Mực n~ớc đại d~ơng

t ong r~ờng hợp chu kỳ dao động riêng bằ hu u (1hủy

3.9. Mực n~ớc đại d~ơng

3.9.1. Khái niệm về mực noớc trung bình

Những dao động triều của mực n‡ớc m chúng ta đã xét diễn ra t‡ơng đối so với mực n‡ớc biển trung bình. Chúng tôi nhắc lại rằng mặt mức trên Trái Đất l mặt vuông góc với h‡ớng của trọng lực, tức lực tổng hợp của lực hấp dẫn của Trái Đất v lực ly tâm do Trái Đất xoay trong ngỵ Mặt nh‡ vậy l mặt thế vị t‡ơng đ‡ơng v do đó phải l mặt cân bằng của chất lỏng. Từ đây suy ra rằng bề mặt Đại d‡ơng Thế giới không bị nhiễu động bởi sự tác động của tất cả các lực khác phải l mặt mức, gọi l geoit. Geoit quy

định hình dáng Trái Đất v từ nó ng‡ời ta đo các độ cao lục địa v các độ sâu đại d‡ơng.

Tuy nhiên, hình dạng geoit tỏ ra khá phức tạp do sự phân bố khối l‡ợng bên trong hnh tinh không đồng đềụ Vì vậy, trong thực hnh ng‡ời ta đã chấp nhận hình dạng Trái Đất l ellipsoit quy chiếu có tâm trùng với tâm khối của Trái Đất cứng, còn bán kính xích đạo v bán kính cực tuần tự bằng 6 378,104 v 6 356,715 km. Những sai lệ

geoit so với ellipsoit quy chiếu đ‡ợc gọi l độ cao của geoit.

Trong v‡ợt

quá v hấy ở

phí

ơng khác biệt về độ cao bằng 136 m v ở Đại Tây D‡ơng− 120 m.

Có những nhiễu động khác nhau với bản chất rất đa

iều), những nhiễu động nhiều năm không tuần hon v dừng. Hai kiểu nhiễu

bị lọc bỏ khi lấy trung bình trong một thời kỳ dị Những dao

tác động d

ơng ngang của tr‡ờng khí áp v tr‡ờng mật độ n‡ớc biển cũng nh‡ bởi sự phân bố

g dừng lớn nhất của mực n‡ớc xuất hiện do sự bất đồng nhất ph‡ơng ngang của tr‡ờng mật độ ch của

Đại d‡ơng Thế giới các độ cao của geoit không i chục mét. Những dị th‡ờng âm cực đại gặp t

a nam bán đảo ấn Độ v bằng −106m, còn những dị th‡ờng d‡ơng, cũng ở ấn Độ D‡ơng, tại vùng Niu Ghinê, bằng +86m. Nh‡ vậy, khác biệt về độ cao trên bề mặt Đại d‡ơng Thế giới bằng khoảng gần 200 m v quan trắc đ‡ợc ở ấn Độ D‡ơng. ở Thái Bình D‡

dạng cộng chồng lên geoit. Đó có thể l những nhiễu động ngắn hạn, những nhiễu động có tính chất tuần hon (trong đó có nhiễu động tr

động đầu tiên sẽ động nhiều năm không tuần hon t‡ơng đối nhỏ v có thể không cần đ‡a vo tính toán khi xác định mực n‡ớc biển trung bình. Còn những nhiễu động dừng gây nên bởi

âng rút của gió có tính chất hệ thống ở mặt đại d‡ơng, bởi sự bất đồng nhất ph‡

hiệu l‡ợng n‡ớc bốc hơi v giáng thủy không đồng đều ở các bộ phận đại d‡ơng cộng với độ cao geoit sẽ quyết định vị trí mực n‡ớc biển trung bình.

hiện đại chúng dẫn tới những khác biệt về độ cao của geoit từ 1,5 đến 2,0 m, tức hai bậc

nhỏ của bản thân geoit. ách gần đúng xem l trùng với mặt geoit.  nhất lý thuyết do các ngu

c dâng do gió liên quan tới các xoáy thuận khí quyển đi qua v đồng thời kéo theo những v theo những ‡ớc l‡ợng

hơn những biến thiên độ cao bề mặt

Những khác biệt mực n‡ớc giữa các vùng áp cao v áp thấp dừng không v‡ợt quá 30 cm. Những nhiễu động mực n‡ớc do tác động gió dâng rút không ngừng ở bề mặt đại d‡ơng v phân bố hiệu l‡ợng n‡ớc bốc hơi − giáng thủy không đồng đều cũng có cùng bậc nh‡ vậy (khoảng vi chục cm).

