HIỂU BIẾT VỀ SÓNG BIỂN

Còn khi sóng ở ngoài xa vùng sóng gây ra bởi gió hoặc sóng do sự hỗn loạn cục bộ làm cho nó dịch chuyển đi một nơi khác, bề mặt chúng không bị vỡ , không gây nên bọt và chúng có thể đạt

Sóng biển

Thuyền trởng LE HONG CHIEN Giới thiệu

Bất kỳ khi nào có gió thổi trên bề mặt nớc thì lực ma sát và lực kéo của gió

sẽ tạo nên sóng Gió càng mạnh, thời gian tác động càng lâu thì sóng càng lớn Trên các đại dơng thì kích thớc của sóng còn phụ thuộc vào độ sâu của vùng nớc, vào thời gian và khoảng cách tác động của gió Tất cả những điều xẩy ra này tạo

điều kiện khá thuận lợi cho ngời đi biển có thể ớc tính đợc sức gió mà không cần

đến sự hỗ trợ của các thiết bị

Sóng trên biển đợc trực tiếp gây ra bởi gió và có ít nhiều sự lăn tăn nhìn thấy đợc thì đợc gọi là sóng mặt biển (Sea waves) Với sức gió cấp 3 (7 đến 10 nơ) các đỉnh sóng bắt đầu vỡ ra, tạo ra bọt và các tia nớc Còn khi sóng ở ngoài xa vùng sóng gây ra bởi gió hoặc sóng do sự hỗn loạn cục bộ làm cho nó dịch chuyển đi một nơi khác, bề mặt chúng không bị vỡ , không gây nên bọt và chúng

có thể đạt đến độ cao và chiều dài lớn thì đợc gọi là sóng lừng (Swell waves) hay gọi đơn giản là lừng (Swell)

Sóng Trochoids

Mặc dù mỗi cơn sóng đều có sự chuyển động về phía trớc nhng mỗi phần

tử nớc tại bề mặt sóng lại chuyển động theo một quỹ đạo tròn nh là một Trochoids, với đờng kính ngang với độ cao sóng Kết quả là ở đỉnh sóng chuyển

động của mỗi phần tử là tiến về phía trớc còn tại hõm sóng nó lại quay ngợc trở lại tơng ứng với chuyển động của sóng Dới lớp bề mặt các phần tử nớc có chuyển động tơng tự, quỹ đạo của chúng nhỏ dần theo độ sâu, cho đến khi độ sâu bằng độ dài sóng thì không còn có sự chuyển động do sóng gây ra nữa

Sóng hỗn độn

Trên đại dơng chỉ trừ trờng hợp sóng lừng là không phụ thuộc hớng gió còn lại sóng trong bất kỳ một hệ thống đặc biệt nào hầu hết không bao giờ đồng nhất trong đặc tính của nó, mặc dầu sự vận động của chúng thờng xuyên phụ thuộc vào gió và ở phía cuối gió Khi gió bắt đầu thổi chuỗi sóng đợc tạo ra và bắt đầu chuyển động về phía cuối gió, nhng do sự hỗn loạn của gió cộng với các yếu tố khác một chuỗi sóng thờng chứa đựng các con sóng có độ dài, chu kỳ và

độ cao khác nhau, Kết quả là có một sự trộn lẫn không theo quy luật mà trong đó chỉ có một ít con sóng có hình dạng rõ rệt Ngoài ra sự hỗn độn tăng lên khi sóng mặt và sóng lừng cùng xuất hiện đồng thời, đôi khi cùng hớng và nhiều lúc khác

là tổng hợp của nhiều hớng khác nhau Trong những trờng hợp nh vậy rất khó

để xác minh nó là sóng mặt hay sóng lừng, sự cộng hởng (đồng bộ) giữa chúng

có thể gây ra một số cơn sóng rất lớn

Sóng nhóm

Gió tạo ra sóng vận động theo các nhóm, ở đây các sóng lớn là sự kết hợp của các con sóng nhỏ liên tiếp Vấn đề này rất quan trọng trong việc điều khiển tàu trong thời tiết xấu Việc xử lý phải dựa trên chu kỳ lắc ngang và lắc dọc của

