NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ TRAO ĐỔI NHIỆT MẶT BIỂN KHU VỰC VEN BIỂN VIỆT NAM - Full 10 điểm

D ư V ă n Toán và cs , 613-624 Tuy ể n t ậ p Báo cáo H ộ i ngh ị Qu ố c gia "Bi ể n Đ ông-2007", 12-14/9/2007, Nha Trang 613 NGHIÊN C Ứ U CH Ế ĐỘ TRAO ĐỔ I NHI Ệ T M Ặ T BI Ể N KHU V Ự C VEN BI Ể N VI Ệ T NAM D ư V ă n Toán, Nguy ễ n H ồ ng Lân, Nguy ễ n Ng ọ c Ti ế n Vi ệ n Đị a ch ấ t và Đị a V ậ t lý bi ể n, Hà N ộ i Tóm t ắ t Bài báo này gi ớ i thi ệ u m ộ t s ố k ế t qu ả tính các dòng nhi ệ t m ặ t bi ể n ven bi ể n Vi ệ t Nam d ự a theo s ố li ệ u khí t ượ ng, h ả i v ă n trung bình tháng t ừ 1956 đế n 2005 b ằ ng các công th ứ c th ự c nghi ệ m Dòng nhi ệ t th ự c t ế xâm nh ậ p qua m ặ t bi ể n trung bình tháng n ă m Q net t ạ i Hòn Dáu là 50 W/m 2 (nhi ệ t t ừ không khí vào bi ể n), bi ế n thiên n ă m dao độ ng t ừ c ự c đạ i vào tháng 4 là 122 W/m 2 t ớ i c ự c ti ể u vào tháng 11 là – 33 W/m 2 (nhi ệ t đ i t ừ bi ể n vào không khí) T ạ i S ơ n Trà Q net trung bình tháng là 131W/m 2 , bi ế n thiên n ă m dao độ ng t ừ c ự c đạ i vào tháng 5 v ớ i 192 W/m 2 t ớ i c ự c ti ể u vào tháng 1 là 75 W/m 2 T ạ i V ũ ng T ầ u Q net trung bình tháng là 86 W/m 2 , bi ế n thiên n ă m dao độ ng t ừ c ự c đạ i vào tháng 9 v ớ i 114 W/m 2 t ớ i c ự c ti ể u vào tháng 12 là 57 W/m 2 T ạ i Phú Qu ố c Q net trung bình tháng là 63 W/m 2 , bi ế n thiên n ă m dao độ ng t ừ c ự c đạ i vào tháng 2 v ớ i 94 W/m 2 t ớ i c ự c ti ể u vào tháng 12 là -2 W/m 2 T ạ i vùng Hòn Dáu có hi ệ n t ượ ng d ị th ườ ng mùa đ ông Q net âm t ứ c nhi ệ t đ i t ừ n ướ c bi ể n vào không khí Bi ế n thiên n ă m c ủ a Q net c ủ a toàn b ộ d ả i ven bi ể n Vi ệ t Nam ph ầ n l ớ n b ị chi ph ố i b ở i dòng nhi ệ t ẩ n b ố c h ơ i SURFACE HEAT FLUX IN THE COASTAL ZONE OF VIETNAM Du Van Toan, Nguyen Hong Lan, Nguyen Ngoc Tien Institute of Marine Geology and Geophysics, 18 Hoang Quoc Viet St , Cau Giay, Hanoi, Vietnam Abstract Climatological monthly mean variation of the surface heat flux for shallow areas has been calculated using observational data from 1956 to 2006 by bulk method The long-term annual mean net heat flux of Hondau is 50 W/m 2 (positive sign means that the sea gains heat from the air), and the seasonal variation ranges from a maximum of 122 W/m 2 in April to an anomalous minimum of -33 W/m 2 in November (negative sign means that the sea gains heat from the air) The long- term annual mean net heat flux of Sontra is 131 W/m 2 , and the seasonal variation ranges from a maximum of 192 W/m 2 in May to a minimum of 75 W/m 2 in January The long-term annual mean net heat flux of Vungtau is 86 W/m 2 , and the seasonal variation ranges from a maximum of 114 W/m 2 in September to a minimum of 57 W/m 2 in December The long-term annual mean net heat flux of Phuquoc is 63 W/m 2 , and the seasonal variation ranges from a maximum of 94 W/m 2 in February to a minimum of -2 W/m 2 in December The seasonal geographic distribution of the net heat flux is determined mostly by turbulent latent heat flux Du Van Toan et al , 613-624 Proceedings of National Conference ‘Bien Dong – 2007’, Sept 12-14, 2007, Nhatrang 614 I GI Ớ I THI Ệ U Vùng ven bi ể n n ướ c ta là nh ữ ng khu v ự c có các ngành kinh t ế nh ư du l ị ch, đ ánh b ắ t h ả i s ả n, hàng h ả i phát tri ể n m ạ nh và t ậ p trung r ấ t nhi ề u dân c ư sinh s ố ng B ở i v ậ y nghiên c ứ u t ươ ng tác n ướ c bi ể n - không khí và phân vùng trao đổ i nhi ệ t m ặ t bi ể n t ạ i đ ây là m ộ t v ấ n đề r ấ t quan tr ọ ng Trong công trình này đề c ậ p đế n tính toán các dòng n ă ng l ượ ng thu, chi nhi ệ t t ạ i l ớ p biên m ặ t bi ể n giúp ta hi ể u đượ c di ễ n bi ế n thu chi nhi ệ t c ủ a n ướ c bi ể n và khí quy ể n Các thành ph ầ n đặ c tr ư ng cho s ự thu chi nhi ệ t: dòng b ứ c x ạ sóng ng ắ n, dòng b ứ c x ạ sóng dài, dòng r ố i nhi ệ t, dòng b ố c h ơ i, dòng nhi ệ t th ự c t ế xâm nh ậ p vào bi ể n II TÀI LI Ệ U VÀ PH ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN C Ứ U 1 Tài li ệ u và phân tích s ơ b ộ Các s ố li ệ u khí t ượ ng th ủ y v ă n bi ể n t ạ i các tr ạ m h ả i v ă n ven bi ể n và h ả i đả o c ủ a Vi ệ t Nam đ ã đượ c thu th ậ p và x ử lý t ừ n ă m 1956 đế n n ă m 2006 T ấ t c ả s ố li ệ u đ ã đượ c l ấ y trung bình nhi ề u n ă m cho t ừ ng tháng t ừ tháng 1 đế n tháng 12 và đượ c xây d ự ng thành c ơ s ở d ữ li ệ u Các tính toán đượ c th ự c hi ệ n d ự a theo nh ữ ng giá tr ị trung bình đ ó Các tr ạ m đượ c l ự a ch ọ n phân b ố d ọ c b ờ Vi ệ t Nam t ừ v ị nh B ắ c B ộ đế n v ị nh Thái Lan: Hòn Dáu (20 o 40’N, 106 o 49’E, V ă n Lí (20 o 06’N, 106 o 18’E), C ồ n C ỏ (17 o 10’N, 107 o 22’E), S ơ n Trà (16 o 06’N, 108 o 13’E), V ũ ng T ầ u (10 o 20’N, 107 o 24’E), Phú Qu ố c (10 o 13’N, 103 o 38’E) Nh ữ ng y ế u t ố khí t ượ ng, h ả i v ă n ch ủ y ế u có tác độ ng chính đế n quá trình trao đổ i nhi ệ t m ặ t bi ể n đượ c đ o đạ c th ự c t ế là mây, gió, nhi ệ t độ và độ ẩ m không khí t ầ ng 10 m, nhi ệ t độ m ặ t bi ể n T ổ ng quan ch ế độ khí t ượ ng - h ả i v ă n vùng nghiên c ứ u cho th ấ y nh ư sau:Vùng có l ượ ng mây cao nh ấ t h ơ n 8 ph ầ n m ườ i là vùng Hòn Dáu – V ă n Lí thu ộ c v ị nh B ắ c B ộ vào th ờ i gian tháng 1 đế n tháng 4, và vùng S ơ n Trà vào tháng 11, 12 Vùng Phú Qu ố c và V ũ ng T ầ u vào các tháng 1 đế n tháng 4 l ạ i có l ượ ng mây ít nh ấ t d ướ i 5 ph ầ n m ườ i Mùa đ ông các vùng có l ượ ng mây r ấ t khác nhau Mùa hè thì khá gi ố ng nhau ch ủ y ế u là h ơ n 7,5 Vào mùa thu ch ỉ có mi ề n Trung C ồ n C ỏ – S ơ n Trà là mây cao đạ t trên 7,5 còn các vùng khác th ấ p h ơ n T ố c độ gió trung bình t ạ i vùng Hòn Dáu –V ă n Lí – C ồ n C ỏ , V ũ ng T ầ u và Phú Qu ố c khá m ạ nh su ố t n ă m, ở S ơ n Trà nh ỏ Nhi ệ t độ không khí vùng Hòn Dáu – V ă n Lí r ấ t m ạ nh t ừ mùa đ ông sang mùa hè t ừ 17 đế n 29 o C (chênh l ệ ch 12 o C), biên độ này gi ả m d ầ n xu ố ng mi ề n Trung t ớ i C ồ n C ỏ là 9 o C, S ơ n Trà là 7 o C, V ũ ng T ầ u là 3 o C, Phú Qu ố c là 2 o C Nhi ệ t độ n ướ c m ặ t bi ể n vùng Hòn Dáu – V ă n Lí là 10 o C, C ồ n C ỏ là 7 o C, S ơ n Trà là 6 o C, V ũ ng T ầ u là 4 o C, Phú Qu ố c là 2 o C Nhi ệ t độ m ặ t bi ể n vào mùa đ ông l ớ n h ơ n nhi ệ t độ không khí, vào mùa hè t ươ ng đố i gi ố ng nhau Biên độ dao độ ng áp su ấ t khí quy ể n t ạ i Hòn Dáu, V ă n Lí là m ạ nh nh ấ t vào tháng 1 là 16mb, tháng 6-8 là 33mb C ồ n C ỏ , S ơ n Trà là 22mb vào tháng 1 và 31mb vào tháng D ư V ă n Toán và cs , 613-624 Tuy ể n t ậ p Báo cáo H ộ i ngh ị Qu ố c gia "Bi ể n Đ ông-2007", 12-14/9/2007, Nha Trang 615 5-9, V ũ ng T ầ u là 24mb tháng 1 và 30mb tháng 6, Phú Qu ố c 25mb tháng 1, 32mb vào tháng 5, 6 Nh ư v ậ y ch ỉ vào tháng 6 hàng n ă m là các đặ c tr ư ng khí t ượ ng, h ả i v ă n ở t ấ t c ả các vùng trên khá gi ố ng nhau, còn các tháng khác s ự khác bi ệ t r ấ t l ớ n 2 Ph ươ ng pháp nghiên c ứ u Đố i v ớ i h ệ đạ i d ươ ng – khí quy ể n d ạ ng ph ươ ng trình cân b ằ ng nhi ệ t và các ph ươ ng pháp tính toán, xác đị nh các thành ph ầ n thu chi nhi ệ t ph ụ thu ộ c vào không gian và th ờ i gian Theo các công th ứ c tính toán đ ã đượ c các nhà khoa h ọ c th ế gi ớ i và Vi ệ t Nam nh ư Esbensen và cs (1981), Timothy Liu và cs (1997), Fairall và cs (1997), Hirose và cs (1996,1998), Na và cs (1999), Miller và cs (1999), Wang và Carton (2002), Talandier và cs (2003), Fan và cs (2003), Stewart (2004), D ư V ă n Toán và cs (2004, 2007) dùng cho các dòng nhi ệ t t ổ ng quát c ủ a các dòng nhi ệ t trao đổ i qua m ộ t đơ n v ị di ệ n tích m ặ t n ướ c cho vùng bi ể n nhi ệ t đớ i có th ể bi ể u di ễ n d ướ i d ạ ng sau: Hình 1 S ơ đồ các dòng nhi ệ t t ạ i m ặ t bi ể n Q net =Q sr +Q lw +Q sen +Q lat , (1) Trong đ ó: Q net – dòng nhi ệ t th ự c t ế vào bi ể n; Q sr – dòng b ứ c x ạ t ớ i m ặ t bi ể n do sóng ng ắ n; Q lw – dòng nhi ệ t ph ả n x ạ t ừ m ặ t bi ể n do sóng dài; Q sen – dòng nhi ệ t r ố i; Q lat – dòng nhi ệ t ẩ n b ố c h ơ i Dòng b ứ c x ạ m ặ t tr ờ i đế n do sóng ng ắ n tính b ằ ng công th ứ c sau: Q sr =Q o (0,865-0,5C 2 )(1- α S ), (2) Q sr Không khí M ặ t bi ể n N ướ c bi ể n Q net Q lw Q sen Q lat Du Van Toan et al , 613-624 Proceedings of National Conference ‘Bien Dong – 2007’, Sept 12-14, 2007, Nhatrang 616 Trong đ ó: Q o – b ứ c x ạ m ặ t tr ờ i t ớ i khi tr ờ i không mây ph ụ thu ộ c vào v ĩ độ và th ờ i gian trong n ă m, C – l ượ ng mây trung bình (ph ầ n m ườ i), α S – albe đ ô m ặ t bi ể n ph ụ thu ộ c vào v ĩ độ và th ờ i gian Dòng b ứ c x ạ m ặ t tr ờ i ph ả n x ạ do sóng dài tính b ằ ng công th ứ c sau: Q lw =-( ε 0 σ T 0 4 (0,39-0,00495e 10 0,5 )(1-0,7C)+4 ε 0 σ T 0 3 (T 0 -T 10 )), (3) Trong đ ó: ε 0 - độ phát x ạ c ủ a n ướ c (0,097), σ - h ằ ng s ố Stefan-Boltzman (=5,6705 10 -8 Wm -2 K -4 ), e 10 - độ ẩ m tuy ệ t đố i không khí t ầ ng 10m, T 0 , T 10 – nhi ệ t độ m ặ t bi ể n và không khí t ầ ng 10m Dòng nhi ệ t r ố i Q sen đượ c tính b ằ ng công th ứ c sau: Q sen =- ρ a C p C S U 10 (T 0 -T 10 ), (4) và dòng ẩ n nhi ệ t b ố c h ơ i Q lat đượ c tính b ằ ng công th ứ c sau: Q lat =- ρ a L V C D U 10 (q 0 -q10 ), (5) Trong đ ó: ρ a - m ậ t độ không khí, C p –nhi ệ t dung riêng c ủ a không khí v ớ i áp su ấ t không đổ i, L V – ẩ n nhi ệ t b ố c h ơ i, J/kg ; q10 là độ ẩ m riêng c ủ a không khí, q 0 là độ ẩ m riêng c ủ a n ướ c bão hòa v ớ i nhi ệ t độ T 0 , C S – ( s ố Stanton ), C D – (s ố Dalton ) III K Ế T QU Ả TÍNH TOÁN 1 Phân b ố các thành ph ầ n trao đổ i nhi ệ t m ặ t bi ể n theo tháng Dòng Q sr (Hình 2) t ạ i Hòn Dáu và V ă n Lí t ă ng d ầ n t ừ tháng 12, 1, 2 (150 W/m 2 ) đế n tháng 5 (250 W/m 2 ), C ồ n C ỏ 160 W/m 2 (tháng 12, 1) t ă ng lên 260 W/m 2 vào tháng 7, S ơ n Trà 150 W/m 2 (tháng 12) t ă ng lên 240 W/m 2 (tháng 4, 5, 6, 7) V ũ ng T ầ u, Phú Qu ố c giá tr ị thay đổ i t ừ 200 W/m 2 vào tháng 12, đạ t c ự c đạ i vào tháng 4 (270 W/m 2 ) Theo ph ươ ng B ắ c Nam, Q sr t ă ng d ầ n vào các tháng mùa đ ông và mùa xuân, mùa hè đề u đạ t cao, c ự c đạ i t ạ i C ồ n C ỏ , các tháng mùa thu khá t ươ ng đồ ng kho ả ng 200-220 