Ảnh hưởng của thủy triều và nước dâng tới sóng trong bão tại ven biển bắc bộ

VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 Original Article Effect of Tides and Storm Surges on Storm Waves at the Northern Coastal Areas of Vietnam Nguyen Ba Thuy* National Centre for Hydro-meteorological Forecasting, Vietnam Meteorological and Hydrological Administration, No.8, Phao Dai Lang, Dong Da, Hanoi, Vietnam Received May 2019 Revised June 2019; Accepted 16 June 2019 Abstract: In this study, the effect of tides and storm surges on storm waves at the Northern coastal area of Vietnam is investigated by a coupled model of surge wave and tide (called: SuWAT) In particular, tide and storm surge are simulated by two-dimensional long wave equations taking into account the wave radiation stress, obtained from the SWAN model The numerical was then applied to simulate storm waves and surges for typhoon Frankie (7/1996), Washi (7/2005) and Doksuri (9/2017) In the case of the super typhoon, the intensity of typhoon Washi is increased to level 16 (super typhoon level) but remains the same trajectory and operating time The numerical results showed relatively well with observation data on storm surge and wave height In general, the wave height is higher in the region near the coast and lower at offshore when considering the effect of tide and storm surge on storm wave It also indicated that the effect of storm surge on storm wave is more significant than the tide The results of the study are the basis for proposing to improve the wave forecasting technology in the study area Keywords: Storm wave, tides, storm surge, super typhoon * * Corresponding author E-mail address: thuybanguyen@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1094/vnuees.4388 102 VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 Ảnh hưởng thủy triều nước dâng tới sóng bão ven biển Bắc Bộ Nguyễn Bá Thủy* Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn Quốc gia Tổng cục Khí tượng thủy văn, Số 8, Pháo đài Láng, Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 07 tháng năm 2019 Chỉnh sửa ngày 03 tháng năm 2019; Chấp nhận đăng ngày 16 tháng năm 2019 Tóm tắt: Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão tới sóng bão ven biển Bắc Bộ phân tích theo kết mơ mơ hình số trị tích hợp SuWAT (Surge, Wave and Tide) số bão mạnh siêu bão Trong đó, thủy triều nước dâng bão tính dựa hệ phương trình nước nơng phi tuyến hai chiều có xét đến nước dâng ứng suất xạ sóng nhận từ mơ hình SWAN, mơ hình thành phần SuWAT Mơ hình áp dụng tinh sóng nước dâng bão cho bão Frankie (7/1996), Washi (7/2005) Doksuri (9/2017) Với trường hợp siêu bão giả định, cường độ bão Washi tăng tới cấp 16 (cấp siêu bão) giữ nguyên quỹ đạo thời gian hoạt động Kết cho thấy mơ hình mơ tương đối tốt diễn biến, độ cao lớn nước dâng sóng bão Với sóng bão, nhìn chung phương án có xét tới thủy triều nước dâng bão cho độ cao sóng cao khu vực ven bờ thấp ngồi khơi so với phương án