NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SỐ LIỆU RADAR BIỂN VÙNG VỊNH BẮC BỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thanh Trang NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SỐ LIỆU RADAR BIỂN VÙNG VỊNH BẮC BỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thanh Trang NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SỐ LIỆU RADAR BIỂN VÙNG VỊNH BẮC BỘ Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 60440228 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: HDC: TS Trần Hồng Lam HDP: TS Nguyễn Kim Cương Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS Trần Hồng Lam, Trung tâm Hải văn, Tổng cục Biển Hải đảo Việt Nam TS Nguyễn Kim Cương, khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên Hà Nội định hướng giúp đỡ em tận tình nhiều mặt Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô môn Hải dương học khoa Khí tượng - Thủy văn Hải dương học; bạn học viên lớp; đồng nghiệp dẫn đóng góp ý kiến, kinh nghiệm chuyên môn quý báu; Trung tâm Hải văn tạo điều kiện thời gian, nguồn số liệu cơng nghệ radar biển để em hồn thành khóa học luận văn Trong trình học tập thực luận văn này, không tránh khỏi thiếu sót, mong ý kiến đóng góp thầy đồng nghiệp để em hoàn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 27 tháng 12 năm 2014 HỌC VIÊN Nguyễn Thanh Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VÀ SỐ LIỆU RADAR BIỂN .6 1.1 Giới thiệu hệ thống radar biển 1.2 Số liệu radar biển 1.3 Một số ứng dụng radar biển 1.4 Các nghiên cứu chế độ dòng chảy vùng biển Vịnh Bắc Bộ 11 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 Phần mềm tổng hợp trường dòng chảy chiều .15 2.1.1 Tổng hợp dòng chảy chiều từ liệu dòng chảy hướng tâm 15 2.1.2 Phương pháp nội suy đường ranh giới 21 2.2 Mơ hình phân tích dự báo vật thể trôi 23 2.2.1 Giới thiệu chung .23 2.2.1 Mơ hình quỹ đạo La-grăngian .24 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY VÙNG BIỂN VỊNH BẮC BỘ TỪ DỮ LIỆU RADAR BIỂN .27 3.1 Phân tích số liệu 27 3.1.1 Đánh giá số liệu quan trắc dòng chảy radar biển 27 3.1.2 Xây dựng miền lưới tính liệu đầu vào 30 3.1.3 Tính tốn tổng hợp dịng chảy chiều 32 3.2 Kết tính tốn, phân tích dịng chảy trung bình tháng vùng Vịnh Bắc Bộ 34 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU DỰ BÁO THỬ NGHIỆM QUỸ ĐẠO VẬT THỂ TRÔI .43 4.1 Nghiên cứu thử nghiệm 43 4.2 Sơ đồ quỹ đạo vật thể trơi sử dụng số liệu dịng chảy trung bình tháng Radar biển 43 4.3 Sơ đồ quỹ đạo vật thể trơi sử dụng số liệu dịng chảy thời gian thực từ radar biển .47 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 Tiếng Việt 56 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Sơ đồ vị trí hệ thống trạm radar thực giai đoạn I dự kiến giai đoạn II Hình 2: Số liệu quan trắc sóng tháng năm 2011 vị trí cell thứ (cách trạm 17.5 km) trạm Đồng Hới Hình 3: Trường dịng chảy hướng tâm quan trắc lúc 03 ngày 03 tháng 12 năm 2014 trạm Nghi Xuân .9 