W/m 2 Dòng Q lw (Hình 3) do sóng dài luôn có giá tr ị âm t ạ i t ấ t c ả các vùng và ch ỉ dao độ ng trong kho ả ng t ừ 40 đế n 60 W/m 2 T ạ i các vùng h ầ u nh ư giá tr ị này l ớ n nh ấ t vào các tháng cu ố i n ă m, và nh ỏ nh ấ t vào các tháng mùa hè Theo ph ươ ng B ắ c Nam vào các tháng 1-3 có xu h ướ ng t ă ng d ầ n, các tháng 4-5-6, 10- 11-12 nh ỏ nh ấ t t ạ i vùng S ơ n Trà, các tháng 7-8-9 khá đồ ng nh ấ t Hi ệ n t ượ ng d ị th ườ ng t ạ i S ơ n Trà v ề bi ế n thiên dòng sóng dài D ư V ă n Toán và cs , 613-624 Tuy ể n t ậ p Báo cáo H ộ i ngh ị Qu ố c gia "Bi ể n Đ ông-2007", 12-14/9/2007, Nha Trang 617 Dòng nhi ệ t r ố i Q sen (Hình 4) ph ầ n l ớ n có giá tr ị âm và nh ỏ h ơ n 20 W/m 2 T ạ i C ồ n C ỏ , S ơ n Trà vào các tháng 3 đế n tháng 8 có giá tr ị d ươ ng T ạ i V ũ ng T ầ u Q sen h ầ u nh ư b ằ ng không trong su ố t n ă m T ạ i Phú Qu ố c giá tr ị này nh ỏ h ơ n 10 W/m 2 vào tháng 1, 2, 3, còn các tháng còn l ạ i đạ t trên 10 W/m 2 T ạ i Hòn Dáu đạ t cao nh ấ t h ơ n 20 W/m 2 vào tháng 3, 4 T ừ phía B ắ c Q sen gi ả m d ầ n t ớ i mi ề n Trung và t ă ng đế n phía Nam 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC Hình 2 Phân b ố Q sr theo tháng trong n ă m Hình 3 Phân b ố Q lw theo tháng trong n ă m Dòng b ố c h ơ i (Hình 5) luôn có giá tr ị âm và thay đổ i m ạ nh t ừ 10 đế n 140 W/m 2 T ạ i các vùng Hòn Dáu, V ă n Lí Q lat t ă ng t ừ tháng 3 đế n tháng 10, sau đ ó gi ả m d ầ n T ạ i C ồ n C ỏ t ă ng t ừ tháng 4 đế n tháng 10-11 và gi ả m d ầ n T ạ i S ơ n Trà Q lat bi ế n đổ i ít t ừ tháng 10 đế n tháng 5 ch ỉ đạ t g ầ n 30 W/m 2 t ă ng t ừ tháng 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC Du Van Toan et al , 613-624 Proceedings of National Conference ‘Bien Dong – 2007’, Sept 12-14, 2007, Nhatrang 618 đế n tháng 8 đạ t c ự c đạ i 60W/m 2 và gi ả m d ầ n t ớ i tháng 10 T ạ i V ũ ng T ầ u t ă ng t ừ tháng 1 đế n tháng 4 v ớ i c ự c đạ i 110 W/m 2 sau đ ó gi ả m d ầ n t ớ i tháng 12 T ạ i Phú Qu ố c t ă ng tháng 1 (75W/m 2 ) đế n tháng 6 v ớ i c ự c đạ i 110 W/m 2 , sau đ ó gi ả m d ầ n t ớ i tháng 10 (75W/m 2 ) và l ạ i t ă ng đế n tháng 12 v ớ i c ự c đạ i 110 W/m 2 Nh ư v ậ y t ạ i Phú Qu ố c Q lat có t ớ i hai c ự c đạ i và hai c ự c ti ể u, còn các vùng khác ch ỉ có 1 c ự c đạ i và 1 c ự c ti ể u Theo ph ươ ng t ừ B ắ c t ớ i phía Nam trong các tháng Q lat đề u gi ả m d ầ n t ừ Hòn Dáu đế n vùng C ồ n C ỏ -S ơ n Trà và t ă ng t ớ i vùng V ũ ng T ầ u và gi ả m v ề phía Phú Qu ố c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC Hình 4 Phân b ố Q sen theo tháng trong n ă m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC Hình 5 Phân b ố Q lat theo tháng trong n ă m Dòng Q net xâm nh ậ p vào m ặ t bi ể n th ự c t ế (Hình 6) t ạ i Hòn Dáu, có hai c ự c đạ i vào tháng 4 và tháng 6 đạ t 110 W/m 2 và gi ả m d ầ n cho đế n tháng 11 và đạ t c ự c ti ể u v ớ i giá tr ị -30 W/m 2 T ạ i V ă n Lí có hai c ự c đạ i vào gi ữ a tháng 3- D ư V ă n Toán và cs , 613-624 Tuy ể n t ậ p Báo cáo H ộ i ngh ị Qu ố c gia "Bi ể n Đ ông-2007", 12-14/9/2007, Nha Trang 619 4, 6-7, gi ả m m ạ nh v ề cu ố i n ă m và đạ t giá tr ị nh ỏ nh ấ t là -10 W/m 2 T ạ i C ồ n C ỏ t ă ng d ầ n t ừ tháng 1 đế n tháng 4 đạ t c ự c đạ i 190 W/m 2 và gi ả m m ạ nh v ề cu ố i n ă m, đạ t c ự c ti ể u vào tháng 11 v ớ i 0 T ạ i S ơ n Trà có hai c ự c đạ i vào tháng 4, 5 v ớ i 185 W/m 2 và tháng 10 v ớ i 160 W/m 2 T ạ i V ũ ng T ầ u hai c ự c đạ i vào tháng 3 v ớ i 100 W/m 2 và tháng 9 v ớ i 110 W/m 2 và nh ỏ nh ấ t vào tháng 12 v ớ i 60 W/m 2 T ạ i Phú Qu ố c Q net c ự c đạ i vào tháng 2 là 90 W/m 2 , sau đ ó gi ả m d ầ n và đạ t c ự c ti ể u vào tháng 6 v ớ i 30 W/m 2 , t ă ng d ầ n đế n tháng 10 đạ t c ự c đạ i 75 W/m 2 , và gi ả m d ầ n t ớ i tháng 12, 1 Theo ph ươ ng B ắ c Nam Q net tháng 1 đế n tháng 7 t ă ng d ầ n t ừ Hòn Dáu đế n C ồ n C ỏ – S ơ n Trà và gi ả m d ầ n t ớ i V ũ ng T ầ u, Phú Qu ố c, t ừ tháng 8 đế n tháng 12 t ă ng m ạ nh t ừ Hòn Dáu t ớ i S ơ n Trà và gi ả m d ầ n t ớ i Phú Qu ố c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC -20 Hình 6 Phân b ố Q net theo tháng trong n ă m 2 Bi ế n trình n ă m các dòng nhi ệ t m ặ t bi ể n Đố i v ớ i t ừ ng vùng bi ể n, theo hình 7 ta th ấ y rõ s ự bi ế n thiên theo mùa c ủ a các dòng nhi ệ t m ặ t bi ể n Q sr t ừ Hòn Dáu đế n S ơ n Trà t ă ng t ừ mùa xuân đế n mùa hè v ớ i c ự c đạ i và gi ả m d ầ n t ớ i mùa đ ông, t ừ V ũ ng T ầ u đế n Phú Qu ố c c ự c đạ i vào mùa xuân sau đ ó gi ả m d ầ n t ớ i mùa đ ông Đ i ề u này khá phù h ợ p v ớ i k ế t qu ả công b ố c ủ a D ư V ă n Toán (2004) Q sr c ự c đạ i t ạ i C ồ n C ỏ vào mùa hè và đạ t 800 W/m 2 , nh ỏ nh ấ t t ạ i S ơ n Trà 400 W/m 2 Q lw luôn có giá tr ị âm, v ề c ườ ng độ t ừ Hòn Dáu đế n C ồ n C ỏ t ă ng t ừ mùa xuân đế n mùa thu, t ạ i S ơ n Trà gi ả m d ầ n v ề mùa đ ông, t ạ i V ũ ng T ầ u và Phú Qu ố c t ă ng d ầ n t ừ mùa hè sang t ớ i mùa đ ông, mùa xuân Q lw đạ t c ự c đạ i t ạ i Phú Qu ố c h ơ n 200 W/m 2 vào mùa đ ông-xuân, nh ỏ nh ấ t t ạ i Hòn Dáu vào