tàu Khi chu kỳ lắc ngang của tàu nhỏ hơn chu kỳ của sóng, tàu sẽ có xu hớng làm cho boong tàu thăng bằng với bờ dốc của sóng, nh vậy nó có thể gây ra lắc dữ dội nhng nớc tràn lên mặt boong ít Khi chu kỳ lắc ngang của tàu lớn hơn chu

kỳ của sóng thì tàu có xu hớng làm dìm boong của nó vào trong sóng và nớc dễ dàng tràn lên boong hơn

Một tình trạng nguy hiểm có thể xẩy ra với sóng ngang khi mà chu kỳ lắc ngang của tàu trùng với chu kỳ của sóng Sự cộng hởng có thể gây nên kết quả lật tàu.

Đối với các tàu buôn cỡ lớn thì chu kỳ lắc ngang của tàu lớn hơn nhiều so với chu kỳ dài nhất của một con sóng, còn đối với các thuyền nhỏ có chu kỳ lắc ngang nhỏ hơn chu kỳ của sóng, cho nên cả hai trờng hợp hiếm khi sự cộng hởng

có thể xẩy ra

Sóng kỳ dị

Khi sóng lừng và sóng mặt di chuyển trên các hớng khác nhau, đỉnh của một số sóng có thể đến đồng thời tại một điểm Điều này có thể tạo nên một cơn sóng có độ cao không bình thờng Sự cộng hởng theo cùng một phơng pháp của các hõm sẽ tạo nên một hiện tợng mà đợc mô tả nh một cái lỗ trên đại dơng -Hole in the ocean

Các cơn sóng rất dốc và rất nguy hiểm đôi khi đợc thấy cùng với gió ở ngoài khơi bờ đông của Nam phi, phía nam của vịnh Durban, trong vùng lân cận của dòng hải lu Aghulas và trong dòng chảy ngợc gần bờ của nó Các sóng cuôn -Rollers ngoài khơi St Helena là một ví dụ khác của loại sóng kỳ dị

Khi các cơn sóng ở gần bờ biển, nó có thể gặp phải các dòng thuỷ triều

ng-ợc hớng và mạnh, hoặc chúng gặp các hệ thống sóng khác ngng-ợc chiều chúng có thể tạo nên những cơn sóng bất thờng (abnormal waves) Sóng bất thờng có thể xẩy bất kỳ nơi nào trên thế giới, khi nó có đủ các điều kiện để hình thành Sóng bất thờng có thể gây nên những nguy hiểm đặc biệt cho tât cả các loại tàu, kể cả các tàu lớn vì nó có độ cao bất thờng (có thể đến 20m) và rất dữ dội Vì vậy khi hành trình gần nhũng khu vực có cảnh báo về sóng bất thờng cần hết sc cẩn thận Các cảnh báo cho ở trong các xuất bản phẩm: Admiralty sailing direction và Ocean passage for the world, cũng nh ở một số hải đồ tỉ lệ lớn

Sóng bất thờng xuất hiện ở bờ biển Đông-nam của Nam phi là một ví dụ

điển hình, ở đây do có dòng hải lu Agulhas ven bờ rất mạnh là điều kiện thuận lơi cho việc xuất hiện sóng bất thờng: vào năm 1968 tại bờ biển phía đông-nam của nam phi đã xuất hiện một cơn sóng bất thờng làm chiếc tàu World Glory trọng tải 28300 grt bị gãy làm đôi và tất cả thuyền viên bị thiệt mạng

