Hiện t€ợng n€ớc chìm

Một phần của tài liệu Thủy văn và thủy động lực biển Đông - Chương 1 pdf (Trang 48 - 54)

Lm sao có thể duy trì nêm nhiệt cố định v bảo vệ nó khỏi quá trình xáo trộn từ cả hai phía trên v d‡ới? Các nhân tố cơ bản ở đây bao gồm tổ hợp giữa bơm Ekman v hình thnh các khối n‡ớc. Trên hình 1.25 cho thấy có một khu vực lớn với giá trị âm của xoáy ứng suất gió, đồng nghĩa với việc n‡ớc bị đẩy xuống sâu. Do mật độ của n‡ớc không lớn hơn mật độ lớp d‡ới, khối n‡ớc ny đi vo các tầng sâu trung gian lan theo các mặt đẳng thể tích t‡ơng ứng. Hiện t‡ợng ny đ‡ợc gọi l n‡ớc chìm đ‡ợc mô tả trên hình 1.32, đó l nguyên nhân cơ bản hình thnh nên khối n‡ớc của nêm nhiệt cố định. C‡ờng độ của quá trình ny biến đổi theo mùa v phụ thuộc một phần vo biến đổi c‡ờng độ bơm Ekman nh‡ng một phần cơ bản lại l sự phát triển của nêm nhiệt mùa. Với sự biến động mùa độ dy lớp nêm nhiệt mùa khối n‡ớc trong nêm nhiệt cố định chủ yếu đ‡ợc hình thnh trong giai đoạn thu đông khi nêm nhiệt mùa có độ dy nhỏ nhất.

Điều ny có thể kiểm chứng thông qua so sánh các đặc tr‡ng của lớp xáo trộn trên mặt tại khu vực hội tụ cận nhiệt đới với các đặc tr‡ng của nêm nhiệt cố định ở khu vực nhiệt đới. Điều ny có thể tiến hnh khi so sánh các giản đồ T-S dọc theo đ‡ờng ABCD v A’B’C’D’ trên hình 1.32. Ví dụ so sánh ny đ‡ợc thể hiện trên hình 1.33: trong khoảng biến đổi của nhiệt độ v độ muối của nêm nhiệt cố định có hai đ‡ờng T-S hầu nh‡ trùng nhau vo cuối mùa đông (tháng 8- 10) nh‡ng lại khác so với các mùa khác.

Hình 1.32. Sơ đồ hình thnh các khối n‡ớc do hặên t‡ợng n‡ớc chìm tại khu vực hội tụ cận nhiệt đới. Giản đồ T-S cho ta sự biến đổi trên mặt cắt giữa hai trạm A v D.

Các khối n‡ớc chìm sâu xuống d‡ới nêm nhiệt đ‡ợc gọi l khối n‡ớc trung tâm.

Hình 1.33. So sánh các giản đồ T-S qua vùng hội tụ cận nhiệt đới dọc kinh tuyến 102.5°E giữa 30°S v

45°S, qua nêm nhiệt cố định trênvĩ tuyến 20°S. Các giản đồ T-S qua vùng hội tụ cận nhiệt đới cho các tháng VIII-X (ASO),XI-I (NDJ),II-IV (FMA),V-VII(MJJ). Giản đò còn lại đI qua 20°S. Theo Sprintall v

Các nghiên cứu về giản đồ T-S cũng nh‡ đặc điểm phân bố trên các mặt đẳng thể tích riêng có thể đ‡a ra kết luận về khả năng xáo trộn qua các mặt đẳng thể tích riêng yếu hơn xáo trộn trên các mặt đó. Tuy nhiên tại một số khu vực đặc biệt nh‡ dòng chảy biên phía tây, dòng chảy ng‡ợc d‡ới xích đạo v các đới front, tại đây hiện t‡ợng xáo trộn qua các mặt đẳng thể tích riêng đóng một vai trò đáng kể trong các quá trình trao đổi. Tuy nhiên nhìn chung với sai số bậc nhất có thể bỏ qua hiện t‡ợng xáo trộn qua các mặt đẳng thể tích khi đánh giá hon l‡u đại d‡ơng.

