(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu mối quan hệ thực nghiệm giữa dao động mực nước ven biển với các tham số bão vùng biển ven bờ vịnh bắc bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đào Ngọc Mai NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ THỰC NGHIỆM GIỮA DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC VEN BIỂN VỚI CÁC THAM SỐ BÃO VÙNG BIỂN VEN BỜ VỊNH BẮC BỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đào Ngọc Mai NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ THỰC NGHIỆM GIỮA DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC VEN BIỂN VỚI CÁC THAM SỐ BÃO VÙNG BIỂN VEN BỜ VỊNH BẮC BỘ Chuyên ngành: Hải Dương học Mã số: 60440228 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Phạm Văn Huấn Hà Nội – Năm 2014 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu 11 1.3 Lựa chọn khu vực nghiên cứu 15 CHƯƠNG – CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Loại trừ thủy triều 21 2.2 Phương pháp hồi quy tuyến tính 24 2.2.1 Phương pháp hồi quy tuyến tính biến 24 2.2.2 Phương pháp hồi quy tuyến tính nhiều biến 25 2.3 Hệ số tương quan 26 CHƯƠNG – CƠ SỞ DỮ LIỆU 28 3.1 Cơ sở liệu mực nước 28 3.2 Cơ sở liệu bão 34 CHƯƠNG – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ THỰC NGHIỆM GIỮA DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC VEN BỜ VỚI CÁC THAM SỐ BÃO 38 4.1 Khái qt mơ tả định tính đợt nước dâng rút bão liên quan 38 4.2 Mối liên hệ nước dâng khoảng cách từ tâm bão đến trạm Hòn Dấu44 4.3 Mối liên hệ mực nước dâng cực đại trạm Hòn Dấu với áp suất tâm bão 53 4.4 Phân tích hồi quy tuyến tính nước dâng cực đại, nước dâng trung bình trạm quan trắc ven bờ với tham số bão 56 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Số lượng bão hay áp thấp nhiệt đới đổ vào đoạn bờ Việt Nam (1960-2009) 16 Bảng 2.1: Tổng hợp phương pháp phân tích thủy triều 22 Bảng 2.2: Ma trận tương quan yếu tố nhiệt độ nước biển khơng khí , độ ẩm tuyệt đối , độ ẩm tương đối khí áp , nhiệt độ trạm Hòn Dấu năm 1980 27 Bảng 3.1: Tình hình số liệu quan trắc mực nước trạm khu vực vịnh Bắc Bộ 28 Bảng 3.2: Trích file kết thống kê bão liên quan đến đợt nước dâng trạm Hòn Dấu 30 Bảng 3.3: Trích file kết thống kê bão liên quan đến đợt nước rút trạm Hòn Dấu 31 Bảng 3.4: Số đợt nước dâng theo cấp độ trạm Hòn Dấu (1980-2012) 32 Bảng 3.5: Số đợt nước rút theo cấp độ trạm Hòn Dấu (1980-2012) 32 Bảng 3.6: Số đợt nước dâng theo cấp độ trạm Hòn Ngư (1980-2008) 33 Bảng 3.7: Số đợt nước rút theo cấp độ trạm Hòn Ngư (1980-2008) 33 Bảng 3.8: Trích file số liệu bão thứ 89 số bão tương ứng với đợt nước dâng rút trạm Hòn Dấu 35 Bảng 3.9: Trích file số liệu bão khơng có thơng tin áp suất cực tiểu tên bão, có đặc trưng tốc độ gió cực đại 35 Bảng 3.10: Số lượng bão áp thấp nhiệt đới theo năm (1980-2009) 36 Bảng 3.11: Số bão mạnh năm (1980-2009) 37 Bảng 4.1: Các đợt nước dâng, rút hai trạm Hòn Dấu Hòn Ngư 43 Bảng 4.2: File số liệu đầu vào bão Charlotte (19/9/1962) 46 Bảng 4.3: Kết đồng hóa nước dâng trạm Hịn Dấu với khoảng cách di tính từ tâm bão Charlotte (19/9/1962) đến trạm quan trắc 47 Bảng 4.4: Kết đồng hóa nước dâng trạm Hịn Dấu với khoảng cách di tính từ tâm bão Jane (12/7/1971) đến trạm quan trắc 50 Bảng 4.5: Các bão thỏa mãn điều kiện thống kê 53 Bảng 4.6: Kết thống kê giá trị nước dâng