mùa xuân g ầ n 100 W/m 2 Du Van Toan et al , 613-624 Proceedings of National Conference ‘Bien Dong – 2007’, Sept 12-14, 2007, Nhatrang 620 Q sen r ấ t nh ỏ so v ớ i các thành ph ầ n khác, và có xu h ướ ng t ă ng d ầ n t ừ mùa xuân t ớ i mùa đ ông T ạ i S ơ n Trà Q sen b ằ ng 0 Q lat luôn có giá tr ị âm, t ừ Hòn Dáu t ớ i S ơ n Trà có xu h ướ ng t ă ng t ừ mùa xuân t ớ i mùa thu và gi ả m v ề mùa đ ông T ạ i V ũ ng T ầ u gi ả m t ừ mùa xuân t ớ i mùa thu và t ă ng l ạ i v ề mùa đ ông T ạ i Phú Qu ố c t ă ng t ừ xuân t ớ i hè gi ả m v ề mùa thu l ạ i t ă ng vào mùa đ ông, gi ả m t ớ i mùa xuân Qlat c ự c đạ i t ạ i Hòn Dáu vào mùa thu 400 W/m 2 , nh ỏ nh ấ t t ạ i S ơ n Trà vào mùa đ ông 30 W/m 2 Q net t ă ng t ừ xuân lên hè gi ả m m ạ nh thu t ớ i đ ông ở 3 vùng Hòn Dáu, V ă n Lí, C ồ n C ỏ T ạ i S ơ n Trà, V ũ ng T ầ u xu h ướ ng c ũ ng nh ư v ậ y nh ư ng gi ả m y ế u T ạ i Phú Qu ố c gi ả m t ừ mùa xuân t ớ i mùa đ ông Qnet đạ t c ự c đạ i t ạ i S ơ n Trà vào mùa hè kho ả ng 500 W/m 2 , nh ỏ nh ấ t t ạ i Hòn Dáu cùng v ớ i giá tr ị âm -30 W/m 2 Hình 7 Bi ể u đồ bi ế n thiên mùa các dòng nhi ệ t m ặ t bi ể n Chú thích: X - Mùa xuân, (tháng 2, 3, 4); H - Mùa hè, (tháng 5, 6, 7); T - Mùa thu, (tháng 8, 9,10); Đ - Mùa đ ông,(tháng 11, 12, 1) Qsr -400 -200 0 200 400 600 800 1000 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC X H T Đ Qlw -400 -200 0 200 400 600 800 1000 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC X H T Đ Qsen -400 -200 0 200 400 600 800 1000 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC X H T Ð Qlat -400 -200 0 200 400 600 800 1000 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC X H T Đ Qnet -400 -200 0 200 400 600 800 1000 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC X H T Đ D ư V ă n Toán và cs , 613-624 Tuy ể n t ậ p Báo cáo H ộ i ngh ị Qu ố c gia "Bi ể n Đ ông-2007", 12-14/9/2007, Nha Trang 621 Nh ư v ậ y t ạ i vùng Hòn Dáu có hi ệ n t ượ ng d ị th ườ ng mùa đ ông Q net âm t ứ c nhi ệ t đ i t ừ n ướ c bi ể n vào không khí Đ ây c ũ ng là d ấ u hi ệ u d ị th ườ ng có th ể cho c ả vùng v ị nh B ắ c B ộ , vì đ ây c ũ ng là đ i ể m r ấ t đặ c tr ư ng v ề quá trình trao đổ i nhi ệ t m ặ t bi ể n Hình 8 cho ta th ấ y phân b ố c ủ a t ổ ng trong n ă m dòng Q net xâm nh ậ p xu ố ng các t ầ ng sâu d ướ i bi ể n là ngu ồ n n ă ng l ượ ng chính cung c ấ p cho môi tr ườ ng bi ể n và sinh v ậ t bi ể n T ạ i Hòn Dáu t ổ ng n ă m ch ỉ vào kho ả ng 600 W/m 2 b ằ ng 1/3 t ạ i S ơ n Trà v ớ i 1 800 W/m 2 Đồ th ị th ể hi ệ n s ự t ă ng m ạ nh t ừ các vùng bi ể n n ằ m ở v ĩ độ 20 o N (Hòn Dáu, V ă n Lí) đế n các vùng bi ể n ở 16 o N (S ơ n Trà), và gi ả m m ạ nh t ớ i các vùng ở v ĩ độ 10 o N (V ũ ng T ầ u, Phú Qu ố c) Do không có nhi ề u tr ạ m quan tr ắ c ven bi ể n nên ch ư a xác đị nh đượ c c ụ th ể là ở v ĩ độ nào thì có giá tr ị c ườ ng độ Q net cao nh ấ t Hình 9 cho ta th ấ y bi ế n thiên c ủ a các dòng nhi ệ t m ặ t bi ể n Theo hình 14 Q sr trung bình n ă m gi ả m d ầ n t ừ Hòn Dáu t ớ i V ă n Lí, t ă ng lên t ớ i C ồ n C ỏ , h ơ i gi ả m t ớ i S ơ n Trà và t ă ng v ề V ũ ng T ầ u, Phú Qu ố c C ự c ti ể u t ạ i V ă n Lí kho ả ng 200 W/m 2 Q sen , Q lw , Q lat v ề c ườ ng độ đề u có giá tr ị âm và đề u t ă ng t ừ Hòn Dáu t ớ i S ơ n Trà, gi ả m d ầ n v ề Phú Qu ố c Tuy nhiên v ề giá tr ị t ạ i S ơ n Trà các giá tr ị này đề u nh ỏ nh ấ t Q net t ă ng d ầ n t ớ i S ơ n Trà và gi ả m d ầ n t ớ i Phú Qu ố c Q net c ự c đạ i t ạ i S ơ n Trà 140 W/m 2 , c ự c ti ể u t ạ i Hòn Dáu kho ả ng 50 W/m 2 Hình 8 Phân b ố t ổ ng n ă m Q net t ớ i m ặ t bi ể n t ạ i các vùng ( W/m 2 ) 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC W/m 2 Du Van Toan et al , 613-624 Proceedings of National Conference ‘Bien Dong – 2007’, Sept 12-14, 2007, Nhatrang 622 Hình 9 Phân b ố giá tr ị trung bình tháng c ủ a các dòng nhi ệ t m ặ t bi ể n ( W/m 2 ) Dòng nhi ệ t t ớ i m ặ t bi ể n Q sr t ă ng d ầ n t ừ B ắ c vào Nam, nh ư ng dòng Q net xu ố ng bi ể n thì l ạ i t ă ng d ầ n t ừ B ắ c đế n S ơ n Trà ở mi ề n Trung sau đ ó gi ả m m ạ nh v ề phía Nam, nguyên nhân chính là do dòng b ố c h ơ i Q lat gi ả m m ạ nh t ừ mi ề n B ắ c đế n mi ề n Trung, và sau đ ó t ă ng m ạ nh v ề phía mi ề n Nam Dòng b ứ c x ạ do sóng dài t ươ ng đố i ổ n đị nh t ừ mi ề n B ắ c t ớ i mi ề n Trung, sau đ ó t ă ng nh ẹ , nh ư ng vai trò h ơ i nh ẹ h ơ n c ủ a Q lat Dòng r ố i nhi ệ t Q sen có giá tr ị r ấ t nh ỏ , nh ư ng c ũ ng có xu h ướ ng gi ả m t ừ B ắ c t ớ i Trung và l ạ i t ă ng vào Nam IV TH Ả O LU Ậ N VÀ NH Ậ N XÉT K ế t qu ả tính các dòng nhi ệ t cho tháng trung bình nhi ề u n ă m cho th ấ y s ự bi ế n thiên r ấ t đ a d ạ ng c ủ a các dòng nhi ệ t m ặ t bi ể n Theo h ướ ng B ắ c Nam, Q sr t ă ng d ầ n vào các tháng mùa đ ông và mùa xuân, mùa hè đề u đạ t cao, c ự c đạ i t ạ i C ồ n C ỏ , các tháng mùa thu khá đồ ng nh ấ t Q lw vào các tháng 1-3 có xu h ướ ng t ă ng d ầ n, các tháng 4-5-6, 10-11-12 nh ỏ nh ấ t t ạ i vùng S ơ n Trà, các tháng 7-8-9 khá đồ ng nh ấ t Hi