tại trạm quan trắc ven bờ với các tham số bão
Sau quá trình nghiên cứu và tính toán theo hướng xét mối liên hệ giữa nước dâng rút với từng tham số bão, thì tác giả nhận thấy, mối liên hệ tìm được chưa có nhiều giá trị trong công tác dự báo. Vì vậy tác giả đã tiến hành thiết lập mối liên hệ của nước dâng rút tại các trạm với nhiều tham số bão thay vì như lúc đầu chỉ thiết lập mối liên hệ của nước dâng rút với từng tham số bão.
Trong phần này, dữ liệu dùng để tìm mối liên hệ hồi quy tuyến tính nhiều biến là dữ liệu về mực nước quan trắc từng giờ trong nhiều năm, dữ liệu thủy triều, dữ liệu mực nước dâng rút sau khi sử dụng phương pháp loại triều ra khỏi mực nước quan trắc thực tế tại 2 trạm Hòn Dấu và Hòn Ngư và thông tin về các cơn bão gây ảnh hưởng tới mực nước khu vực vịnh Bắc Bộ. Ở đây, bão được tính là ảnh hưởng tới mực nước khi trong thời gian bão xuất hiện, mực nước khu vực tính toán dâng trên 50 cm hoặc rút dưới 50 cm.
Cùng với số liệu về mực nước, thủy triều dài ngày như trên, mỗi trạm còn có các file lưu thông tin về các cơn bão ảnh hưởng tới mực nước của từng trạm. Với mỗi cơn bão đó (làm nước dâng trên 50cm hoặc rút dưới 50cm), tác giả thiết lập các tham số bão như:
Áp suất thấp nhất tại tâm bão (Pmin): là giá trị áp suất tại tâm bão nhỏ nhất
57
khi kết thúc). Với mỗi cơn bão kèm với từng đợt nước dâng rút đáng kể, sẽ có một giá trị Pmin tương ứng. Đây là một tham số bão rất quan trọng, vì khi giá trị áp suất tại tâm bão càng giảm, thì bão càng mạnh, sẽ càng có nguy cơ gây nước dâng tại khu vực ven bờ.
Áp suất trung bình tại tâm bão (Pmean): là giá trị áp suất được lấy trung bình
trong toàn cơn bão. Mỗi cơn bão ta sẽ chọn ra được một giá trị Pmean tương ứng. Giá trị này thể hiện một cách trung bình nhất về độ mạnh yếu của cơn bão, giúp ta có thể nắm bắt được một cách chung nhất, khái quát nhất về cơn bão và phần nào dự đoán được mức độ của cơn bão đối với việc làm nước dâng ở khu vực ven bờ.
Vận tốc gió lớn nhất (Vmax): Là giá trị vận tốc gió lớn nhất trong toàn cơn
bão. Tức là khi một cơn bão xảy ra, với từng ốp quan trắc 06 giờ một, sẽ có một giá trị vận tốc gió cực đại, thì Vmax là giá trị lớn nhất trong số các vận tốc gió cực đại đó. Đây cũng là một đặc trưng hết sức quan trọng trong việc đánh giá về sự mạnh yếu của cơn bão, giá trị Vmax càng lớn thì bão càng mạnh, từ đó dự báo được phần nào về tác động của cơn bão đến việc nước dâng khu vực ven bờ.
Vận tốc gió trung bình (Vmean): là giá trị vận tốc gió cực đại lấy trung bình
trong toàn một cơn bão. Giá trị này thể hiện mức độ trung bình của tốc độ gió, từ đó ta biết được cường độ bão chung nhất, dẫn đến đoán biết được khả năng trung bình làm dâng nước khu vực ven bờ của bão.
Xích ma hình chiếu của vận tốc theo phương vĩ tuyến (Nworth): đây là một
đặc trưng thể hiện được chiều dịch chuyển cũng như tốc độ dịch chuyển của cơn bão theo hướng vĩ tuyến. Hình chiếu của vận tốc theo phương vĩ tuyến mà càng lớn, thì chứng tỏ bão dịch chuyển theo phương vuông góc với bờ càng nhanh.
Xích ma hình chiếu của vận tốc theo phương kinh tuyến (Eworth): cũng
tương tự như Nworth, Eworth cũng là một đặc trưng của bão thể hiện tốc độ dịch chuyển của bão theo phương kinh tuyến, tức là phương song song với bờ. Giá trị Eworth này càng lớn thì bão dịch chuyển càng nhanh theo phương kinh tuyến.
