3.1. Biến động một số yếu tố môi trƣờng vùng biển, đảo Bạch Long Vỹ
Nhiệt trao đổi qua mặt phân cách biển cho nên khí quyển đóng một vai trị quyết định đối với các đặc trưng chế độ nhiệt nước biển. Trước khi đi sâu vào xem xét biến động phân bố của nhóm nhiệt độ nước mặt biển. Chúng ta phân tích biến động các điều kiện khí tượng trong vùng biển nghiên cứu nhằm đưa ra xu thế, quy luật chung và xem xét sự ảnh hưởng qua lại giữa các yếu tố khí tượng biển và mơi trường biển.
3.1.1. Điều kiện khí tượng biển khu vực nghiên cứu
3.1.1.1. Nhiệt độ khơng khí
Trong 10 năm với 28076 lượt quan trắc, kết quả phân tích cho thấy nhiệt độ khơng khí dao động trong khoảng từ 9oC - 35oC, trung bình là 24oC. Giá trị cực đại quan trắc là đạt là 35oC vào năm 2009 và năm 2015. Giá trị nhỏ nhất là 9oC vào năm 2008 và năm 2011(Hình 6)
Hình 6. Biến trình nhiều năm nhiệt độ khơng khí
Theo kết quả nghiên cứu của Bùi Quang Đức trong 3 năm (2012 - 2015) cho thấy nhiệt độ khơng khí trung bình năm là 23,3oC; cao nhất tuyệt đối là 39,9 oC; thấp nhất tuyệt đối là 7,0oC; cao vào các tháng 6, tháng 8 (trên28 oC); cao nhất vào tháng 7 (28,7oC) và thấp nhất vào tháng 1 và tháng 2 (16,6oC -16,8oC). Biên độ nhiệt trong năm từ 9,6oC -13,8oC. Biên độ nhiệt ngày đêm nhỏ, thường không quá 5oC [18].
Trong năm giá trị nhiệt độ trung bình khơng khí biến thiên với quy luật chung là thấp nhất vào tháng 1, tăng dần đến tháng 5, thời điểm nhiệt độ khơng khí
cao nhất vào tháng 6, tháng 7 (trung bình khoảng 29oC) sau đó giảm dần đến tháng 12 (trung bình 19,6oC) (Hình 7). Chu kỳ này được lặp lại trong các năm tiếp theo.
Hình 7. Biến trình năm nhiệt độ khơng khí
Trong ngày, biến trình nhiệt độ khơng khí ở Bạch Long Vỹ cho thấy quy luật chung là: đạt cực tiểu vào lúc 3 - 4 giờ, tăng vào lúc 6 - 7 giờ, đạt cực đại vào 13 giờ sau bắt đầu giảm từ 9 đến 23 giờ (Hình 8).
Hình 8. Biến trình ngày nhiệt độ khơng khí
Theo tiêu chí thống kê thời kỳ và năm ENSO của cơ quan quản lý khí tượng và Đại dương Quốc gia của Mỹ (NOAA) hiện tượng La Lina diễn ra vào thời gian tháng 7/2010 - 4/2011 và 8/201 - 3/2012. Bên cạnh đó hiện tượng El Nino diễn ra vào các khoảng thời gian tháng 7/2004-4/2005; 9/2006-41/2007; 7/2009-4/2010 và tháng 3-12/2015 [16].
Hình 9. Biến trình năm nhiệt độ khơng khí trong điều kiện La Nina trong điều kiện La Nina
Hình 10. Biến trình năm nhiệt độ khơng khí trong điều kiện El Nino trong điều kiện El Nino
Kết quả phân tích cho thấy nhiệt độ khơng khí ở Bạch Long Vỹ biến động đồng pha với diễn biến của hiện tượng Enso đó là trong thời gian xuất hiện La Nina thì nhiệt độ khơng khí thấp hơn giá trị trung bình nhiều năm, trái lại trong những năm xuất hiện El Nino thì nhiệt độ khơng khí cao hơn giá trị trung bình nhiều năm (Hình 9, hình 10). Như vậy khi xảy ra hiện tượng Enso trong khu vực cũng đã có tác động đến khu vực đảo Bạch Long Vỹ.