cực đại áp suất tâm bão tương ứng với bão chọn 54 Bảng 4.7: Giá trị tham số bão tương ứng với mực nước dâng trạm Hòn Ngư (1980-2008) 58 Bảng 4.8: Giá trị tham số bão tương ứng với mực nước rút trạm Hòn Ngư (1980-2008) 59 Bảng 4.9: Giá trị tham số bão tương ứng với mực nước rút trạm Hòn Dấu (1980-2012) 59 Bảng 4.10: Giá trị tham số bão tương ứng với mực nước dâng trạm Hòn Dấu (1980-2012) 60 Bảng 4.11: Ma trận tương quan tham số trạm Hòn Ngư (nước dâng) 61 Bảng 4.12: Ma trận tương quan tham số trạm Hòn Ngư (nước rút) 61 Bảng 4.13: Ma trận tương quan tham số trạm Hòn Dấu (nước dâng) 61 Bảng 4.14: Ma trận tương quan tham số trạm Hòn Dấu (nước rút) 61 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình1.1: Quan hệ độ cao nước dâng trạm Hòn Dấu cấp gió bão điểm (105°48', 19°30') 15 Hình 1.2: Mơ tả khu vực nghiên cứu 18 Hình 3.1: Vị trí trạm mực nước khu vực vịnh Bắc Bộ 28 Hình 4.1: Đợt nước dâng ngày 23-25/8/1996 trạm Hòn Dấu 38 Hình 4.2: Đường bão ứng với đợt nước dâng ngày 23-25/8/1996 trạm Hòn Dấu 39 Hình 4.3: Đợt nước dâng ngày 26-31/8/1990 trạm Hòn Ngư 39 Hình 4.4: Đường bão ứng với đợt nước dâng lớn trạm Hòn Ngư 40 Hình 4.5: Đợt nước rút ngày 07-12/11/1990 trạm Hịn Dấu 40 Hình 4.6: Đường bão ứng với đợt nước rút lớn vào ngày 18/05/2007 trạm Hòn Dấu 41 Hình 4.7: Đợt nước rút ngày 16-21/05/2007 trạm Hịn Ngư 42 Hình 4.8: Đường bão ứng với đợt nước rút lớn trạm Hịn Ngư 42 Hình 4.9: Vị trí xuất nước dâng cực đại 44 Hình 4.10: Mối liên hệ bậc cao nước dâng với khoảng cách từ tâm bão tới trạm Hòn Dấu bão Charlotte năm 1962 48 Hình 4.11: Mối liên hệ bậc hai nước dâng với khoảng cách từ tâm bão tới trạm Hòn Dấu bão Charlotte năm 1962 49 Hình 4.12: Mối liên hệ bậc cao nước dâng trạm Hòn Dấu với khoảng cách từ tâm bão Jane đến trạm quan trắc năm 1971 51 Hình 4.13: Mối liên hệ tuyến tính bậc nước dâng với khoảng cách từ tâm bão đến trạm quan trắc bão Jane năm 1971 52 Hình 4.14: Mối liên hệ nước dâng cực đại trạm Hòn Dấu áp suất tâm 55 Hình 4.15: Nước dâng cực đại thực đo (liền nét) tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Ngư 62 Hình 4.16: Nước dâng trung bình thực đo (liền nét) tính tốn (gạch nối) trạm Hòn Ngư 63 Hình 4.17: Nước rút cực đại thực đo (liền nét) tính tốn (gạch nối) trạm Hòn Ngư 63 Hình 4.18: Nước rút trung bình thực đo (liền nét) tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Ngư 64 Hình 4.19: Nước dâng cực đại thực đo (liền nét) tính tốn (gạch nối) trạm Hòn Dấu 65 Hình 4.20: Nước dâng trung bình thực đo (liền nét) tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Dấu 66 Hình 4.21: Nước rút cực đại thực đo (liền nét) tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Dấu 66 Hình 4.22: Nước rút trung bình thực đo (liền nét) tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Dấu 67 MỞ ĐẦU Bão tượng thời tiết cực đoan có ảnh hưởng lớn tới đời sống kinh tế, xã hội khu vực ven biển hoạt động kinh tế biển Điều minh chứng qua nhiều số thống kê, qua nghiên cứu bão Việt Nam toàn giới Cơ chế phá hoại bão vùng đất liền chủ yếu tác động gió thổi làm hư hại sở vật chất nhà cửa, đường xá… Còn vùng ngập nước, chế phá hại có phần phức tạp ngồi gió cịn yếu tố độc lực khác sóng, dịng chảy mực nước Trong luận văn này, tác giả quan tâm tới dao động mực nước bão Với cách tư đơn giản, nhận định gió bão nguyên nhân