نيروهاي وارد بر سازه هاي دريايي و انتقال رسوب براي طراحي، بهره برداري و مطالعات مربوط به گستره دريايي، اهميت دارد. در اين تحقيق، خصوصيات ديناميكي سري زماني ارتفاع موج شاخص ساعتي در ورودي بندر انزلي درياي خزر و پيش بيني آن با استفاده از مفاهيم نظريه آشوب انجام شده است. براي بازسازي فضاي حالت، زمان تاخير از روش تابع خود همبستگي و بعد محاط از الگوريتم نزديك ترين همسايه‌هاي كاذب محاسبه گرديد. روش بعد همبستگي نيز براي بررسي آشوب‌پذيري ارتفاع موج شاخص دريا بكار گرفته شد. از روش پيش بيني موضعي براي پيش بيني سري زماني ارتفاع موج شاخص استفاده شد كه نتايج حاكي از دقت قابل قبول اين نظريه در پيش بيني كمي ارتفاع موج شاخص درياها دارند.

Significant wave height is mean of one third of the largest wave heights in a certain marine condition. Investigation and prediction of the significant wave height have been recently considered in marine system analysis including loadings over marine structures and sediment transport for designing, operation and marine researches. The capability of chaos theory in engineering particularly marine engineering has been gaining considerable interest in recent times. In this research, dynamic characteristics of the significant wave height time series in Caspian Sea at Anzali entrance are considered and the prediction has been performed using ideas gained from chaos theory. To reconstruct phase space, the time delay and embedding dimension are needed and for this purpose, autocorrelation function and algorithm of false nearest neighbors are used. Correlation dimension method is applied for investigating chaotic behavior of the significant wave height, which is the resultant of correlation dimensions, expresses chaotic behavior in the time series. Local prediction algorithm is used for time series prediction and results illustrate good and acceptable accuracy of chaos theory in quantitative prediction of seas significant wave height.