3.1.1.2. Khí áp và độ ẩm khơng khí
Kết quả phân tích các điều kiện thời tiết tại trạm đảo Bạch Long Vỹ cho thấy: tần suất xuất hiện sương mù là 13,4%, mưa là 6,91%, giông 0, 51% và 47,42% lượt quan trắc xuất hiện mây còn lại là thời tiết bình thường (với 28076 lượt quan trắc).
.
Áp suất khí quyển ở trạm đảo dao động khoảng 982-1088 mbar, trung bình là 1010,8 mbar. Biến trình trung bình khí áp là cực đại vào tháng 1, giảm dần đến tháng 5, đạt cực tiểu trong tháng 6, 7 và tăng dần đến tháng 12 (Hình 11). Các giá trị áp cao thường quan trắc được trong các đợt khơng khí lạnh tràn về và các giá trị áp nhỏ thường quan trắc được trong thời gian có các đợt áp thấp nhiệt đới hoặc bão.
Một trong những chỉ số quan trọng ảnh hưởng đến các hoạt động ở Bạch Long Vỹ là độ ẩm. Kết quả phân tích cho thấy có độ ẩm dao động trong khoảng 14%-100%, trung bình năm là 80% trong đó trung bình lớn nhất độ ẩm vào tháng 4 (86%) và nhỏ nhất là 72% vào tháng 12. Tần suất xuất hiện độ ẩm trong khơng khí
có giá trị >90% là 24,3% và khả năng xảy ra hầu hết ở các tháng. Riêng trong tháng 7 chưa quan trắc được độ ẩm có giá trị bằng 100% (Hình 12).
Theo kết quả thống kê quan trắc độ ẩm 31 năm (1980 - 2010). Độ ẩm khơng khí trung bình nhiều năm là 86%, độ ẩm thấp nhất rơi vào tháng 11 và tháng 12, cao vào tháng 3, tháng 4 (91%). Biến trình giá trị độ ẩm trung bình tháng tại Bạch Long Vĩ có xu hướng các tháng mùa Đơng lớn hơn các tháng mùa Hè. Tuy nhiên, giá trị độ ẩm nhỏ nhất trong tháng thì có xu thế ngược lại, về mùa Đơng nhỏ nhất xuống đến 30% trong khi về mùa Hè nhỏ nhất chỉ 45% [13].
Hình 11. Biến trình tháng áp suất khí quyển Hình 12. Biến trình tháng độ ẩm khơng khí
3.1.1.3. Trường gió
Khí hậu Bạch Long Vỹ có đặc điểm vùng khơi với hai mùa chính: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 9, thời tiết nóng ẩm và mưa nhiều, gió mùa Tây Nam với tần suất hướng Nam là 74 - 88%, tốc độ trung bình 5,9 - 7,7 m/s. Mùa khơ từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau, thời tiết lạnh, khơ và ít mưa, hướng thịnh hành là Đông - Bắc và Đông chiếm tần suất 86 - 94%, tốc độ trung bình 6,5 - 8,2 m/s [4].
Trong 10 năm, tốc độ gió tại trạm đảo dao động trong khoảng 0 m/s đến 97 m/s, trung bình là 6,1 m/s và có xu hướng tăng từ năm 2006 đến năm 2015 (Hình 13). Mùa Đơng Bắc tốc độ gió trung bình là 6.4 m/s mạnh hơn trong mùa Tây Nam 5,9 m/s (Hình 14). Tần suất xuất hiện gió cấp lớn hơn cấp 7 là 0,42% và lặng gió là 1,86%. Đáng chú ý là vùng biển Vịnh Bắc Bộ nói chung và Bạch Long Vỹ nói riêng
có số lượng cơn bão và xốy thuận nhiệt đới nhiều nhất trong khu vực biển Đơng (242 cơn tính từ năm 1951 đến 2016) [18].
