Thủy văn và thủy động lực biển Đông - Chương 3 docx

A l Thủy văn và thủy động lực biển Đông - Chương 3 http://www.ebook.edu.vn nguồn gốc từ biển Philippin- Thái Bình Dơng. Tuy nhiên các nghiên cứu gần đây cho thấy cha thể khẳng định một cách chắc chắn về điều ny khi xem xét phân bố T-S ở các độ sâu khác nhau của Biển Đông v biển Philipin (hình 2.31). Có thể nhận thấy sự ổn định tơng đối của nhiệt độ cũng nh độ muối của nớc tầng sâu trong Biển Đông, khác với phạm vi biến động của các đặc trng nhiệt- muối của nớc biển Philipin tại các độ sâu tơng ứng. Nhận xét về các khối noớc Biển Đông Có thể nhận thấy những đặc trng hình thnh v phân bố các khối nớc Biển Đông phản ảnh tác động của những nhân tố địa phơng có vai trò hết sức quyết định. Ngoại trừ những khối nớc trong lớp hoạt động trên của biển, phần lớn các khối nớc đợc hình thnh v lan truyền trong phạm vy Biển Đông trong một khoảng thời gian rất di v chịu tác động của các nhân tố địa phơng nh nền nhiệt cao v độ muối thấp. Các khối nớc tầng mặt Biển Đông có phạm vy biến động của nhiệt độ v độ muối khá lớn, song trên phần trung tâm biển vẫn tồn tại khá ổn định một khối nớc tầng mặt đặc trng cho vùng biển nớc sâu, một khối nớc cực đại độ muối trong nêm nhiệt mùa v khối nớc trung gian cực tiểu độ muối trong phần trên của nêm nhiệt cố định. Chơng 3 Các đặc điểm thủy động lực Biển Đông 143 http://www.ebook.edu.vn Các đặc điểm thủy động lực học Biển Đông phản ánh một cách đầy đủ tính phức tạp của vị trí địa lý, địa hình v các đặc điểm thủy văn. Trong phần ny chúng ta xem xét lần lợt các đặc trng thủy động lực học biển chủ yếu nh thủy triều, sóng v dòng chảy. 3.1. Thủy triều v mực nớc Biển Đông 3.1.1. Tình hình nghiên cứu Nghiên cứu chế độ thủy động lực nói chung v thủy triều nói riêng ở Biển Đông có ý nghĩa hết sức quan trọng do vị trí địa lý v điều kiện tự nhiên đặc thù. Địa hình đáy biển hết sức phức tạp, đờng bờ biển quanh co khúc khuỷu, nhiều đảo to, nhỏ cùng hng loạt vịnh, eo lớn nhỏ đã lm cho chế độ thủy triều của Biển Đông rất phức tạp, có những đặc thù riêng biệt khác hẳn với các biển khác trên thế giới. Chính vì vậy, thủy triều Biển Đông đã đợc chú ý v nghiên cứu từ rất sớm. ở Việt Nam, những nhận xét có ý nghĩa khoa học đầu tiên về đặc điểm chế độ thủy triều trong các vùng biển đã có trong Do địa chí của Nguyễn Trãi (thế kỷ 15) v nhất l trong Vân Đui loại ngữ v Phủ biên tạp lục của Lê Quý Đôn (thế kỷ 18). Nhng những điều tra v nghiên cứu có ý nghĩa khoa học về thủy triều Biển Đông thực sự có đợc từ đầu thế kỷ XX với các công trình của Darwin (1905), Poincare (1910) v Ogura (1933). Từ đó đến nay việc điều tra nghiên cứu thủy triều Biển Đông không ngừng phát triển v hon thiện. Các kết quả đạt đợc ngy cng đợc nâng cao về tính khoa học cũng nh tính ứng dụng. Có thể điểm lại một số công trình nghiên cứu chính trong những năm gần đây theo các hớng khác nhau. a.Nghiên cứu sự biến đổi theo thời gian qua tui liệu thực đo tại các trạm ven bờ v nội ngoại suy để tìm sự phân bố theo không gian Từ nhiều năm nay dọc theo ven bờ Biển Đông nói chung v ven bờ Việt Nam nói riêng đã thiết lập một hệ thống các trạm nghiệm triều nhằm đo đạc liên tục dao động mực nớc biển theo các khoảng thời gian kéo di khác nhau từ hng tháng đến hng năm v thậm chí nhiều năm. Trên cơ sở các chuỗi số liệu ny đã tiến hnh phân tích tính toán ra các tham số đặc trng cho chế độ thủy triều nh mực nớc trung bình, mực nớc cực trị, thời gian triều dâng, thời gian triều rút, các hằng số điều hòa thủy triều, v.v cho từng trạm