gây tượng nước dâng rút Nhưng mối quan hệ thể nào? Các tham số liên quan tham số nào? Và thực tồn mối quan hệ đó, ứng dụng chúng tới đâu thực tế? Đó câu hỏi mà luận văn có nhiệm vụ trả lời Việc nghiên cứu tượng nước dâng bão đề cập tới nhiều Việt Nam phương pháp thường dùng sử dụng mơ hình số Phương pháp có ưu điểm mô diện rộng, thể tranh tổng thể chung Tuy nhiên, mức độ xác phụ thuộc vào nhiều yếu tố chủ quan khách quan khác Và đặc biệt tính địa phương cho khu vực khó thể qua tham số mơ hình Trong luận văn này, dựa sở liệu thu thập tác giả sử dụng phương pháp thống kê để lập mối quan hệ thực nghiệm tham số, hệ số mối quan hệ lập tham số địa phương đặc trưng cho khu vực nghiên cứu cụ thể Vịnh Bắc Bộ, từ hướng tới dự báo nước dâng theo thông tin bão CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Đặt vấn đề Nước dâng bão tượng tự nhiên nguy hiểm tính mạng tài sản nước ven biển có bão đổ Trên giới nhiều nơi bị ảnh hưởng nặng bão vùng vịnh Bengal, đặc biệt Bangladet (2 lần nước dâng năm 1970 1990 cao 7m, làm 400.000 người thiệt mạng), vùng biển Caribe (nước dâng cao ghi 8m, trận nước dâng bão FLORA, 5.000 người thiệt mạng), Mỹ (đã chịu trận nước dâng lớn đến 7,4 m), nước ven bờ biển Bắc chịu hậu nghiêm trọng trận nước dâng 1916, 1953, 1962, 1976 (trong bão 1953 Hà Lan 1.400 người chết, Anh 300 người chết) Nhật Bản, Triều Tiên, Trung Quốc chịu hậu nước dâng bão nặng nề (mực nước dâng cao tương ứng 3,6 m; 5,2 m; 3,2 m ) Còn nước ta, nước dâng bão ghi lịch sử sau:  Năm 1904 bão gây nước dâng lớn Mỹ Tho làm chết 5.000 người  Năm 1955, 1990 1996 Hải Phòng, 1982 Nghệ Tĩnh bão làm nước tràn qua đê, gây ngập lụt, phá hủy cầu cống, ruộng lúa cơng trình khác  Năm 1985 bão Cencil Huế - Bình Trị Thiên cũ, dâng nước, làm chết gần 1000 người, …  Năm 1989 nước dâng bão làm chết 352 người, tích 600 người  Năm 1990 nước dâng bão làm chết 356 người  Thống kê thiệt hại trực tiếp tỉnh vùng ven biển chịu ảnh hưởng bão số (Damrey, 27/10/ 2005) :  Thiệt hại vật chất bão gây nặng nề, tới 1.797 tỷ đồng  Thanh Hoá bị bão số tàn phá, làm thiệt hại tới 747 tỷ đồng Sơ tán 80.000 dân trước bão ập đến, người chết, người bị thương Tồn tỉnh có 3.500 ngơi nhà bị kéo sập, 72.000 nhà khác bị hư hỏng nặng 117 phòng bệnh viện, trạm xá bị đổ, 1.310 phòng học hư hại, 71.600 lúa thời kỳ trổ địng bị chìm nước  Tại Nam Định, số thiệt hại lên 517 tỷ đồng Gần 4.000 nhà bị ngập, hư hại, 80.000 m3 đất đá hệ thống thủy lợi bị sạt lở, 8.000 ao hồ nuôi thủy sản bị ngập hư hỏng  Tại tỉnh ven biển lại, tỉnh Quảng Ninh 38 tỷ đồng, Hải Phịng 53 tỷ đồng, Thái Bình 178 tỷ đồng, Ninh Bình 150 tỷ đồng, Nghệ An 48 tỷ đồng Khi thiết kế loại cơng trình biển cơng trình ven bờ cơng trình quai đê, lấn biển, xây dựng đê đập, cầu cảng, dàn khoan, kho bãi…người ta phải tính đến độ cao cần thiết, có mực nước dâng bão Khi xây dựng kế hoạch phòng tránh người ta phải biết đặc trưng khác trình nước dâng rút, thời điểm, địa điểm xảy nước dâng, rút cực trị Do cần phải nghiên cứu đưa đặc trưng chế độ dự báo tượng nước dâng, rút cho bão cụ thể Chính thế, nắm biết mối liên hệ nước dâng với tham số bão giúp ích nhiều việc tính tốn thiết kế loại cơng trình biển Trị số nước dâng bão nói chung trị số nước dâng cực đại bão gây nói riêng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cường độ gió bão, hướng