Chương 2 : PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.2. Phân bố nhiệt độ và độ muối trung bình tại các eo biển
- Dữ liệu nhiệt độ và độ muối được thu thập trên tồn Biển Đơng với cá điểm lưới có kích thước ½ độ kinh vĩ. Sử dụng phương pháp thống kê, tính tốn nhiệt độ và độ muối trung bình cho tất cả các tháng từ năm 1958 đến năm 2008.
- Số liệu nhiệt – muối được tính theo cơng thức trung bình như sau:
n T T n n i i å = = 1 , n S S n n i i å = = 1
Trong đó: Ti , Si là nhiệt độ và độ muối trung bình tháng
i
i S
T, là nhiệt độ và độ muối tháng thứ i trong các năm n là số năm có dữ liệu
Hồn lưu nước biển Đơng quyết định sự phân bố và biến thiên trong năm của các yếu tố thủy văn và thủy hóa.
Biến thiên nhiệt độ và độ mặn nước biển tại các eo Đài Loan, Bashi, Mindoro, Balabac và Singapore vào mùa đông (tháng 12) và mùa hè (tháng 7) được thể hiện như hình dưới đây:
Biến thiên nhiệt độ nước biển: Tình hình trao đổi nước ảnh hưởng trực tiếp tới bức tranh phân bố nhiệt độ và độ muối bề mặt tại các eo trên.
Trong những tháng chính đơng, từ khoảng tháng 11-12 đến 1-2 năm sau, khi trường gió đơng bắc ổn định nhất và phát triển mạnh tới tận phía nam Biển Đông, các đường đẳng nhiệt độ gần như song song với nhau, giá trị nhiệt độ tăng dần theo trình tự các eo biển, hướng tiến vào phía nam.
Trong các tháng mùa hè và mùa thu, tháng 7-8 đến 9-10, xu thế các đường đẳng nhiệt độ xoay sang song song với trục vịnh, nhiệt độ tăng dần từ phía bờ Việt Nam – Thái Lan tới bờ Malaixia.
Tình hình phân bố nhiệt độ tại các tầng dưới mặt, cho tới tầng sâu hơn 20m, giống như trên mặt, với mức độ chênh nhiệt độ theo khoảng cách ngang ít hơn so với trên mặt.
Hình 3.3, biểu diễn phân bố nhiệt độ trên mặt cắt ngang qua eo biển Đài Loan, dọc theo vỹ tuyến 23o15’N, phân bố nhiệt độ mùa đông thấp hơn mùa hè, các đường đẳng nhiệt giảm dần từ mặt xuống đáy.
Hình 3.4 đến 3.6, biểu diễn phân bố nhiệt độ trên các mặt cắt ngang qua các eo biển. Dọc theo các vỹ tuyến từ 117o45’E (Eo Balabac), vĩ tuyến 120o
15’E (Eo Mindoro), 120o45’E (Eo Bashi) thấy rõ đặc điểm phân bố nhiệt độ tăng dần từ phía đơng sang phía tây. Các đường đẳng nhiệt đều có dáng nằm ngang và nhiệt độ giảm dần từ mặt xuống đến đáy.
Từ eo Đài Loan tiến dần đến eo Bashi, Mindoro và Balabac, nền nhiệt độ giảm dần từ bắc xuống phía nam.