Sóng do núi lửa ngầm và động đất

Ttrên một số vùng của đại dơng có sự hoạt động của những núi lửa ngầm

và động đất Những hoạt động này của đại dơng đã gây nên những cơn sóng rất lớn, gây tổn thất nặng nề cho các tàu bè khi hành trình gần các khu vực đó Ví dụ vào năm 1969, một trận động đất ngầm xẩy ra với trung tâm cách Cabo de são Vicente của Bỉ khoảng 115 hải lý về phía tây-tây-nam đã gây thiệt hại đáng kể

cho các tàu hoạt động gần đó, đặc biệt chiếc tàu dầu Ida Knudssen (32000grt) ở cách trung tâm động đất 15 hải lý đã bị đánh đắm, tổn thất toàn bộ Hoặc vào tháng 9 năm 1952 một đợt núi lửa ngầm đột nhiên hoạt động ở vùng biển Nampo Shoto của Nhật bản đã gây ra nhiều thiệt hại , trong đó có chiếc tàu quan trắc của Nhật đã bị đắm khi đến khảo sát

Sóng thần (Tsunamis)

Tên gọi này có nguồn gốc từ Nhật bản có nghĩa là sóng bến cảng (Harbour wave), nhng do mức độ dữ dội của nó mà chúng ta thờng gọi là sóng thần Nó có nguyên nhân do động đất ngầm, nhng cũng có thể do núi lửa phun ngầm hoặc

sự lở đất ở bờ biển Trên biển sóng này khó có thể xác định đợc vì nó có độ dài

đến hàng trăm hải lý, trong khi độ cao thì nhỏ hơn 1 mét và tốc độ di chuyển thì khủng khiếp có thể đạt từ 300 đến 500 hải lý/giờ (nơ) Khi vào đến vùng nớc nông ven bờ nó trở nên ngắn và độ cao rất lớn , có thể đạt đến 20 mét nh đã đợc ghi nhận Đặc biệt ở những vùng bờ biển có hình chữ V sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sóng thần tăng cờng mức dữ dội của nó Những đợt sóng đầu tiên vào bờ hiếm khi có độ cao lớn, mà nó thờng theo nhóm với đỉnh sóng nhọn, sau đó mất dần cho đến 10 đến 40 phút sau một đợt sóng mới lại xuất hiện Đôi lúc những

đợt sóng cảnh báo đầu tiên tạo nên các hõm sóng làm cho mực nớc khu vực ảnh hởng bị hạ thấp xuống bất thờng Những ngời đi biển cần quan tâm đến các dấu hiệu đầu tiên này, và khi nhận định có thể có một đợt sóng thần (Tsunamis)

đang đến, nếu tàu đang neo đậu gần bờ hay trong cảng thì ngay lập tức phải cho tàu chạy hớng ra phía biển, cách xa bờ với khoảng cách phù hợp và ở khu vực có

độ sâu lớn Sóng thần có thể di chuyển trên một quãng đờng rất lớn trên đại

d-ơng, ví dụ đợt sóng thần xẩy ra vừa qua (cuối năm 2004), mặc dù trung tâm của

nó là ở Indonesia nhng nó đã ảnh hởng đến tận ấn độ và bờ đông của châu Phi, gây thiệt hại vô cùng to lớn về ngời và của trên cả hai lục địa

Kích thớc của sóng: Một con sóng có chu kỳ 2 giây sẽ có độ dài khoảng 6m độ cao khoảng 0.6m, nếu chu kỳ là 10 giây thì độ dài sẽ là 155m và độ cao khoảng 12m Tuy nhiên một sóng lừng dài khi không có gió có thể có chu kỳ 15 giây và

độ dài khoảng 355m, nhng độ cao chỉ khoảng 0,3m Độ cao sóng lớn nhất đợc ghi lại bởi báo cáo thời tiết của các tàu trong vòng 20 năm qua là 21m, đây có thể là cơn sóng kết hợp giữa sóng mặt và sóng lừng

Kích thớc của sóng phụ thuộc vào thòi gian tác động của gió Ban đầu nó còn ngắn và dốc, nhng nếu gió tiếp tục thổi trên cùng một hớng, nó sẽ trở nên dài hơn và độ cao của nó tăng lên

