NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CẢNH BÁO DỊ THƢỜNG MỰC NƢỚC VEN BỜ BIỂN VIỆT NAM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM TRÍ THỨC NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CẢNH BÁO DỊ THƢỜNG MỰC NƢỚC VEN BỜ BIỂN VIỆT NAM (Tên xin điều chỉnh: Nghiên cứu nƣớc dâng bão gió mùa khu vực ven bờ vịnh Bắc Bộ phục vụ công tác dự báo nƣớc dâng Việt Nam) Chuyên ngành: Hải dƣơng học Mã số: 9440228.01 (DỰ THẢO) TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HẢI DƢƠNG HỌC Hà Nội - 2020 Cơng trình đƣợc hồn thành tại: Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Đinh Văn Mạnh PGS TS Nguyễn Bá Thủy Phản biện 1: Phản biện 2: Luận án đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Cơ sở họp Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội vào hồi … … ngày … tháng … năm 2020 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ảnh hƣởng biến đổi khí hậu phạm vi toàn cầu diễn phức tạp hậu tạo thay đổi mực nƣớc biển đại dƣơng Một ảnh hƣởng quan trọng biến đổi khí hậu xuất bão có cƣờng độ mạnh/ siêu bão đổ vào ven biển nƣớc ta thay đổi bất thƣờng yếu tố khí tƣợng Kèm theo tƣợng nƣớc dâng vùng ven bờ gây ngập úng ảnh hƣởng trực tiếp đến đời sống dân cƣ tỉnh ven biển, gây trở ngại lớn công tác phòng, chống thiên tai địa phƣơng Sử sách ghi lại nhiều thảm họa nhân loại nƣớc dâng bão gây nên, xảy vào lúc nƣớc lớn (triều cƣờng), với sóng bão có độ cao cỡ đến chục mét, tổng hợp lại tai họa thật khơn lƣờng Một vài thảm họa lớn kể đến là: Tháng 1/1953 bão lớn gây ngập lụt nặng nề cho khu vực rộng lớn bao gồm Hà Lan, Đan Mạch, Anh Scotland Nƣớc dâng xảy vào lúc triều cao, áp suất thấp tạo mực nƣớc biển cao 5,6 m số địa phƣơng Hàng nghìn ngƣời chết tích thảm họa nƣớc dâng vào thời điểm triều cƣờng [22] Gần hơn, bão Katrina (2005) đổ vào Thành phố New Orleans, Bang Louisiana, Mỹ với tốc độ gió bão lên tới 70 m/s, gây nƣớc dâng tới 6,0 m, làm chết 1.800 ngƣời (chủ yếu nƣớc dâng gây ngập lụt) làm thiệt hại tới 81 tỷ đô la Mỹ [19] Bão Nargis (2008) đổ vào Myanmar, bão gây thƣơng vong ngƣời nhiều lịch sử Myanmar, số ngƣời chết tích lên tới 100 nghìn ngƣời, thiệt hại khoảng 10 tỷ đô la [20] Siêu bão Haiyan cấp 17 (2013) tràn vào phía đơng Phillipines gây nƣớc dâng bão tới 5,0 m, làm 6.300 ngƣời chết, phá hủy 90% thành phố Tacloban, thiệt hại hàng tỷ đô la Mỹ [44] Vùng ven biển Bắc Bộ nơi tập trung dân cƣ có nhiều hoạt động kinh tế-xã hội quan trọng Đây khu vực thƣờng xuyên phải đối mặt với rủi ro thiên tai có nguồn gốc khí tƣợng thủy văn nhƣ bão, gió mùa nƣớc dâng Trong khứ, có nhiều bão mạnh đổ gây nƣớc dâng cao dải ven biển Bắc Bộ, nhƣ bão Kelly (1981) gây nƣớc dâng Lệch Gép-Nghệ An 3,3 m, bão Ceicil (1985) gây nƣớc dâng 2,5 m Thừa Thiên Huế gây ngập lụt diện rộng dọc bờ biển miền Trung cƣớp sinh mạng khoảng nghìn ngƣời, bão Frankie (1986) gây nƣớc dâng tới 3,2 m Thái Bình, bão Dan (1989) gây nƣớc dâng 3,6 m Cửa Việt làm thiệt mạng 350 ngƣời tích 600 ngƣời, bão Niki (1996) gây nƣớc dâng 3,1 m Hải Hậu-Nam Định … [11] Một số bão đổ vào thời điểm triều cƣờng, nhƣ bão Washi (2005), bão Damrey (2005) gây nƣớc dâng cao, ngập lụt, làm vỡ số tuyến đê biển Hải Phòng Nam Định [17, 36] Gần nhất, bão số (năm 2013) đổ gió đạt cấp 8, nhƣng vào thời điểm triều cƣờng kết hợp nƣớc dâng đạt tới 1,0 m gây ngập lụt số vùng trũng ven biển Hải Phòng Nguyên nhân gây tƣợng nƣớc dâng đƣợc tập trung nghiên cứu nhiều nơi giới, cho thấy: bão/ ATNĐ, tƣợng nƣớc dâng cịn gió mùa mạnh nhiễu động khí áp thơng qua tác động trực tiếp bề mặt biển gián tiếp nhƣ nƣớc dâng ứng suất sóng … Tại Việt Nam, nghiên cứu nƣớc dâng đạt đỉnh xuất trƣớc sau bão đổ nƣớc dâng gió mùa chƣa đƣợc quan tâm nhiều Tuy nhiên, có nhiều đợt nƣớc dâng cao (trên 0,5 m) mà nguyên nhân chƣa đƣợc phân tích làm rõ, phải kể đến tƣợng nƣớc dâng cao trạm Hòn Dấu sau bão Kalmaegi-14 đổ vào ven biển Quảng Ninh Nƣớc dâng tới 1,0 m, kết hợp với lúc thủy triều lên cao sóng lớn gây ngập lụt nặng nề khu vực ven biển Đồ Sơn (Hải Phòng) Hiện tƣợng nƣớc dâng cao xảy vào ngày 20/9/2005, tức trƣớc thời điểm bão Damrey đổ 10 ngày, trạm Hòn Dấu Hòn Ngƣ ghi nhận nƣớc dâng cao 1,0 m mà không rõ nguyên nhân Hiện tƣợng triều cƣờng xảy vùng biển Nghệ An, xuất đợt hoạt động gió mùa đông bắc Biển Đông từ ngày 26/10-02/11/2017, gây ngập lụt nặng nề khu vực ven biển Cửa Lị-Nghệ An Với phân tích trên, cho thấy: cần thiết phải nghiên cứu nƣớc dâng đạt đỉnh xuất trƣớc sau bão đổ nƣớc dâng gió mùa dải ven biển Bắc Bộ để làm rõ nguyên nhân, nhằm giảm nhẹ thiệt hại thiên tai nâng cao chất lƣợng cơng tác phịng chống lụt bão Mục tiêu nghiên cứu luận án Luận án “Nghiên cứu sở khoa học cảnh báo dị thường