khơng xét tới thủy triều nước dâng, trường hợp siêu bão Kết phân tích cho thấy, ảnh hưởng nước dâng tới sóng bão đáng kể so với thủy triều Kết nghiên cứu sở để đề xuất cải tiến công nghệ dự báo sóng bão khu vực nghiên cứu Từ khóa: Sóng bão, thủy triều, nước dâng bão, siêu bão Mở đầu biển (bão, áp thấp nhiệt đới, gió mùa mạnh ) mà hàng ngày để lập kế hoạch cho hoạt động biển Hầu hết vụ đắm tàu, thuyền biển sạt lở vùng ven bờ biển chủ yếu sóng lớn bão gây nên Trên giới, lịch sử chứng kiến nhiều bão gây gió mạnh, sóng lớn nước dâng cao làm ngập vùng ven bờ Sóng biển yếu tố hải văn quan tâm bậc đối hoạt động lưu thông biển, vùng ven bờ Chính tin cảnh báo, dự báo sóng ln quan tâm khơng ngày có thời tiết nguy hiểm Tác giả liên hệ Địa email:thuybanguyen@gmail.com https://doi.org/10.25073/2588-1094/vnuees.4388 103 104 N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 diện rộng gây nhiều thiệt hại người bão Katrina đổ vào bang New Orleans, Mỹ tháng năm 2005, bão Nargis đổ vào Myanma tháng năm 2008 đặc biệt gần siêu bão Haiyan tháng 11/2013 với cấp 17 tàn phá khu vực rộng lớn phía Nam Phillipin [1] Tại Việt Nam, năm 2017 có nhiều thiệt hại người sóng lớn bão gây như: Bão Talas tháng 7/2017 đổ vào Nghệ An gây sóng cao tới mét làm đắm tàu trở hàng cỡ lớn đảo Hòn Ngư, thuyền viên chết tích; Bão Duksuri (9/2017) đổ vào kỳ triều cường ven biển Bắc Bộ, tâm bão vùng biển Nghệ An-Hà Tĩnh gây sóng lớn nước biển dâng làm tràn ngập nhiều tuyến đê biển trải dài từ Hải Phòng đến Hà Tĩnh; Bão Damrey độ vào Khánh Hòa-Ninh Thuận tháng 11/2017 gây thiệt hại kỷ lục biển với 11 người chết tích, 2000 tàu cá bị sóng đánh vỡ, tàu chở hàng cỡ lớn neo đậu cảng Quy Nhơn, nơi xa tâm bão bị sóng đánh chìm Chính tăng cường độ xác mơ hình dự báo sóng bão có ý nghĩa khoa học thực tiễn Cho tới tại, mơ hình dự báo sóng truyền thống thường khơng xem xét ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão tới sóng (thí dụ mơ hình WAM, SWAN, WAVEWATCH), có nghĩa sóng biển tính mực nước biển trung bình [2] Một số nghiên cứu gần cho thấy, khu vực có biên độ thủy triều lớn, kết tính sóng có khác biệt trường hợp sử dụng mơ hình có không xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão, khu vực ven bờ nơi mà độ sâu có thay đởi đáng kể bão đổ vào lúc thủy triều lên cao xuống thấp [3-5] Nghiên cứu nhóm tác giả Kim NNK (2010) rằng, với bão mạnh, siêu bão khác biệt kết tính sóng phương án có khơng xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão đáng kể tương tác mạnh sóng dịng chảy bão [4] Khu vực ven biển Bắc Bộ nơi có tần suất bão ảnh hưởng cao dải ven biển Việt Nam, nơi có biên độ thủy triều lớn [6] Trường độ sâu ven biển có nhiều khác biệt pha thủy triều cao thấp, có bão đở gây nước dâng lớn Ngồi thay đởi mực nước, dịng triều kết hợp với dịng chảy gió mạnh bão ảnh hưởng lớn tới phân bố trường sóng bão Do vậy, nghiên cứu này, ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão tới sóng bão khu vực ven biển Bắc Bộ phân tích theo