58
Từ các tham số lập được này, kết hợp với giá trị:
+ Nước dâng, rút cực đại (Rmax, Fmax): là giá trị nước dâng (Rise),
rút (Fall) lớn nhất trong cả một đợt nước dâng, rút đáng kể có kèm theo bão. Giá trị này cho biết mức độ nước dâng cao nhất có thể là bao nhiêu khi bão xảy ra tại khu vực trạm, từ đó hướng tới các kế hoạch và công tác phòng tránh tác hại do nước dâng gây lên.
+ Nước dâng, rút trung bình (Rmean, Fmean): là giá trị trung bình
của mực nước dâng (Rise), rút (Fall) trong một đợt nước dâng rút. Giá trị này thể hiện mức độ trung bình độ cao nước dâng khi có bão. Từ đó có được cái nhìn chung nhất để có thể xây dựng các phương án phòng tránh khi có bão xảy ra.
Ta có bảng số liệu với các giá trị cho từng tham số bão được thiết lập ở trên và các giá trị mực nước dâng rút tại các trạm tương ứng:
Bảng 4.7: Giá trị các tham số bão tương ứng với mực nước dâng tại 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 14.7 1002 1002 34 27 25 25 50.8 22.4 1002 1004 6 -43 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 3 -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
59
Bảng 4.8: Giá trị các tham số bão tương ứng với mực nước rút tại 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 3 -30 70 68 -54 -31.6 997 997 0 -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 các tham số bão tương ứng với mực nước rút tại 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 0 35 35
60
Bảng 4.10: Giá trị các tham số bão tương ứng với mực nước dâng tại trạm Hòn Dấu (1980-2012)
Rmax Rmean Pmin Pmean Eworth Nworth Vmax Vmean
(cm) (cm) (mb) (mb) (km/h) (km/h) (knot) (knot) 67 35.1 994 998 24 -187 40 33 57 36.9 927 957 22 -233 115 86 52 24.9 984 995 11 20 55 35 68.9 41.2 954 975 160 -364 90 65 65.6 33.2 954 959 39 -126 90 85 60.7 39 958 965 52 -169 85 78 62.3 19.4 967 981 42 -214 75 58 121.9 54.4 991 996 20 -94 45 36 51.5 21.3 980 980 0 0 60 60 117.7 52.9 987 998 43 -213 50 33 90.8 48 954 971 -11 -231 90 70 54.6 27.9 927 936 12 -226 115 108 60.5 37.3 933 945 -99 -185 110 99 52.6 35 933 945 -99 -185 110 99 58.6 22.1 970 989 34 -222 70 46 56.3 33.7 993 1000 -35 -148 40 30 55.3 30.9 982 995 94 -310 55 37 115.1 56.8 963 972 190 -381 80 68 58.4 25 974 994 21 -210 65 39 55.3 31.7 1000 1005 48 -2 30 23 66.8 34.2 993 1001 -9 -135 35 28 52.2 27.1 982 984 39 -240 55 53 50.7 18.5 996 1003 20 -54 35 25 53 32.6 963 963 105 -251 80 80 58 35.3 963 963 105 -251 80 80
Từ bảng 4.7 đến bảng 4.10 có thể nhận thấy tập số liệu thống kê được là không nhiều. Với trạm Hòn Ngư, chỉ có 14 dòng số liệu (nước dâng) và 15 dòng số liệu (nước rút). Còn với trạm Hòn Dấu, lượng số liệu còn ít hơn. Trường hợp nước dâng có 25 dòng số liệu, nhưng với trường hợp nước rút thì chỉ có 04 dòng số liệu.
Dưới đây là các bảng ma trận tương quan tương ứng với từng trường hợp nước dâng, nước rút tại hai trạm Hòn Ngư và Hòn Dấu (bảng 4.11 đến
61
bảng 4.14). Từ bảng ma trận tương quan lập được, ta sẽ có được cái nhìn tổng quan hơn về mối liên hệ giữa chúng.