Hình 4: Sơ đồ dịng chảy vịnh Bắc Bộ mùa đông theo Báo cáo kết điều tra tổng hợp Vịnh Bắc Bộ (1964) [2] 12 Hình 5: Sơ đồ dịng chảy vịnh Bắc Bộ mùa hè theo Báo cáo kết điều tra tổng hợp Vịnh Bắc Bộ (1964) [2] 13 Hình 6: Sơ đồ hồn lưu mùa vùng Vịnh Bắc Bộ 1960 -1962 (theo Ding nnk) [13] .14 Hình 7: Một lưới chữ nhật tiêu biểu qua diện tích vùng bao phủ trạm radar từ xa Các điểm đường bờ đánh dấu x 15 Hình 8: Vị trí trạm radar điểm A B Điểm lưới G bao quanh vòng tròn vùng giao thoa chứa véc tơ hướng tâm điểm phương pháp bình phương tối thiểu sử dụng để tính véc tơ tổng cộng 16 Hình 9: Để đảm bảo xác việc tính véc tơ dịng chảy tổng cộng điểm lưới, ta phải áp dụng quy tắc với góc đường xuyên tâm từ điểm lưới trạm radar .17 Hình 10: Minh họa trường hợp đường ranh giới nằm vùng nước mở Đường ranh giới vị trí trạm radar xác định đường gạch dọc Hai đường vòng cung đại diện cho đường biên khu vực đường ranh giới 18 Hình 11: Minh họa trường hợp đường ranh giới gần với đường bờ Đường ranh giới vị trị trạm radar xác định đường gạch dọc Đường cung đường bờ đường biên khu vực đường ranh giới 19 Hình 12: Một ví dụ nội suy đường ranh giới đường ranh giới nằm khu vực xa bờ Tại vùng phía hình vùng đường ranh giới có để lại khoảng trống; vùng hình lấp đầy véc tơ nội suy Các thông số đầu vào α, β cho 30° 20 Hình 13: Một ví dụ nội suy đường ranh giới đường ranh giới gần với đường bờ Phần hình khu vực đường ranh giới tạo khoảng trống; phần hình lấp đầy véc tơ nội suy Các thông số đầu vào α, β cho 30° 20 Hình 14: Vị trí trạm sơ đồ tổng hợp véc tơ .21 Hình 15: Nội suy theo phương x 22 Hình 16: Tính phân tích theo hướng y .22 Hình 17: Tổng hợp véc tơ tổng cộng 23 Hình 18: Phân bố mật độ số liệu quan trắc dòng chảy trạm radar Hòn Dáu .28 Hình 19: Phân bố mật độ số liệu quan trắc dòng chảy trạm radar Nghi Xuân .28 Hình 20: Phân bố mật độ số liệu trạm 29 Hình 21: Phân bố mật độ số liệu giao thoa trạm Radar 29 Hình 22: Phạm vi hoạt động Radar giới hạn miền phân tích liệu .30 Hình 23: Sơ đồ lưới tính cho phần mềm tổng hợp dịng chảy chiều 31 Hình 24: Sơ đồ dòng chảy hướng tâm trạm quan trắc Radar biển 32 Hình 25: Dịng chảy tổng hợp tính tốn lúc 07 ngày 01 tháng 12 năm 2013 .33 Hình 26: Dịng chảy trung bình tháng 12 34 Hình 27: Dịng chảy trung bình tháng 35 Hình 28: Dịng chảy trung bình tháng 36 Hình 29: Dịng chảy trung bình tháng 37 Hình 30: Dịng chảy trung bình tháng 37 Hình 31: Dịng chảy trung bình tháng 38 Hình 32: Dịng chảy trung bình tháng 39 Hình 33: Dịng chảy trung bình tháng 39 Hình 34: Dịng chảy trung bình tháng 40 Hình 35: Dịng chảy trung bình tháng 41 Hình 36: Dịng chảy trung bình tháng 10 41 Hình 37: Dịng chảy trung bình tháng 11 42 Hình 38: Quỹ đạo vật thể trơi kịch theo số liệu dịng chảy trung bình mùa đơng 44 Hình 39: Quỹ đạo vật thể trơi kịch hai theo số liệu dịng chảy trung bình mùa đơng 45 Hình 40: Quỹ đạo vật thể trơi kịch theo số liệu dịng chảy trung bình mùa hè 46 