kết mơ sóng số bão đổ vào khu vực Mô hình số trị tích hợp sóng, thủy triều nước dâng bão (mơ hình SuWAT) áp dụng để tính tốn trường sóng bão theo phương án, có khơng xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão Kết nghiên cứu có ý nghĩa đề xuất cơng nghệ phương án dự báo sóng khu vực nghiên cứu Số liệu phương pháp nghiên cứu 2.1 Số liệu Để đánh giá ảnh hưởng thủy triều nước dâng tới sóng bão, bão Franike đở vào Hải Phịng-Thái Bình tháng 7/1986, bão Washi đở vào Hải Phịng tháng 7/2005 bão Doksuri đở vào Nghệ An-Hà Tĩnh tháng 9/2017 lựa chọn để mơ Ngồi tham số bão (quỹ đạo, khí áp tâm bão, bán kính gió mạnh ), số liệu mực nước sóng quan trắc trạm Hịn Dấu Hịn Ngư thu thập để phân tích kiểm định mơ hình 2.2 Mơ hình SuWAT SuWAT mơ hình số trị tích hợp tính riêng rẽ kết hợp thủy triều, sóng biển nước dâng bão Mơ hình xây dựng đại học Kyoto - Nhật Bản [4], bao gồm mơ hình thành phần mơ hình thủy triều nước dâng bão dựa hệ phương trình nước nơng chiều có tính đến nước dâng ứng suất sóng mơ hình sóng SWAN [7] Hệ phương trình mơ hình nước nơng chiều mô tả sau:  M N    (1) t x y N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 M   M    MN         gd  x x  d  y  d  x  fN   2M 2M  P x x d   S   b  Fx   Ah    (2)  w x  w y   x  M N N   N    NM            gd  t x y t y  d  x  d  y   fM   2 N 2 N  P y y d   S   b  Fy   Ah    (3) w y w y   x Với:  : mực nước bề mặt; M, N: thơng lượng trung bình theo độ sâu, theo hướng x y; f: tham số Coriolis; P: áp suất khí quyển; d: độ sâu tổng cộng d =  +h, với h độ sâu mực nước tĩnh; Ah : hệ số khuếch tán rối theo phương  w : mật độ nước;  b ,  s : ứng suất ma sát đáy bề mặt; Fx , Fy : ứng suất xạ sóng ngang; (thành phần gây nước dâng sóng), tính từ mơ hình SWAN theo công thức đây: 105 S yx S yy S xx S xy  Fy    (4) x y ; x y C C 1 S xx  g   g cos   g  Edd (5) C C 2  Fx   S xy  S yx  g  cos  sin  Edd (6) Cg   Cg S yy  g   sin    Edd C  C (7) Các tham số công thức (5)-(7) định nghĩa sở lý thuyết mơ hình SWAN Trong trường hợp không xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng, SuWAT sử dụng mơ hình SWAN thơng thường Mơ hình SuWAT thiết lập tính tốn lưới lồng nhiều lớp với cấu trúc minh họa Hình Cơ sở lý thuyết thuật tốn giải mơ hình SuWAT trình bầy chi tiết cơng trình [8-10 ] Trong nghiên cứu này, trường gió khí áp làm đầu vào cho mơ hình SuWAT nhận từ mơ hình bão giải tích Fujita (1952) [11], với tham số bão lấy từ số liệu best track Hình Cấu trúc lưới lồng mơ hình SuWAT 106 N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 Kết nghiên cứu 3.1 Kiểm định mơ hình SuWAT tính nước dâng sóng bão Mơ hình SuWAT kiểm chứng với thủy triều khu vực nghiên cứu [8] Do vậy, nghiên cứu đề cập tới kiểm chứng mơ hình cho sóng nước dâng bão khu vực Để kiểm định mơ hình SuWAT tính sóng nước dâng bão, hai bão mạnh gây nước dâng sóng lớn khu vực lựa chọn, bão Franike (7/1996) đở vào Hải Phịng-Thái Bình bão Doksuri (9/2017) đở vào Nghệ An-Hà Tĩnh Quỹ đạo di chuyển bão