Bảng 4.11: Ma trận tương quan các tham số trạm Hòn Ngư (nước dâng)
Rmax Rmean Pmin Pmean Eworth Nworth Vmax Vmean Rmax 1.00 0.84 0.29 0.30 -0.35 -0.22 -0.35 0.34 Rmean 0.84 1.00 0.12 0.11 -0.17 -0.43 -0.16 0.15 Pmin 0.29 0.12 1.00 1.00 -0.13 0.23 -0.99 0.99 Pmean 0.30 0.11 1.00 1.00 -0.18 0.25 -0.99 0.99 Eworth -0.35 -0.17 -0.13 -0.18 1.00 -0.16 0.21 0.21 Nworth -0.22 -0.43 0.23 0.25 -0.16 1.00 -0.23 0.24
Bảng 4.12: Ma trận tương quan các tham số trạm Hòn Ngư (nước rút)
Fmax Fmean Pmin Pmean Eworth Nworth Vmax Vmean Fmax 1.00 0.32 0.09 0.08 0.12 0.21 -0.12 0.11 Fmean 0.32 1.00 -0.37 -0.34 -0.27 -0.14 0.35 0.33 Pmin 0.09 -0.37 1.00 1.00 -0.24 0.22 -0.99 0.99 Pmean 0.08 -0.34 1.00 1.00 -0.26 0.20 -0.99 0.99 Eworth 0.12 -0.27 -0.24 -0.26 1.00 -0.10 0.24 0.25 Nworth 0.21 -0.14 0.22 0.20 -0.10 1.00 -0.25 0.24
Bảng 4.13: Ma trận tương quan các tham số trạm Hòn Dấu (nước dâng)
Rmax Rmean Pmin Pmean Eworth Nworth Vmax Vmean Rmax 1.00 0.85 0.18 0.18 0.14 -0.07 -0.17 0.18 Rmean 0.85 1.00 -0.07 -0.07 0.21 -0.17 0.08 0.08 Pmin 0.18 -0.07 1.00 1.00 -0.23 0.30 -0.99 0.99 Pmean 0.18 -0.07 1.00 1.00 -0.24 0.30 -0.99 1.00 Eworth 0.14 0.21 -0.23 -0.24 1.00 -0.39 0.25 0.26 Nworth -0.07 -0.17 0.30 0.30 -0.39 1.00 -0.28 0.29
Bảng 4.14: Ma trận tương quan các tham số trạm Hòn Dấu (nước rút)
Fmax Fmean Eworth Nworth Vmax Vmean Fmax 1.00 0.65 0.26 0.17 0.45 0.44 Fmean 0.65 1.00 0.09 -0.21 0.34 0.34 Eworth 0.26 0.09 1.00 0.23 0.17 0.19 Nworth 0.17 -0.21 0.23 1.00 -0.37 -0.37
Từ bảng ma trận tương quan ở trên, ta nhận thấy hệ số tương quan giữa nước dâng, rút cực đại (Rmax, Fmax), hay nước dâng rút trung bình (Rmean, Fmean) với từng yếu tố độc lập (Pmin, Pmean, Vmax, Vmean, Nworth, Eworth) là khá nhỏ, chứng tỏ yếu tố phụ thuộc có mối phụ thuộc vào nhiều đặc trưng của bão, chứ
62
không phải chỉ phụ thuộc chặt chẽ vào riêng một tham số bão nào. Vì vậy, tác giả tiến hành phân tích mối phụ thuộc hồi quy nhiều biến giữa chúng.
Mối phụ thuộc hồi quy nhiều biến được thể hiện chi tiết qua các phương trình hồi quy và các hình (từ hình 4.15 đến hình 4.22).
Trạm Hòn Ngư
+ Phương trình hồi quy tuyến tính nước dâng cực đại Rmax:
= 2944.014 − 1.899 − 0.922 − 0.682
− 0.943 + 0.826 − 3.153
Hệ số tương quan chung: R = 0.61
Hình 4.15: Nước dâng cực đại thực đo (liền nét) và nước dâng cực đại tính toán (gạch nối) trạm Hòn Ngư
+ Phương trình hồi quy tuyến tính nước dâng trung bình Rmean:
= 1029.718 + 6.292 − 7.271 − 1.143
− 0.824 + 5.925 − 6.788
Hệ số tương quan chung: R = 0.61
63
Hình 4.16: Nước dâng trung bình thực đo (liền nét) và nước dâng trung bình tính toán (gạch nối) trạm Hòn Ngư
+ Phương trình hồi quy tuyến tính nước rút cực đại Fmax:
= −1022.294 − 7.958 + 8.903 + 0.47
+ 0.813 − 10.334 + 11.094
Hệ số tương quan chung: R = 0.45
Hình 4.17: Nước rút cực đại thực đo (liền nét) và nước rút cực đại tính toán (gạch nối) trạm Hòn Ngư
Số hiệu cơn bão (n) Số hiệu cơn bão (n)
64
+ Phương trình hồi quy tuyến tính nước rút trung bình Fmean:
= 1851.196 − 0.7 − 2.546 − 0.23 − 0.211
+ 6.672 + 8.006
Hệ số tương quan chung: R = 0.76
Hình 4.18: Nước rút trung bình thực đo (liền nét) và nước rút trung bình tính toán (gạch nối) trạm Hòn Ngư
Từ kết quả của trạm Hòn Ngư được thể hiện qua các phương trình và các hình vẽ (từ hình 4.15 đến hình 4.18) ở trên, ta nhận thấy sự tăng lên đáng kể của hệ số tương quan chung.