(a)
(b)
Hình 3.3: Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt ngang qua eo Đài Loan, dọc 23o
15’N a- mùa đông b- mùa hè
(a)
(b)
Hình 3.4: Phân bố nhiệt độ mặt cắt ngang qua eo Bashi, dọc 120o45’E a- mùa đông b- mùa hè
(a)
(b)
Hình 3.5: Phân bố nhiệt độ mặt cắt ngang qua eo Mindoro, dọc 120o
15’E a- mùa đông b- mùa hè
(a)
(b)
Hình 3.6: Phân bố nhiệt độ mặt cắt ngang qua eo Balabac, dọc 117o45’E a- mùa đông b- mùa hè
(a)
(b)
Hình 3.7: Phân bố nhiệt độ mặt cắt ngang qua eo Singgapo, dọc 2o15’N a- mùa đông b- mùa hè
Tại eo Singapore, vào mùa đông các đường đẳng nhiệt đều có xu hướng xoay dọc, các đường đẳng nhiệt chạy xong xong với nhau từ phía tây sang phía đơng. Một điều dễ nhận thấy ở eo Singapore, nơi có địa hình nơng, độ sâu dưới 70m, đa phần nhiệt độ đều nằm trong lớp đồng nhất, nhiệt độ khơng có xu hướng tăng giảm từ mặt xuống đáy, trong lớp này nhiệt độ gần như không thay đổi.
Sang đến các tháng mùa hè, bắt đầu xuất hiện xự biến thiên nhiệt theo tầng sâu, các đường đẳng nhiệt đã có xu hướng nằm xong xong theo chiều ngang từ mặt xuống đáy, nhưng sự thay đổi nhiệt độ không đáng kể, nền nhiệt thay đổi từ 29oC ở trên mặt và 27oC ở dưới đáy.
Biến thiên độ muối nước biển: Cả trong mùa đông và mùa hè, độ muối trong
biển Đơng nói chung cao, trên 30%o.
Eo Đài Loan nằm trên phía bắc các đường đẳng trị độ muối dày xít hơn so với các eo nằm ở phía đơng như eo Bashi, Mindoro và Balabac.
Mùa đông, độ muối ở eo Đài Loan khơng có sự phân tầng từ mặt xuống đáy, các đường đẳng trị độ muối nằm dọc theo độ sâu và có xu hướng tăng dần từ phía bờ tây sang phía bờ đơng. Mùa hè, sự phân tầng độ muối diễn ra mạnh hơn, độ muối có xu hướng tăng dần từ mặt xuống đáy.
Các eo ở phía đơng, sự phân tầng độ muối thể hiện rõ hơn cả vào mùa đông và mùa hè. Đa phần độ muối đều tăng từ mặt xuống đáy, sư phân tầng độ muối diễn ra mạnh hơn ở lớp nước gần mặt, thể hiện ở chỗ các đường đẳng trị độ muối mau xít hơn.
Dịng tồn phần vận chuyển nước trong gió mùa đơng bắc ổn định hướng từ ngoài vào trong biển Đông quyết định bức tranh phân bố độ muối. Tại vị trí cửa eo độ muối trên 33%o, thuộc loại cao như độ muối của nước mặt ngoài khơi Thái Bình Dương.
(a)
(b)
Hình 3.8: Phân bố độ muối mặt cắt ngang qua eo Đài Loan, dọc 23o15’N a- mùa đông b- mùa hè
(a)
(b)
Hình 3.9: Phân bố độ muối mặt cắt ngang qua eo Bashi, dọc 120o
45’E a- mùa đông b- mùa hè
(a)
(b)
Hình 3.10: Phân bố độ muối mặt cắt ngang qua eo Mindoro, dọc 120o
15’E a- mùa đông b- mùa hè
(a)
(b)
Hình 3.11: Phân bố độ muối mặt cắt ngang qua eo Balabac, dọc 117o45’E a- mùa đông b- mùa hè
(a)
(b)
Hình 3.12: Phân bố độ muối mặt cắt ngang qua eo Singgapo, dọc 2o15’N a- mùa đông b- mùa hè
Trên sơ đồ phân bố độ muối tại eo Singgapo trong mùa đông và mùa hè cho thấy, sự biến thiên độ muối cũng tương tự như nhiệt độ. Cụ thể là tại mùa đông, sự phân tầng độ muối không diễn ra theo chiều sâu, các đường đẳng trị độ muối nằm thẳng đứng, song song với nhau và định hướng theo hướng tây đông. Giá trị độ muối ở phía bờ đơng của eo Singapore thấp hơn giá trị độ muối ở phía tây một chút. Do nằm trong lớp đồng nhất về nhiệt nên độ muối cũng không thay đổi nhiều.