Hình 13. Tốc độ gió trung bình năm Hình 14. Tốc độ gió trung bình tháng
Phân tích hướng gió tại Bạch Long Vỹ trong thời gian 10 năm (2006 - 20115) cho thấy hệ thống gió tại đây gồm hai mùa chính là Đơng Bắc và Tây Nam. Hệ thống gió mùa Đơng Bắc hoạt động từ tháng 11 năm trước đến tháng 3 năm sau, tháng 4 và 5 là các tháng chuyển tiếp sang mùa gió tây nam, mùa gió Tây Nam hoạt động mạnh vào tháng 6, 7 và 8 đến tháng 9 và 10 chuyển tiếp trở lại với sự hoạt động của hệ thống gió mùa Đơng Bắc.
Hình 15 là biểu diễn hoa gió tại trạm đảo Bạch Long Vỹ cho các tháng đại diện với sự hoạt động của các hệ thống gió khác nhau. Cụ thể:
Tháng 1 với hai hướng chính là Bắc Đông Bắc với tần suất khoảng 29,37% và Tây Bắc khoảng 22,26%, sức gió chủ yếu là cấp 3 và cấp 5 chiếm 22,31% - 23,35%. Thời kỳ tháng 7 có gió Nam và Nam Tây Nam chiếm chủ đạo với tần suất xuất hiện cao trên 53%. Cấp gió chủ yếu là cấp 3 và cấp 5 với tần suất 21,3 - 27,5%. Các tháng chuyển tiếp: tháng 4 có hai hướng ưu thế là Tây Bắc và Bắc Đông Bắc chiếm 11,60% - 16,61% và tháng 10 bắt đầu có gió mùa Đơng Bắc thịnh hành, hướng Tây Bắc đến Bắc Đơng Bắc chiếm 14,11% - 18,37% (Hình 16).
Hình 15. Hoa gió các tháng tại trạm đảo Bạch Long Vỹ
Trong khoảng thời gian quan trắc khoảng 20 năm (1982-2002), tốc độ gió trung bình của các tháng gió mùa Tây Nam 5,5 m/s và tháng 6 có vận tốc cực đại đạt 7,0 m/s. Từ tháng 4 đến tháng 8 thịnh hành gió hướng Nam và chếch Nam, do mùa này tâm áp thấp Ấn Độ phát triển và mở rộng phạm vi tới Vịnh Bắc Bộ. Tháng 4, hướng gió Đơng Nam thịnh hành, tốc độ gió trung bình 6,0 m/s. Tháng 6 đến tháng 8 hướng chủ đạo là Nam và Tây Nam. Rõ rệt nhất vào tháng 7, tần suất hai hướng gió này đạt 67%. Tháng 8 gió Tây Nam bắt đầu suy giảm [13].
3.1.1.4. Bão và thời tiết đặc biệt
Mùa bão ở Bạch Long Vỹ bắt đầu từ tháng 6 và kết thúc vào tháng 11. Theo số liệu thống kê từ năm 1980 đến năm 2010 có 25 cơn bão đổ bộ vào Bạch Long Vỹ. Tháng có bão nhiều nhất là tháng 7 (8 cơn bão), tháng 8 có 7 cơn. Tống số ngày
có bão lớn nhất là tháng 7 (17 ngày). Năm 2005 và 2009 có nhiều bão nhất (4 cơn bão). Mỗi tháng có 2-3 ngày dơng, nhiều nhất vào tháng 8 và tháng 9. Sương mùa tập trung vào mùa đơng, trung bình có 24 ngày trong năm. Đặc biệt cuối đơng có nhiều mưa phùn, mỗi tháng có 5 - 10 ngày. Hàng năm có khoảng 30 đợt gió màu Đơng Bắc tràn qua với sức gió mạnh cấp 9, cấp 10 [13].
3.1.1.5. Mưa
Bạch Long Vỹ có lượng mưa thấp so với ven bờ Vịnh Bắc Bộ, trung bình năm chỉ đạt 1.031mm phân bố khơng đều trong năm, từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm khoảng 83% cả năm, từ tháng 12 đến tháng 4 lượng mưa chỉ khoảng 17% lượng mưa cả năm.