gió bão tác động, tốc độ di chuyển bão, mức độ giảm khí áp tâm bão độ sâu vùng biển bão tới… Với điều kiện nhau, trước bão đổ bộ, bão di chuyển với tốc độ nhanh chậm khác gây trị số nước dâng cực đại lúc bão đổ khác Hay việc bão di chuyển theo hướng khác gây hướng gió khác trị số nước dâng cực đại khác Ở vùng ven biển Việt Nam gió bão có cường độ tới cấp 11, 12, hơn, tức gió bão có cường độ từ 29 m/s tới 33 m/s Gió bão làm cho mực nước ven biển dâng cao thêm lên tới m, m, m so 10 Từ mối liên hệ tuyến tính trên, ta thấy rằng, áp suất tâm giảm gây nước dâng cực đại khu vực ven bờ lớn Như vậy, để dự báo nước dâng cực đại theo giá trị áp suất tâm bão trạm Hòn Dấu ta dựa vào phương trình thể mối liên hệ tuyến tính bậc nước dâng cực đại áp suất tâm bão mà tác giả tìm Tức là, với bão thỏa mãn điều kiện thống kê, chúng có xu hướng làm giá trị nước dâng cực đại trạm Hòn Dấu lớn áp suất giảm tâm bão 4.4 Phân tích hồi quy tuyến tính nước dâng cực đại, nước dâng trung bình trạm quan trắc ven bờ với tham số bão Sau q trình nghiên cứu tính toán theo hướng xét mối liên hệ nước dâng rút với tham số bão, tác giả nhận thấy, mối liên hệ tìm chưa có nhiều giá trị cơng tác dự báo Vì tác giả tiến hành thiết lập mối liên hệ nước dâng rút trạm với nhiều tham số bão thay lúc đầu thiết lập mối liên hệ nước dâng rút với tham số bão Trong phần này, liệu dùng để tìm mối liên hệ hồi quy tuyến tính nhiều biến liệu mực nước quan trắc nhiều năm, liệu thủy triều, liệu mực nước dâng rút sau sử dụng phương pháp loại triều khỏi mực nước quan trắc thực tế trạm Hòn Dấu Hịn Ngư thơng tin bão gây ảnh hưởng tới mực nước khu vực vịnh Bắc Bộ Ở đây, bão tính ảnh hưởng tới mực nước thời gian bão xuất hiện, mực nước khu vực tính tốn dâng 50 cm rút 50 cm Cùng với số liệu mực nước, thủy triều dài ngày trên, trạm cịn có file lưu thơng tin bão ảnh hưởng tới mực nước trạm Với bão (làm nước dâng 50cm rút 50cm), tác giả thiết lập tham số bão như: Áp suất thấp tâm bão (Pmin): giá trị áp suất tâm bão nhỏ bão (một bão tính từ xuất Biển Đông đến 56 kết thúc) Với bão kèm với đợt nước dâng rút đáng kể, có giá trị Pmin tương ứng Đây tham số bão quan trọng, giá trị áp suất tâm bão giảm, bão mạnh, có nguy gây nước dâng khu vực ven bờ Áp suất trung bình tâm bão (Pmean): giá trị áp suất lấy trung bình tồn bão Mỗi bão ta chọn giá trị Pmean tương ứng Giá trị thể cách trung bình độ mạnh yếu bão, giúp ta nắm bắt cách chung nhất, khái quát bão phần dự đoán mức độ bão việc làm nước dâng khu vực ven bờ Vận tốc gió lớn (Vmax): Là giá trị vận tốc gió lớn tồn bão Tức bão xảy ra, với ốp quan trắc 06 một, có giá trị vận tốc gió cực đại, Vmax giá trị lớn số vận tốc gió cực đại Đây đặc trưng quan trọng việc đánh giá mạnh yếu bão, giá trị Vmax lớn bão mạnh, từ dự báo phần tác động bão đến việc nước dâng khu vực ven bờ Vận tốc gió trung bình (Vmean): giá trị vận tốc gió cực đại lấy trung bình toàn bão Giá trị thể mức độ trung bình tốc độ gió, từ ta biết cường độ bão chung nhất, dẫn đến đoán biết khả trung bình làm dâng nước khu vực ven bờ bão Xích ma hình chiếu vận tốc theo phương vĩ tuyến (Nworth): đặc trưng thể chiều dịch chuyển tốc độ dịch chuyển bão theo hướng vĩ tuyến Hình chiếu vận tốc theo phương vĩ tuyến mà lớn, chứng tỏ bão dịch chuyển theo phương vng góc với bờ nhanh Xích ma hình chiếu vận tốc