Frankie Doksuri thể Hình Bão Frankie đở vào ven biển Hải Phịng-Thái Bình ngày 25/7/1998 vào kỳ triều kiệt, cường độ bão đổ cấp 10-11 gây nước dâng tới 1,2m trạm Hòn Dấu Trong bão Doksuri với cấp gió 10-11 đở bộ, tâm bão ven biển Nghệ An - Hà Tĩnh, vào kỳ triều cường với nước dâng bão cao mét kèm theo sóng lớn gây tràn sạt lở nhiều tuyến đê biển suốt từ Hà Tĩnh đến Hải Phòng Trên Hình (a) Tại Cửa Lị-Nghệ An hình ảnh ngập lụt nước dâng sóng lớn bão Doksuri gây nên ven biển Nghệ An Nam Định Hình Quỹ đạo bão Frankie (7/1996), Washi (7/2005) Doksuri (9/2018) (b) Tại Hải Hậu-Nam Định Hình Hình ảnh ngập lụt nước dâng bão kết hợp với triều cường bão Doksuri (9/2018) Cửa Lò-Nghệ An (a) Hải Hậu-Nam Định (b) N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 a) Kiểm định mơ hình với nước dâng bão Để kiểm định mơ hình SuWAT với nước dâng bão, số liệu nước dâng (sau loại bỏ thủy triều từ mực nước quan trắc) Hòn Dấu bão Frankie Hòn Ngư bão Doksuri thu thập Nước dâng bão tính trường hợp có mơ hình có xét tới ảnh hưởng thủy triều sóng biển Trên hình 4a-b so sánh nước dâng tính từ mơ hình SuWAT với số liệu quan trắc trạm Hịn Dấu bão Frankie (hình 4a) trạm Hịn Ngư bão Doksuri (hình 4b) Sai số tính toán quan trắc nước dâng bão thông kê bảng Kết cho thấy trường hợp mơ hình mơ tốt diễn biến biến nước dâng bão Cụ thể, với bão Frankie sai số nước dâng lớn Hịn Dấu khoảng 0,2m, Hòn Ngư bão Doksuri chênh lệch đỉnh nước dâng tính tốn quan trắc khơng đáng kể, nhiên kết tính tốn cho thời gian tồn nước dâng lớn ngắn so với thực tế Với sai số vậy, kết luận mơ hình SuWAT mơ tốt diễn biến nước dâng bão khu vực nghiên cứu 107 Hịn Dấu Hịn Ngư quan trắc sóng thực vào ban ngày ốp thời gian 7, 13 19 nên nguồn số liệu có số hạn chế định sử dụng kiểm định mơ hình Trong trường hợp này, sóng bão tính với phương án có xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão Thống kê sai số tính tốn quan trắc sóng bão thể bảng Trên hình 5a-b so sánh độ cao sóng có nghĩa tính từ mơ hình với số liệu quan trắc sóng Hịn Dấu bão Frankie (Hình 5a) Hịn Ngư bão Doksuri (Hình 5b) Kết so sánh cho thấy mơ hình mơ tốt diễn biến độ cao sóng lớn Hòn Ngư bão Doksuri Tuy nhiên, với bão Frankie, kết có lệch pha thời điểm sau sóng đạt độ cao lớn Mặc dù vậy, kết chấp nhận phản ánh khả mơ hình tính sóng bão Bảng Sai số tuyết đối (AE), trung bình tuyệt đối (MSE) bình phương trung bình (RMSE) tính tốn quan trắc nước dâng bão b) Kiểm định mơ hình với sóng bão Với kiểm định sóng bão, số liệu sóng quan trắc Hòn Dấu bão Frankie Hòn Ngư bão Doksuri thu thập Do Tên bão (trạm quan trắc) Frankie (Hòn Dấu) AE (m) 0,46 MSE (m) 0,15 RMSE (m) 0,20 Doksuri (Hòn Ngư) 0,47 0,13 0,17 9/4/17 9/5/17 1.2 1.4 1.2 Quan trắc Mơ hình 0.8 0.8 Nước dâng (m) Nước dâng (m) 0.6 0.4 0.2 0.6 0.4 0.2 -0.2 -0.4 7/22/96 -0.6 Mơ hình Qan trắc 9/1/17 -0.2 7/23/96 7/24/96 Thời gian (giờ) 7/25/96 -0.4 9/2/17 9/3/17 Thời gian (giờ) (a) (b) Hình So sánh nước dâng tính tốn quan trắc Hịn Dấu bão Frankie (a) Hòn