ệ n t ượ ng d ị th ườ ng t ạ i S ơ n Trà v ề bi ế n thiên dòng Q lw Q sen gi ả m d ầ n t ớ i mi ề n Trung và t ă ng đế n phía Nam Q lat đề u gi ả m d ầ n t ừ Hòn Dáu đế n vùng C ồ n C ỏ -S ơ n Trà và t ă ng t ớ i vùng V ũ ng T ầ u và gi ả m v ề phía Phú Qu ố c -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU Qsr Qlw Qsen Qlat Qnet PHU QUOC D ư V ă n Toán và cs , 613-624 Tuy ể n t ậ p Báo cáo H ộ i ngh ị Qu ố c gia "Bi ể n Đ ông-2007", 12-14/9/2007, Nha Trang 623 Q sr trung bình n ă m t ă ng d ầ n t ừ Hòn Dáu, V ă n Lí t ớ i C ồ n C ỏ , h ơ i gi ả m t ớ i S ơ n Trà và t ă ng t ạ i V ũ ng T ầ u, Phú Qu ố c C ự c ti ể u t ạ i V ă n Lí kho ả ng 200 W/m 2 Q sen , Q lw , Q lat v ề c ườ ng độ đề u có giá tr ị âm và đề u t ă ng t ừ Hòn Dáu tói S ơ n Trà, gi ả m d ầ n v ề Phú Qu ố c Tuy nhiên v ề giá tr ị t ạ i S ơ n Trà các giá tr ị này đề u nh ỏ nh ấ t V ề phân b ố Q net t ă ng d ầ n t ớ i S ơ n Trà và gi ả m d ầ n t ớ i Phú Qu ố c Q net c ự c đạ i t ạ i S ơ n Trà 140 W/m 2 , c ự c ti ể u t ạ i Hòn Dáu kho ả ng 50 W/m 2 Dòng nhi ệ t th ự c t ế xâm nh ậ p qua m ặ t bi ể n trung bình tháng n ă m Q net t ạ i Hòn Dáu là 50 W/m 2 (nhi ệ t t ừ không khí vào bi ể n), bi ế n thiên n ă m dao độ ng t ừ c ự c đạ i vào tháng 4 là 122 W/m 2 t ớ i c ự c ti ể u vào tháng 11 là – 33 W/m 2 (nhi ệ t đ i t ừ bi ể n vào không khí) T ạ i S ơ n Trà Q net trung bình tháng là 131W/m 2 , bi ế n thiên n ă m dao độ ng t ừ c ự c đạ i vào tháng 5 v ớ i 192 W/m 2 t ớ i c ự c ti ể u vào tháng 1 là 75 W/m 2 T ạ i V ũ ng T ầ u Q net trung bình tháng là 86 W/m 2 , bi ế n thiên n ă m dao độ ng t ừ c ự c đạ i vào tháng 9 v ớ i 114 W/m 2 t ớ i c ự c ti ể u vào tháng 12 là 57 W/m 2 T ạ i Phú Qu ố c Q net trung bình tháng là 63 W/m 2 , bi ế n thiên n ă m dao độ ng t ừ c ự c đạ i vào tháng 2 v ớ i 94 W/m 2 t ớ i c ự c ti ể u vào tháng 12 là -2 W/m 2 Bi ế n thiên n ă m c ủ a Q net c ủ a toàn b ộ d ả i ven bi ể n Vi ệ t Nam ph ầ n l ớ n b ị chi ph ố i b ở i dòng nhi ệ t ẩ n b ố c h ơ i T ạ i vùng Hòn Dáu có hi ệ n t ượ ng d ị th ườ ng mùa đ ông Q net âm t ứ c nhi ệ t đ i t ừ n ướ c bi ể n vào không khí L Ờ I CÁM Ơ N Bài báo này hoàn thành v ớ i s ự h ỗ tr ợ kinh phí c ủ a đề tài MS 718106 thu ộ c Ch ươ ng trình NCCB B ộ Khoa h ọ c và Công ngh ệ Các tác gi ả xin chân thành c ả m ơ n PGS TS Ph ạ m V ă n Hu ấ n t ừ Đạ i h ọ c Qu ố c gia Hà N ộ i, TS Bùi Xuân Thông t ừ Trung tâm Khí t ượ ng Th ủ y v ă n bi ể n, TS Bùi H ồ ng Long t ừ Vi ệ n H ả i d ươ ng h ọ c Nha Trang đ ã có nh ữ ng đ óng góp cho b ả n th ả o này TÀI LI Ệ U THAM KH Ả O Claude Talandier, Anne-Marie Treguier, Bernard Barnier, 2003 Preparing surface flux fields by using bulk formulate for the DRAKKAR project Internal report DRO/LPO 03-13 31p D ư V ă n Toán, 2004 Cân b ằ ng nhi ệ t m ặ t n ướ c bi ể n khu v ự c đả o Tr ườ ng Sa và đả o Phú Quí T ạ p chí Khoa h ọ c và Công ngh ệ bi ể n T 4 S 3 Tr 54-66 D ư V ă n Toán, Nguy ễ n H ồ ng Lân, Nguy ễ n H ữ u C ườ ng, Nguy ễ n Ng ọ c Ti ế n, Đỗ Huy C ườ ng, Nguy ễ m Kim Cát, V ũ H ả i Đă ng, 2007 M ộ t s ố k ế t qu ả tính Du Van Toan et al , 613-624 Proceedings of National Conference ‘Bien Dong – 2007’, Sept 12-14, 2007, Nhatrang 624 dòng nhi ệ t m ặ t bi ể n t ạ i khu v ự c v ị nh B ắ c B ộ T ạ p chí Khoa h ọ c và Công ngh ệ Bi ể n T 7, S 2 Tr 19-32 D ư V ă n Toán, 2007 T ươ ng tác n ướ c bi ể n - không khí vùng bi ể n Phú Qu ố c và V ũ ng T ầ u T ạ p chí Khí T ượ ng Th ủ y V ă n Trung Tâm Khí T ượ ng Th ủ y V ă n Qu ố c Gia Hà N ộ i, S ố 558 Tr 36-42 Esbensen S K , Y Kushmir, 1981 The Budget of the Global Ocean: an Atlas Based on Estimates from Surface Marine Observations Climatic Research Institute Report No 29 18 p Fairall C , F F Bradley, D Rogers, 1997 COARE bulk airsea-sea flux algorithm 12 p Fan Y , W Brown, 2003 The Heat Budget for Mt Hope Bay Smart technical report No SMAST-03-0801, 14 p Jiande Wang, James A Carton, 2002 Seasonal Heat Budgets of the North Pacific and North Atlantic Oceans Journal of Physical Oceanography 32(11): 3474-3488 AMS-USA Jungyul Na, Jangwon Seo, Heung-Jae Lie, 1999 Annual and Seasonal Variations of the Sea Surface Heat Fluxes in the East Asian Marginal Seas Journal of Oceanography Vol 55: 257-270 The Oceanographic Society of Japan Miller S , P Mupparapu, W S Brown, F L Bub, 1999 Convex air-sea heat flux calculations Technical Report UNH-OPAL-1999-004 13 p Naoki Hirose, Cheol-Ho Kim, Jong-Hwan Yoon, 1996 Heat budget in the Japan Sea Journal of Oceanography Vol 52: 553-574 The Oceanographic Society of Japan Naoki Hirose, Hyun-Chul Lee, Jong-Hwan Yoon, 1998 Surface Heat Flux in the East China Sea and the Yellow Sea Journal of Physical Oceanography 29(3): 401-417 Robert H Stewart, 2004 Introduction to Physical Oceanography Texas A&M University 344 p Timothy Liu W , Yun He, Xiao-Hai Yan, 1997 Surface Heat Fluxes in the Western Equatorial Pacific Ocean Estimated by Bulk Parameterization and by an Inverse Mixed Layer Model Journal of Physical Oceanography 27(11): 2477-2487 AMS-USA