Vào mùa hè độ muối vẫn giữ quy luật bất đồng nhất, tuy nhiên sự phân tầng độ muối bắt đầu diễn ra mạnh hơn, giá trị độ muối tăng dần từ mặt xuống đáy và có xu hướng tăng từ phía tây sang phía đơng.
Kết luận: Trường nhiệt độ, độ muối tại các eo biển biến thiên đáng kể trên mặt cắt của eo do ảnh hưởng của hoàn lưu nước giữa bên ngồi và bên trong biển Đơng. Ảnh hưởng của nước ngoài biển khơi với biển Đông quyết định bức tranh phân bố của các yếu tố thủy văn và thủy hóa đặc biệt rõ rệt ở phần cửa các eo, nơi có sự trao đổi nước giữa bên ngoài và bên trong. Phân bố nhiệt độ và độ muối có diễn biến mùa. Trong mùa gió đơng bắc ổn định ở các tháng chính đơng sơ đồ phân bố nhiệt độ, độ muối phản ánh sự xâm nhập nước vùng biển khơi vào biển Đông đi qua cửa. Trong mùa gió tây nam, bức tranh phân bố phản ánh quá trình nước từ trong biển Đơng rút ra ngồi biển khơi. Sự xáo trộn do dòng nước tác động tới sự biến thiên của các yếu tố thủy văn và thủy hóa trong gần hết bề dày lớp nước trong mặt cắt các eo. Do điều kiện trao đổi nước khá tốt với biển khơi.
3.3. Kết quả tính tốn đặc trưng trao đổi nước qua các biên lỏng
Từ số liệu nhiệt độ và độ muối đã thu thập, được tính tốn trung bình và chiết suất ra tại các eo biển theo độ sâu (Eo Đài Loan, Eo Bashi, Eo Mindoro, Eo Balabac và Eo Singgapo). Áp dụng phương pháp động lực để tính tốn dịng chảy mật độ. Vẽ phân bố dịng chảy trung bình từng tháng tại các eo biển.
3.3.1. Eo Đài Loan
Eo Đài Loan, là một eo biển nối giữa Đài Loan và Trung Quốc. Mặt cắt lựa chọn tính tốn cho eo biển Đài Loan thuộc vĩ tuyến 23o15’N và chạy dọc theo kinh tuyến từ 116o15’E đến 120o15’E, với chiều dài toàn bộ mặt cắt là 444.72km. Độ sâu tối đa trên mặt cắt eo Đài Loan là 229.48m.
Dựa trên hiện trạng số liệu nhiệt – muối tại eo Đài Loan, đã chia chiều dài mặt cắt eo ra làm 09 trạm quan trắc. Trình tự tính tốn các giá trị vận tốc cho 02 cặp trạm nằm cạnh nhau.
Hình 3.13: Giá trị độ muối tháng 1 – Eo Đài Loan
Hình 3.14: Giá trị nhiệt độ tháng 1 – Eo Đài Loan
Tại eo Đài Loan, kết quả tính tốn cho thấy vận tốc dòng chảy lớn nhất đạt được là 11 cm/s vào tháng 10. Bắt đầu từ tháng 12, phía bên trái mặt cắt eo Đài Loan xuất hiện dịng chảy từ Biển Đơng đi ra biển Thái Bình Dương ở phía sát bờ Trung Quốc và dịng chảy đi từ biển Thái Bình Dương vào Biển Đơng ở phía bên phải mặt cắt sát bờ Đài Loan. Hướng dòng chảy đi vào biển Đơng ở phía bên phải có xu hướng lấn dần sang phía bên trái từ tháng 2 và đẩy dần dòng chảy đi ra từ biển Đơng sang phía bên trái gần Đài Loan. Trong tất cả các tháng tại eo Đài Loan, luôn tồn tại dịng chảy đi vào Biển đơng ở phía giữa mặt cắt. Vào các tháng mùa hè dòng chảy đi từ biển Đơng ra biển Thái Bình Dương qua eo Đài Loan diễn ra mạnh hơn, trên mặt cắt eo Đài Loan vào tháng mùa hè, dòng chảy đi ra chiếm đa số.