Ngư trong bão Doksuri (b) N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 108 Bảng Sai số tuyết đối (AE), trung bình tuyệt đối (MSE) bình phương trung bình (RMSE) tính tốn quan trắc sóng bão Tên bão (trạm quan trắc) AE (m) MSE (m) RMSE (m) Frankie (Hòn Dấu) 1,87 0,63 0,87 Doksuri (Hịn Ngư) 1,12 0,36 0,43 Mơ hình Quan trắc Độ cao sóng (m) 2.5 1.5 0.5 7/22/96 7/23/96 7/24/96 7/25/96 7/26/96 7/27/96 Thời gian (giờ) (a) (b) Hình So sánh nước độ cao sóng có nghĩa tốn quan trắc Hịn Dấu bão Frankie (a) Hòn Ngư trong bão Doksuri (b) 3.2 Ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão tới sóng bão a) Ảnh hưởng thủy triều nước dâng tới sóng bão Ảnh hưởng thủy triều nước dâng tới sóng bão hiểu khác biệt kết tính sóng theo phương án, có khơng xét tới thủy triều nước dâng bão Các mơ hình dự báo sóng bão phần lớn không xét tới thủy triều nước dâng, tức không xét đến dao động mực nước biển trường dịng chảy (dịng triều dịng gió) bão Trên thực tế, tương tác sóng dịng chảy thay đởi độ sâu dao động thủy triều nước dâng bão tác động đáng kể tới phân bố độ cao sóng bão, với bão mạnh siêu bão Do vậy, để đánh giá ảnh hưởng thủy triều nước dâng tới sóng bão, mơ hình SuWAT áp dụng mơ sóng bão với phương án có khơng xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng Ngoài bão Frankie (7/1996) Doksuri (9/2017), bão Washi (7/2005) với cấp gió 11 đở vào ven biển Hải Phịng lựa chọn để mô với trường hợp cấp bão thực tăng tới cấp 16 (cấp siêu bão) giữ nguyên quỹ đạo thời gian đở bộ, thực tế chưa có siêu bão xuất khu vực nghiên cứu Độ cao sóng khu vực ven bờ (trạm Hòn Dấu Hòn Ngư) ngồi khơi (vị trí dấu Hình 7a 9a) so sánh phương án tính Với trường hợp bão Frankie, hình 6a-b so sánh độ cao sóng trạm Hịn Dấu (Hình 6a) vị trí ngồi khơi (Hình 6b) theo phương án tính Kết cho thấy, trạm Hịn Dấu, phương án có xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng cho kết cao hơn, vị trí ngồi khơi ngược lại, phương án không xét tới thủy triều nước dâng cho kết độ cao sóng lớn Tuy nhiên, khác biệt độ cao sóng lớn phương án khơng nhiều, khoảng 0,11m Hịn Dấu -0,56m vị trí ngồi khơi So sánh trường sóng lớn q trình bão Frankie đở Hình 7a- N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 b không thấy rõ khác biệt phương án tính Với bão Doksuri, so sánh độ cao sóng phương án tính trạm Hịn Ngư vị trí ngồi khơi Hình 8a-b cho xu tương tự trường hợp bão Frankie, phương án xét tới thủy triều nước dâng bão cho độ cao sóng vùng ven bờ lớn (trạm Hịn Ngư) thấp vị trí ngồi khơi Kết phươn án có xét tới thủy triều nước dâng tốt so sánh với số liệu quan trắc Hòn Dấu bão (Frankie 7/1996) Hòn Ngư bão Doksuri (9/2017) Kết cho thấy chênh lệch phương án tính bão Doksuri nhiều so với trường hợp bão Frankie, 0,21m Hòn Ngư -0,81m ngồi khơi Sự khác biệt kết tính sóng phương án khu vực ven bờ ngồi khơi nhận Hình 9a-b phân bố độ cao sóng lớn bão Doksuri Tỷ lệ khác biệt độ cao sóng tính toán phương án bão Fraikie Doksuri ngồi phụ thuộc vào cường