đo đạc. Hệ thống các hằng số điều hòa thủy triều dọc ven bờ v đảo l cơ sở cho các nghiên cứu thủy triều Biển Đông bằng các phơng pháp từ đơn giản đến hiện đại. Một trong những thnh quả theo hớng ny l việc lập ra các bảng thủy triều hng năm cho các cảng chính dọc ven bờ. Trong bảng thủy triều đã cho kết quả dự tính mực nớc từng giờ của các cảng chính v một số giá trị nội suy cho các điểm phụ ở ven biển hoặc vùng hạ lu các sông. Bảng thủy triều ny đợc Tổng Cục Khí tợng Thủy văn xuất bản từ năm 1958, mới đầu chỉ cho các cảng ở miền Bắc từ Cửa Tùng trở ra. Từ năm 1972 đã dự tính cho các cảng trong cả nớc v một số cảng nớc ngoi (Hong Kong, Kom Pong Som, Singapo, Băng 144 http://www.ebook.edu.vn Cốc). Trên cơ sở các t liệu đợc phân tích từ ti liệu thực đo tại các trạm ven bờ các tác giả đã nghiên cứu, tính toán theo các phơng pháp nội ngoại suy để nhận đợc những nét đặc trng của bức tranh phân bố không gian của dao động thủy triều. Có thể kể đến sự đóng góp theo hớng ny của các tác giả Dietrich (1944), Villain (1950), Wyrtki (1961), Nguyễn Ngọc Thuỵ (1962), Bogdanov (1963), Du Mộ Canh (1984), Pariwono (1985), Fang (1986), Huang v các cộng sự (1994). Một số kết qủa đáng lu ý theo hớng ny trong những thời gian gần đây l sử dụng ti liệu biến động độ cao mực nớc nhận đợc từ vệ tinh theo các tuyến bao phủ ton bộ diện tích vùng biển để phân tích điều ho, kết hợp với các ti liệu quan trắc tại các trạm ven bờ để hiệu chỉnh đã nhận đợc các bản đồ phân bố hằng số điều hòa thủy triều cho ton biển (Yanagi v các cộng sự, 1997). b.Nghiên cứu sự phân bố trong không gian của các đặc trng thủy triều bằng cách giải hệ phơng trình thủy động lực 2 chiều. Hớng nghiên cứu ny đợc bắt đầu muộn hơn so với hớng trên nhng nó phát triển cng ngy cng mạnh mẽ trong những năm sau ny theo sự tiến bộ không ngừng của toán học tính toán v kỹ thuật máy tính. Trớc hết phải kể đến những nghiên cứu theo phơng pháp tìm nghiệm giải tích của hệ phơng trình thủy động lực học thủy triều. Mặc dù bằng cách ny có thể có đợc nghiệm chính xác của bi toán đợc biểu diễn bằng các công thức giải tích, song đòi hỏi miền nghiên cứu phải có dạng hình học đơn giản nh hình chữ nhật, hình tròn, với độ sâu không đổi hoặc biến đổi theo quy luật tuyến tính. Chính vì vậy những nghiên cứu thuộc loại ny ít đợc phát triển ở Biển Đông, vùng có hình thái bờ v địa hình đáy biển biến đổi rất phức tạp. Có thể nêu ví dụ về công trình theo hớng nghiên cứu ny của Phan Phùng (1974) đã tính phân bố các sóng triều chính cho vịnh Bắc Bộ v vịnh Thái Lan sau khi đơn giản hoá các điều kiện tự nhiên thực của chúng. Phát triển mạnh mẽ nhất v có những thnh tựu đáng kể nhất theo hớng ny l các công trình nghiên cứu theo phơng pháp số trị giải hệ phơng trình thủy động lực thủy triều. Những công trình đầu tiên tính toán thủy triều Biển Đông bằng phơng pháp số trị xuất hiện vo những năm 60 của thế kỷ XX. Công trình đầu tiên có thể kể đến l Sergeev (1964), ông đã sử dụng phơng pháp giá trị biên của Hanxen để tính toán phân bố biên độ v pha của bốn sóng triều chính trong Biển Đông. Các công trình tiếp thep cũng theo phơng pháp ny l của Nguyễn Ngọc Thuỵ (1969), Đặng Công Minh (1975) với số điểm biên cứng có hằng số điều hòa nhiều hơn. Nội dung phơng pháp ny l sử dụng hệ phơng trình tuyến tính, với tính chất dao động thủy triều có chu kỳ đã loại bỏ biến thời gian v đa hệ phơng trình thủy động về dạng elliptic. Bi toán có nghiệm duy nhất khi biết điều kiện dao động mực nớc trên biên bao quanh miền nghiên cứu. Phơng pháp số trị