theo phương kinh tuyến (Eworth): tương tự Nworth, Eworth đặc trưng bão thể tốc độ dịch chuyển bão theo phương kinh tuyến, tức phương song song với bờ Giá trị Eworth lớn bão dịch chuyển nhanh theo phương kinh tuyến 57 Từ tham số lập này, kết hợp với giá trị: + Nước dâng, rút cực đại (Rmax, Fmax): giá trị nước dâng (Rise), rút (Fall) lớn đợt nước dâng, rút đáng kể có kèm theo bão Giá trị cho biết mức độ nước dâng cao bão xảy khu vực trạm, từ hướng tới kế hoạch cơng tác phịng tránh tác hại nước dâng gây lên + Nước dâng, rút trung bình (Rmean, Fmean): giá trị trung bình mực nước dâng (Rise), rút (Fall) đợt nước dâng rút Giá trị thể mức độ trung bình độ cao nước dâng có bão Từ có nhìn chung để xây dựng phương án phịng tránh có bão xảy Ta có bảng số liệu với giá trị cho tham số bão thiết lập giá trị mực nước dâng rút trạm tương ứng: Bảng 4.7: Giá trị tham số bão tương ứng với mực nước dâng trạm Hòn Ngư (1980-2008) Rmax Rmean Pmin Pmean Eworth Nworth Vmax Vmean (cm) (cm) (mb) (mb) (km/h) (km/h) (knot) (knot) 88.1 45.1 994 998 30 -215 40 33 50.2 50.8 14.7 22.4 1002 1002 1002 1004 34 27 -43 25 25 25 20 50.6 18.3 967 974 119 -213 75 67 57.3 35.3 967 981 46 -242 75 58 133.3 70.1 987 998 60 -239 50 33 84.9 41 972 974 -30 70 68 54.6 30.9 916 942 93 -83 125 101 52.3 25.9 916 942 93 -83 125 101 68.7 37.9 927 936 10 -248 115 108 109.2 46.4 970 989 38 -239 70 46 56.9 40 993 1000 -35 -148 40 30 86.2 23.8 982 996 140 -368 55 33 56.2 18.4 982 992 13 -165 55 41 58 Bảng 4.8: Giá trị tham số bão tương ứng với mực nước rút trạm Hòn Ngư (1980-2008) Fmax Fmean Pmin Pmean Eworth Nworth Vmax Vmean (cm) (cm) (mb) (mb) (km/h) (km/h) (knot) (knot) -74.6 -28.3 1000 1000 57 -111 30 30 -61.4 -29.7 984 997 101 -83 55 34 -65.7 -40.6 954 975 134 -270 90 65 -52.7 -32.5 967 974 119 -213 75 67 -96.5 -32.7 954 969 -43 -140 90 73 -70.8 -19.5 954 969 -43 -140 90 73 -50.1 -15.3 954 969 -43 -140 90 73 -57.1 -21.3 944 944 17 -19 100 100 -59 -24.6 944 944 17 -19 100 100 -61.2 -22.3 972 974 -30 70 68 -54 -31.6 997 997 -15 35 35 -65.7 -29.5 933 945 -98 -191 110 99 -74.1 -25.9 949 949 14 -180 95 95 -57.1 -25.9 970 989 38 -239 70 46 -70.5 -42.3 948 970 151 -103 100 70 Bảng 4.9: Giá trị tham số bão tương ứng với mực nước rút trạm Hòn Dấu (1980-2012) Fmax Fmean Eworth Nworth Vmax Vmean (cm) (cm) (km/h) (km/h) (knot) (knot) -72.7 -41.8 -11 -231 90 70 -56.2 -29.2 -6 -185 45 33 -52.2 -24.2 0 35 35 -50.7 -21.6 108 -420 80 80 59 Bảng 4.10: Giá trị tham số bão tương ứng với mực nước dâng trạm Hòn Dấu (1980-2012) Rmax (cm) 67 57 52 68.9 65.6 60.7 62.3 121.9 51.5 117.7 90.8 54.6 60.5 52.6 58.6 56.3 55.3 115.1 58.4 55.3 66.8 52.2 50.7 53 58 Rmean (cm) 35.1 36.9 24.9 41.2 33.2 39 19.4 54.4 21.3 52.9 48 27.9 37.3 35 22.1 33.7 30.9 56.8 25 31.7 34.2 27.1 18.5 32.6 35.3 Pmin (mb) 994 927 984 954 954 958 967 991 980 987 954 927 933 933 970 993 982 963 974 1000 993 982 996 963 963 Pmean (mb) 998 957 995 975 959 965 981 996 980 998 971 936 945 945 989 1000 995 972 994 1005 1001 984 1003 963 963 Eworth (km/h) 24 22 11 160 39 52 42 20 43 -11 12 -99 -99 34 -35 94 190 21 48 -9 39 20 105 105 Nworth (km/h) -187 -233 20 -364 -126 -169 -214 -94 -213 -231 -226 -185 -185 -222 -148 -310 -381 -210 -2 -135 -240 -54 -251 -251 Vmax (knot) 40 115 55 90 90 85 75 45 60 50 90 115 110 110 70 40 55 80 65 30 35 55 35 80 