độ bão cịn bão Frankie đổ vào kỳ triều kiệt bão Doksuri đở vào kỳ triều cường 12 10 Độ cao sóng (m) Độ cao sóng (m) 2.5 Có xét tới thủy triều nước dâng Không xét tới thủy triều nước dâng 1.5 Có xét tới thủy triều nước dâng Khơng xét tới thủy triều nước dâng 0.5 22/7/1996 23/7/1996 24/7/1996 Thời gian (giờ) (a) 25/7/1996 22/7/1996 23/7/1996 24/7/1996 Thời gian (giờ) 25/7/1996 (b) Hình So sánh độ cao sóng tính tốn bão Frankie (7/1996) phương án tính có không xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão Hịn Dấu (a) vị trí ngồi khơi (b) (a) 109 (b) Hình Trường sóng lớn bão Frankie (7/1996) phương án tính có (a) khơng (b) xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 110 3,5 12 Có xét tới thủy triều nước dâng Không xét tới thủy triều nước dâng 10 Độ cao sóng (m) Độ cao sóng (m) 2,5 1,5 0,5 14/9/2017 15/9/2017 -0,5 Thời gian (giờ) 16/9/2017 Có xét tới thủy triều nước dâng Không xét tới thủy triều nước dâng 14/9/2017 -2 15/9/2017 16/9/2017 Thời gian (giờ) (a) (b) Hình So sánh độ cao sóng tính tốn bão Doksuri (9/2017) phương án tính có khơng xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão Hòn Ngư (a) vị trí ngồi khơi (b) (a) (b) Hình Trường sóng lớn bão Doksuri (9/2017) phương án tính có (a) khơng (b) xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng Với trường hợp bão Washi, so sánh độ cao sóng tính trạm Hịn Dấu theo phương án có khơng xét tới thủy triều nước dâng bão thể Hình 10a với cấp bão thực tế Hình 10b với cấp siêu bão Kết cho thấy chênh lệch độ cao sóng lớn với bão thật 0,22m với cấp siêu bão 1,1m Phân bố chênh lệch độ cao sóng lớn phương án tính (Độ cao sóng [Có xét tới thủy triều nước dâng]-Độ cao sóng [Khơng xét tới thủy triều nước dâng]) cho trường hợp cấp bão thật cấp siêu bão thể hình 11a-b cho thấy khu vực ven bờ bên phải đường bão chênh lệch độ cao sóng lên tới 2,0m với cấp siêu bão, với cấp bão thật khoảng 0,5m Tại số khu vực khơi, chênh lệch độ cao sóng lớn -0,4m với cấp bão thật -1,4m với cấp siêu bão Có thể thấy với bão có cường độ mạnh, tương tác thủy triều nước dâng thể rõ tới phân bố trường sóng bão khu vực sóng lớn quanh tâm bão vùng nước nơng ven bờ bên phải đường bão thay đởi trường độ cao mực nước dịng chảy so với trường hợp không xét đến ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão Sự N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 thay đổi nhỏ khu vực sóng nhỏ độ sâu biển lớn nhiều so với thay đổi mực nước biển thủy triều nước dâng bão Kết với bão có cường độ mạnh cỡ siêu bão cơng nghệ dự báo sóng cần thiết phải xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão để tránh kết có dự báo thiên thấp khu vực ven bờ nơi bão qua triều nước dâng tới độ cao sóng bão, Hình 12a-b so sánh kết tính sóng phương án, có xét tới thủy triều nước dâng bão, xét tới nước dâng bão (không xét tới thủy triều) không xét tới thủy triều nước dâng bão Hịn Dấu vị trí ngồi khơi bão Frankie Kết cho thấy, khơng có khác biệt vị trí ngồi khơi phương án xét