Sóng biển trong vùng nớc nông: Khi sóng biển đến vùng nớc nông, bắt đầu tại

độ sâu bằng nửa chiều dài sóng, tốc độ và độ dài của nó giảm xuống mặc dù độ cao của chúng vẫn tồn tại nh cũ, nhng sóng sẽ tan vỡ khi độ sâu bằng khoảng 1,5 lần độ cao của nó Khi tiến vào bờ biển gấp khúc sóng có khuynh hớng đổi hớng làm cho gờ phía trớc của nó trở nên song song với bờ biển Điều quan trọng cần nhớ là ở các vùng cạn và vùng lân cận nh ở biển bắc (North sea) , Baltic, mặc dầu

kích thớc của sóng không bằng kích thớc của sóng đại dơng nhng chúng thờng dốc và ngắn nên khá nguy hiểm

Các sóng ổn định nh sóng bán nhật triều, sóng địa chấn (còn gọi là sóng Tsunami ở bắc Thái bình dơng) gây ra bởi động đất ngầm hoặc núi lửa ngầm, còn có các sóng triều Tidal waves dịch chuyển phía trớc hoặc sau các cơn bão nhiệt đới Các sóng này có chu kỳ dài và thờng không có các cảnh báo, tác động của chúng đôi khi rất tai hại, chúng chỉ dịu đi khi đi vào vùng nớc nông

Các dòng triều: Một dòng triều chảy ngợc với hớng gió sẽ làm cho sóng dồn lên

và đỉnh sóng vỡ ra, ở cuối dòng triều có xu hớng làm biển dịu đi Khi dòng triều chảy mạnh có thể nguy hiểm vì nó làm cho sóng trở nên hỗn độn Những vùng

nh vậy đợc cho trên hải đồ và các hớng dẫn chạy tàu Các sóng trong một luồng chảy thờng đến từ nhiều hớng với rất ít sự cảnh báo Các dòng hải lu rất mạnh

đ-ợc thấy trong một số dòng triều (ví dụ dòng Portland và dòng Alderney) có thể gây khó khăn cho việc điều khiển các tàu có công suất bé

Giá trị thực tiễn của các yếu tố sóng: Thông tin về tình hình sóng trên đại dơng

là cần thiết cho các mục đích sau:

1.Hỗ trợ cho việc chuẩn bị và phát hành thông tin về chạy tàu theo thời tiết cho các tàu

2.Để nghiên cứu cách xử lý của các tàu trên biển và lựa chon tàu phù hợp

3.Để thiết kế và định hớng các cảng biển và các đập chắn sóng và thiết kế các dàn khoan trên biển

4.Để hỗ trợ cho việc dự báo tình trạng sóng ở các vùng bờ biển (chẳng hạn các khu neo trong)

5.Để phục vụ cho công tác nghiên cứu khí tợng và hải dơng học

Quan trắc sóng biển: Trong nhật ký boong ở trên tàu thờng có tập quán ghi chép

và mô tả tình trạng sóng biển, chẳng hạn sóng nhỏ hay biển êm (slight sea), sóng lừng mạnh (heavy swell - long swell) tơng tự cách diễn đạt thông thờng theo tập quán trong các thông báo thời tiết cho tàu biển để mô tả thực tế và dự báo sóng Một phơng pháp chính xác hơn của việc mô tả sóng của các tàu đợc lựa chọn (selected ship) là dùng các báo cáo thời tiết đã đợc mã hoá truyền đi bằng radio

đến các trạm khí tợng để báo cáo tình trạng sóng thực tế Các quan trắc nh vậy quả là khó khăn để có đợc độ chính xác cao đối với các tàu có buồng lái cao và tốc độ lớn, nhng các sĩ quan khí tợng của cảng sẽ cho ngời quan trắc tự nguyện các hớng dẫn và họ sẽ dần thành thạo trong qúa trình thực hành Các bản đồ thời tiết Synoptic đợc phát cho các tàu bằng Facsimile có kèm theo dự báo sóng, nó cho độ cao tính bằng mét nhng ít khi có cả chu kỳ

Tài liệu tham khảo:

1.Meteorology for Seafarers của tác giả C.R Burgess, Nhà xuất bản Brown, Son & Ferguson Ltd, London

2.Maritime Meteorology a guide for deck officers 3.The Mariners handbook (NP 100)