Hình 41: Quỹ đạo vật thể trơi kịch hai theo số liệu dịng chảy trung bình mùa hè .47 Hình 42: Trường dịng chảy dự báo lúc 00 ngày 01 tháng 07 năm 2014 mô hình STPS (thời điểm bắt đầu dự báo) .50 Hình 43: Trường dòng chảy dự báo lúc 01 ngày 08 tháng 07 năm 2014 mơ hình STPS (thời điểm kết thúc dự báo) 50 Hình 44: Phân tích quỹ đạo trôi vật thể sau ngày tháng năm 2014 .51 Hình 45: Trường dịng chảy dự báo lúc 00 ngày 01 tháng 11 năm 2014 mơ hình STPS (thời điểm bắt đầu dự báo) .52 Hình 46: Trường dịng chảy dự báo lúc 00 ngày 08 tháng 11 năm 2014 mơ hình STPS (thời điểm kết thúc dự báo) 52 Hình 47: Phân tích quỹ đạo trơi vật thể sau ngày tháng 11 năm 2014 .53 MỞ ĐẦU Các lĩnh vực biển vòng vài thập kỷ trở lại trở thành vấn đề quan tâm phát triển Về kinh tế, biển trở thành mũi nhọn chiến lược phát triển quốc gia có ưu biển Đối với Việt Nam quốc gia ven biển, có nhiều tiềm điều kiện thuận lợi việc phát triển đa dạng ngành kinh tế biển việc tận dụng lợi nhằm đưa Việt Nam bước "trở thành quốc gia mạnh biển, giàu lên từ biển" ngày trở nên quan trọng Để có thơng tin hiểu biết định giúp cho việc quản lý, khai thác bảo vệ biển cần có số liệu quan trắc thực tế, nghiên cứu chuyên sâu Với phát triển khoa học công nghệ, thiết bị quan trắc biển ngày đại tiện dụng Một công nghệ quan trắc biển nhiều quốc gia trọng đầu tư quan trắc cơng nghệ radar Đối với Việt nam, Nhà nước có chủ trương quan tâm có kế hoạch xây dựng nhiều mạng lưới quan trắc, giám sát trình động lực mơi trường biển, có hệ thống radar biển Năm 2011, trạm radar biển Việt nam xây dựng Đồng Hới, đánh dấu bước tiến quan trọng quan trắc biển Việt Nam Đến nay, sau kết thúc giai đoạn dự án với trạm trạm quan trắc trạm trung tâm Các số liệu radar biển bao gồm số liệu sóng dịng chảy nguồn liệu vơ q giá lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng, quản lý khai thác biển Đây nguồn liệu Việt Nam, đến chưa có cơng trình cơng bố nghiên cứu nguồn số liệu Các nghiên cứu ứng dụng nguồn liệu rộng phong phú, khuôn khổ đề tài luận văn tác giả đưa hướng nghiên cứu ứng dụng số liệu quan trắc dòng chảy bề mặt biển hệ thống radar việc tính tốn đặc trưng dịng chảy trung bình tháng cho Vịnh Bắc Bộ ứng dụng thử nghiệm liệu dịng chảy phân tích dự báo quỹ đạo vật thể trơi tác động dịng chảy khu vực Vịnh Bắc Bộ Nội dung luận văn bao gổm 03 chương, phần kết luận phần bảng phụ lục: Chương 1: Tổng quan hệ thống số liệu radar biển Chương 2: Cơ sở phương pháp nghiên cứu Chương 3: Nghiên cứu chế độ dòng chảy Vịnh bắc Bộ từ liệu radar biển Chương 4: Nghiên cứu dự báo thử nghiệm quỹ đạo vật thể trôi Kết luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VÀ SỐ LIỆU RADAR BIỂN 1.1 Giới thiệu hệ thống radar biển Radar biển Seasonde loại radar sử dụng tần số cao HF (4-50 MHz, bước sóng 6-75m) khơng bị giới hạn lan truyền xa, dải hoạt động rộng so với hệ thống radar sử dụng sóng micro Ngồi tín hiệu phản hồi sóng HF (từ bề mặt biển) theo