tới thủy triều nước dâng phương án xét tới nước dâng, có nghĩa ảnh hưởng thủy triều tới sóng có chút đáng kể khu vực ven bờ (Hình 12a - trạm Hòn Dấu) b) Ảnh hưởng nước dâng bão tới sóng bão Để đánh giá ảnh hưởng riêng rẽ thủy Độ cao sóng (m) 2,5 Không xét tới thủy triều nước dâng Có xét tới thủy triều nước dâng Độ cao sóng (m) 3,5 1,5 Có xét tới thủy triều nước dâng 0 7/29/05 Không xét tới thủy triều nước dâng 0,5 7/30/05 7/31/05 Thời gian (giờ) (a) 8/1/05 7/29/05 7/30/05 7/31/05 8/1/05 Thời gian (giờ) (b) Hình 10 So sánh độ cao sóng tính tốn Hịn Dấu bão Washi theo phương án tính có khơng xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng (a) Cấp bão thật, (b) Cấp siêu bão (a) 111 (b) Hình 11 Chênh lệch độ cao sóng lớn phương án tính sóng có khơng xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão (a) Cấp bão thật, (b) Cấp siêu bão N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 112 Độ cao sóng (m) 2,5 1,5 Có xét tới thủy triều nước dâng Chỉ xét tới nước dâng Không xét tới thủy triều nước dâng 0,5 7/22/96 7/23/96 7/24/96 7/25/96 Thời gian (giờ) (a) (b) Hình 12 So sánh độ cao sóng tính tốn bão Frankie (7/1996) phương án tính: Có xét tới thủy triều nước dâng bão, xét tới nước dâng bão không xét tới thủy triều nước dâng bão Hịn Dấu, vị trí ngồi khơi (b) Hình 13 So sánh độ cao sóng tính tốn bão Washi (tăng cấp 16) phương án tính: Có xét tới thủy triều nước dâng bão, xét tới nước dâng bão không xét tới thủy triều nước dâng bão Hòn Dấu Để khẳng định thêm ảnh hưởng nước dâng bão đáng kể so với thủy triều tới sóng bão, kết tính sóng Hịn Dấu theo phương án tính với trường hợp bão Washi tăng cấp 16 thể hình 13 cho thấy khác biệt khoảng 0,2m độ cao sóng lớn phương án tính có xét tới thủy triều nước dâng phương án xét tới nước dâng Những so sánh kết tính toán theo phương án cho thấy với dự báo sóng bão mạnh siêu bão cần thiết phải sử dụng công nghệ dự báo có xét tới thủy triều nước dâng bão, với nước dâng bão N.B Thuy / VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, Vol 35, No (2019) 102-113 Kết luận Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng thủy triều nước dâng tới sóng bão ven biển Bắc Bộ phân tích dựa kết tính tốn sóng bão mơ hình SuWAT bão Frankie (7/1996), Doksuri (9/2017) Washi (2005) Các phương án tính thực bao gồm xét tới đồng thời ảnh hưởng thủy triều nước dâng, xét tới nước dâng không xét tới thủy triều nước dâng Một số kết nghiên cứu tóm tắt sau: - Mơ hình SuWAT kiểm chứng tính sóng nước dâng bão khu vực nghiên cứu, sai số tuyệt đối tính toán quan trắc số thời điểm sau nước dâng sóng đạt cực đại cịn lớn nhìn chung mơ hình phản ánh tương đối tốt diễn biến nước dâng sóng bão - Kết mơ sóng bão cho kịch bão cho thấy nhìn chung ảnh hưởng thủy triều nước dâng tới sóng bão đáng kể bão mạnh siêu bão Phương án có xét tới ảnh hưởng thủy triều nước dâng cho kết sóng cao khu vực ven bờ thấp khu vực ngồi khơi Sự thay đởi độ sâu khu vực nước nông ven bờ tương tác sóng dịng chảy