Nh‡ vậy, về tổng cộng các nhiễu độ cao geoit dừng không lớn hơn một số mét v th‡ờng không v‡ợt qua giới hạn độ chính xác xác định độ cao geoit. Vì vậy, mực n‡ớc biển trung bình có thể một c

Trong thực hnh, mực n‡ớc trung bình đ‡ợc xác định theo số liệu quan trắc trong một thời đoạn nhất định (tháng, năm, một số năm). Thông th‡ờng, ngay trung bình tháng cũng đã cho ‡ớc l‡ợng mực n‡ớc trung bình khá chính xác, tuy nhiên ng‡ời ta th‡ờng xác định mực n‡ớc trung bình trong một năm hay thậm chí trong 19 năm, điều đó cho phép tính tới tất cả những triều sai có thể có trong khi tìm mực n‡ớc biển trung bình. Nh‡ng để dẫn các độ

sâu trên bản đồ biển thì mực n‡ớc trung bình không thể đ‡ợc sử dụng, vì mực n‡ớc thực tế v o những pha triều khác nhau, đặc biệt những nơi thủy triều đạt độ lớn trên 0,5 m, rất có thể khác nhiều so với mực trung bình. Bởi vậy trong thực hnh đ‡a ra khái niệm số không độ sâu, nó phải không cao hơn n‡ớc ròng thủy triều thấp nhất ở vùng đại d‡ơng đang xét, tức mực n‡ớc thấp

yên nhân thiên văn quyết định. Trong phép tính toán nh‡ vậy đã không chú ý tới những dao động mực n‡ớc do các nhân tố khác gây nên. Vì vậy, với những nơi m vai trò của các nhân tố khác quyết định nhiễu động mực n‡ớc l lớn, thì ng‡ời ta đ‡a ra khái niệm số không độ sâu vật lý, nó đ‡ợc xác định nh‡ l số không độ sâu với độ đảm bảo no đó. Thí dụ, trong xây dựng v khai thác thủy công trình biển ng‡ời ta chấp nhận mực n‡ớc 95 % hoặc 98 % độ đảm bảo lm số không độ sâu vật lý, hay mực n‡ớc tính toán.

3.9.2. Các dao động mực noớc ngắn hạn không tuần

houn

Những biến thiên mực n‡ớc ngắn hạn không tuần hon l những biến thiên t‡ơng đối nhanh, không có tính tuần hon biểu lộ rõ. Đó l n‡ớ

Hình 3.21. Biến đổi mực n~ớc tro

bã

ng thời gian n~ớc dâng o ở trạm Astopo (Bungari)

1− tháng 2 năm 1979 2− tháng 1 năm 1977 3− tháng 10 năm 1976

Các dao động khí áp liên quan tới xoáy thuận đi qua tạo

cơ chế vừa nêu gây nên. Thật vậy, khi xoáy thuận đi trên phầ

đông bắc, sóng di đ‡ợc tạo thnh trong biển. Đi vo vịnh Phầ

ra những nhiễu áp suất lên mực n‡ớc biển. Trong đó giảm khí áp 1 hPa lm dâng mực n‡ớc 1 cm. Tuy nhiên, t‡ơng quan đơn giản ny chỉ đúng đối với những điều kiện dừng. Trong tr‡ờng hợp nhiễu động khí quyển di chuyển nhanh, thực tế luôn nh‡ vậy, thì t‡ơng quan vừa nói không đúng nữa, bởi vì tác động đồng thời của ứng suất gió tiếp tuyến tới mực n‡ớc tỏ ra quan trọng hơn. Trong đó, tác động của ứng suất gió tiếp tuyến tới mực n‡ớc đối ng‡ợc với