quy luật biết trước (nguyên lý Bragg) nên cho phép có thơng tin sóng, dịng chảy số thông tin khác Radar biển Seasonde hoạt động dựa nguyên lý Doppler, tương tự sung bắn tốc độ cảnh sát giao thơng Tín hiệu từ ăng ten phát radar chạm vào bề mặt biển (sóng biển chuyển động) sau phản hồi lại thu ăng ten thu Trong trình thu có lệch pha tần số (Doppler shift) sóng biển chuyển động Sự lệch pha tỉ lệ với tốc độ sóng/tốc độ dịng chảy biển, qua phần mềm thuật toán ta biết tốc độ dịng chảy biển Q trình thu tín hiệu radar phân tích thành đặc trưng sóng dịng chảy chia thành giai đoạn chính: phân tích vận tốc mục tiêu (tín hiệu radio thu được), khoảng cách đến mục tiêu hướng mục tiêu Hệ thống radar biển Việt Nam đầu tư xây dựng theo đề án: “Đầu tư xây dựng hệ thống radar biển tần số cao (HF) phục vụ phòng tránh, giảm nhẹ thiên tai, phát triển kinh tế biển góp phần bảo đảm an ninh quốc phịng vùng biển Việt Nam” Trung tâm Hải văn, Tổng cục Biển Hải đảo Việt Nam thực hiện, hoàn thành giai đoạn bao gồm xây dựng 03 trạm quan trắc radar biển HF vịnh Bắc Bộ 01 trạm thu số liệu quan trắc Hà Nội Hệ thống radar biển HF đảm nhận vai trị cung cấp liệu hải văn sóng biển, dịng chảy biển, phục vụ dự báo vật thể trơi, lan truyền ô nhiễm, tràn dầu biển, cảnh báo sớm sóng thần, … góp phần tích cực vào phát triển kinh tế biển an ninh quốc phòng biển cách hữu hiệu, cho đất nước Hiện nay, trạm vào hoạt động (2 trạm ven bờ, trạm đảo trạm điều hành trung tâm) thuộc giai đoạn I dự án, giai đoạn II đề xuất đầu tư xây dựng thêm trạm radar biển trạm thuộc khu vực Vịnh Bắc Bộ trạm vùng biển Nam Bộ (hình 1) tồn hệ thống radar dự kiến 17 trạm trải dọc ven biển đảo Việt Nam nhằm đáp ứng công tác quản lý nhà nước hoạt động điều tra biển theo chức năng, nhiệm vụ Trung tâm Hải văn Cụ thể công tác điều tra trạng thái tự nhiên mặt biển, bao gồm sóng dịng chảy bề mặt biển Hình 1: Sơ đồ vị trí hệ thống trạm radar thực giai đoạn I dự kiến giai đoạn II Hệ thống radar biển vận hành ổn định với chế độ thu liệu giờ/ lần quan trắc Phạm vi quan trắc dòng chảy lớn 300 km với bước lưới không gian 5.825 km, tần số phát 4.65 Mhz Phạm vi quan trắc sóng từ 11.65 km đến 58.25 km tính từ tâm vị trí trạm radar Các liệu quan trắc từ hệ thống rada biển bao gồm số liệu trường dòng chảy chiều số liệu quan trắc sóng phạm vi hoạt động radar cập nhận tự động liên tục trạm trung tâm thông qua đường truyền internet 1.2 Số liệu radar biển Số liệu quan trắc sóng Số liệu quan trắc sóng thực trạm radar với thông số bao gồm: Độ cao, hướng chu kỳ sóng Tính quan trắc sóng thực thông qua hai lựa chọn: Quan trắc tham số sóng trung bình cho cell (trung bình cung cách vị trí trạm khoảng bội 5.8 km) quan trắc tham số sóng vị trí tia trung truyến góc quét ứng với cell Tần suất quan trắc giờ/lần Hiện trạm radar cài đặt để đo sóng vị trí tia trung tuyến góc quét từ cell thứ 01 đến cell thứ 10, tương ứng với ô tia trung tuyến cách vị trí trạm là: 