80 Vmean (knot) 33 86 35 65 85 78 58 36 60 33 70 108 99 99 46 30 37 68 39 23 28 53 25 80 80 Từ bảng 4.7 đến bảng 4.10 nhận thấy tập số liệu thống kê khơng nhiều Với trạm Hịn Ngư, có 14 dòng số liệu (nước dâng) 15 dòng số liệu (nước rút) Còn với trạm Hòn Dấu, lượng số liệu cịn Trường hợp nước dâng có 25 dịng số liệu, với trường hợp nước rút có 04 dịng số liệu Dưới bảng ma trận tương quan tương ứng với trường hợp nước dâng, nước rút hai trạm Hòn Ngư Hòn Dấu (bảng 4.11 đến 60 bảng 4.14) Từ bảng ma trận tương quan lập được, ta có nhìn tổng quan mối liên hệ chúng Bảng 4.11: Ma trận tương quan tham số trạm Hòn Ngư (nước dâng) Rmax Rmean Pmin Pmean Eworth Nworth Rmax 1.00 0.84 0.29 0.30 -0.35 -0.22 Rmean 0.84 1.00 0.12 0.11 -0.17 -0.43 Pmin 0.29 0.12 1.00 1.00 -0.13 0.23 Pmean 0.30 0.11 1.00 1.00 -0.18 0.25 Eworth -0.35 -0.17 -0.13 -0.18 1.00 -0.16 Nworth -0.22 -0.43 0.23 0.25 -0.16 1.00 Vmax Vmean -0.35 0.34 -0.16 0.15 -0.99 0.99 -0.99 0.99 0.21 0.21 -0.23 0.24 Bảng 4.12: Ma trận tương quan tham số trạm Hòn Ngư (nước rút) Fmax Fmean Pmin Pmean Eworth Nworth Fmax 1.00 0.32 0.09 0.08 0.12 0.21 Fmean 0.32 1.00 -0.37 -0.34 -0.27 -0.14 Pmin 0.09 -0.37 1.00 1.00 -0.24 0.22 Pmean 0.08 -0.34 1.00 1.00 -0.26 0.20 Eworth 0.12 -0.27 -0.24 -0.26 1.00 -0.10 Nworth 0.21 -0.14 0.22 0.20 -0.10 1.00 Vmax -0.12 0.35 -0.99 -0.99 0.24 -0.25 Vmean 0.11 0.33 0.99 0.99 0.25 0.24 Bảng 4.13: Ma trận tương quan tham số trạm Hòn Dấu (nước dâng) Rmax Rmean Pmin Pmean Eworth Nworth Rmax 1.00 0.85 0.18 0.18 0.14 -0.07 Rmean 0.85 1.00 -0.07 -0.07 0.21 -0.17 Pmin 0.18 -0.07 1.00 1.00 -0.23 0.30 Pmean 0.18 -0.07 1.00 1.00 -0.24 0.30 Eworth 0.14 0.21 -0.23 -0.24 1.00 -0.39 Nworth -0.07 -0.17 0.30 0.30 -0.39 1.00 Vmax -0.17 0.08 -0.99 -0.99 0.25 -0.28 Vmean 0.18 0.08 0.99 1.00 0.26 0.29 Bảng 4.14: Ma trận tương quan tham số trạm Hòn Dấu (nước rút) Fmax Fmean Eworth Nworth Fmax 1.00 0.65 0.26 0.17 Fmean 0.65 1.00 0.09 -0.21 Eworth 0.26 0.09 1.00 0.23 Nworth 0.17 -0.21 0.23 1.00 Vmax 0.45 0.34 0.17 -0.37 Vmean 0.44 0.34 0.19 -0.37 Từ bảng ma trận tương quan trên, ta nhận thấy hệ số tương quan nước dâng, rút cực đại (Rmax, Fmax), hay nước dâng rút trung bình (Rmean, Fmean) với yếu tố độc lập (Pmin, Pmean, Vmax, Vmean, Nworth, Eworth) nhỏ, chứng tỏ yếu tố phụ thuộc có mối phụ thuộc vào nhiều đặc trưng bão, 61 phụ thuộc chặt chẽ vào riêng tham số bão Vì vậy, tác giả tiến hành phân tích mối phụ thuộc hồi quy nhiều biến chúng Mối phụ thuộc hồi quy nhiều biến thể chi tiết qua phương trình hồi quy hình (từ hình 4.15 đến hình 4.22) Trạm Hịn Ngư + Phương trình hồi quy tuyến tính nước dâng cực đại Rmax: = 2944.014 − 1.899 − 0.943 − 0.922 + 0.826 − 0.682 − 3.153 Hệ số tương quan chung: R = 0.61 Số hiệu bão (n) Hình 4.15: Nước dâng cực đại thực đo (liền nét) nước dâng cực đại tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Ngư + Phương trình hồi quy tuyến tính nước dâng trung bình Rmean: = 1029.718 + 6.292 − 0.824 − 7.271 + 5.925 Hệ số tương quan chung: R = 0.61 62 − 1.143 − 6.788 Số hiệu bão (n) Hình 4.16: Nước dâng trung bình thực đo (liền nét) nước dâng trung bình tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Ngư + Phương trình hồi quy tuyến tính nước rút cực đại Fmax: = −1022.294 − 7.958 + 0.813 + 8.903 − 10.334 + 0.47 + 11.094 Hệ số tương quan chung: R = 0.45 Số