khác để giải bi toán phân bố không gian của thủy triều l dựa trên hệ phơng trình thủy động thủy triều phi tuyến với điều kiện biên hỗn hợp: cho trớc dao động mực nớc trên biên lỏng v sử dụng điều kiện 145 http://www.ebook.edu.vn không thấm tại biên cứng. Không sử dụng tính chất dao động tuần hon để loại thnh phần biến đổi theo thời gian trong hệ phơng trình, hệ phơng trình đợc giữ nguyên để giải ở dạng hyperbolic. Nhiều công trình của nhiều tác giả khác nhau đã tập trung theo phơng pháp ny để nghiên cứu thủy triều trong Biển Đông cũng nh trong các vịnh riêng biệt nh vịnh Bắc Bộ, vịnh Thái Lan. Có thể kể tên hng loạt các công trình của các tác giả l Ye v Robinxon (1983), Li v Chen (1987), nhóm mô hình triều thuộc đề ti nh nớc KT.03.03 (1991-1995: Đỗ Ngọc Quỳnh, Nguyễn Thị Việt Liên, Đặng Công Minh, Nguyễn Hữu Nhân, Bùi Hồng Long, Lê Trọng Đo, Nguyễn Thọ Sáo), Fang, Kwork, Yu v Zhu (1999). Ngoi ra còn có thể kể đến những công trình đợc thực hiện trong khuôn khổ các luận án tiến sỹ trong v ngoi nớc nh của Bùi Hồng Long (1986), Nguyễn Thọ Sáo (1988), Nguyễn Thị Việt Liên (1997), Đinh Văn Mạnh (2000). Trong đó luận án của Đinh Văn Mạnh đã bớc đầu xây dựng mô hình 3 chiều cho chuyển động thủy triều vịnh Bắc Bộ. Cần lu ý rằng bằng giải số trị theo phơng hớng ny một số tác giả đã bắt đầu nghiên cứu tìm hiểu sâu hơn về cơ chế hình thnh biến đổi bức tranh dao động thủy triều trong Biển Đông. Một số tác giả đã nghiên cứu các bi toán truyền sóng tự do, truyền sóng dao động có chu kỳ triều qua các biên lỏng, các chu kỳ dao động riêng trong ton biển, đánh giá tác động trực tiếp của lực gây triều trong phạm vi biển. Có thể kể tên một số tác giả của những nghiên cứu ny l Đỗ Ngọc Quỳnh (1983, 1991), Phạm Văn Huấn (1994), Phạm Văn Ninh v Trần Thị Ngọc Duyệt (1997), Đỗ Ngọc Quỳnh, Phạm Văn Ninh, Nguyễn Thị Việt Liên v Trần Thị Ngọc Duyệt (1998). 3.1.2. Các kết quả phân tích hằng số điều hòa v đánh giá vai trò các yếu tố hình thnh triều Biển Đông a. Hệ thống các hằng số điều hòa thủy triều tại các trạm ven bờ vu đảo Những hằng số điều hòa (HSĐH) thủy triều nhận đợc từ phân tích điều hòa các chuỗi số liệu quan trắc mực nớc liên tục di ngy tại các trạm đo đạc đặt ở ven bờ lục địa hay các đảo đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc nghiên cứu hiện tợng thủy triều trong biển. Trớc hết từ những giá trị ny có thể nghiên cứu các đặc trng chế độ dao động thủy triều tại những vùng đặt trạm, tính toán các giá trị cực trị hay dự báo độ cao mực nớc ở thời điểm bất kỳ cho trạm đó. Các hằng số điều hòa đợc tính cho các sóng chính, tơng ứng với các chu kỳ v tên sóng đợc dẫn ra trong bảng 3.1. Chính trên cơ sở các HSĐH thủy triều ny m Trung tâm Khí tợng Thủy văn Quốc Gia (Tổng Cục Khí tợng Thủy văn trớc đây) đã tính v xuất bản Bảng thủy triều hng năm cho một số trạm ven bờ (gồm 13 trạm ven bờ nớc ta v 4 trạm thuộc các khu vực lân cận). Mặt khác các HSĐH thủy triều tại các trạm cố định l cơ sở cho các mô hình tính toán phân bố không gian của các đặc trng thủy triều v dòng triều trong ton biển. Bảng 3.1. Các sóng chính thông dụng sử dụng trong phân tích hằng số điều hòa thủy triều 146 http://www.ebook.edu.vn Loại Tên sóng Ký hiệu Chu kỳ Bán nhật triều Mặt trăng chính Mặt trời chính Ellip mặt trăng lớn Mặt trăng mặt trời M 2 S 2 N 2 K 2 12,42 giờ 12,00 giờ 12,66 giờ 11,97 giờ Nhật triều Mặt trăng mặt trời Mặt trăng chính Mặt trời chính Ellip mặt trăng lớn K 1 O 1 P 1 Q 1 23,93 giờ 25,82 giờ 24,07 giờ 26,87 giờ Chu kỳ di Mặt trăng nửa tháng Mặt trăng tháng