Investigation of the hyrodynamics of Lake Van using POM (Princeton Ocean Model)

Abstract

ÖZET VAN GÖLÜ' NÜN HİDRODİNAMİĞİNİN POM (PRINCETON OCEAN MODEL) YARDIMI İLE ARAŞTIRILMASI Büyük göllerin dinamik açıdan oldukça ilginçtirler çünkü okyanuslara etki eden aynı türden kuvvetlerin etkisi altmdanrlar fakat oktanuslarda olduğu gibi göllerde açık sınır şartlar belirlemek gerekmez ve kapalı bir ortam içinde oldukları için göller üzerinde hidrodinamik çalışma yapmak daha kolaydır. Bu çalışmada Van Gölü' nün iklimsel etkiler altındaki hidrodinamik davranışı incelenmiştir. Bu inceleme için geniş bir kullanım alanına ve çeşitli yardımcı programlara sahip, POM (Princeton Ocean Model) seçilmiştir. POM üç boyutlu, düşeyde topografyayı izleyen sigma kordinatı kullanan ve temel Navier-Stokes denklemlerini çözen bir modeldir. Öncelikle modelin farklı iklimsel etkiler altındaki davranışını incelemek için çeşitli test simulasyonlan yapıldı. Bu testlerde elipsoid ve kutu gibi idealize edilmiş geometriler kullanıldı. Sonuçta göldeki sirkülasyonun ve buna bağlı olarak sıcaklık dağılımının rüzgar ile büyük oranda ilişkili olduğu bulundu. Ayrıca gizli ısı, hissedilir ısı ve göl yüzeyinden atmosfere olan uzun dalga boylu ısı kayıplarının, göldeki ısı dağılımım, düşey ve yatayda meydana gelen hareketleri büyük ölçüde etkilediği anlaşılmıştır. Tüm bu test simulasyonlarmdan sonra model herbir mevsim için ayn ayrı mevsimsel ortalama değerler ile çalıştırılmış ve her bir mevsim kendi içinde değerlendirilmiştir. Mevsimsel simulasyonlar Van Gölü' nün büyük ölçüde iklimsel etkiler altında olduğunu göstermektedir. Yaz ve Kış aylarında göl düşey olarak termal tabakalaşmış bir yapıdadır. Sonbahar' da ise karışım tüm gölde baskın olan durumdur. Ayrıca mevsimsel etkiler ve rüzgar nedeniyle gölün derin olan bölgelerinde döngüsel akıntılar oluşmaktadır. xi

SUMMARY INVESTIGATIONS OF THE HYDRODYNAMICS OF LAKE VAN USING POM (PRINCETON OCEAN MODEL) Large lakes are interesting dynamically because they are under the similar forcing effect as the oceans, but it is not necessary to specify open boundary conditions in lake because of their geometry and therefore it is easier to formulate models of their hydrodynamics. In this study, hydrodynamic behavior of Lake Van under a variety climatic forcings is investigated. POM (Princeton Ocean Model) was chosen for this study because of its wide range of usage and existence useful tools for setting up a specified problem. POM is a three dimensional, terrain-following sigma coordinate, free surface, primitive equation ocean model, which includes a turbulence sub-model. The model solves principal Navier-Stokes equations. In order to study the behavior of the model for various basin shapes and different climatic forcings, various test cases have been examined, illustrating idealized lake geometries such as ellipsoid, flat bottom box and inclined bottom box. Through these tes^eases, it has been observed that the temperature distribution in the lake is closely related to wind forcing applied at the lake surface. Moreover, sensible, latent and upward longwave heat losses influence horizontal and vertical temperature distribution and currents in the lake. After the all of4hese 'idealized geometry' simulations, POM was run for each season with 'real' lake bathymetry using long-time seasonal averages of forcing parameters. Seasonal simulations show that lake is controlled of the climatic forcing. In summer and winter, Lake Van is stratified and the mixing process is dominant in fall season. The seasonal climatic forcing induces gyres in the deepest region of the lake.