xét tới phương án có xét tới thủy triều nước dâng nguyên nhân gây khác biệt kết tính sóng phương án Kết nghiên cứu cho thấy, so với thủy triều nước dâng bão có ảnh hưởng nhiều tới sóng bão Kết nghiên cứu có ý nghĩa cho đề suất cải tiến công nghệ phương án dự báo sóng bão khu vực nghiên cứu, nơi có biên độ thủy triều lớn tương lai có khả phải đón nhận nhiều bão mạnh, siêu bão đổ Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển khoa học công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) 113 đề tài mã số 105.06-2017.07 (mơ hình) đề cài cấp Bộ Tài nguyên Môi trường mã số TNMT.2018.05.28 (số liệu) Tác giả xin chân thành cảm ơn Tài liệu tham khảo [1] Đ.Đ Chiến, N.B Thủy, N.T Sáo, T.H Thái, S Kim Nghiên cứu tương tác sóng nước dâng bão mơ hình số trị, Tạp chí Khí tượng Thủy văn 647 (2014) 19-24 [2] T.Q Tiến, P.K Ngọc, Kết nối mơ hình SWAN với mơ hình WAM thành hệ thống dự báo sóng biển cho vùng Vịnh Bắc Bộ, Tạp chí Khí tượng Thủy văn 651 (2014) 21-26 [3] Y Funakoshi, S.C Hagen, P Bacopoulos Coupling of hydrodynamic and wave models: case study for Hurricane Floyd (1999) Hindcast, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering 134 (2008) 321-335 [4] S.Y Kim, T Yasuda, H Mase, Wave set-up in the storm surge along open coasts during Typhoon Anita, Coastal Engineering 57 (2010) 631-642 [5] X Bertin, K Li, A Roland, J.R Bidlot The contribution of short waves in storm surges: two recent examples in the central part of the bay of Biscay, Continental Shelf Research 96 (2015) 1-15 [6] H.Đ Cường, N.B Thủy, N.V Hưởng, D.Đ Tiến Đánh giá nguy bão nước dâng bão ven biển Việt Nam, Tạp chí Khí tượng thủy văn 684 (2018) 29-36 [7] Delf University of Technology SWAN Cycle III Verion 40.31, User Guide Delf, 2004 [8] N.B Thủy, H.Đ Cường, D.Đ Tiến, Đ.Đ Chiến, S.Kim Đánh giá diễn biến nước biển dâng bão số năm 2014 vấn đề dự báo, Tạp chí Khí tượng Thủy văn 647 (2014) 14-18 [9] N.B Thuy, S Kim, D.D Chien, V.H Dang, H.D Cuong, C Wettre and L R Hole Assessment of Storm Surge along the Coast of Central Vietnam, Coastal researcher Journal 33 (2017) 518-530 [10] V.H Đăng, N.B Thủy, Đ.Đ Chiến, S Kim Nghiên cứu đánh giá định lượng thành phần nước dâng bão mơ hình số trị, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển 17 (2017) 132-138 [11] T Fujita Pressure distribution within typhoon, Geophysical Magazine 23 (1952) 437-451  ... Có xét tới thủy triều nước dâng bão, xét tới nước dâng bão không xét tới thủy triều nước dâng bão Hòn Dấu Để khẳng định thêm ảnh hưởng nước dâng bão đáng kể so với thủy triều tới sóng bão, kết... sánh nước độ cao sóng có nghĩa tốn quan trắc Hòn Dấu bão Frankie (a) Hòn Ngư trong bão Doksuri (b) 3.2 Ảnh hưởng thủy triều nước dâng bão tới sóng bão a) Ảnh hưởng thủy triều nước dâng tới sóng bão. .. bão Ảnh hưởng thủy triều nước dâng tới sóng bão hiểu khác biệt kết tính sóng theo phương án, có khơng xét tới thủy triều nước dâng bão Các mơ hình dự báo sóng bão phần lớn không xét tới thủy triều