mực nước ven bờ biển Việt Nam” đƣợc lựa chọn với mục tiêu sau: Trên sở phân tích số liệu đo đạc mực nƣớc, thống kê nhận định đặc điểm tƣợng nƣớc dâng bão nƣớc dâng gió mùa dải ven biển Bắc Bộ Sử dụng mơ hình số trị để phân tích làm rõ nguyên nhân gây nên tƣợng nƣớc dâng đạt đỉnh xuất sau bão đổ bộ, phân tích đặc điểm nƣớc dâng gió mùa dải ven biển Bắc Bộ, nhằm phục vụ cảnh báo sớm tƣợng Phạm vi đối tƣợng nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Nƣớc dâng bão nƣớc dâng gió mùa - Phạm vi nghiên cứu: khu vực ven biển Bắc Bộ (từ vĩ độ 16o00’N-21o30’N, từ kinh độ 105o40’E-110o00’E) Điểm luận án - Các đợt nƣớc dâng đáng kể ( 75 cm) trạm đo hải văn chủ yếu bão gây nên, trạm Hịn Dấu trạm Sơn Trà nƣớc dâng bão chủ yếu (chiếm 90%) Số đợt nƣớc dâng đạt từ 75 cm trở lên xuất trạm Hòn Ngƣ nhiều nhất, nguyên nhân gây nên đợt nƣớc dâng chủ yếu (do bão gây nên 29%, 71% nguyên nhân bão) Trong giai đoạn từ 1960-2018, ven biển Bắc Bộ, tần suất xuất nƣớc dâng bão 64,5%, gió mùa 26,1%, nguyên nhân khác 9,4% - Phần lớn nƣớc dâng cực đại xảy phía bên phải vị trí bão đổ Tuy nhiên, ghi nhận đƣợc nƣớc dâng đáng kể xuất sau xa vị trí bão đổ vịnh Bắc Bộ lan truyền nƣớc dâng bão Ngoài ra, nguyên nhân gây nên tƣợng nƣớc dâng đạt đỉnh xuất sau bão đổ tồn trƣờng gió mạnh sau bão - Trƣờng gió hƣớng đơng bắc mùa đơng gây nƣớc dâng lớn trƣờng gió hƣớng khác vùng biến vịnh Bắc Bộ Các đợt gió mùa đơng bắc cấp 6-7 trở gây dao động mực nƣớc với chu kỳ khoảng 6-10 giờ; biên độ dao động từ 40-60 cm Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: góp phần hồn thiện nghiên cứu nƣớc dâng, phân tích làm rõ nguyên nhân tƣợng nƣớc dâng đạt đỉnh xuất sau bão đổ bộ, nghiên cứu đặc trƣng nƣớc dâng gió mùa dải ven biển Bắc Bộ - Ý nghĩa thực tiễn: nhằm xác định nguyên nhân, diễn biến tƣợng nƣớc dâng đạt đỉnh xuất trƣớc sau bão đổ nƣớc dâng gió mùa dải ven biển Bắc Bộ; phục vụ dự báo ứng phó thiên tai nƣớc dâng Cấu trúc luận án - Mở đầu: - Chương 1: Tổng quan nghiên cứu nƣớc dâng: - Chương 2: Thu thập số liệu sở phƣơng pháp phân tích, tính tốn nƣớc dâng: - Chương 3: Một số đặc điểm nƣớc dâng bão gió mùa ven biển Bắc Bộ qua phân tích số liệu thực đo: - Chương 4: Nghiên cứu nƣớc dâng bão nƣớc dâng gió mùa phƣơng pháp mơ hình số trị - Kết luận: CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ NƢỚC DÂNG 1.1 Nghiên cứu nƣớc dâng ngồi nƣớc Cơng thức bán thực nghiệm: Ippen Hallenrman (1966) tính nƣớc dâng theo vận tốc gió, đà gió, hƣớng gió độ sâu biển Phƣơng pháp đơn giản nhƣng độ xác thấp [26] Phƣơng pháp biểu đồ: Yang (1970) xây dựng biểu đồ quan hệ số liệu quan trắc nƣớc dâng bão với tham số bão [41] Phƣơng pháp mơ hình số trị: (Mơ hình loại 2D, 3D); Các mơ hình phổ biển: SPLASH, SLOSH, Delft-3D, MIKE POM, ROMS, MECCA, SuWAT Năm 2007, Sooyoul Kim cộng xây dựng mơ hình dự báo nƣớc dâng bão tích hợp thủy triều sóng biển (Surge Wave and Tide - SuWAT) có thiết kế lƣới lồng để tính toán nƣớc dâng bão [30] Một số trƣờng hợp nƣớc dâng đạt đỉnh xuất sau bão đổ bộ, nhƣ nƣớc dâng sau bão: Vera-86, Dinah-87, Caitlin-91, Mireille-91, Rusa-02, Maemi-03, Songda-04 đổ vào ven biển miền Trung Nhật Bản [32]; Trƣờng hợp nƣớc dâng đạt đỉnh xuất trƣớc bão đổ bộ, nhƣ nƣớc dâng trƣớc bão Iker-08 đổ vào bắc bang Texas [29] Nghiên cứu nƣớc dâng gió mùa: Nghiên cứu Tkalich cộng (2013) trạm thủy triều Tanjong Pagar - Singapor, cho thấy: nƣớc dâng gió mùa đơng bắc trung bình cao khoảng 30 cm gió mùa tây nam Biển Đơng (trung bình khoảng 20 cm) [37] Tại Malaysia, nhiều đợt gió mùa đông bắc mạnh kéo dài, số khu vực ven biển bên phía Biển Đơng ghi nhận nƣớc dâng gió mùa cao tới 50 cm [38] 1.2 Nghiên cứu nƣớc dâng nƣớc Các dạng mơ hình nhƣ: mơ hình tự xây dựng (TSIM), mã nguồn mở (POM, ROMS, GHER, CTS, JMA, SuWAT) thƣơng mại (Mike, Delft, SMS): Các nghiên cứu Bùi Xuân Thông (1996, 2000); Đinh Văn Mạnh (2000); Phùng Đăng Hiếu (2014) Các kết tính tốn đáp ứng đƣợc yêu cầu dự báo độ xác tính kịp thời dự báo [8, 13, 17, 18] Nguyễn Thọ Sáo (2008): dự báo NDB ven biển VN mơ hình Delft3D Đỗ Đình Chiến (2015) sử dụng chƣơng trình SuWAT Nhật Bản SWAN để nghiên cứu nƣớc dâng bão có xét đến ảnh hƣởng thủy triều sóng biển [2] Nghiên cứu nƣớc dâng bão khu vực ven bờ vịnh Bắc Bộ: Lê Trọng Đào (1999) sử dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn để tính tốn đồng thời thuỷ triều nƣớc dâng bão Kết quả, cho thấy: ảnh hƣởng thủy triều tới nƣớc dâng bão đáng kể [3] Nguyễn Vũ Thắng (1999) tính tốn dự báo nƣớc dâng bão cho khu vực ven biển Hải Phịng có đƣợc kết ban đầu nhƣ đƣa quy trình xây dựng sơ đồ dự báo nƣớc dâng bão cho khu vực [15] Nguyễn Xuân Hiển (2013) sử dụng ADCIRC Mỹ, SWAN Hà Lan để nghiên cứu