Cụ thể với nước dâng cực đại và nước dâng trung bình trạm Hòn Ngư, hệ số tương quan chung đã tăng lên đến 0.61 thay vì hệ số tương quan chỉ là 0.2 hay 0.3 như bảng ma trận tương quan (xem bảng 4.11).
Với nước rút cực đại và nước rút trung bình, ta cũng nhận thấy diễn biến tương tự. Ban đầu theo như ma trận tương quan (xem bảng 4.12), hệ số tương quan giữa các tham số chỉ là 0.12, 0.21…rất nhỏ, thì nay hệ số tương quan chung đã tăng lên thành 0.45, riêng với nước rút trung bình, hệ số tương quan chung lên đến 0.76.
65
Như vậy, với chuỗi số liệu lớn hơn, chất lượng thông tin bão tốt hơn thì ta có thể hy vọng về mối liên hệ giữa nước dâng, rút với các tham số bão có được sẽ chặt chẽ hơn và tốt hơn.
Trạm Hòn Dấu
+ Phương trình hồi quy tuyến tính nước dâng cực đại Rmax:
= 1015.104 + 5.95 − 6.875 + 0.421
− 0.296 + 5.237 − 6.103
Hệ số tương quan chung: R = 0.34
Hình 4.19: Nước dâng cực đại thực đo (liền nét) và nước dâng cực đại tính toán (gạch nối) trạm Hòn Dấu
+ Phương trình hồi quy tuyến tính nước dâng trung bình Rmean:
= 137.281 + 4.236 − 4.339 + 0.117
− 0.233 + 3.26 − 3.341
Hệ số tương quan chung: R = 0.34
66
Hình 4.20: Nước dâng trung bình thực đo (liền nét) và nước dâng trung bình tính toán (gạch nối) trạm Hòn 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
Hình 4.21: Nước rút cực đại thực đo (liền nét) và nước rút cực đại tính toán (gạch nối) trạm Hòn Dấu
Số hiệu cơn bão (n)
67
+ 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
Hình 4.22: Nước rút trung bình thực đo (liền nét) và nước rút trung bình tính toán (gạch nối) trạm Hòn Dấu
Tương tự như trạm Hòn Ngư, với trạm Hòn Dấu, ta cũng nhận thấy hệ số tương quan chung cũng tăng lên đáng kể. Các mối phụ thuộc được thể hiện rõ qua các phương trình hồi quy tuyến tính và các hình vẽ (từ hình 4.19 đến hình 4.22).
Cụ thể với nước dâng cực đại và nước dâng trung bình tại trạm Hòn Dấu, ban đầu theo như ma trận tương quan tìm được (xem bảng 4.13), thì hệ số tương quan với các tham số bão chỉ là 0.18, -0.07…, nhưng sau khi xét mối liên hệ hồi tuy tuyến tính, hệ số tương quan chung đã tăng lên thành 0.34. Đặc biệt với mối liên hệ hồi quy giữa nước rút cực đại với các tham số bão, thì hệ số tương quan chung đã lên đến 0.6.
Với xu hướng như vậy, ta hoàn toàn có thể hy vọng vào những mối liên hệ tốt hơn, chặt chẽ hơn nữa giữa mực nước cực trị với các tham số bão khi ta có được chuỗi số liệu lớn hơn, chất lượng về thông tin bão tốt hơn trong tương lai.
68
KẾT LUẬN
1. Luận văn đã thu thập, chỉnh lý số liệu mực nước thực đo tại trạm Hòn Dấu và Hòn Ngư từ năm 1980 đến nay và cơ sở dữ liệu bão từ năm 1980 đến năm 2009, nghiên cứu cơ chế và quy trình tính toán mực nước cực trị trong bão có tính đến ảnh