Lượng mưa cao nhất vào tháng 8 là 208 mm, thấp nhất vào tháng 12 (21,7mm). Tổng thời gian mưa cả năm trung bình là 107 ngày nhiều nhất vào tháng 8 khoảng 11 ngày, thấp nhất là vào tháng 12 khoảng 7 ngày [13].
Tổng lượng mưa năm của các thời kỳ 1980-1989; 1990-1999 và 2010 lần lượt là có giá trị 1113,1mm; 1035,1mm và 1195,7mm thể hiện xu thế tăng nhẹ nhưng khơng có biến động lớn.
3.1.2. Các yếu tố mơi trường, sinh thái đặc trưng tại vùng biển nghiên cứu
3.1.2.1. Đặc điểm phân bố và biến trình nhiệt độ nước biển a. Nhiệt độ nước biển
Để đi đến kết luận về tính chất của mơi trường nước biển và các quá trình vật lý xảy ra ở lớp trên của nó thì việc trước tiên cần nghiên cứu đó là vấn đề về biến động theo thời gian và đặc trưng cấu trúc của trường nhiệt độ nước biển. Nhiệt độ nước biển là một trong những tham số môi trường cơ bản và có quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tập tính của cá như mùa vụ sinh sản, khả năng bắt mồi, di cư, tụ đàn…cũng như các quá trình trao đổi chất và sinh trưởng [7].
Biến trình nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm trong tồn vùng biển nghiên cứu cho thấy: Nhiệt độ nước biển bề mặt dao động trong khoảng 19,00C đến 29,70C, nhiệt độ trung bình là 25,70C.
Nước biển bề mặt tồn vùng có xu hướng thấp vào tháng 1 (21,10C) và cao nhất vào tháng 7 (28,90C) sau đó giảm mạnh vào tháng 12 (25,10C). Như vậy kiểu biến trình của nhiệt độ nước biển tronng vùng biển nghiên cứu tương tự như kiểu biến đổi của nhiệt độ khơng khí (Hình 16)
Nhệt độ nước biển tầng đáy dao động trong khoảng 17,20C - 29,70C. Nhiệt độ thấp nhất vào tháng 2 và tháng 3 và cao vào các tháng (tháng 6, tháng 7). Nhiệt độ tầng mặt và tầng đáy dao động cùng pha với nhau và nhiệt độ giảm từ mặt tới đáy. Chu kỳ này được lặp lại vào các năm tiếp theo (Hình 17).
Hình 16. Biến trình trung bình năm nhiệt độ nƣớc tầng mặt tồn vùng biển nhiệt độ nƣớc tầng mặt toàn vùng biển
nghiên cứu
Hình 17. Biến trình trung bình năm nhiệt độ nƣớc biển toàn vùng biển nghiên cứu độ nƣớc biển toàn vùng biển nghiên cứu
Giá trị nhiệt độ nước biển vùng biển nghiên cứu phụ thuộc vào thời gian hoạt động của hệ thống gió mùa Đơng Bắc và Tây Nam. Dưới sự ảnh hưởng của hệ thống gió mùa và q trình tương tác biển lục địa, trong năm cả nhiệt độ và độ muối luôn tồn tại hai dạng phân bố theo mùa với những đặc trưng khác biệt về xu thế và biên độ dao động. Cụ thể được thể hiện qua các đường đẳng nhiệt (Hình 18).
Tháng 1 là thời gian hoạt động của gió mùa Đơng Bắc, với nhiệt độ nước biển tầng mặt biến đổi khoảng từ 19,20C đến 23,40C trung bình là 21,70C, càng xuống phía Nam nhiệt độ nước biển càng ấm hơn.
Tháng 4, thơng thường hoạt động của gió mùa Đơng Bắc đã giảm, gió mùa Tây Nam xuất hiện kèm theo sự gia tăng bức xạ mặt trời làm cho nhiệt độ nước biển tầng mặt tăng khá nhanh và tăng dần về phía Nam. Nhiệt độ nước biển dao động khoảng 23,00C đến 26,00C ở lớp bề mặt và khoảng 18,60C đến 24,50C ở tầng đáy.