nƣớc dâng bão nƣớc dâng sóng bão cho khu vực biển ven bờ Hải Phòng [5] Nghiên cứu nƣớc dâng gió mùa: Nghiên cứu đề tài 48B.02.02 ngồi bão, gió mùa gây nƣớc dâng đáng kể [11] Phan Thanh Minh Lê Thị Xuân Lan (2011) nghiên cứu tƣợng triều cƣờng Thành phố Hồ Chí Minh đƣợc gắn liền với ngày có gió mùa mạnh, ngun nhân khơng khí lạnh tăng cƣờng gây sóng lớn dồn vào vùng cửa sông đẩy mực nƣớc đỉnh triều dâng cao bất thƣờng [9] Hoàng Trung Thành (2012) kết cho thấy dao động mực nƣớc biển ven bờ hải đảo nƣớc ta thƣờng xuyên xuất đợt nƣớc dâng; thời gian đợt nƣớc dâng chịu ảnh hƣởng chủ yếu chế độ gió lớn mùa gió đơng bắc; độ lớn nƣớc dâng đợt gió mùa đạt tới 30 - 40cm [14] CHƢƠNG 2: THU THẬP SỐ LIỆU VÀ CƠ SỞ PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN NƢỚC DÂNG 2.1 Thu thập số liệu quan trắc mực nƣớc, liệu bão/ ATNĐ gió mùa 2.1.1 Số liệu mực nước số liệu gió, khí áp thực đo trạm Luận án thu thập số liệu mực nƣớc thực đo trạm hải văn khu vực, là: trạm Hịn Dấu, Hịn Ngƣ, Sơn Trà Ngồi luận án cịn thu thập số liệu gió, khí áp thực đo trạm Hòn Dấu Hòn Ngƣ số đợt nƣớc dâng sau bão đổ 2.1.2 Dữ liệu bão/ ATNĐ Dữ liệu bão/ ATNĐ khoảng thời gian từ 1960-2018 đƣợc thu thập trang JMA Nhật Bản [46] Ngồi cịn thu thập số thông tin quỹ đạo bão (best track) từ báo cáo thƣờng niên bão (Annual Tropical Cyclone Report) Trung tâm hỗn hợp cảnh báo bão JTWC - Hoa Kỳ [47] 2.1.3 Dữ liệu gió mùa Lận án thu thập liệu đợt gió mùa (cấp 6-7 trở lên) từ số liệu tái phân tích NCEP Trung tâm Dự báo Môi trƣờng Quốc gia Mỹ (National Centers for Environmental Prediction) Bộ số liệu đƣợc thu thập bao gồm biến khí áp bề mặt biển (p), gió kinh hƣớng (u) vĩ hƣớng (v) mực 10 m đƣợc cung cấp trang (website http://www.esrl.noaa.gov/psd) [45], dùng để tính trƣờng nƣớc dâng gió mùa theo đợt gió mùa Bộ số liệu trƣờng gió trung bình tháng đƣợc cung cấp trang (website https://cds.climate.copernicus.eu/user/reset) [48], đƣợc thu thập bao gồm: gió kinh hƣớng (u) vĩ hƣớng (v) mực 10 m, dùng để tính nƣớc dâng gió trung bình tháng 2.2 Cơ sở phƣơng pháp phân tích, tính tốn nƣớc dâng 2.2.1 Phương pháp tách nước dâng từ số liệu mực nước thực đo 2.2.1.1 Phương pháp bình phương tối thiểu phân tích điều hịa thủy triều Độ cao thủy triều thiên văn thời điểm (t) đƣợc tính theo công thức:  t  A0   f i H i cosqi t  V0  u i  g i  n i 1 (2.1) Trong đó: ξt độ cao mực triều thiên văn thời điểm t; Ao độ cao mực nƣớc trung bình địa điểm cho so với số trạm; qi tốc độ góc sóng triều thành phần thứ i; fi hệ số suy giảm biên độ; (Vo+u)i pha ban đầu sóng thành phần kinh tuyến Greenwich; Hi, gi số điều hòa biên độ pha sóng triều thành phần thứ i; n số lƣợng sóng triều Phân tích điều hịa thủy triều dựa phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu việc xác định số Ao, Hi gi cho mực triều thiên văn ξt phù hợp tốt với giá trị mực nƣớc thực đo ξđ, tức làm cho tổng bình phƣơng hiệu mực nƣớc quan trắc mực triều thiên văn quan trắc nhận giá trị cực tiểu, tức là: n     A  f i H i cosqi t  V0  u i  g i   t  đ  i 1  tn (2.3) 2.2.1.2 Tách nước dâng từ số liệu thực đo Trong trƣờng hợp vị trí đo đạc biết đƣợc giá trị số điều hòa, thành phần nƣớc dâng thời điểm t đƣợc tính theo cơng thức: (2.6)  (t )   (t )   (t ) nd đ t Trong đó: ξđ(t) mực nƣớc thực đo thời điểm t; ξt(t) mực thủy triều thời điểm t đƣợc tính từ công thức (2.1); ξnd(t) độ cao nƣớc dâng 2.2.2 Phương pháp mơ hình số trị 2.2.2.1 Hệ phương trình thủy động lực hai chiều Hệ phƣơng trình thủy động lực hai chiều: U U U Pa  U V  fV   g   xa   xb  Fx t x y  x x  h    V V V Pa  U V  fU   g   ya   yb  Fy t x y  y y  h     h   U h   V   0 t x y   (2.7)   (2.8) (2.9) Trong đó: t thời gian; ξ độ dâng mực nƣớc biển so với mực nƣớc trung bình; h độ sâu biển so với mực nƣớc trung bình; đặt H = h+ξ tổng độ cao cột nƣớc; Pa áp suất khí quyển;  mật độ nƣớc biển;  xa  ya thành phần ứng suất gió mặt nƣớc;  xb  yb thành phần ma sát đáy theo hƣớng x y; U, V thành phần vận tốc trung bình theo phƣơng thẳng đứng * Các điều kiện biên điều kiện ban đầu: - Tại thời điểm ban đầu: cho trƣớc giá trị U, V ξ Thơng thƣờng sử dụng điều kiện tĩnh (U = V = ξ = 0) - Tại biên cứng (ranh giới biển với đất liền đảo): sử dụng điều kiện không thấm, tức thành phần vận tốc pháp tuyến Vn = - Tại biên lỏng (ranh giới biển thuộc miền tính tốn với vùng biển lân cận): lấy mực nƣớc biên lỏng yên tĩnh (ξ = 0) biên lỏng đủ xa 2.2.2.2 Phương pháp giải số Luận án lựa chọn sử dụng phƣơng pháp sai phân hữu hạn tính hiệu đáp ứng đƣợc yêu cầu phải tính toán nƣớc dâng cho khối lƣợng lớn bão gió mùa gây Trong trƣờng hợp với khơng gian hai chiều ngang (x, y) xác định điểm lƣới lớp thời gian nhƣ sau: xi  x0  ix ; y