Mặt trời nửa năm Mặt trời năm M f M m S Sa S a 13,66 ngy 27,55 ngy 182,70 ngy 364,96 ngy Chu kỳ ngắn Nớc nông 1/4 ngy Nớc nông 1/4 ngy Nớc nông 1/6 ngy M 4 MS 4 M 6 6,21 giờ 6,10 giờ 4,14 giờ Những HSĐH ny ở một số điểm sẽ đóng vai trò l điều kiện biên của các mô hình, ở một số điểm khác sẽ dùng lm tiêu chuẩn để hiệu chỉnh, kiểm định, kiểm tra các mô hình. Rõ rng hệ thống các HSĐH thủy triều tại các trạm cố định đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc nghiên cứu thủy triều v dòng triều trong một vùng biển. Nhận thấy vai trò thiết yếu của hệ thống các HSĐH thủy triều, đề ti cấp nh nớc KT.03.03 Nghiên cứu thủy triều Biển Đông thuộc Chơng trình Nghiên cứu Biển 1991-1995 đã thu thập v chỉnh biên số liệu các HSĐH thủy triều tại các trạm phân bố dọc ven bờ v đảo trong Biển Đông. Đã chọn lọc v thống kê đợc 275 điểm với các giá trị HSĐH mực nớc triều. Từ kết quả của đề ti KT 03.03, các số liệu HSĐH đợc tính toán v công bố dựa trên các nguồn ti liệu chính sau đây: Bảng các hằng số điều hòa thủy triều của Văn phòng thủy văn Quốc tế Monaco (BHI-International Hydrographic Bureau Monaco): Tidal list of harmonic constants. Pub. No26, 1936, 1953, 1959 Bảng thủy triều Anh (ATT): Admiralty Tide Tables, Các kết quả tính toán của Tổng cục KTTV Việt Nam, Bảng thủy triều Trung Quốc v một số nguồn khác. Trong số 275 điểm đã nói ở trên, phân bố ở các nguồn nh sau: 29 (BHI), 203 (ATT), 26 (Tổng Cục KTTV), 1 (Trung Quốc) v 16 (các nguồn khác). Cũng cần chỉ ra rằng mức độ chính xác của các HSĐH trong tập thống kê trên l khác nhau giữa các trạm. Trong số ny chỉ có 26% các trạm với HSĐH đợc tính từ chuỗi số liệu một năm trở lên, còn lại 74% số trạm đợc tính từ 147 http://www.ebook.edu.vn chuỗi quan trắc 1 tháng, 1/2 tháng hay ngắn hơn. Dĩ nhiên chuỗi quan trắc di sẽ phân tích đợc nhiều sóng thnh phần hơn v độ chính xác các HSĐH sẽ cao hơn. Dù sao đây cũng l một tập số liệu rất quý giá có thể sử dụng vo nhiều mục đích khác nhau để nghiên cứu thủy triều Biển Đông. b. Kết quả đánh giá vai trò các yếu tố trong việc hình thunh vu biến đổi hiện toợng thủy triều trong Biển Đông ảnh hoởng hệ số ma sát đáy Ma sát đáy đóng vai trò rất quan trọng trong việc hình thnh bức tranh phân bố thủy triều trong biển. Đặc biệt trong các vùng thềm lục địa nớc nông, ma sát đáy lm thay đổi đáng kể dao động mực nớc v dòng triều, l yếu tố chính gây sự tiêu tán năng lợng triều ở đây. Ma sát đợc tính toán trong các mô hình thủy động thủy triều l một đại lợng m cho đến nay đợc thừa nhận rộng rãi nhất l tỷ lệ với bình phơng tốc độ dòng chảy. Vì vậy vấn đề chọn hệ số ma sát đáy luôn l mối quan tâm hng đầu của các nh nghiên cứu tính toán bức tranh phân bố thủy triều. Trong khuôn khổ đề ti cấp nh nớc KT.03.03 đã nhận đợc một số kết quả về nghiên cứu chọn hệ số ma sát đáy trong bi toán tính toán thủy triều Biển Đông nh sau: Đã tiến hnh tính toán bi toán thủy triều Biển Đông theo mô hình thủy động với các trờng hợp hệ số ma sát đáy khác nhau, biến đổi từ nhỏ đến lớn cho 2 sóng chính đợc chọn l K 1 v M 2 . Hệ số ma sát đáy cho thay đổi từ rất nhỏ (0.5.10 -3 ) đến khá lớn (4.0.10 -3 ) với bớc thay đổi 0.5.10 -3 . Các kết quả tính toán của từng phơng án đợc đem so sánh với trờng hợp ma sát đáy rất nhỏ (có thể xem nh ảnh hởng của ma sát l gần bằng không) để tính ra sai lệch tuyệt đối v tơng đối cho từng điểm trong ton miền tính. Kết quả cho thấy sự có mặt của ma sát đáy đã lm thay đổi đáng kể bức tranh phân bố biên độ v pha của dao động mực nớc cũng nh dòng triều. Dĩ nhiên hệ số ma sát cng tăng, sự sai khác cng lớn. Với dao động mực nớc ảnh hởng của ma sát đáy thấy rõ ở các vùng biển nông (nh vịnh Bắc Bộ, vịnh Thái Lan) hơn l các vùng biển sâu. Chẳng hạn khi so sánh trờng hợp ma sát đáy trung bình (2,5.10 -3 ) với trờng hợp ma sát đáy không đáng kể, sai lệch biên độ của sóng K 1 ở các vùng nớc nông có thể vợt quá 30cm (tơng ứng sai lệch tơng đối trên 40%), pha có thể vợt quá 30 o . Giá trị tơng ứng ở vùng nớc sâu l 10cm (sai lệch tơng đối 15%) v 10 o . Với sóng M 2 cần lu ý l sai lệch tơng đối ở vùng nớc sâu cũng sẽ khá lớn, mặc dù sai lệch tuyệt đối cũng chỉ 5-10cm nhng vì bản thân giá trị biên độ của M 2 ở đây l nhỏ nên sẽ lm tăng giá trị tơng đối. Đã tiến hnh tính toán thử nghiệm v so sánh hai trờng hợp: trị số ma sát lấy cố định, bằng giá trị trung bình 2,6.10 -3 v trị số ma sát thay đổi ở từng vị trí tùy thuộc độ sâu biển. Hệ số ma sát biến đổi theo độ sâu của biển đợc tính theo công thức 148 2 0 0 0 2 3 2 12 11 11 ln ằ ằ ằ ằ ẳ ô ô ô ô ơ ê h z h z h z XK http://www.ebook.edu.vn Vapnia: ở đây F-l hằng số Carman, z o -l độ gồ ghề đáy, h-l độ sâu biển. Từ công thức ny có thể tính ra kết quả trong bảng 3.2. Bảng 3.2. Hệ số ma sát phụ thuộc vo độ sâu biển Độ sâu (m) 10 20 30 40 50 Hệ số K 3,6.10 -3 2,5.10 -3 2,0.10 -3 1,8.10 -3 1,7.10 -3 Kết quả tính toán cho 2 trờng hợp cho thấy nhìn chung kết quả sai khác nhau không lớn, chủ yếu sự khác nhau xảy ra ở các vùng nớc nông (vịnh Bắc Bộ, vịnh Thái Lan, eo Đi Loan, ), ở đây sai lệch tơng đối về biên độ mực nớc cũng nh dòng có thể đạt từ 10y20% tại một số điểm. Nhiều kết quả tính toán thử nghiệm đã chứng tỏ rằng trong vùng Biển Đông nên chọn hệ số ma sát đáy trong khoảng 2,5.10 -3 đến 3,0.10 -3 . Vai trò của lực Coriolis Trong các nghiên cứu trớc đây có tác giả đã tính lực Coriolis lấy giá trị trung bình cho ton Biển Đông vì cho rằng ở vĩ độ thấp lực ny không lớn. Nhng cũng có các tác giả khác cho rằng đối với Biển Đông l một biển lớn trải di từ xích đạo đến 25 o N, do đó không thể bỏ qua sự thay đổi của lực ny theo vĩ độ, mặc dù ở vĩ độ thấp giá trị lực ny không lớn nh ở các vĩ độ cao. Kết quả tính toán trong Đề ti KT03.03 cho thấy có sự khác nhau rõ rệt trong bức tranh phân bố thủy triều trong 2 trờng hợp đã nêu. Điều đó cho thấy khi tính toán các bi toán thủy triều Biển Đông cần thiết phải tính đến sự thay đổi lực Coriolis theo vĩ độ địa lý. Vai trò của thunh phần phi tuyến Trong mô hình số trị thủy động tính toán thủy triều dựa trên cơ sở hệ phơng trình Saint-Venant đầy đủ, hiệu ứng phi tuyến tham gia trong hai thnh phần chính, đó l thnh phần ma sát đáy theo quy luật tỷ lệ với bình phơng vận tốc v thnh phần gia tốc phi tuyến. Kết quả tính toán cho thấy hiệu ứng gia tốc phi tuyến ảnh hởng tới dao động mực nớc không đáng kể khi giải bi toán thủy triều cho cả Biển Đông. Sai lệch tuyệt đối về biên độ ở phần lớn các vùng chỉ từ 0 đến 2cm, vi chỗ đạt tối đa dới 5cm, còn về pha sai lệch tuyệt đối hầu nh không quá 5 o . Tuy nhiên hiệu ứng phi tuyến ny ảnh hởng tới dòng triều rõ nét hơn. ở một số vùng nh gần eo Đi Loan, eo Quỳnh Châu, vùng phía đông đảo Hải Nam, vùng bờ biển miền Trung Việt Nam v bờ tây Philippin sự sai khác tuyệt đối giữa 2 phơng án tính có thể đạt tới 5cm/s, còn các vùng khác còn lại trong Biển Đông sự sai lệch ny không quá 1cm/s. Có thể nhận thấy rằng hiệu ứng gia tốc phi tuyến sẽ có ảnh hởng rõ rệt ở những vùng có dòng triều mạnh v có gradient tốc độ dòng lớn. Khi giải bi toán thủy triều ở những vùng hẹp hơn có độ sâu biến đổi mạnh bằng bớc