18.0 21.0 24.0 27.0 30.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nhiệt độ(0C) Tháng Nhiệt mặt
Tháng 1 (mặt) Tháng 1 (đáy)
Tháng 4 (mặt) Tháng 4 (đáy)
Hình 18. Phân bố trung bình nhiều năm nhiệt độ nƣớc biển (0C) tháng 1, tháng 4
Tháng 7 cho thấy hình thể phân bố các đẳng nhiệt ngược lại hoàn toàn so với dạng hình thế vào tháng 1. Đây là thời gian có gió mùa Tây Nam hoạt động mạnh, nhiệt độ nước biển biến động từ 28,70C đến 29,30C (tầng mặt), trung bình nhiệt độ nước biển là 28,90C và cao nhất ở khu vực phía Bắc và Tây Bắc.
Trong tháng 10, hệ thống gió mùa Tây Nam suy yếu dần thay vào đó là hệ thống gió mùa Đơng Bắc hoạt động trở lại, tuy nhiên cường độ hoạt động chưa
mạnh. Phân bố trung bình nhiều năm nhiệt độ nước biển mang đặc tính chuyển tiếp từ mùa hè sang mùa đơng với xu thế phân bố ở bề mặt tương đối đồng đều khoảng 27,50C ÷ 28,40C, trung bình là 27,90C (Hình 19).
Tháng 7 (mặt) Tháng 7 (đáy)
Tháng 10 (mặt) Tháng 10 (đáy)
b. Chênh lệch nhiệt độ tầng mặt, tầng đáy
Cá cũng như các sinh vật khác chúng thích cư trú và sinh sống ở những vùng có các yếu tố mơi trường thuận lợi và ổn định. Nhiều loài cá phân biệt được chênh lệch nhiệt độ 0,02 0C và phản ứng đối với chênh lệch nhiệt độ đó [6]. Chênh lệch nhiệt độ tầng mặt và tầng đáy có sự khác biệt giữa các tháng trong năm. Tháng 1 chênh lệch nhiệt độ nhỏ nhất là 0,10C và lớn nhất vào tháng 4 là 4,00C (Hình 20).
Tháng 1 Tháng 4
Tháng 7 Tháng 10
c.. Độ dày lớp lớp tựa đồng nhất nhiệt độ bề mặt
Độ dày lớp ĐNNĐBM là đặc trưng quan trọng của cấu trúc nhiệt và thơng qua độ dày lớp tựa ĐNBM ta có thể biết được mức độ xáo trộn nước theo phương thẳng đứng. Độ dày lớp ĐNNĐBM biến thiên theo quy luật 2 mùa gió (Đơng Bắc và Tây Nam) luân phiên trên vùng biển nghiên cứu. Các tháng mùa hè (tháng 5, 6, 7) lớp đồng nhất chỉ là một lớp mỏng gần mặt, độ dày nhỏ trên dưới 10m hình thành do xáo trộn cơ học dưới tác động của gió và sóng biển (Hình 21a).
Tháng 5 Tháng 6
Tháng 7 Tháng 8
Các tháng mùa đông (tháng 10 đến tháng 1 năm sau) lớp ĐNBM có độ dày lớn nhất do có ảnh hưởng của đối lưu mùa đơng và gió mùa Đơng Bắc mạnh hơn, độ dày lớp đồng nhất khoảng 36m - 54m (Hình 21b)
Tháng 10 Tháng 11
Tháng 12 Tháng 1
Hình 21b. Phân bố trung bình nhiều năm độ dày lớp ĐNNĐBM (m) các tháng mùa Đông
d. Dị thường nhiệt độ tầng mặt
Dị thường nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng cần được nghiên cứu trong mối quan hệ giữa cá - môi trường.
Tháng 1 và tháng 4 hầu hết có dị thường âm chiếm trọn toàn khu vực vùng biển nghiên cứu. Trong khi đó phần lớn dị thường nhiệt độ tầng mặt vào tháng 7 và tháng 10 lại có giá trị dương. Trị số dị thường âm lớn nhất là -4,10C gặp ở phía Đơng Bắc và Tây Bắc vào tháng 1, đi về phía Nam giá trị tuyệt đối của dị thường âm giảm dần (Hình 22).