j  y0  jy ; tk  t0  kt Trong đó: i, j, k số nguyên dƣơng; (x 0, y0) gốc tọa độ; t0 thời điểm ban đầu; ∆x, ∆y, ∆t kích thƣớc lƣới theo hƣớng x, y bƣớc thời gian t đƣợc thể hình 2.3 Hình 2.3 Rời rạc hóa khơng gian thời gian lƣới sai phân Các vị trí tính đại lƣợng ξ, U V đƣợc bố trí xen kẽ ( hình 2.4) Hình 2.4 Sơ đồ điểm tính ξ, U V theo lƣới sai phân 2.2.2.3 Thiết lập mơ hình số trị a) Miền tính lưới tính: Mơ hình SuWAT đƣợc thiết kế lƣới vuông lồng lớp với miền tính lớn lƣới Biển Đơng - lƣới D1 từ vĩ độ 8oN-22oN, kinh độ 105oE-120oE, độ phân giải phút (tƣơng đƣơng 7,4 km) Miền tính lồng lƣới khu vực vịnh Bắc Bộ - lƣới D2 phạm vi từ vĩ độ 16.0 oN-21.5oN, kinh độ 105.0oE-110.5oE, độ phân giải phút (khoảng 1,85 km) Miền tính lồng thứ lƣới địa phƣơng - lƣới D3, có vĩ độ từ 20.0oN-21.0oN, kinh độ từ 106.0oE-107.5oE, độ phân giải 0,5 phút (khoảng 925 m), nhƣ hình 2.5 Hình 2.5 Trƣờng độ sâu miền tính lƣới lồng: (a) Lƣới tính Biển Đơng (D1), (b) Lƣới tính khu vực ven biển Bắc Bộ (D2), (c) Lƣới chi tiết cho ven biển từ Quảng Ninh-Nam Định (D3) Nhƣ vậy, tổng số đợt nƣớc dâng với biên độ  25 cm kéo dài  12 giờ: trạm Hòn Dấu 2587 đợt, trung bình năm 44 đợt, thời gian trung bình đợt nƣớc dâng 27,8 (1,2 ngày); trạm Hòn Ngƣ 4191 đợt, trung bình năm 93 đợt, thời gian trung bình đợt nƣớc dâng 29,6 (1,2 ngày); trạm Sơn Trà 404 đợt, trung bình năm 11 đợt, thời gian trung bình đợt nƣớc dâng 165,6 (6,9 ngày) Các đợt nƣớc dâng đáng kể ( 75 cm) trạm: trạm Hịn Dấu, tổng số 42 đợt, có 38 đợt bão gây nên (chiếm 90%); trạm Hòn Ngƣ, tổng số 584 đợt, có 173 đợt bão gây nên (chiếm 29%); trạm Sơn Trà, tổng số 10 đợt, có đợt bão gây nên (chiếm 90%) Các đợt nƣớc dâng cao từ 100 cm trở lên trạm: trạm Hòn Dấu, tổng số 18 đợt có 16 đợt bão gây nên (chiếm 89%); đợt nƣớc dâng mạnh xảy lúc 2h 23/8/1996, độ lớn 146,7 cm, xuất bão NIKI-96 (hình 3.5a); trạm Hịn Ngƣ, tổng số 127 đợt, có 42 đợt bão gây nên (chiếm 33%); đợt nƣớc dâng mạnh xảy lúc 21h 29/8/1990, với độ lớn 197,9 cm xuất bão BECKY-90 (hình 3.5b); trạm Sơn Trà tổng số đợt, có đợt bão gây nên (chiếm 75%); đợt nƣớc dâng mạnh xảy lúc 8h 29/9/2009, với độ lớn 157,8 cm xuất bão Ketsana-09 (xem bảng 3.4c, hình 3.5c) Thủy triều dự tính Nước dâng bão Mực nước quan trắc 400 300 350 250 300 200 250 Mực nước (cm) Mực nước (cm) Mực nước quan trắc 350 150 100 50 15/08/1996 0:00 -50 20/08/1996 0:00 25/08/1996 0:00 -100 150 100 50 26/08/1990 0:00 -100 Thời gian (giờ) Hình 3.5a Dao động mực nƣớc bão Niki-96 trạm Hòn Dấu Mực nước quan trắc Nước dâng bão 200 22/08/1990 0:00 -50 30/08/1996 0:00 Thủy triều dự tính 30/08/1990 0:00 03/09/1990 0:00 Thời gian (giờ) Hình 3.5a Dao động mực nƣớc bão BECKY-90 trạm Hịn Ngƣ Thủy triều dự tính Nước dâng bão 300 Mực nước (cm) 250 200 150 100 50 22/09/200 24/09/200 26/09/200 28/09/200 30/09/200 02/10/200 04/10/200 06/10/200 -50 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 Thời gian (giờ) Hình 3.5c Dao động mực nƣớc bão KETSANA-09 Sơn Trà 11 Khu vực ven biển Bắc Bộ có tổng cộng 310 đợt nƣớc dâng có độ lớn  50 cm, có 200 đợt nƣớc dâng liên quan đến hoạt động bão, chiếm 64,5%; có 81 đợt nƣớc dâng gió mùa đơng bắc gây nên, tƣơng đƣơng 26,1%; số đợt nƣớc dâng không liên quan đến hoạt động bão gió mùa 29 đợt (9,4%) 3.2.2 Nước dâng bão ven biển Bắc Bộ Kết phân tích, cho thấy: Trong giai đoạn 1960-2018, khu vực ven biển Bắc Bộ ghi nhận đƣợc 22 đợt nƣớc dâng đạt đỉnh có độ lớn  50 cm xuất trƣớc bão đổ bộ, tập trung chủ yếu trạm Sơn Trà, trạm Hịn Dấu có đợt, trạm Hịn Ngƣ có đợt Bảng 3.6 Nƣớc dâng đạt đỉnh có độ lớn  50 cm xuất trƣớc bão đổ khu vực ven biển Bắc Bộ TT Tên bão Địa điểm Thời gian bão đổ bão đổ Thời gian Nƣớc xuất dâng nƣớc đạt dâng Thời gian kéo đỉnh [cm] trƣớc bão đổ [giờ] dài [giờ] nƣớc Trạm mực BESS-68 T Thiên Huế 22h 05/09/1968 70 12 Hòn Ngƣ N0 03-70 Hà Tĩnh 07h 19/08/1970 115 18 13 Hịn Ngƣ HARRIET-71 Ninh Bình 22h 07/07/1971 70 14 Hòn Ngƣ NANCY-82 Thanh Hóa 13h 18/10/1982 70 30 Sơn Trà N0 01-83 Thanh Hóa 23h 03/10/1983 90 26 23 Hịn Ngƣ LEX-83 Quảng Bình 11h 26/10/1983 80 32 31 Sơn Trà CECIL-85 T Thiên Huế 04h 16/10/1985 80 10 Sơn Trà BETTY-87 Thanh Hóa 15h 16/08/1987 80 22 10 Sơn Trà CARY-87 Nghệ An 20h 22/08/1987 50 12 Sơn Trà 80 22 11 Hòn Dấu 122 25 24 Hòn Ngƣ 60 34 Sơn Trà 60 14 Sơn Trà 80 Hòn Dấu 70 16 19 Sơn Trà 70 22 16 Sơn Trà 10 IRVING-89 11 12 13 Thanh Hóa 06h 24/07/1989 BRAIN-89 Nghệ An 16h 03/10/1989 ANGELA-89 Quảng Bình 07h 10/10/1989 DAN-89 Hà Tĩnh 20h 13/10/1989 12 14 15 16 17 18 19 20 21 22 N0 06-90 T Thiên Huế 01h 19/09/1990 h EVE-99 Quảng Bình 08 20/10/1999 KAEMI-00 Đà Nẵng 15h 22/08/2000 VICENTE-05 KAITAK-05 NALGAE-11 WUTIP-13 VAMCO-15 Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Hà