Trên hình 1.34 đ‡a ra sơ đồ tổng l‡ợc về nêm nhiệt v hiện t‡ợng n‡ớc chìm trong đại d‡ơng thế giới. Khối n‡ớc trung gian nằm ngay d‡ới nêm nhiệt cố định cũng đ‡ợc xem l có nguồn gốc n‡ớc chìm. Tuy nhiên nguồn gốc tạo n‡ớc chìm ở đây không phải l bơm Ekman m do xáo trộn v đối l‡u xẩy ra tại khu vực giáp ranh của các dòng chảy mạnh.

1.6.4. Lớp barie

Thông th‡ờng chúng ta chỉ sử dụng phân bố nhiệt độ để xác định biến động của lớp xáo trộn hay lớp chịu tác động của các quá trình xáo trộn trên mặt biển. Với nguồn số liệu khảo sát ngy cng đầy đủ hơn, chúng ta có khả năng xem xét những đặc tr‡ng khác để có thể lm rõ hơn cơ chế hình thnh các khối n‡ớc trong đại d‡ơng.

Hình 1.34. Mặt cắt đại d‡ơng dọc kinh tuyến với phân bố của các khối n‡ớc v quá trình hình thnh v

Hình 1.35a. Bản đồ độ sâu lớp đồng nhất mật độ trên mặt đại d‡ơng (m). Các tháng VIII-X. Các đ‡ờng đồng mức 10 m , 25 m, 50 m, 75 m, 100 m, 250 m, 500 m. Theo Sprintall v Tomczak (1990).

Trên hình 1.35 dẫn ra bản đồ phân bố độ dy của lớp đẳng thể tích riêng l lớp trong đó mật độ của n‡ớc không thay đổi. Bản đồ ny thu đ‡ợc bằng cách xác định độ sâu m tại đó mật độ n‡ớc biến đổi trong giới hạn t‡ơng ứng với nhiệt độ biến đổi bằng 0,5˚C nh‡ đã sử dụng để lập bản đồ 1.31. Độ dy của lớp ny phụ thuộc khá chặt chẽ vo độ muối. Để đảm bảo rằng các bản đồ 1.31 v 1.35 có thể so sánh đ‡ợc khoảng cách giữa các đ‡ờng đẳng mật độ đ‡ợc thay đổi phù hợp với đặc điểm phân bố của nhiệt độ v độ muối trên mặt biển. Hình 1.36 cho ta kết quả hiệu số giữa các độ sâu các lớp đẳng nhiệt độ v đẳng thể tích riêng.

Hình 1.35b. Bản đồ độ sâu lớp đồng nhất mật độ trên mặt đại d‡ơng (m). Các tháng II-IV. Các đ‡ờng đồng mức 10 m , 25 m, 50 m, 75 m, 100 m, 250 m, 500 m. Theo Sprintall v Tomczak (1990).

Hình 1.36a. Chênh lệch độ sâu trung bình (m) giữa các lớp đồng nhất nhiệt v mật độ trong các tháng VIII-X. Các đ‡ờng .... thể hiện giá trị âm, Theo Sprintall v Tomczak (1990).

Hình 1.36b. Chênh lệch độ sâu trung bình (m) giữa các lớp đồng nhất nhiệt v mật độ trong các tháng II-IV. Các đ‡ờng .... thể hiện giá trị âm, Theo Sprintall v Tomczak (1990).