hiệu bão (n) Hình 4.17: Nước rút cực đại thực đo (liền nét) nước rút cực đại tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Ngư 63 + Phương trình hồi quy tuyến tính nước rút trung bình Fmean: = 1851.196 − 0.7 + 6.672 − 2.546 − 0.23 − 0.211 + 8.006 Hệ số tương quan chung: R = 0.76 Số hiệu bão (n) Hình 4.18: Nước rút trung bình thực đo (liền nét) nước rút trung bình tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Ngư Từ kết trạm Hòn Ngư thể qua phương trình hình vẽ (từ hình 4.15 đến hình 4.18) trên, ta nhận thấy tăng lên đáng kể hệ số tương quan chung Cụ thể với nước dâng cực đại nước dâng trung bình trạm Hịn Ngư, hệ số tương quan chung tăng lên đến 0.61 thay hệ số tương quan 0.2 hay 0.3 bảng ma trận tương quan (xem bảng 4.11) Với nước rút cực đại nước rút trung bình, ta nhận thấy diễn biến tương tự Ban đầu theo ma trận tương quan (xem bảng 4.12), hệ số tương quan tham số 0.12, 0.21…rất nhỏ, hệ số tương quan chung tăng lên thành 0.45, riêng với nước rút trung bình, hệ số tương quan chung lên đến 0.76 64 Như vậy, với chuỗi số liệu lớn hơn, chất lượng thơng tin bão tốt ta hy vọng mối liên hệ nước dâng, rút với tham số bão có chặt chẽ tốt Trạm Hòn Dấu + Phương trình hồi quy tuyến tính nước dâng cực đại Rmax: = 1015.104 + 5.95 − 0.296 − 6.875 + 5.237 + 0.421 − 6.103 Hệ số tương quan chung: R = 0.34 Số hiệu bão (n) Hình 4.19: Nước dâng cực đại thực đo (liền nét) nước dâng cực đại tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Dấu + Phương trình hồi quy tuyến tính nước dâng trung bình Rmean: = 137.281 + 4.236 − 0.233 − 4.339 + 3.26 Hệ số tương quan chung: R = 0.34 65 + 0.117 − 3.341 Số hiệu bão (n) Hình 4.20: Nước dâng trung bình thực đo (liền nét) nước dâng trung bình tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Dấu + Phương trình hồi quy tuyến tính nước rút cực đại Fmax: = −67.169 + 0.16 + 0.317 + 1.381 − 1.107 Hệ số tương quan chung: R = 0.60 Số hiệu bão (n) Hình 4.21: Nước rút cực đại thực đo (liền nét) nước rút cực đại tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Dấu 66 + Phương trình hồi quy tuyến tính nước rút trung bình Fmean: = −36.009 + 0.063 − 0.076 + 0.287 − 0.191 Hệ số tương quan chung: R = 0.36 Số hiệu bão (n) Hình 4.22: Nước rút trung bình thực đo (liền nét) nước rút trung bình tính tốn (gạch nối) trạm Hịn Dấu Tương tự trạm Hòn Ngư, với trạm Hòn Dấu, ta nhận thấy hệ số tương quan chung tăng lên đáng kể Các mối phụ thuộc thể rõ qua phương trình hồi quy tuyến tính hình vẽ (từ hình 4.19 đến hình 4.22) Cụ thể với nước dâng cực đại nước dâng trung bình trạm Hòn Dấu, ban đầu theo ma trận tương quan tìm (xem bảng 4.13), hệ số tương quan với tham số bão 0.18, -0.07…, sau xét mối liên hệ hồi tuyến tính, hệ số tương quan chung tăng lên thành 0.34 Đặc biệt với mối liên hệ hồi quy nước rút cực đại với tham số bão, hệ số tương quan chung lên đến 0.6 Với xu hướng vậy, ta hồn tồn hy vọng vào mối liên hệ tốt hơn, chặt chẽ mực nước cực trị với tham số bão ta có chuỗi số liệu lớn hơn, chất lượng thông tin bão tốt tương lai 67 KẾT LUẬN Luận văn thu thập, chỉnh lý số liệu mực nước thực đo trạm Hòn Dấu Hòn Ngư từ năm 1980 đến sở liệu bão từ năm 1980 đến năm 2009, nghiên cứu chế quy trình tính tốn mực nước cực trị bão có tính đến ảnh hưởng nước dâng bão vừa có ý nghĩa khoa học, vừa có ý nghĩa thực tiễn, phục