Tĩnh Quảng Nam DOKSURI-17 Hà Tĩnh 100 26 22 Sơn Trà 60 26 18 Sơn Trà 90 Hòn Ngƣ 70 12 11 Sơn Trà h 60 13 Sơn Trà h 80 31 15 Sơn Trà h 60 39 18 Sơn Trà h 60 11 Sơn Trà h 70 Sơn Trà h 60 12 Sơn Trà 15 18/09/2005 13 02/11/2005 19 05/10/2011 16 30/09/2013 20 14/09/2015 11 15/09/2017 Trong giai đoạn 1960-2018, khu vực ven biển Bắc Bộ có 16 đợt nƣớc dâng đạt đỉnh có độ lớn  50 cm xuất sau bão đổ bộ, tập chung chủ yếu trạm Hòn Dấu Hòn Ngƣ (khơng có nƣớc dâng đạt đỉnh xuất sau bão đổ vào bờ trạm Sơn Trà) bảng 3.7 đƣợc trình bày phụ lục luận án Bảng 3.7 Nƣớc dâng đạt đỉnh có độ lớn  50 cm xuất sau bão đổ khu vực ven biển Bắc Bộ T T Tên bão Địa điểm bão đổ CHARLOTTE-62 Thanh Hóa N 03-62 Th T Huế Thời gian bão đổ 17h 22/09/1962 4 Hòn Ngƣ 60 8 Hòn Ngƣ h 90 Hòn Dấu 107 13 Hòn Dấu 09 27/09/1962 05 09/09/1963 WINNIE-64 Quảng Ninh 04h 03/07/1964 NADINE-65 HARRIET-71 VERA-83 Nghệ An Ninh Bình Quảng Ninh Trạm mực nƣớc 80 Nam Định Hà Tĩnh Thời gian kéo dài [giờ] h FAYE-63 CLARA -64 Thời gian Nƣớc xuất dâng nƣớc dâng đạt sau đỉnh bão đổ [mét] [giờ] 70 Hòn Ngƣ h 70 Hòn Dấu h 90 11 Hòn Ngƣ h 60 12 Hòn Ngƣ h 101 10 Hòn Dấu h 07 08/10/1964 16 18/08/1965 22 07/07/1971 06 18/07/1983 N 01-83 Thanh Hóa 23 03/10/1983 70 Hịn Ngƣ WAYNE-86 Thái Bình 01h 06/09/1986 60 Hòn Dấu ANGELA-89 Quảng Bình 17h 10/10/1989 60 11 Hịn Dấu 13 107 Hòn Dấu 60 Hòn Ngƣ 04h 24/07/1996 80 Hòn Ngƣ Nghệ An 00h 22/09/1996 80 20 Hòn Ngƣ Đà Nẵng 15h 22/08/2000 90 Hòn Ngƣ Quảng Ninh 21h 16/09/2014 90 14 Hòn Dấu 70 Hòn Ngƣ ZEKE-91 Quảng Ninh 03h 14/07/1991 FRANKIE-96 Nam Định WILLIE-96 KAEMI-00 KALMAEGI-14 3.2.3 Nước dâng gió mùa ven biển Bắc Bộ 3.2.3.1 Đợt nước dâng ngày 31/10/2017 Diễn biến mực nƣớc quan trắc nƣớc dâng cho thấy ngày đỉnh triều khơng cao, nƣớc dâng gió đóng góp phần đáng kể làm mực nƣớc tổng cộng dâng 350 cm Hịn Dấu (hình 3.11a) Hịn Ngƣ dâng 300 cm (hình 3.11b) Quan trắc Thủy triều dự tính Quan trắc Nước dâng 4.0 3.5 3.5 3.0 Nước dâng 2.5 Mực nƣớc (mét) Mực nƣớc (mét) 3.0 Thủy triều dự tính 2.5 2.0 1.5 1.0 2.0 1.5 1.0 0.5 0.5 0.0 27/10/2017 14:24 28/10/2017 19:12 -0.5 30/10/2017 0:00 31/10/2017 4:48 01/11/2017 9:36 0.0 27/10/2017 14:24 28/10/2017 19:12 30/10/2017 0:00 31/10/2017 4:48 -0.5 02/11/2017 14:24 01/11/2017 9:36 02/11/2017 14:24 Thời gian (giờ) Thời gian (giờ) b - Trạm Hòn Ngƣ a - Trạm Hịn Dấu Hình 3.11 Biến thiên mực nƣớc quan trắc, thủy triều nƣớc dâng ngày 28/10-02/11/2017 (a)- trạm Hòn Dấu (b)- trạm Hòn Ngƣ 3.2.3.2 Đợt nước dâng ngày 21-22/12/2017 Diễn biến mực nƣớc quan trắc nƣớc dâng cho thấy nƣớc dâng gió mùa xảy vào lúc thủy triều xuống thấp nên mực nƣớc tổng cộng đạt 170 cm Hịn Dấu (hình 3.13a) Hịn Ngƣ dâng 140 cm (hình 3.13b) Quan trắc Thủy triều dự tính Nước dâng Quan trắc 4.0 Thủy triều dự tính Nước dâng 3.0 3.5 2.5 2.5 Mực nƣớc (mét) Mực nƣớc (mét) 3.0 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 17/12/2017 -0.5 0:00 18/12/2017 0:00 19/12/2017 0:00 20/12/2017 0:00 21/12/2017 0:00 22/12/2017 0:00 23/12/2017 0:00 24/12/2017 0:00 Thời gian (giờ) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 17/12/2017 18/12/2017 19/12/2017 20/12/2017 21/12/2017 22/12/2017 23/12/2017 24/12/2017 25/12/2017 -0.5 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 Thời gian (giờ) b - Trạm Hòn Ngƣ a - Trạm Hịn Dấu Hình 3.13 Biến thiên mực nƣớc quan trắc, thủy triều nƣớc dâng ngày 18-22/12/2017 (a)- trạm Hòn Dấu (b)- trạm Hòn Ngƣ 14 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU NƢỚC DÂNG DO BÃO VÀ DO GIÓ MÙA TẠI VEN BIỂN BẮC BỘ BẰNG MƠ HÌNH SỐ TRỊ 4.1 Hiệu chỉnh kiểm nghiệm mơ hình 4.1.1 Đánh giá sai số Luận án sử dụng sai số trung bình tuyệt đối (MAE) sai số bình phƣơng trung bình qn phƣơng (RMSE), đƣợc tính nhƣ sau:  X n n MAE   X i'  X i n i 1 RMSE  ; i 1 ' i  Xi  n Với n tổng số số liệu, X’i số liệu tính tốn, Xi số liệu thực đo 4.1.2 Hiệu chỉnh kiểm nghiệm thủy triều Hệ số nhám sử dụng mơ hình SuWAT cho kết tính tốn có sai số nhỏ n=0.028 với sai số RMSE cm, sai số MAE 24 cm Hòn Dấu Tại Hòn Ngƣ, sai số RMSE cm, sai số MAE 34 cm Thủy triều Mơ hình 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 31/10/2005 0:00 Mực nước (mét) Mực nước (mét) Thủy triều 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 31/10/2005 0:00 06/11/2005 12/11/2005 0:00 0:00 18/11/2005 0:00 24/11/2005 30/11/2005 0:00 0:00 Thời gian (giờ) 06/11/2005 0:00 12/11/2005 18/11/2005 0:00 0:00 Thời gian (giờ) Mơ hình 24/11/2005 0:00 30/11/2005 0:00 a - Trạm Hòn Dấu b - Trạm Hòn Ngƣ Hình 4.2 So sánh kết tính tốn với mực nƣớc thủy triều tháng 11/ 2005 trạm Hòn Dấu (a), Hòn Ngƣ (b) Hệ số nhám n=0.028 tiếp tục đƣợc sử dụng để kiểm nghiệm mơ hình cho tháng 9/2014 