Nếu nh‡ các giả thiết kinh điển l đúng đắn thì hiệu số dẫn ra trên bản đồ 1.36 phải bị triệt tiêu. Đối với phần lớn diện tích đại d‡ơng thế giới hiệu số ny th‡ờng có giá trị rất nhỏ. Tuy nhiên cũng thấy xuất hiện một số khu vực có hiệu số hon ton khác 0.

mật độ th‡ờng có giá trị d‡ơng, cho thấy mật độ trong lớp đẳng nhiệt còn biến đổi theo độ sâu. Sự biến đổi mật độ ny cơ bản do phân tầng độ muối. Tại các vùng biển ny, lớp đẳng độ muối mới chính l chỉ số đặc tr‡ng cho lớp xáo trộn. N‡ớc biển nhiệt đới th‡ờng có độ muối thấp v nhiệt độ cao nêm mật độ cũng rất nhỏ, loại n‡ớc ny th‡ờng phân bố trong dạng một lớp mỏng trên mặt trên của cả cột n‡ớc. Trong khi đó, n‡ớc vùng biển cận nhiệt đới lại có độ muối cao, khi chìm xuống không thể xâm nhập vo các lớp thật sâu tr‡ớc khi lan truyền ngang theo mặt rộng hình thnh nên lớp n‡ớc cực đại độ muối ngay d‡ới lớp n‡ớc mặt. Nếu nh‡ gradient nhiệt độ không đáng kể sẽ hình thnh nên lớp nêm muối trong lớp đẳng nhiệt.

Lớp n‡ớc nằm giữa lớp nêm muối v nêm nhiệt vẫn đ‡ợc biết d‡ới tên lớp barie (chắn) do tác động của nó lên cán cân nhiệt của lớp xáo trộn. Lớp xáo trộn nhận đ‡ợc một l‡ợng nhiệt lớn từ bức xạ mặt trời v trong điều kiện dừng l‡ợng nhiệt ny sẽ cân bằng với các thông l‡ợng nhiệt thoát ra. Khi không có lớp barie nhiệt độ n‡ớc trong lớp xáo trộn sẽ nh‡ nhau v bằng nhiệt độ lớp n‡ớc mặt, các thông l‡ợng thoát ra đảm bảo cho nhiệt độ không bị tăng lên. Điều kiện động lực học cho thấy có ba khu vực hiện diện của lớp barie suốt năm đó l Tây Thái Bình D‡ơng, xích đạo Đại Tây D‡ơng v vịnh Belgan ở ấn Độ D‡ơng.

Khu vực khác có hiệu số d‡ơng giữa lớp đẳng nhiệt v đẳng độ muối nằm ở vĩ độ cực đới nơi nêm nhiệt hầu nh‡ không tồn tại: n‡ớc tầng mặt th‡ờng xuyên bị lm lạnh do khí quyển nên có mật độ cao v chìm xuống sâu tạo nên các khối n‡ớc tầng đáy. Do tác động của cán cân n‡ớc ngọt tại các vùng biển ny có sự biến động mùa của nêm muối.

Khu vực thứ ba có hiệu số khác 0 giữa độ sâu lớp đẳng nhiệt v đẳng mật độ thể hiện trên hình 1.36 l vùng biển cận nhiệt đới. Giá trị của hiệu số ny có dấu âm cho thấy lớp đồng nhất mật độ sâu hơn lớp đẳng nhiệt. Điều ny chỉ xẩy ra khi mật độ biến đổi do biến đổi nhiệt độ trong nêm nhiệt đ‡ợc cân bằng với biến đổi mật độ do độ muối. Để giải thích điều ny có thể quay trở lại hình 1.15., trên khu vực cận nhiệt đới n‡ớc trong nêm nhiệt cố định có nguồn gốc n‡ớc chìm, nhiệt độ v độ muối trên mặt lại giảm nhanh theo h‡ớng về phía cực. Giản đồ T-S mô tả biến đổi nhiệt độ v độ muối trên mặt cắt kinh tuyến qua khu vực n‡ớc chìm sẽ có dạng t‡ơng tự đ‡ờng đẳng mật độ (so sánh hình 1.32). Hậu quả của đặc điểm ny dẫn đến độ dy lớp đẳng nhiệt, ví dụ z1 tại trạm C, xác định theo chỉ số nhiệt độ 0,5˚C không v‡ợt qua đ‡ợc lớp đồng nhất mật độ z2 do tác động cân bằng của độ muối.

Một phần của tài liệu Thủy văn và thủy động lực biển Đông - Chương 1 pdf (Trang 48 - 54)