5,8; 11,6; 17,5; 23,3; 29,2; 35,0; 40,8; 46,6 58,3 km Hình 2: Số liệu quan trắc sóng tháng năm 2011 vị trí cell thứ (cách trạm 17.5 km) trạm Đồng Hới Số liệu quan trắc dòng chảy Dòng chảy quan trắc trạm radar trường dòng chảy hướng tâm với phạm vi quan trắc tối đa 300 km, tần suất quan trắc giờ/lần Các liệu dòng chảy truyền tạm trung tâm xử lý để tổng hợp thành trường dòng chảy chiều phạm vi quan trắc hệ thống trạm radar Hình 3: Trường dòng chảy hướng tâm quan trắc lúc 03 ngày 03 tháng 12 năm 2014 trạm Nghi Xuân Trong phạm vi nghiên cứu luận văn tập trung vào nghiên cứu ứng dụng số liệu dòng chảy từ quan trắc radar 1.3 Một số ứng dụng radar biển Dự báo điều kiện thời tiết biển: Số liệu radar HF sử dụng việc dự báo điều kiện thời tiết biển (kết hợp với dự báo thời tiết nói chung) nghiên cứu điều kiện, trạng thái bề mặt biển bão, điều mà trước với thiết bị hải văn có nhiều khó khăn khơng thực Phục vụ cho công tác đánh bắt thủy sản Trên sở số liệu từ radar HF ta có đồ hướng tốc độ dòng chảy biển với vùng nước xoáy Kinh nghiệm cho thấy, tâm vùng nước xoáy hội tụ nhiều cá loại hải sản khác Vị trí tâm xốy nước xác định kinh độ vĩ độ dự báo cho ngư dân việc đánh bắt hải sản Tại Mỹ số nước thực dự báo vùng tập trung cá cho thấy, đánh bắt cá tâm xoáy nước cho sản lượng nhiều gấp 7-8 lần so với vùng nước lân cận Phục vụ cho đánh giá ô nhiễm lan truyền nhiễm biển Một ví dụ cho thấy tác dụng radar HF việc cảnh báo ô nhiễm biển chất thải biển Năm 2003, thành phố Santa Rosa (Mỹ) dự kiến thải nước thải biển Vịnh Bodega Các nhà khoa học sử dụng số liệu thu từ trạm radar HF tuần để mơ hình hóa lan truyền chất thải biển Từ mơ hình chuyển động (lan truyền) chất thải cho thấy, thay chất thải thẳng biển, lại di chuyển dọc theo bờ biển đến khu vực bảo tồn sinh thái biển, nơi có nhiều dải san hơ vậy, có nguy tàn phá khu vực sinh thái vùng biển Từ kết nghiên cứu trên, quyền thành phố cho đình dự án thải nước thải biển ban đầu dự kiến Mô hình áp dụng để đánh giá lan truyền dầu tràn biển Ứng dụng cứu hộ cứu nạn biển Một ví dụ khác cho thấy, ứng dụng hữu hiệu radar HF cứu hộ cứu nạn biển Trên đồ hướng dòng chảy biển Radar HF xác định điểm thuyền bị tai nạn phát tín hiệu cấp cứu Sau 30 thuyền trôi quãng xa so với vị trí ban đầu cần phải xác định thuyền vị trí để cứu hộ Như vậy, với số liệu dịng chảy sóng thu được, tiến hành xác định hướng dòng chảy bề mặt biển với phần mềm radar HF 10 (Codar Leeway) xác định vị trí gần sát với thực tế di chuyển thuyền việc cứu hộ cứu nạn biển dễ dàng Ứng dụng điều hành tầu thuyền qua lại eo biển, cảng Tại vùng Tokyo vịnh Sagami, dòng chảy biển mạnh thay đổi liên tục, có đến 90% tàu thuyền phải qua lại khu vực Nếu dẫn điều hành hàng hải gây nguy hiểm cho tàu bè qua lại Sử dụng 02 radar HF lắp đặt đây, cung cấp số liệu thời gian thực (real-time) tốc độ hướng dịng chảy biển, từ có điều hành tàu bè qua lại đảm bảo an toàn hiệu qủa cao Nhiều cảng biển hải