Hòn Dấu Hòn Ngƣ Kết cho thấy mơ hình SuWAT mơ tƣơng đối tốt pha biên độ thủy triều, thời điểm có biên độ thủy triều lớn, với sai số RMSE 2,8 cm, sai số MAE 24 cm Hòn Dấu Tại Hòn Ngƣ, sai số RMSE 3,1 cm, sai số MAE 25 cm Thủy triều Mơ hình 1.5 1.5 1.0 Mực nước (mét) Mực nước (mét) Thủy triều 2.0 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 01/09/2014 0:00 08/09/2014 0:00 15/09/2014 0:00 22/09/2014 0:00 Thời gian (giờ) 29/09/2014 0:00 Mơ hình 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 01/09/2014 06/09/2014 11/09/2014 16/09/2014 21/09/2014 26/09/2014 01/10/2014 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 Thời gian (giờ) a - Trạm Hòn Dấu b - Trạm Hịn Ngƣ Hình 4.3 So sánh kết tính tốn với mực nƣớc thủy triều tháng 9/ 2014 trạm Hòn Dấu (a) Hòn Ngƣ (b) 15 4.2 Nghiên cứu nƣớc dâng đạt đỉnh xuất sau bão đổ ven biển Bắc Bộ 4.2.1 Nguyên nhân gây nên nước dâng đạt đỉnh xuất sau bão đổ Bão Kalmaegi có quỹ đạo nhƣ hình 4.4, hình thành ngồi khơi phía đông Philippines vào trƣa ngày 12/9/2014 từ ATNĐ Tâm bão vào ven biển Quảng Ninh - Hải Phòng khoảng 21 ngày 16/9/2014, lúc thủy triều xuống thấp ngày sau tiếp tục sâu vào đất liền, suy yếu dần thành ATNĐ Hình 4.4 Sơ đồ đƣờng bão Kalmaegi-14 Nƣớc dâng bão Kalmaegi-14 có số điểm khác thƣờng sau khoảng bão đổ nƣớc dâng đạt 0,5m thời gian tồn nƣớc dâng kéo dài tới hơn 12 trạm Hòn Dấu (hình 4.5a) Tại trạm Hịn Ngƣ, nƣớc dâng xuất sau bão đổ nƣớc dâng cao 0,5m kéo dài (hình 4.5b) Mực nƣớc tổng cộng Thủy triều Mực nƣớc tổng cộng Nƣớc dâng 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 16/09/2014 16/09/2014 17/09/2014 17/09/2014 18/09/2014 18/09/2014 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 Thời gian (giờ) 3.5 3.0 Thủy triều Nƣớc dâng Thời điểm bão đổ 2.5 Z (mét) Z (mét) Thời điểm bão đổ 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 16/09/2014 16/09/2014 17/09/2014 17/09/2014 18/09/2014 18/09/2014 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 Thời gian (giờ) (b) (a) Hình 4.5 Dao động mực nƣớc tổng cộng, thủy triều nƣớc dâng bão Kalmaegi-14 ảnh hƣởng Hòn Dấu (a) Hòn Ngƣ (b) Trƣờng hợp sử dụng trƣờng gió, áp từ mơ hình WRF cho kết tính nƣớc dâng bão tƣơng đồng kể biên độ pha so với nƣớc dâng quan trắc trạm Hòn Dấu Hòn Ngƣ Trong đó, nƣớc dâng tính theo số liệu gió, áp từ mơ hình Fujita cho kết thấp nhiều so với nƣớc dâng quan trắc Hòn Dấu trạm Hòn Ngƣ 16 WRF Quan trắc Fujita 1.5 1.0 1.0 0.5 0.0 16/09/2014 -0.50:00 16/09/2014 12:00 17/09/2014 0:00 17/09/2014 12:00 18/09/2014 0:00 18/09/2014 12:00 Nƣớc dâng (mét) Nƣớc dâng (mét) Quan trắc 1.5 WRF Fujita 0.5 0.0 16/09/2014 -0.50:00 16/09/2014 12:00 17/09/2014 0:00 17/09/2014 12:00 18/09/2014 0:00 18/09/2014 12:00 -1.0 -1.0 Thời gian (giờ) Thời gian (giờ) (b) (a) Hình 4.8 So sánh nƣớc dâng tính tốn với quan trắc Hòn Dấu (a) Hòn Ngƣ (b) thời gian bão Kalmaegi-14 ảnh hƣởng Tại thời điểm bão đổ mực nƣớc Hòn Dấu Hòn Ngƣ dƣới mực nƣớc trung bình.Sau bão đổ giờ, mực nƣớc phía bắc vịnh Bắc Bộ dâng cao (140 cm), Hòn Dấu (20 cm) Hịn Ngƣ (10 cm) mực nƣớc bắt đầu dâng (hình 4.10b) Sau bão đổ khoảng mực nƣớc Hòn Dấu dâng cao (100 cm) sau mực nƣớc Hòn Ngƣ dâng cao (70 cm) (a) (b) (c) (d) Hình 4.10 Phân bố trƣờng gió nƣớc dâng thời điểm: bão đổ (a); sau bão đổ (b); sau (c) (d) Ngồi ra, phần nƣớc phía bắc vịnh Bắc Bộ sau dâng cao dồn xuống phía nam nguyên nhân gây tƣợng nƣớc dâng sau bão Hòn Dấu Hòn Ngƣ, minh họa hình 4.11 thời điểm sau bão đổ giờ, dịng chảy có xu hƣớng chảy xuống phía nam mực nƣớc phía bắc cao phía nam 17 Hình 4.11 Phân bố trƣờng nƣớc dâng dòng chảy thời điểm sau bão đổ Tại trạm Hòn Dấu độ lớn nƣớc dâng thời gian tồn nƣớc dâng nhỏ khơng sử dụng trƣờng gió sau bão đổ Trong đó, Hịn Ngƣ mức độ giảm nƣớc dâng lớn nhỏ so với Hòn Dấu Quan trắc 1.5 WRF-full Quan trắc WRF-no wind Khơng xét gió sau bão đổ 1.5 Nƣớc dâng (mét) Nƣớc dâng (mét) 0.5 -1.0 WRF-no wind 1.0 1.0 0.0 16/09/2014 -0.50:00 WRF-full Khơng xét gió sau bão đổ 16/09/2014 12:00 17/09/2014 0:00 17/09/2014 12:00 18/09/2014 0:00 18/09/2014 12:00 0.5 0.0 16/09/2014 16/09/2014 12:00 -0.50:00 -1.0 Thời gian (giờ) 17/09/2014 17/09/2014 0:00 12:00 18/09/2014 18/09/2014 0:00 12:00 Thời gian (giờ) (a) (b) Hình 4.12 So sánh nƣớc dâng tính tốn quan trắc Hịn Dấu (a) Hòn Ngƣ (b) bão Kalmaegi-14 theo phƣơng án xét đầy đủ trƣờng gió, khí áp xét trƣớc bão đổ 4.2.2 Nguyên nhân xuất nước dâng điểm xa vị trí bão đổ vịnh Bắc Bộ Lan truyền nƣớc dâng vịnh Bắc Bộ nguyên nhân gây nƣớc dâng đáng kể vị trí xa sau bão đổ Cơn bão Cecil-85 đổ vào bờ biển Thừa Thiên Huế Cơn bão gây nƣớc dâng cao dọc theo bờ biển từ Quảng Bình đến Nghệ An Nƣớc dâng bão lớn 171 cm xảy vĩ độ 16,9°N