lới nhỏ đủ mô tả chi tiết sự biến đổi của độ sâu 149 http://www.ebook.edu.vn thì có thể nhận thấy sự sai lệch rõ rng hơn do tác động của hiệu ứng gia tốc phi tuyến. Nh vậy để tính toán đủ chính xác hiện tợng thủy triều, trong mô hình không nên bỏ qua thnh phần gia tốc phi tuyến, đặc biệt l khi nghiên cứu tính toán dòng triều. Vai trò tác động trực tiếp của lực gây triều trong Biển Đông Sự hình thnh chuyển động thủy triều trong Biển Đông đợc thực hiện bằng 2 con đờng: một l sóng triều đợc hình thnh trong đại dơng rộng lớn v truyền vo Biển Đông qua các cửa nh eo Đi Loan, eo Bashi, eo Kalimantan, eo Malaca (thực tế đây l các biên lỏng giới hạn biển với đại dơng bên ngoi); hai l sóng triều đợc hình thnh ngay trong Biển Đông dới tác dụng trực tiếp của lực gây triều. Từ xa tới nay các tác giả đều thừa nhận rằng con đờng thứ nhất l cơ bản, l chính yếu nhất để hình thnh nên chuyển động thủy triều Biển Đông, còn con đờng thứ hai l thứ yếu, không đáng kể, thậm chí có thể hon ton bỏ qua không cần đếm xỉa đến khi nghiên cứu chế độ dao động thủy triều trong Biển Đông. Bi toán thủy triều Biển Đông đợc xét thuần túy l bi toán truyền sóng triều từ biên lỏng vo. Tuy nhiên rất cần thiết phải đánh giá định lợng về vai trò tác động trực tiếp của lực gây triều trong Biển Đông. Các nghiên cứu của Đặng Công Minh (1975), của nhóm nghiên cứu tại Viện Cơ học (Đỗ Ngọc Quỳnh v các cộng sự, 1998) đã rút ra đợc một số kết luận về ảnh h ởng của lực gây triều. Đối với sóng M 2 : Việc tính toán đến tác dụng trực tiếp của lực gây triều trong Biển Đông lm thay đổi đáng kể biên độ của sóng ny. Tại các vùng vịnh Bắc Bộ, vịnh Thái Lan v phần phía đông của biển, biên độ sóng M 2 tăng có chỗ đạt từ 4 đến 8cm (bờ Philippin), thậm chí tới 14cm (gần eo Quỳnh Châu v vùng ven bờ Kiên Giang). Trong khi đó có một số nơi biên độ lại giảm khá mạnh từ 4 đến 12cm (nh vùng phía bắc Biển Đông, phía đông v nam của Nam Việt Nam). Sai lệch tơng đối nhiều nơi đạt từ 40 đến 50% thậm chí cao hơn. Đối với sóng S 2 : sóng ny có biên độ nhỏ hơn M 2 nên sai lệch tuyệt đối cũng nhỏ hơn. Các vùng ny tăng giảm biên độ cũng phân bố giống nh đối với sóng M 2 . Sai lệch tơng đối có giá trị khá lớn đặc biệt ở vùng bắc Biển Đông có thể đạt tới giá trị vi trăm phần trăm, còn phần lớn các nơi sai lệch tơng đối từ 10 đến 20%. Đối với sóng K 1 : Việc tính toán đến tác dụng trực tiếp của lực gây triều nói chung lm giảm biên độ sóng ở các vùng phía bắc, vùng trung tâm biển (trong đó có ton bộ vịnh Bắc Bộ) v vùng tây nam. Phần tăng biên độ ở gần Philipin v vùng đông nam của biển. Mức độ tăng, giảm đều nhỏ từ 1 đến 4cm. Sai lệch tơng đối trong các vùng cỡ từ 0 đến 10%. Đối với sóng O 1 : Cũng giống nh với sóng K 1 , các vùng tăng giảm biên độ cũng gần giống nh với sóng K 1 . Trị số tăng giảm cũng nhỏ, lớn nhất đạt 4 đến 6cm ở vùng gần eo Kalimantan. Sai lệch tơng đối trong các vùng cũng cỡ từ 0 đến 10%. 150 http://www.ebook.edu.vn Nh vậy từ kết quả tính toán đánh giá cho thấy việc tính toán đến lực gây triều trực tiếp trong Biển Đông ảnh hởng ít tới các sóng chu kỳ ngy, trong khi đó lại ảnh hởng rõ rệt đối với sóng chu kỳ nửa ngy. Tuy nhiên sóng chu kỳ ngy trong Biển Đông l chiếm u thế trong ton biển, cho nên vẫn có cơ sở để nói rằng khi giải bi toán thủy triều Biển Đông có thể bỏ qua thnh phần lực gây triều nếu nh thực tế có thể chấp nhận một sai số no đấy. Còn nếu cần thiết phải nâng cao độ chính xác tính toán thủy triều (với sai số vi cm) trong các bi toán nghiên cứu hay ứng dụng thì cần thiết phải tính đến