vụ thiết thực cho hoạt động công tác dự báo nước dâng khu vực ven bờ trạm Hòn Dấu, Hòn Ngư Đã xác định mối liên hệ tuyến tính nước dâng trạm Hịn Dấu với khoảng cách từ tâm bão tới trạm quan trắc Từ đó, ta kết luận bão di chuyển sâu vào khu vực gần bờ làm mực nước dâng cao, nhiên quy luật khơng hồn tồn với bão Như bão Charlotte năm 1962 di chuyển đến khoảng cách cách bờ chừng 400km, dao động mực nước khu vực ven bờ có xu hướng rút xuống bão di chuyển vào gần bờ thay dâng cao quy luật thường thấy Xác định mối liên hệ tuyến tính bậc nước dâng cực đại với áp suất tâm bão Từ ta đưa kết luận áp suất tâm bão giảm làm cho mực nước khu vực ven bờ dâng cao Luận văn thống kê đợt nước dâng, rút mực nước hai trạm Hịn Dấu, Hịn Ngư kèm theo tìm bão tương ứng với đợt nước dâng, rút đáng kể hai trạm Luận văn xác định mối liên hệ hồi quy tuyến tính mực nước cực trị hai trạm Hòn Ngư Hòn Dấu với tham số bão tác giả lựa chọn như: áp suất thấp tâm bão ( gió cực đại ( ), tốc độ gió trung bình ( theo phương vĩ tuyến ( tuyến ( ), áp suất trung bình ( ), tốc độ ), xích ma hình chiếu tốc độ gió ), xích ma hình chiếu tốc độ gió theo phương kinh ) Kết cho thấy mối liên hệ hồi quy tuyến tính nhiều biến cho ta mối liên hệ chặt chẽ hồi quy đơn biến Từ mối liên hệ lập với 68 tham số bão mà tác giả lựa chọn có giá trị làm sở tham khảo cho nghiên cứu tương đương khác Các mối liên hệ mực nước cực trị với tham số bão luận văn kết nghiên cứu bước đầu tác giả Trong tương lai, với sở liệu phong phú hơn, thông tin bão nhiều hơn, chất lượng phương trình hồi quy tin cậy có ý nghĩa dự báo 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trương Văn Bốn (2006), Mô triều, nước dâng vùng ven biển Bắc gió mùa, Viện Khoa học Thủy Lợi, Hà Nội Lê Hồng Cầu (2008), Nghiên cứu biến động điều kiện số yếu tố hải dương ảnh hưởng đến suất khai thác số lồi cá đáy có giá trị kinh tế làm sở khoa học phục vụ dự báo khai thác hải sản vùng biển phía tây vịnh Bắc Bộ, Viện Nghiên cứu Hải sản, Hải Phòng Lương Phương Hậu, Hồng Xn Lượng, Nguyễn Sĩ Ni (2001), Cơng trình bảo vệ bờ biển hải đảo, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Phạm Văn Huấn (2002), Động lực học biển: Phần – Thủy triều, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Phạm Văn Huấn (2010), Phương pháp thống kê Hải Dương học, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Website: http://www.thoitietnguyhiem.net – (Trung tâm tư liệu khí tượng Thủy văn) Website: http://weather.unisys.com – (Cơ quan dự báo bão, áp thấp nhiệt đới Mỹ) 70 ... hành nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu mối quan hệ thực nghiệm dao động mực nước ven biển với tham số bão vùng biển ven bờ vịnh Bắc Bộ? ??cho luận văn Thạc sỹ mình, để mong mỏi tìm mối liên hệ cụ thể nước. .. Đào Ngọc Mai NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ THỰC NGHIỆM GIỮA DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC VEN BIỂN VỚI CÁC THAM SỐ BÃO VÙNG BIỂN VEN BỜ VỊNH BẮC BỘ Chuyên ngành: Hải Dương học Mã số: 60440228 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA... tâm bão, áp suất thấp tâm… Kết mối liên hệ tác giả trình bày chi tiết chương luận văn 37 CHƯƠNG – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ THỰC NGHIỆM GIỮA DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC VEN BỜ VỚI CÁC THAM SỐ BÃO