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ TRAO ĐỔI NHIỆT MẶT BIỂN

KHU VỰC VEN BIỂN VIỆT NAM

Dư Văn Toán, Nguyễn Hồng Lân, Nguyễn Ngọc Tiến

Viện Địa chất và Địa Vật lý biển, Hà Nội

biển Việt Nam dựa theo số liệu khí tượng, hải văn trung bình tháng từ

1956 đến 2005 bằng các công thức thực nghiệm Dòng nhiệt thực tế

xâm nhập qua mặt biển trung bình tháng năm Qnet tại Hòn Dáu là 50

W/m 2 (nhiệt từ không khí vào biển), biến thiên năm dao động từ cực đại

vào tháng 4 là 122 W/m 2 tới cực tiểu vào tháng 11 là – 33 W/m 2 (nhiệt

đi từ biển vào không khí) Tại Sơn Trà Qnet trung bình tháng là

131W/m 2 , biến thiên năm dao động từ cực đại vào tháng 5 với 192

W/m 2 tới cực tiểu vào tháng 1 là 75 W/m 2 Tại Vũng Tầu Qnet trung bình

tháng là 86 W/m 2 , biến thiên năm dao động từ cực đại vào tháng 9 với

114 W/m 2 tới cực tiểu vào tháng 12 là 57 W/m 2 Tại Phú Quốc Q net

trung bình tháng là 63 W/m 2 , biến thiên năm dao động từ cực đại vào

tháng 2 với 94 W/m 2 tới cực tiểu vào tháng 12 là -2 W/m 2 Tại vùng

Hòn Dáu có hiện tượng dị thường mùa đông Q net âm tức nhiệt đi từ

nước biển vào không khí Biến thiên năm của Q net của toàn bộ dải ven

biển Việt Nam phần lớn bị chi phối bởi dòng nhiệt ẩn bốc hơi

SURFACE HEAT FLUX IN THE COASTAL ZONE OF VIETNAM

Du Van Toan, Nguyen Hong Lan, Nguyen Ngoc Tien

Institute of Marine Geology and Geophysics, 18 Hoang Quoc Viet St.,

Cau Giay, Hanoi, Vietnam

shallow areas has been calculated using observational data from 1956 to

2006 by bulk method The long-term annual mean net heat flux of

Hondau is 50 W/m 2 (positive sign means that the sea gains heat from

the air), and the seasonal variation ranges from a maximum of 122

W/m 2 in April to an anomalous minimum of -33 W/m 2 in November

(negative sign means that the sea gains heat from the air) The

long-term annual mean net heat flux of Sontra is 131 W/m 2 , and the seasonal

variation ranges from a maximum of 192 W/m 2 in May to a minimum

of 75 W/m 2 in January The long-term annual mean net heat flux of

Vungtau is 86 W/m 2 , and the seasonal variation ranges from a

maximum of 114 W/m 2 in September to a minimum of 57 W/m 2 in

December The long-term annual mean net heat flux of Phuquoc is 63

W/m 2 , and the seasonal variation ranges from a maximum of 94 W/m 2

in February to a minimum of -2 W/m 2 in December The seasonal

geographic distribution of the net heat flux is determined mostly by

turbulent latent heat flux

I GIỚI THIỆU

Vùng ven biển nước ta là những khu vực có các ngành kinh tế như du lịch, đánh bắt hải sản, hàng hải phát triển mạnh và tập trung rất nhiều dân cư sinh sống Bởi vậy nghiên cứu tương tác nước biển - không khí và phân vùng trao đổi nhiệt mặt biển tại đây là một vấn đề rất quan trọng Trong công trình này đề cập đến tính toán các dòng năng lượng thu, chi nhiệt tại lớp biên mặt biển giúp

ta hiểu được diễn biến thu chi nhiệt của nước biển và khí quyển Các thành phần đặc trưng cho sự thu chi nhiệt: dòng bức xạ sóng ngắn, dòng bức xạ sóng dài, dòng rối nhiệt, dòng bốc hơi, dòng nhiệt thực tế xâm nhập vào biển

II TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Tài liệu và phân tích sơ bộ

Các số liệu khí tượng thủy văn biển tại các trạm hải văn ven biển và hải đảo của Việt Nam đã được thu thập và xử lý từ năm 1956 đến năm 2006 Tất cả số liệu đã được lấy trung bình nhiều năm cho từng tháng từ tháng 1 đến tháng 12

và được xây dựng thành cơ sở dữ liệu Các tính toán được thực hiện dựa theo những giá trị trung bình đó Các trạm được lựa chọn phân bố dọc bờ Việt Nam

từ vịnh Bắc Bộ đến vịnh Thái Lan: Hòn Dáu (20o40’N, 106o49’E, Văn Lí (20o06’N, 106o18’E), Cồn Cỏ (17o10’N, 107o22’E), Sơn Trà (16o06’N,

108o13’E), Vũng Tầu (10o20’N, 107o24’E), Phú Quốc (10o13’N, 103o38’E) Những yếu tố khí tượng, hải văn chủ yếu có tác động chính đến quá trình trao đổi nhiệt mặt biển được đo đạc thực tế là mây, gió, nhiệt độ và độ ẩm không khí tầng 10 m, nhiệt độ mặt biển Tổng quan chế độ khí tượng - hải văn vùng nghiên cứu cho thấy như sau:Vùng có lượng mây cao nhất hơn 8 phần mười là vùng Hòn Dáu – Văn Lí thuộc vịnh Bắc Bộ vào thời gian tháng 1 đến tháng 4, và vùng Sơn Trà vào tháng 11, 12 Vùng Phú Quốc và Vũng Tầu vào các tháng 1 đến tháng 4 lại có lượng mây ít nhất dưới 5 phần mười Mùa đông các vùng có lượng mây rất khác nhau Mùa hè thì khá giống nhau chủ yếu là hơn 7,5 Vào mùa thu chỉ có miền Trung Cồn Cỏ – Sơn Trà là mây cao đạt trên 7,5 còn các vùng khác thấp hơn Tốc độ gió trung bình tại vùng Hòn Dáu –Văn

Lí – Cồn Cỏ, Vũng Tầu và Phú Quốc khá mạnh suốt năm, ở Sơn Trà nhỏ Nhiệt độ không khí vùng Hòn Dáu – Văn Lí rất mạnh từ mùa đông sang mùa

hè từ 17 đến 29oC (chênh lệch 12oC), biên độ này giảm dần xuống miền Trung tới Cồn Cỏ là 9oC, Sơn Trà là 7oC, Vũng Tầu là 3oC, Phú Quốc là 2oC Nhiệt

độ nước mặt biển vùng Hòn Dáu – Văn Lí là 10oC, Cồn Cỏ là 7oC, Sơn Trà là

6oC, Vũng Tầu là 4oC, Phú Quốc là 2oC Nhiệt độ mặt biển vào mùa đông lớn hơn nhiệt độ không khí, vào mùa hè tương đối giống nhau Biên độ dao động

áp suất khí quyển tại Hòn Dáu, Văn Lí là mạnh nhất vào tháng 1 là 16mb, tháng 6-8 là 33mb Cồn Cỏ, Sơn Trà là 22mb vào tháng 1 và 31mb vào tháng

5-9, Vũng Tầu là 24mb tháng 1 và 30mb tháng 6, Phú Quốc 25mb tháng 1, 32mb vào tháng 5, 6 Như vậy chỉ vào tháng 6 hàng năm là các đặc trưng khí tượng, hải văn ở tất cả các vùng trên khá giống nhau, còn các tháng khác sự khác biệt rất lớn