thnh phần lực gây triều trực tiếp trong Biển Đông. c. Nguyên nhân hình thunh hiện toợng triều đa dạng vu đặc sắc của Biển Đông Nh các phần trên đã trình by, chúng ta đã thu đợc bức tranh thủy triều v dòng triều rất đa dạng ở Biển Đông với thnh phần nhật triều chiếm u thế trong phần lớn các khu vực của biển. Những nét đặc thù của thủy triều Biển Đông rất khác với những nét chung của các biển khác trên thế giới. Nh ta biết hầu hết các vùng của đại dơng v biển trên thế giới đều có chế độ bán nhật triều chiếm u thế. Chẳng hạn trong số trên 3000 điểm nằm ở mọi vùng trên thế giới đợc đa ra trong Bảng thủy triều Anh thì chỉ có 17 điểm có tỷ số giữa biên độ tổng cộng của các sóng nhật triều chính (K 1 v O 1 ) so với biên độ tổng cộng của các sóng bán nhật triều chính (M 2 v S 2 ) đạt từ 2,5 trở lên v trong đó đã có 7 điểm thuộc Việt Nam. Hơn nữa chế độ thủy triều tồn tại ở các vùng khác nhau trong biển có tính chất đặc trng của cả 4 loại v giữa chế độ thủy triều v dòng triều lại không đồng nhất cùng loại nh nhau. Nh vậy khi tìm hiểu về nguyên nhân hình thnh hiện tợng triều phức tạp v khá đặc biệt của Biển Đông có thể đặt ra những câu hỏi sau: Thông thờng, theo lý thuyết thủy triều v thực tế với đa số các vùng biển trên thế giới, thủy triều có chế độ đặc trng l bán nhật triều, nhng ở đây, Biển Đông lại có đủ 4 loại đặc trng: bán nhật triều đều, bán nhật triều không đều, nhật triều đều v nhật triều không đều. Hơn nữa vùng bán nhật triều lại chiếm tỷ lệ rất ít, còn đại đa số l nhật triều chiếm u thế. Vậy nguyên nhân tại sao ? Tại sao bức tranh thủy triều rất phức tạp chủ yếu ở phần phía tây của biển trong đó bao gồm cả vịnh Bắc Bộ v vịnh Thái Lan, ngoi ra ở eo Đi Loan v vịnh Pulo Lakei thủy triều cũng biến đổi khá mạnh. Trong khi đó cả vùng khơi khá rộng của biển thủy triều ít biến động ? Vì sao hình thnh các sóng nớc nông lớn ở khu vực ven biển đồng bằng sông Cửu Long v miền lân cận ? Vì sao đặc trng chế độ thủy triều v chế độ dòng triều lại khác nhau ? Những nghiên cứu trong thời gian qua cha thể trả lời hết v thấu đáo những câu hỏi giải thích cơ chế hình thnh v biến đổi hiện tợng triều đa dạng v đặc sắc của Biển Đông. Nhng đã có một số kết quả nghiên cứu bớc đầu đi sâu vo giải thích một số đặc điểm trong cơ chế ny. Có thể tóm tắt một số nét 151 [...]... 3. 7 0.5 V Cô Tô 0.4 Hồng Gai 0.1 1.5 3. 0 0.1 1.5 2.2 0.1 1.5 3. 2 0.1 1.5 3. 2 0.1 1.5 3. 0 Hòn Dáu 0.5 3. 5 5.0 0.5 3. 5 4.5 0.6 3. 8 6.0 0.6 3. 8 6.0 0.6 3. 8 6.0 Bạch L Vĩ 0.6 3. 7 6.5 0.5 3. 5 5.5 0.6 3. 7 6.5 0.5 3. 6 7.0 0.7 3. 8 7.0 3. 5 H 4 .3 0.5 Năm H 3. 2 H VIII X Hải văn 3. 0 H III VII V 3. 5 H 4.5 0.7 V 4.0 6.0 Văn Lý 0.4 3. 0 3. 5 0.4 3. 0 3. 5 0.5 3. 5 4.0 0.5 3. 5 4.0 0.5 3. 5 4.0 Hòn Ng 0.5 3. 5 4.2 0.5 3. 5... 3. 5 3. 5 0.4 3. 2 3. 8 0.6 4.0 4.0 0.6 4.0 5.0 Cồn Cỏ 0.9 4.0 5.0 0.7 3. 5 3. 5 0.7 3. 5 3. 8 1.0 4.5 4.0 1.0 4.5 5.5 Sơn Tr 0 .3 3.0 2.0 0.2 2.4 2.0 0 .3 3.0 1.5 0.4 3. 5 2.0 0.4 3. 5 2.0 Phú Quý 0.9 4.7 8.0 0.7 4.5 4.5 0.8 4.6 7.5 0.8 4.7 6.0 0.8 4.6 7.0 Vũng Tu 0 .3 2.5 3. 5 0.4 2.8 2.5 0.4 2.8 3. 0 0 .3 2.5 2 .3 0.4 2.8 3. 2 4.0 0.4 2.7 4.0 0.5 2.8 4.5 3. 8 4.0 0.4 3. 2 4.0 0.5 3. 2 4.0 Côn Đảo 0.5 2.8 4.5 0.4 2.7 3. 5... t i KT. 03. 03 đã xây dựng các bản đồ phân bố đặc tr ng chế độ thủy triều v dòng triều trong b i toán Biển Đông (các hình 3. 5 -3 .6) Bảng 3. 4: phân vùng chế độ thủy triều v dòng triều Biển Đông Thủy triều Tính chất BNT 1 Eo Đi Loan 2 Ven biển Nam Trung Quốc 3 Vịnh Bắc Bộ a Ven biển Trung Quốc b Ven biển Việt Nam 4 Ven biển Miền Trung Việt Nam 5 Ven biển đông Nam Bộ Việt Nam 6 Vịnh Thái Lan a Ven biển tây... 1. 