tác động tĩnh học của tr‡ờng khí áp. Tuy nhiên, trong các điều kiện thực, đặc biệt đối với các biển nội địa, sự t‡ơng tác của gió v áp suất trở lên phức tạp hơn. Khi đi qua trên biển sâu, bằng tác động tĩnh học v động lực học của nó, xoáy thuận sẽ tạo ra các sóng di, độ cao các sóng di liên quan với tốc độ chuyển động của xoáy thuận. Thí dụ, nếu tốc độ chuyển động xoáy thuận nhỏ hơn tốc độ pha của sóng di tự do, thì các mực n‡ớc dâng lên ở phần trung tâm xoáy (dâng tĩnh học v dâng động lực học) sẽ tăng c‡ờng lẫn nhaụ Nếu tốc độ xoáy thuận v‡ợt trội tốc độ sóng di, thì thay vì dâng mực n‡ớc có thể quan sát thấy hạ mực n‡ớc. Khi trùng hợp tốc độ xoáy thuận v sóng di, sẽ xuất hiện hiện t‡ợng cộng h‡ởng v độ cao sóng có thể tăng lên mạnh. Tiến vo bờ v vùng n‡ớc nông, những sóng nh‡ vậy sẽ tiếp tục tăng độ cao v kết cục có thể xuất hiện ngập lụt. Những trận lụt nổi tiếng ở Sankt−Peterburg chính l do

n phía bắc biển Baltic theo h‡ớng về phía đông hoặc n Lan, độ cao sóng tăng lên nhiều do độ sâu giảm. Xuất hiện t‡ờng chắn hạ l‡u cản trở dòng n‡ớc sông Nheva v mực n‡ớc sông dâng lên. Những trận lụt cực đại ở cửa sông Nheva quan trắc thấy vo các năm 1824 (424 cm) v 1924 (382 cm).

Những đợt n‡ớc dâng bão rất mạnh quan trắc thấy ở vùng bờ H Lan, biển Bắc Hải, ven bờ Hắc Hải, đặc biệt ở vùng ven bờ Bungari (hình 3.21), vùng ven bờ một số biển thuộc Bắc Băng D‡ơng của Ngạ Thời gian duy trì mực n‡ớc cao hiếm khi v‡ợt quá 2−3 ngy, còn độ cao: 1,0−1,5m.

3.9.3. Những biến thiên mực noớc theo mùa

Mực n‡ớc đại d‡ơng ở mọi nơi đều chịu sự biến động theo mùạ Trong đó những nhân tố quyết định cơ bản l: biế n quan tới dao động nhiệt độ v độ u tố cân bằng nhiệt v n‡ớc thay

‡ờng áp suất v gió.

ở ‡ớc với đại d‡ơng, sự biến đổi

dòng n‡ớc sông đổ vo biển có thể có ảnh h‡ởng quyết định tới biến trình mùa của mực n‡ớc.

n thiên mật độ n‡ớc liê muối của nó do các yế

đổi trong năm, biến thiên mùa trong tr những biển ít trao đổi n

Kết quả phân tích dao động mực n‡ớc theo mùa đã cho thấy rằng, biên độ hiếm khi v‡ợt quá 10−20 cm, còn hiệu số các độ cao cực đại th‡ờng không quá 30−40 cm. }ớc l‡ợng từng nhân tố quyết định biến trình mùa cho thấy rằng, chúng có thể thay đổi giữa các vùng. Thí dụ, với Bắc Đại Tây D‡ơng, cũng nh‡ với nhiều vùng khác của Đại d‡ơng Thế giới, thì biến thiên nhiệt độ n‡ớc giữ vai trò quyết định lm dao động mực n‡ớc. Biên độ các dao động đối với Bắc

Đại Tây D‡ơng th‡ờng không lớn hơn 8−10 cm. Biên độ biến thiên mùa cực đại do tr‡ờng áp suất th‡ờng không quá 6−10 cm, chỉ có ở khu vực cực tiểu áp suất Aixơlen mới có thể đạt tới giá trị lớn hơn.

Trên vùng bờ đông n‡ớc Mỹ, đặc biệt ở bờ Floriđa, dao động mực n‡ớc theo mùa bị quy định tr‡ớc hết bởi hon l‡u gió mùa v có đặc điểm dâng rút. Dao động mực n‡ớc theo mùa liên quan tới hon l‡u gió mùa thể hiện rõ nhất ở ấn Độ D‡ơng. Thời kỳ mùa đông, không khí khô lạnh từ lục địa đi qua vịnh Bengan tới xích đạo, còn mùa hè h‡ớng của dòng không khí thay đổi ng‡ợc lạị Kết quả l dọc vùng bờ vịnh Bengan xuất hiện các dao động dâng rút theo mùa, chúng lại đ‡ợc tăng c‡ờng nhờ sự biến thiên mùa của quá trình bốc hơi hiệu dụng. Vì vậy, nơi đây có dao động mực n‡ớc đại d‡ơng theo mùa thuộc loại lớn nhất.