Sau đó, trạm Hòn Dấu, nƣớc dâng lớn đạt 100 cm 18 Hình 4.13 Sơ đồ đƣờng bão Cecil-85 Tại thời điểm bão đổ bộ, nƣớc dâng cao 171 cm xảy xung quanh vĩ độ 17°N, sau di chuyển phía bắc Sau giờ, nƣớc dâng bão đạt cực đại khoảng 18°N sau đạt cực đại 21,5°N Do đó, nƣớc dâng bão đƣợc hiểu dâng lên nhƣ sóng dài lan theo hƣớng bắc dọc theo ven bờ biển, đạt đến đầu phía bắc vịnh Bắc Bộ sau khoảng 8,5 Vĩ độ (oN) cm Thời gian lan truyền nƣớc dâng (giờ) Hình 4.16 Lan truyền nƣớc dâng theo thời gian sau bão Cecil-85 đổ 4.3 Nghiên cứu nƣớc dâng gió mùa ven biển Bắc Bộ 4.3.1 Đợt nước dâng ngày 31/10/2017 Tại trạm Hòn Dấu ghi nhận đợt nƣớc dâng cực đại 46 cm, thể hình 4.18a; trạm Hịn Ngƣ ghi nhận đợt nƣớc dâng có giá trị cực đại 61 cm, thể hình 4.18b 0.7 0.5 0.6 0.4 0.2 0.1 0.0 25/10/2017 26/10/2017 27/10/2017 28/10/2017 30/10/2017 31/10/2017 01/11/2017 02/11/2017 -0.14:48 9:36 14:24 19:12 0:00 4:48 9:36 14:24 -0.2 Thời gian (giờ) Nước dâng (mét) Nước dâng (mét) 0.5 0.3 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 25/10/2017 26/10/2017 27/10/2017 28/10/2017 30/10/2017 31/10/2017 01/11/2017 02/11/2017 -0.1 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 4:48 9:36 14:24 -0.2 Thời gian (giờ) (b) (a) Hình 4.18 Diễn biến nƣớc dâng ngày 26/10-02/11/2017 tại: (a)- trạm Hòn Dấu; (b)- trạm Hịn Ngƣ 19 Kết tính tốn nƣớc dâng mơ hình số trị đƣợc so sánh với số liệu quan trắc trạm Hòn Dấu trạm Hòn Ngƣ, thể hình 4.19a-b, cho thấy: nƣớc dâng tính tốn từ mơ hình tƣơng đối phù hợp với nƣớc dâng quan trắc với sai số đỉnh nƣớc dâng cm trạm Hòn Dấu, cm trạm Hịn Ngƣ ND thực đo Mơ hình ND thực đo 60.0 50.0 Nước dâng (cm) Nước dâng (cm) 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 28/10/2017 -10.019:12 Mơ hình 70.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 29/10/2017 14:24 30/10/2017 9:36 31/10/2017 4:48 01/11/2017 0:00 01/11/2017 19:12 0.0 28/10/2017 -10.0 19:12 29/10/2017 14:24 30/10/2017 9:36 31/10/2017 4:48 01/11/2017 0:00 01/11/2017 19:12 -20.0 Thời gian (giờ) Thời gian (giờ) (b) (a) Hình 4.19 So sánh mực nƣớc tính tốn từ mơ hình với số liệu quan trắc trạm Hòn Dấu (a) Hòn Ngƣ (b) Kết mô trƣờng nƣớc dâng đợt ngày 31/10/2017, cho thấy hình thời tiết có gió đông bắc với cƣờng độ cấp 6-7, đƣợc thể hình 4.20a gây nên nƣớc dâng lên tới 50 cm khu vực từ Hải Phòng đến Nghệ An, nhƣ hình 4.20b (b) (a) Hình 4.20 Hình thời tiết lúc 13 ngày 31/10/2017 (a) Phân bố nƣớc dâng lớn vịnh Bắc Bộ đợt ngày 31/10/2017 (b) 4.3.2 Đợt nước dâng ngày 21-22/12/2017 Diễn biến nƣớc dâng đợt ngày 21-22/12/2017 đƣợc thể hình 4.21, cho thấy: đợt gió mùa vịnh Bắc từ ngày 18-22/12/2017 gây đợt nƣớc dâng có độ lớn 35 cm trạm Hịn Dấu, nhƣ hình 4.21a đợt nƣớc dâng có độ lớn 41 cm trạm Hịn Ngƣ, nhƣ hình 4.21b 20 0.5 0.3 0.4 0.2 0.3 Nước dâng (mét) Nước dâng (mét) 0.4 0.1 0.0 16/12/2017 -0.1 21:36 -0.2 18/12/2017 4:48 19/12/2017 12:00 20/12/2017 19:12 22/12/2017 2:24 23/12/2017 9:36 0.2 0.1 0.0 16/12/2017 18/12/2017 19/12/2017 20/12/2017 22/12/2017 23/12/2017 -0.1 21:36 4:48 12:00 19:12 2:24 9:36 -0.2 -0.3 -0.3 -0.4 -0.4 Thời gian (giờ) Thời gian (giờ) (b) (a) Hình 4.21 Diễn biến nƣớc dâng đợt ngày 21-22/12/2017 tại: (a)- trạm Hòn Dấu; (b)- trạm Hòn Ngƣ Kết tính tốn nƣớc dâng gió mùa từ mơ hình số trị đƣợc so sánh với nƣớc dâng quan trắc trạm Hòn Dấu Hòn Ngƣ đƣợc thể hình 4.22a-b, cho thấy: nƣớc dâng tính tốn từ mơ hình tƣơng đối phù hợp với nƣớc dâng quan trắc với sai số đỉnh nƣớc dâng 6,6 cm trạm Hòn Dấu sai số trạm Hòn Ngƣ 8,5 cm ND thực đo ND thực đo Mơ hình 40.0 Nước dâng (cm) Nước dâng (cm) 30.0 20.0 10.0 0.0 21/12/2017 -10.00:00 -20.0 Mơ hình 50.0 40.0 21/12/2017 12:00 22/12/2017 0:00 22/12/2017 12:00 23/12/2017 0:00 23/12/2017 12:00 30.0 20.0 10.0 0.0 21/12/2017 -10.00:00 21/12/2017 12:00 22/12/2017 0:00 22/12/2017 12:00 23/12/2017 0:00 23/12/2017 12:00 -20.0 Thời gian (giờ) Thời gian (giờ) (a) (b) Hình 4.22 So sánh mực nƣớc tính tốn từ mơ hình với số liệu quan trắc trạm Hòn Dấu (a) Hòn Ngƣ (b) Kết mô trƣờng nƣớc dâng đợt nƣớc dâng ngày 21-22/12/2017 khu vực vịnh Bắc Bộ đƣợc thể hình 4.23, cho thấy: hình thời tiết có gió đơng bắc cấp 8, nhƣ hình 4.23a gây nên nƣớc dâng có độ lớn 30 cm dải ven biển Bắc Bộ, thể hình 4.23b (a) (b) Hình 4.23 Hình thời tiết lúc 19 ngày 21/12/2017 (a) trƣờng nƣớc dâng vịnh Bắc Bộ đợt nƣớc dâng ngày 21-22/12/2017 (b) 21 4.3.3 Đặc điểm nước dâng theo gió trung bình tháng Trƣờng gió hƣớng đơng bắc (tháng 10-tháng năm sau) gây nƣớc dâng đáng kể từ Thanh Hóa đến Đà Nẵng, độ lớn khoảng 20-30 cm Trƣờng gió hƣớng đơng nam (tháng 5, tháng 9) gây nƣớc dâng từ Quảng Ninh đến Nghệ An, độ lớn nƣớc dâng nhỏ khoảng 5-6 cm Trƣờng gió hƣớng tây nam (từ tháng đến