2 Phương pháp nghiên cứu

Đối với hệ đại dương – khí quyển dạng phương trình cân bằng nhiệt và các phương pháp tính toán, xác định các thành phần thu chi nhiệt phụ thuộc vào không gian và thời gian Theo các công thức tính toán đã được các nhà khoa học thế giới và Việt Nam như Esbensen và cs (1981), Timothy Liu và cs (1997), Fairall và cs (1997), Hirose và cs (1996,1998), Na và cs (1999), Miller và cs (1999), Wang và Carton (2002), Talandier và cs (2003), Fan và

cs (2003), Stewart (2004), Dư Văn Toán và cs (2004, 2007) dùng cho các

dòng nhiệt tổng quát của các dòng nhiệt trao đổi qua một đơn vị diện tích mặt

nước cho vùng biển nhiệt đới có thể biểu diễn dưới dạng sau:

Hình 1 Sơ đồ các dòng nhiệt tại mặt biển

Q net =Q sr +Q lw +Q sen +Q lat , (1)

Trong đó: Q net – dòng nhiệt thực tế vào biển; Q sr – dòng bức xạ tới mặt biển do

sóng ngắn; Q lw – dòng nhiệt phản xạ từ mặt biển do sóng dài; Q sen – dòng nhiệt

rối; Q lat – dòng nhiệt ẩn bốc hơi

Dòng bức xạ mặt trời đến do sóng ngắn tính bằng công thức sau:

Q sr =Q o (0,865-0,5C 2 )(1-αS ), (2)

Q sr

Không khí Mặt biển Nước biển

Q net

Q lat

Trong đó: Q o – bức xạ mặt trời tới khi trời không mây phụ thuộc vào vĩ độ và

thời gian trong năm, C – lượng mây trung bình (phần mười), αS – albeđô mặt

biển phụ thuộc vào vĩ độ và thời gian

Dòng bức xạ mặt trời phản xạ do sóng dài tính bằng công thức sau:

Q lw =-(ε0σT 0 4 (0,39-0,00495e 10 0,5 )(1-0,7C)+4ε0σT 0 3 (T 0 -T 10 )), (3)

Trong đó: ε0 - độ phát xạ của nước (0,097), σ - hằng số Stefan-Boltzman (=5,6705.10-8 Wm -2 K -4 ), e 10 - độ ẩm tuyệt đối không khí tầng 10m, T 0 , T 10 – nhiệt độ mặt biển và không khí tầng 10m

Dòng nhiệt rối Q sen được tính bằng công thức sau:

Q sen =-ρa CpC S U 10 (T 0 -T 10 ), (4)

và dòng ẩn nhiệt bốc hơi Qlat được tính bằng công thức sau:

Q lat=-ρa L V C D U 10 (q 0 -q 10 ), (5)

Trong đó: ρa - mật độ không khí, Cp –nhiệt dung riêng của không khí với áp

suất không đổi, LV – ẩn nhiệt bốc hơi, J/kg; q 10 là độ ẩm riêng của không khí,

q 0 là độ ẩm riêng của nước bão hòa với nhiệt độ T0, CS – ( số Stanton), CD –

(số Dalton)

III KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

1 Phân bố các thành phần trao đổi nhiệt mặt biển theo tháng

Dòng Qsr (Hình 2) tại Hòn Dáu và Văn Lí tăng dần từ tháng 12, 1, 2 (150 W/m2) đến tháng 5 (250 W/m2), Cồn Cỏ 160 W/m2 (tháng 12, 1) tăng lên 260 W/m2 vào tháng 7, Sơn Trà 150 W/m2 (tháng 12) tăng lên 240 W/m2 (tháng 4,

5, 6, 7) Vũng Tầu, Phú Quốc giá trị thay đổi từ 200 W/m2 vào tháng 12, đạt cực đại vào tháng 4 (270 W/m2) Theo phương Bắc Nam, Qsr tăng dần vào các tháng mùa đông và mùa xuân, mùa hè đều đạt cao, cực đại tại Cồn Cỏ, các tháng mùa thu khá tương đồng khoảng 200-220 W/m2

Dòng Qlw (Hình 3) do sóng dài luôn có giá trị âm tại tất cả các vùng và chỉ dao động trong khoảng từ 40 đến 60 W/m2 Tại các vùng hầu như giá trị này lớn nhất vào các tháng cuối năm, và nhỏ nhất vào các tháng mùa hè Theo phương Bắc Nam vào các tháng 1-3 có xu hướng tăng dần, các tháng 4-5-6, 10-11-12 nhỏ nhất tại vùng Sơn Trà, các tháng 7-8-9 khá đồng nhất Hiện tượng dị thường tại Sơn Trà về biến thiên dòng sóng dài

Dòng nhiệt rối Qsen (Hình 4) phần lớn có giá trị âm và nhỏ hơn 20 W/m2 Tại Cồn Cỏ, Sơn Trà vào các tháng 3 đến tháng 8 có giá trị dương Tại Vũng Tầu Qsen hầu như bằng không trong suốt năm Tại Phú Quốc giá trị này nhỏ hơn 10 W/m2 vào tháng 1, 2, 3, còn các tháng còn lại đạt trên 10 W/m2 Tại Hòn Dáu đạt cao nhất hơn 20 W/m2 vào tháng 3, 4 Từ phía Bắc Qsen giảm dần tới miền Trung và tăng đến phía Nam

HON DAU

VAN LI

CON CO

SON TRA

VUNG TAU

PHU QUOC

Hình 2 Phân bố Q sr theo tháng trong năm

Hình 3 Phân bố Qlw theo tháng trong năm

Dòng bốc hơi (Hình 5) luôn có giá trị âm và thay đổi mạnh từ 10 đến 140 W/m2 Tại các vùng Hòn Dáu, Văn Lí Qlat tăng từ tháng 3 đến tháng 10, sau đó giảm dần Tại Cồn Cỏ tăng từ tháng 4 đến tháng 10-11 và giảm dần Tại Sơn Trà Qlat biến đổi ít từ tháng 10 đến tháng 5 chỉ đạt gần 30 W/m2 tăng từ tháng 6

HON DAU

VAN LI

CON CO

SON TRA

VUNG TAU

PHU QUOC

đến tháng 8 đạt cực đại 60W/m2 và giảm dần tới tháng 10 Tại Vũng Tầu tăng

từ tháng 1 đến tháng 4 với cực đại 110 W/m2 sau đó giảm dần tới tháng 12 Tại Phú Quốc tăng tháng 1 (75W/m2) đến tháng 6 với cực đại 110 W/m2, sau đó giảm dần tới tháng 10 (75W/m2) và lại tăng đến tháng 12 với cực đại 110 W/m2 Như vậy tại Phú Quốc Qlat có tới hai cực đại và hai cực tiểu, còn các vùng khác chỉ có 1 cực đại và 1 cực tiểu Theo phương từ Bắc tới phía Nam trong các tháng Qlat đều giảm dần từ Hòn Dáu đến vùng Cồn Cỏ-Sơn Trà và tăng tới vùng Vũng Tầu và giảm về phía Phú Quốc

HON DAU

VAN LI

CON CO

SON TRA

VUNG TAU

PHU QUOC

Hình 4 Phân bố Qsen theo tháng trong năm

HON DAU

VAN LI

CON CO

SON TRA

VUNG TAU

PHU QUOC

Hình 5 Phân bố Qlat theo tháng trong năm

Dòng Qnet xâm nhập vào mặt biển thực tế (Hình 6) tại Hòn Dáu, có hai cực đại vào tháng 4 và tháng 6 đạt 110 W/m2 và giảm dần cho đến tháng 11 và đạt cực tiểu với giá trị -30 W/m2 Tại Văn Lí có hai cực đại vào giữa tháng

3-4, 6-7, giảm mạnh về cuối năm và đạt giá trị nhỏ nhất là -10 W/m2 Tại Cồn Cỏ tăng dần từ tháng 1 đến tháng 4 đạt cực đại 190 W/m2 và giảm mạnh về cuối năm, đạt cực tiểu vào tháng 11 với 0 Tại Sơn Trà có hai cực đại vào tháng 4, 5 với 185 W/m2 và tháng 10 với 160 W/m2 Tại Vũng Tầu hai cực đại vào tháng