quân giới sử dụng radar HF vào mục đích Ứng dụng phối hợp để tăng độ xác dự báo số trị Số liệu radar biển sử dụng kết hợp mơ hình số trị việc đồng hóa số liệu để tạo trường ban đầu cho mơ hình động lực Các trường ban có độ xác cao góp phần tăng độ xác kết dự báo từ mơ hình số trị 1.4 Các nghiên cứu chế độ dòng chảy vùng biển Vịnh Bắc Bộ Vịnh Bắc Bộ nằm phía tây biển, rộng từ 105o36’E đến 109o55’E trải dài từ vĩ tuyến 17oN đến vĩ tuyến 21oN, diện tích khoảng 160.000 km2, chu vi khoảng 1.950 km, phía bờ Việt Nam 740 km, chiều dài vịnh 496 km, nơi rộng 314 km Vịnh Bắc Bộ bao bọc bờ biển miền Bắc Việt Nam phía tây, bờ biển Nam Trung Hoa phía bắc có bán đảo Lơi Châu đảo Hải Nam Bờ biển khúc khuỷu với khoảng 2.300 đảo lớn nhỏ, tập trung chủ yếu phía ven bờ Việt Nam Đặc biệt đảo Bạch Long Vĩ Việt Nam nằm khoảng vịnh với diện tích 2,5 km2 cách đảo Hịn Dấu, Hải Phịng khoảng 110 km Khối nước Vịnh Bắc Bộ chủ yếu giao lưu với Biển Đơng qua cửa phía nam vịnh rộng chừng 230 km sâu 100 m Một phần nhỏ nước trao đổi qua eo biển hẹp (18 km) không sâu (20 m) Quỳnh Châu Do độ sâu biển khơng lớn nên hồn lưu vịnh Bắc Bộ vịnh Thái Lan hình thành chủ yếu 11 tác động trường gió thịnh hành mặt biển Tuy nhiên với liên kết tương đối chặt chẽ với Biển Đông, trình trao đổi nước qua cửa vịnh gây nên tính đa dạng phân bố biến động hồn lưu mùa vịnh Tính đa dạng bị chi phối khác biệt trình tương tác biển khí, chủ yếu tương tác nhiệt, vịnh phụ thuộc vào vị trí địa lý chúng Đặc điểm quan trọng hoàn lưu vịnh Bắc Bộ tồn năm dòng chảy ven bờ tây vịnh Điều khẳng định kết phân tích số liệu khảo sát từ năm 1960 (Hình 1, Báo cáo kết điều tra tổng hợp vịnh Bắc Bộ, 1965) [2] mà cịn mơ kết mơ hình hố 3D mộ số cơng trình thuộc đề tài cấp cấp nhà nước Bên cạnh hồn lưu dạng xốy thuận nêu trên, kết nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hố cho thấy diện xốy nghịch vùng biển phía bắc vịnh mùa hè Hình 4: Sơ đồ dịng chảy vịnh Bắc Bộ mùa đông theo Báo cáo kết điều tra tổng hợp Vịnh Bắc Bộ (1964) [2] 12 Hình 5: Sơ đồ dịng chảy vịnh Bắc Bộ mùa hè theo Báo cáo kết điều tra tổng hợp Vịnh Bắc Bộ (1964) [2] Các đồ hoàn lưu vịnh Bắc Bộ thể Atlas Quốc gia Việt Nam (1999) [1], dựa sở phân tích số liệu khảo sát nêu Ngun nhân hình thành tranh hoàn lưu mùa hè vịnh Bắc Bộ mơ tả lý giải phân hố hướng gió vịnh hoạt động kết hợp áp thấp bắc Đông Dương dải hội tụ nhiệt đới Với hướng gió thịnh hành đơng-nam từ Bạch Long Vỹ đến Hải Phịng, Quảng Ninh, hình thành hai xốy đối lập dấu nằm hai phía bắc nam hồn tồn khẳng định vai trị gió mùa hè Trong mùa đơng, xâm nhập dịng chảy Biển Đơng góp phần làm tăng cường dịng chảy phía nam ven bờ phía tây vịnh Trong nghiên cứu Ding nnk [13], hoàn lưu tầng mặt Vịnh Bắc Bộ 13 tháng mùa xuân, mùa thu mùa đông tương tự Trong mùa nước từ phía phía nam đảo Hải Nam vào vịnh, men theo phía tây đảo Hải Nam ngược lên phía bắc vịnh vịng lại theo bờ đơng tỉnh bắc bắc trung ngồi Vịnh Bắc