tháng 8) gây nƣớc dâng có khoảng 4-5 cm, tập trung phía ven bờ Trung Quốc (a - Tháng 01) (b - Tháng 02) (c - Tháng 03) (d - Tháng 04) (e - Tháng 05) (f - Tháng 06) (h - Tháng 08) (i - Tháng 09) (g - Tháng 07) 22 (k - Tháng 10) (m - Tháng 11) (n - Tháng 12) Hình 4.24 Phân bố nƣớc dâng vịnh Bắc Bộ theo gió trung bình tháng KẾT LUẬN Từ việc phân tích đặc điểm nƣớc dâng ven biển Bắc Bộ nguyên nhân khác gây nên nghiên cứu nƣớc dâng đạt đỉnh xuất sau bão đổ bộ, nghiên cứu đặc trƣng nƣớc dâng gió mùa mơ hình số trị, luận án rút số kết luận nhƣ sau: Nƣớc dâng trạm đo hải văn khu vực ven biển Bắc Bộ có biên độ dao động từ 25-200 cm, nƣớc dâng đạt từ 25-75 cm chiếm chủ yếu Tại trạm Hịn ngƣ có tổng đợt nƣớc dâng nhiều so với trạm Hịn Dấu trạm Sơn Trà Trung bình năm, số đợt nƣớc dâng khoảng từ 11-93 đợt, trạm Hịn Ngƣ có số đợt nƣớc dâng trung bình năm lớn (93 đợt/ năm) Thời gian trung bình đợt nƣớc dâng dao động từ 1,2-6,9 ngày, trạm Sơn Trà có thời gian trung bình đợt nƣớc dâng lớn (6,9 ngày/ đợt) Các đợt nƣớc dâng đáng kể ( 75 cm) trạm đo hải văn chủ yếu bão gây nên, trạm Hòn Dấu trạm Sơn Trà nƣớc dâng bão chủ yếu (chiếm 90%) Số đợt nƣớc dâng đạt từ 75 cm trở lên xuất trạm Hịn Ngƣ nhiều nhất, ngun nhân gây nên đợt nƣớc dâng trạm chủ yếu (do bão gây nên 29%, 71% nguyên nhân bão) Đợt nƣớc dâng mạnh xuất bão BECKY-90 với độ lớn 198 cm trạm Hòn Ngƣ Tại vùng ven biển Bắc Bộ, tần suất xuất nƣớc dâng bão 64,5% gió mùa 26,1%, nguyên nhân khác 9,4%, trạm Hịn Ngƣ nƣớc dâng gió mùa xuất (35,3%) chiếm nhiều so với trạm Hòn Dấu (14%) Nƣớc dâng bão phần lớn xuất đạt đỉnh vào thời điểm bão đổ Tại ven biển Bắc Bộ ngồi xuất đợt nƣớc dâng bão thơng thƣờng (81% tổng số đợt nƣớc dâng bão) xuất đợt nƣớc dâng đạt đỉnh trƣớc 23 bão đổ nhiều (khoảng 11% tổng số đợt nƣớc dâng bão) sau bão đổ nhiều (chiếm 8% tổng số đợt nƣớc dâng bão) có thời gian kéo dài gây trở ngại lớn cho địa phƣơng phịng chống lụt bão tính bất ngờ tƣợng Lan truyền nƣớc dâng vịnh Bắc Bộ nguyên nhân gây nên tƣợng nƣớc dâng xuất xa vị trí sau bão đổ vào bờ tính chất lan truyền nƣớc dâng lan truyền sóng dài vịnh Ngồi ra, tồn trƣờng gió mạnh sau bão đổ vào bờ nguyên nhân gây tƣợng nƣớc dâng đạt đỉnh xuất sau bão đổ Trƣờng gió hƣớng đơng bắc mùa đông gây nƣớc dâng lớn trƣờng gió hƣớng khác vùng biến vịnh Bắc Bộ Các đợt gió mùa đơng bắc cấp 6-7 trở lên ảnh hƣởng đến vịnh Bắc Bộ gây dao động mực nƣớc với chu kỳ khoảng 6-10 giờ; biên độ dao động từ 35-60 cm Trƣờng gió mùa đông bắc gây nƣớc dâng đáng ý phần phía nam vịnh lớn phía bắc vịnh, trƣờng gió đơng nam gây nƣớc dâng đáng kể toàn dải ven bờ vịnh Bắc Bộ với độ lớn nhỏ 24 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Phạm Trí Thức, Đinh Văn Mạnh, Nguyễn Bá Thủy (2018), “Đặc trƣng nƣớc dâng bão khu vực ven biển Bắc Bộ”, Tuyển tập cơng trình Hội nghị Cơ học Thủy khí Tồn quốc, số 21, tr 762-772 Pham Tri Thuc, Dinh Van Manh, Nguyen Ba Thuy (2019), “Some characteristics of seawater level rises in the coastal zone from Quang Ninh to Quang Binh”, Proceedings of the 5th International Conference on Engineering Mechanics and Automation (ICEMA5), Publishing house for Science and Technology, Hanoi, Vietnam, pp 75-84 Phạm Trí Thức, Nguyễn Bá Thủy, Đỗ Đình Chiến, Đinh Văn Mạnh, Phạm Khánh Ngọc, Nguyễn Văn Mơi (2020), “Ảnh hƣởng tham số bão tới nƣớc dâng sau bão đổ ven biển Bắc Bộ”, Tạp chí Khí tượng Thủy văn, (712), tr 1-9 Pham Tri Thuc, Dinh Van Manh, Nguyen Ba Thuy (2020), “Abnormal seawater level rises and warning issues of surges after typhoons landfall time”, Science & Technology Development Journal-Engineer and Technology, 3(SI3), pp 01-9 Nguyen Ba Thuy, Sooyoul Kim, Tran Ngoc Anh, Nguyen Kim Cuong, Pham Tri Thuc, Lars Robert Hole (2020), “The influence of moving speeds, wind speeds, and sea level pressures on after-runner storm surges in the Gulf of Tonkin, Vietnam”, Ocean Engineering (212), No OE-D-20-00182, pp 1-17 Phạm Trí Thức, Đinh Văn Mạnh, Nguyễn Bá Thủy (2020), “Một số đặc điểm nƣớc dâng bão gió mùa ven biển Bắc Bộ”, Tạp chí Khoa học Công nghệ biển, ( ), tr 1-10 ... dị thường mực nước ven bờ biển Việt Nam? ?? đƣợc lựa chọn với mục tiêu sau: Trên sở phân tích số liệu đo đạc mực nƣớc, thống kê nhận định đặc điểm tƣợng nƣớc dâng bão nƣớc dâng gió mùa dải ven biển. .. SWAN Hà Lan để nghiên cứu nƣớc dâng bão nƣớc dâng sóng bão cho khu vực biển ven bờ Hải Phòng [5] Nghiên cứu nƣớc dâng gió mùa: Nghiên cứu đề tài 48B.02.02 ngồi bão, gió mùa gây nƣớc dâng đáng... dải ven biển Bắc Bộ để làm rõ nguyên nhân, nhằm giảm nhẹ thiệt hại thiên tai nâng cao chất lƣợng cơng tác phịng chống lụt bão Mục tiêu nghiên cứu luận án Luận án ? ?Nghiên cứu sở khoa học cảnh báo