3 với 100 W/m2 và tháng 9 với 110 W/m2 và nhỏ nhất vào tháng 12 với 60 W/m2 Tại Phú Quốc Qnet cực đại vào tháng 2 là 90 W/m2, sau đó giảm dần và đạt cực tiểu vào tháng 6 với 30 W/m2, tăng dần đến tháng 10 đạt cực đại 75 W/m2, và giảm dần tới tháng 12, 1 Theo phương Bắc Nam Qnet tháng 1 đến tháng 7 tăng dần từ Hòn Dáu đến Cồn Cỏ – Sơn Trà và giảm dần tới Vũng Tầu, Phú Quốc, từ tháng 8 đến tháng 12 tăng mạnh từ Hòn Dáu tới Sơn Trà và giảm dần tới Phú Quốc

HON DAU

VAN LI

CON CO

SON TRA

VUNG TAU

PHU QUOC

-20

Hình 6 Phân bố Q net theo tháng trong năm

2 Biến trình năm các dòng nhiệt mặt biển

Đối với từng vùng biển, theo hình 7 ta thấy rõ sự biến thiên theo mùa của các dòng nhiệt mặt biển Qsr từ Hòn Dáu đến Sơn Trà tăng từ mùa xuân đến mùa hè với cực đại và giảm dần tới mùa đông, từ Vũng Tầu đến Phú Quốc cực đại vào mùa xuân sau đó giảm dần tới mùa đông Điều này khá phù hợp với kết quả công bố của Dư Văn Toán (2004) Qsr cực đại tại Cồn Cỏ vào mùa hè và đạt

800 W/m2, nhỏ nhất tại Sơn Trà 400 W/m2

Qlw luôn có giá trị âm, về cường độ từ Hòn Dáu đến Cồn Cỏ tăng từ mùa xuân đến mùa thu, tại Sơn Trà giảm dần về mùa đông, tại Vũng Tầu và Phú Quốc tăng dần từ mùa hè sang tới mùa đông, mùa xuân Qlw đạt cực đại tại Phú Quốc hơn 200 W/m2 vào mùa đông-xuân, nhỏ nhất tại Hòn Dáu vào mùa xuân gần 100 W/m2

Qsen rất nhỏ so với các thành phần khác, và có xu hướng tăng dần từ mùa xuân tới mùa đông Tại Sơn Trà Qsen bằng 0

Qlat luôn có giá trị âm, từ Hòn Dáu tới Sơn Trà có xu hướng tăng từ mùa xuân tới mùa thu và giảm về mùa đông Tại Vũng Tầu giảm từ mùa xuân tới mùa thu và tăng lại về mùa đông Tại Phú Quốc tăng từ xuân tới hè giảm về mùa thu lại tăng vào mùa đông, giảm tới mùa xuân Qlat cực đại tại Hòn Dáu vào mùa thu 400 W/m2, nhỏ nhất tại Sơn Trà vào mùa đông 30 W/m2

Qnet tăng từ xuân lên hè giảm mạnh thu tới đông ở 3 vùng Hòn Dáu, Văn

Lí, Cồn Cỏ Tại Sơn Trà, Vũng Tầu xu hướng cũng như vậy nhưng giảm yếu Tại Phú Quốc giảm từ mùa xuân tới mùa đông Qnet đạt cực đại tại Sơn Trà vào mùa hè khoảng 500 W/m2, nhỏ nhất tại Hòn Dáu cùng với giá trị âm -30 W/m2

Hình 7 Biểu đồ biến thiên mùa các dòng nhiệt mặt biển Chú thích: X - Mùa xuân,

(tháng 2, 3, 4); H - Mùa hè, (tháng 5, 6, 7); T - Mùa thu, (tháng 8, 9,10); Đ -

Mùa đông,(tháng 11, 12, 1)

Qsr

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC

X H T Đ

Qlw

-400 -200 0 200 400 600 800 1000

HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC

X H T Đ

Qsen

-400 -200 0 200 400 600 800 1000

HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC

X H T Ð

Qlat

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC

X H T Đ

Qnet

-400 -200 0 200 400 600 800 1000

HON DAU VAN LI CON CO SON TRA VUNG TAU PHU QUOC

X H T Đ

Như vậy tại vùng Hòn Dáu có hiện tượng dị thường mùa đông Qnet âm tức nhiệt đi từ nước biển vào không khí Đây cũng là dấu hiệu dị thường có thể cho cả vùng vịnh Bắc Bộ, vì đây cũng là điểm rất đặc trưng về quá trình trao đổi nhiệt mặt biển

Hình 8 cho ta thấy phân bố của tổng trong năm dòng Qnet xâm nhập xuống các tầng sâu dưới biển là nguồn năng lượng chính cung cấp cho môi trường biển và sinh vật biển Tại Hòn Dáu tổng năm chỉ vào khoảng 600 W/m2 bằng 1/3 tại Sơn Trà với 1.800 W/m2 Đồ thị thể hiện sự tăng mạnh từ các vùng biển nằm ở vĩ độ 20oN (Hòn Dáu, Văn Lí) đến các vùng biển ở 16oN (Sơn Trà),

và giảm mạnh tới các vùng ở vĩ độ 10oN (Vũng Tầu, Phú Quốc) Do không có nhiều trạm quan trắc ven biển nên chưa xác định được cụ thể là ở vĩ độ nào thì

có giá trị cường độ Qnet cao nhất

Hình 9 cho ta thấy biến thiên của các dòng nhiệt mặt biển Theo hình 14

Qsr trung bình năm giảm dần từ Hòn Dáu tới Văn Lí, tăng lên tới Cồn Cỏ, hơi giảm tới Sơn Trà và tăng về Vũng Tầu, Phú Quốc Cực tiểu tại Văn Lí khoảng

200 W/m2 Qsen, Qlw, Qlat về cường độ đều có giá trị âm và đều tăng từ Hòn Dáu tới Sơn Trà, giảm dần về Phú Quốc Tuy nhiên về giá trị tại Sơn Trà các giá trị này đều nhỏ nhất Qnet tăng dần tới Sơn Trà và giảm dần tới Phú Quốc

Qnet cực đại tại Sơn Trà 140 W/m2, cực tiểu tại Hòn Dáu khoảng 50 W/m2

Hình 8 Phân bố tổng năm Q net tới mặt biển tại các vùng (W/m 2)

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

W/m2

Hình 9 Phân bố giá trị trung bình tháng của các dòng nhiệt mặt biển (W/m 2)

Dòng nhiệt tới mặt biển Qsr tăng dần từ Bắc vào Nam, nhưng dòng Qnet

xuống biển thì lại tăng dần từ Bắc đến Sơn Trà ở miền Trung sau đó giảm mạnh về phía Nam, nguyên nhân chính là do dòng bốc hơi Qlat giảm mạnh từ miền Bắc đến miền Trung, và sau đó tăng mạnh về phía miền Nam Dòng bức

xạ do sóng dài tương đối ổn định từ miền Bắc tới miền Trung, sau đó tăng nhẹ, nhưng vai trò hơi nhẹ hơn của Qlat Dòng rối nhiệt Qsen có giá trị rất nhỏ, nhưng cũng có xu hướng giảm từ Bắc tới Trung và lại tăng vào Nam

IV THẢO LUẬN VÀ NHẬN XÉT

Kết quả tính các dòng nhiệt cho tháng trung bình nhiều năm cho thấy sự biến thiên rất đa dạng của các dòng nhiệt mặt biển Theo hướng Bắc Nam, Qsr

tăng dần vào các tháng mùa đông và mùa xuân, mùa hè đều đạt cao, cực đại tại Cồn Cỏ, các tháng mùa thu khá đồng nhất Qlw vào các tháng 1-3 có xu hướng tăng dần, các tháng 4-5-6, 10-11-12 nhỏ nhất tại vùng Sơn Trà, các tháng 7-8-9 khá đồng nhất Hiện tượng dị thường tại Sơn Trà về biến thiên dòng Qlw Qsen

giảm dần tới miền Trung và tăng đến phía Nam Qlat đều giảm dần từ Hòn Dáu đến vùng Cồn Cỏ-Sơn Trà và tăng tới vùng Vũng Tầu và giảm về phía Phú Quốc

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

Qsr Qlw Qsen Qlat Qnet

PHU QUOC