Trong tháng mùa hè hoàn lưu có hướng ngược lại với mùa cịn lại năm Trong nghiên cứu này, hồn xốy thuận xốy nghịch trung tâm phía bắc vịnh khơng thể rõ Nguyên nhân dẫn đến thiếu vắng hồn lưu số liệu thu thập dòng chảy chưa đủ để phân tích đặc trưng quy mơ nhỏ hồn lưu vùng biển Hình 6: Sơ đồ hồn lưu mùa vùng Vịnh Bắc Bộ 1960 -1962 (theo Ding nnk) [13] 14 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phần mềm tổng hợp trường dòng chảy chiều 2.1.1 Tổng hợp dòng chảy chiều từ liệu dòng chảy hướng tâm Để tính tốn véc tơ dịng chảy tổng cộng, sử dụng phần mềm Seasonde Combine Suite Release [9] cung cấp hãng CODAR Phần mềm Combine Suite tiêu chuẩn tính véc tơ dịng chảy tổng cộng từ trạm radar, phiên nâng cấp tính véc tơ dịng chảy từ 24 trạm radar với tốc độ tính tốn nhanh gấp hai lần so với phiên tiêu chuẩn Đây phần mềm với giao diện thân thiện tạo dạng fie đầu radar dạng từ nguồn khác Phần mềm thực thuật toán sau: Bước để xác định lưới bao trùm khu vực sử dụng chương trình SDsetup để tạo file lưới đầu vào phần mềm tạo véc tơ tổng cộng Hình minh họa lưới hình chữ nhật tiêu biểu; nhiên lưới tính để tổng hợp véc tơ tổng cộng có dạng khác điểm đặc biệt (ví dụ vị trí phao) thêm vào Các điểm đường bờ hình đánh dấu X, nhận dạng lưu file lưới kí tự đánh dấu đặc biệt Hình 7: Một lưới chữ nhật tiêu biểu qua diện tích vùng bao phủ trạm radar từ xa Các điểm đường bờ đánh dấu x 15 Hình 8: Vị trí trạm radar điểm A B Điểm lưới G bao quanh vòng tròn vùng giao thoa chứa véc tơ hướng tâm điểm phương pháp bình phương tối thiểu sử dụng để tính véc tơ tổng cộng Trên hình véc tơ hướng tâm từ vị trí B Tại điểm lưới, ta muốn tính tốn thành phần U, V (thành phân theo vỹ hướng kinh hướng) véc vơ dịng chảy tổng cộng Thơng thường điểm lưới có véc tơ dịng chảy xuyên tâm từ trạm radar sử dụng để tính U, V Trên hình 8, véc tơ xuyên tâm nằm dọc xuyên tâm GA, GB Trên thực tế, vòng tròn vùng giao thoa với bán kính cụ thể vẽ điểm lưới véc tơ xuyên tâm nằm vòng tròn vẽ Nếu góc hai véc tơ xuyên tâm từ trạm khác nhỏ 10 độ véc tơ xuyên tâm bị loại bỏ Thành phần U, V véc tơ dòng chảy tổng cộng tính phương pháp bình phương tối thiểu từ véc tơ xuyên tâm vòng tròn vùng giao thoa 16 Hình 9: Để đảm bảo xác việc tính véc tơ dịng chảy tổng cộng điểm lưới, ta phải áp dụng quy tắc với góc đường xuyên tâm từ điểm lưới trạm radar Phương pháp bình phương tối thiểu không véc tơ vận tốc xuyên tâm vòng tròn vùng giao thoa gần song song Với hai trạm radar điều xảy điểm lưới gần với đường giới hạn giao thoa hai khu vực (có thể gọi vùng đường ranh giới) điểm A hình vị trí xa so với trạm radar điểm lưới B Ta xác định giới hạn ổn định cho góc α, β (thơng từ 20° đến 30°) Để tính véc tơ dòng chảy tổng cộng điểm lưới, ta cần cặp véc tơ xuyên tâm thỏa mãn lưới thỏa mãn > β Vùng đường ranh giới xác định điểm < α Vùng đường ranh giới để lại khoảng trống phép nội suy thực hiện để lấp khoảng trống véc tơ dòng chảy tổng cộng 17