ở các biển Bắc Băng D‡ơng, trên các đảo thuộc thềm lục địa, biến thiên mùa của mực n‡ớc diễn ra chủ yếu do biến thiên áp suất khí quyển. Dọc bờ các biển Karơ, Lapchev v Chukôt ảnh h‡ởng của gió v khí áp xấp xỉ nh‡ nhau, còn dọc bờ biển Đông Sibêri dao động mực n‡ớc theo mùa chủ yếu do gió quyết định. Dao động mực n‡ớc theo mùa tại những trạm quan trắc trên các đảo ở các biển Bắc Băng D‡ơng bằng 13−17 cm, tại phần lớn các trạm đất liền

bằn

đối nhỏ v bị quy định bởi các quá trình khí t‡ợng thủy văn ở từ

‡ợng thủy triều g 20−30 cm, ở biển Chukôt thậm chí tới 40 cm. Với t‡ cách l ví dụ, trên hình 3.22 dẫn biến trình dao động mực n‡ớc theo mùa tại ba trạm phân bố ở Bắc Đại Tây D‡ơng, thủy vực Bắc Băng D‡ơng v Bắc Thái Bình D‡ơng.

Nh‡ vậy, dao động mực n‡ớc đại d‡ơng theo mùa t‡ơng ng khu vực cụ thể.

3.9.4. Biến thiên mực noớc nhiều năm

Ngoi dao động mực n‡ớc theo mùa, dọc vùng bờ tất cả các biển v đại d‡ơng còn thấy những dao động của mực n‡ớc trung bình năm từ năm ny tới năm khác (hình 3.23). Nguyên nhân của những dao động ny rất đa dạng. Đó l những dao động nhiều năm của c‡ờng độ hon l‡u khí quyển, thời tiết v khí hậu Trái Đất, chuyển động thẳng đứng chậm của vỏ Trái Đất, các hiện t

nhiều năm. Hiệu các mực n‡ớc giữa các năm lân cận ít khi v‡ợt quá 30 cm v đa số tr‡ờng hợp nằm trong giới hạn ±10 cm so với mực n‡ớc trung bình. Nh‡ những ‡ớc l‡ợng hiện đại cho biết, những biến thiên về c‡ờng độ hon l‡u khí quyển trên đại d‡ơng góp phần lớn nhất vo biến thiên mực n‡ớc giữa các năm. Vì vậy, mực n‡ớc đại d‡ơng l chỉ thị tốt về các quá trình động lực trong khí quyển v đại d‡ơng của Trái Đất.

Hình 3.22. Biến thiên mực n~ớc theo mùa ở các trạm Halifax (1), Murmansk (2), San-Fransisco (3)

Hình 3.23. Biến thiên mực n~ớc nhiều năm tại các trạm Halifax (1), Murmansk (2), San-Fransisco (3)

Những biến đổi có xu thế của mực n‡ớc cũng không lớn v hiện nay th‡ờng không quá 5 mm một năm. Ng‡ời ta cho rằng mực n‡ớc ton cầu của Đại d‡ơng Thế giới trong thế kỉ 20 đang dâng lên. Theo những ‡ớc l‡ợng khác nhau, tốc độ dâng lên bằng 1,2−1,5 mm một năm. Tuy nhiên, ‡ớc l‡ợng độ dâng mực n‡ớc ở thủy vực Bắc Băng D‡ơng giai đoạn 1949−1987 theo số liệu của 54 trạm quan trắc đã cho thấy rằng, về trung bình mực n‡ớc đại d‡ơng ở thời kỳ đó chỉ dâng lên 0,4 mm một năm.

Mặc dù ch‡a có một quan điểm thống nhất về những nguyên nhân mực n‡ớc dâng lên, song nhiều nh khoa học thiên về ý kiến cho rằng “thủ phạm” chính l sự tăng nhiệt độ không khí ton cầụ Hệ quả của quá trình ny l giảm khối l‡ợng các núi băng trên Trái Đất, chúng phản ứng nhanh với sự thay đổi khí hậu, v tăng thể tích n‡ớc trong Đại d‡ơng Thế giớị Thực tế, nhiều dữ liệu đã chứng tỏ về sự giảm thảm băng của Trái Đất trong thế kỉ vừa quạ