0-1 .5 5. 5-6 .5 1.1: Móng Cái - cửa Thới Sóng h ớng nam mạnh với h ớng 5-7 10 thịnh hnh l h ớng S 1.2: Cửa Thới - cửa Vạn Sóng h ớng đông bắc tăng đáng kể trong khi sóng h ớng nam http://www.ebook.edu.vn 2 Cửa VạnDung Quất 5.05.5 3. 547 4.0 N,NE, E 20 SE 33 6.07.0 5.06.0 23 S, SE 37 2. 0 -3 .0 8. 0-9 .0 Vùng có động lực sóng mạnh 5 - 7 1 2-1 4 nhất trên ton dải ven bờ VN 3. 542 15 4.0 NNE,SE SE,SSW 43 1. 5-2 .0... 1. 5-2 .0 5. 5-6 .0 5-7 11 2. 53. 0 42 NW-SE 3 4 Dung QuấtPhan Rang N-S Phan 4.0Rang- 4.5 C Mâu 40 N, NE NE-SW 5 Ven bờ vịnh Thái Lan Xu thế chung theo h ớng N -S giảm v chuyển dần sang h ớng SE Hai vùng phụ 2.1 v 2.2 1. 5-2 .0 6. 5-7 .5 2.1: Cửa Vạn - cửa Tùng 5 - 7 1 1- 13 H ớng sóng thịnh hnh l NNE, NE 2.2: Cửa Tùng - Dung Quất H ớng sóng thịnh hnh chuyển sang N, NNE, NW, độ cao sóng tăng đáng kể 39 SW 19 NW... khác nhau trong biển Có thể tóm tắt phân vùng chế độ thuỷ triều v dòng triều cùng độ lớn cực đại của chúng trong Biển Đông bằng một bảng tổng hợp (bảng 3. 4) 3. 1.4 Những nhận xét về đặc điểm triều Biển Đông v ven bờ Việt Nam Biển Đông l một biển lớn ven lục địa của thế giới đồng thời cũng l một vùng biển có lịch sử phong phú Từ nhiều năm nay, Biển Đông luôn l một vùng biển sôi động về hoạt động kinh tế,... địa hình biển v bờ Biển Đông đã tạo nên sự đa dạng v biến động lớn của phân bố không gian v thời gian các nhân tố tác động lên n ớc biển nh các tr ờng khí t ợng, t ơng tác biển- khí quyển, t ơng tác đất- biển v từ đó ho n l u Biển Đông cũng có những đặc điểm phức tạp t ơng ứng Biển Đông có một nửa diện tích bề mặt l các vịnh, eo biển v thềm lục địa với độ sâu d ới 100 mét trải d i dọc bờ tây biển từ... Phú Quốc 3. 3.Ho n l u Biển Đông T ơng tự nh các điều kiện khí t ợng v khí hậu Biển Đông, các đặc tr ng vật lý, động lực Biển Đông cũng có sự biến động rất lớn theo không gian v thời gian Tính chất phức tạp n y gây nhiều khó khăn trong tính toán, dự báo ho n l u biển phục vụ các b i toán khí t ợng hải văn, lan truyền ô nhiễm, kiểm soát môi tr ờng, sinh thái v biến động phân bố nguồn lợi sinh vật biển Do... giả đề t i cấp nh n ớc KT 03. 03 (199 1-1 995) đã l m phong phú thêm rất nhiều về những hiểu biết hiện t ợng thủy triều trong Biển Đông 3. 1.5 Đặc điểm biến động của mực n ớc tổng hợp ven bờ biển Việt Nam Bên cạnh dao động triều chu kỳ ngắn, mực n ớc biển còn chịu sự biến đổi do các dao động chu kỳ di cũng nh các biến động không tuần hon chủ yếu từ nguyên nhân khí t ợng, thủy văn nh bão, lũ v biến đổi khí... hơn nhiều do ở đây độ sâu biển khá lớn không l m biến dạng nhiều đến bức tranh truyền sóng triều Bảng 3. 3 Tọa độ các điểm vô triều của 4 sóng chính theo kết quả mô hình 155 http://www.ebook.edu.vn Sóng M2 S2 O1 K1 Toạ độ 1 11o10N, 101o40E 2o30N, 105o45E 1 16o35N, 107o40E 1 16o45N, 107o10E 2 8o10N, 103o40E 2 8o30N, 102o35E 2 8o00N, 103o45E 3 Dải nút sóng Cát B-Bắc Lê Hình 3. 3 Phân bố pha v biên độ sóng . l Thủy văn và thủy động lực biển Đông - Chương 3 http://www.ebook.edu.vn nguồn gốc từ biển Philippin- Thái Bình Dơng. Tuy nhiên các nghiên cứu. trong phần trên của nêm nhiệt cố định. Chơng 3 Các đặc điểm thủy động lực Biển Đông 1 43 http://www.ebook.edu.vn Các đặc điểm thủy động lực học Biển Đông phản ánh một cách đầy đủ tính phức tạp. v các đặc điểm thủy văn. Trong phần ny chúng ta xem xét lần lợt các đặc trng thủy động lực học biển chủ yếu nh thủy triều, sóng v dòng chảy. 3. 1. Thủy triều v mực nớc Biển Đông 3. 1.1. Tình hình