Điều này khá là phù hợp với hồn lưu chung của biển Đơng vào thời kỳ gió mùa đơng bắc. Tại thời kỳ gió mùa đơng bắc, khoảng tháng 12 – tháng 1, nước chuyển động theo hướng đông bắc – tây nam ở phía bắc của biển. Từ Thái Bình Dương các khối nước của hồn lưu xích đạo bắc đi vào biển Đơng qua eo biển Đài Loan và lạch Bashi cùng hợp với dòng nước của gió mùa đơng bắc biển Đơng thành hải lưu chính chảy về phía tây nam.
(tháng 12)
(tháng 7)
Hình 3.15: Mặt cắt dịng chảy tại eo Đài Loan vào mùa đông và mùa hè
Từ tháng 8, dòng chảy đi từ biển Đông ra biển Thái Bình Dương bắt đầu chiếm ưu thế, trong các tháng 8, 9, 10 gần như trên tồn bộ mặt cắt eo Đài Loan, dịng chảy từ biển Đơng đi ra ngồi Thái Bình Dương. Vào thời điểm này, tại biển Đơng đang là thời kỳ gió mùa tây nam mà trung tâm là tháng 6-8 một dịng chảy mạnh được hình thành theo hướng tây nam – đông bắc đối nghịch với hồn lưu Đơng – Bắc. Một phần khối nước nhập vào hải lưu ấm Kurosio qua eo Đài Loan lên phía Bắc.
3.3.2. Eo Bashi
Eo Bashi là một eo biển nối giữa Đài Loan và đảo Luzzon của Philippin. Mặt cắt lựa chọn tính tốn cho eo Bashi nằm trên kinh tuyến 120o45’E và chạy dọc theo vĩ tuyến từ 18°15’N đến 22°15’N, chiều dài toàn mặt cắt khoảng 444km, đây là mặt cắt lựa chọn có chiều dài trung bình, tuy nhiên độ sâu tại đây lại lớn, độ sâu lớn nhất mà tại đó có số liệu nhiệt – muối là 3125m, nằm trên các vĩ tuyến từ 19°15’N – 20o15’N.
Dựa trên hiện trạng số liệu nhiệt – muối đã thu thập tại eo Bashi, mặt cắt tính tốn tại eo Bashi được chia thành 9 trạm quan trắc số liệu nhiệt – muối.
Hình 3.16: Số liệu độ muối tại mặt cắt eo Bashi – tháng 1
Hình 3.17: Số liệu nhiệt độ tại mặt cắt eo Bashi – tháng 1
Eo Bashi cũng nằm ở phía đơng bắc của Biển Đơng, đây là một eo biển có đọ sâu tương đối lớn, chỗ sâu nhất có số liệu nhiệt – muối để tính tốn, lên đến hơn 3000m. Chế độ dòng chảy qua eo Bashi vào các tháng, cũng tuân thủ theo hoàn lưu chung của Biển Đông.
(tháng 12)
(tháng 7)
Trong tất cả các kết quả tính tốn dịng chảy qua mặt cắt eo Bashi, có thể nhận thấy một đặc điểm chung đó là tại tầng nước sâu (>500m) của eo Bashi, ln tồn tại dịng chảy đi ra biển Thái Bình Dương từ biển Đơng, sự phân chia ranh giới dòng chảy đi ra và đi vào qua mặt cắt eo Bashi, chỉ thực sự diễn ra trong khoảng độ sâu lớp nước từ 500m lên đến mặt.
Eo Bashi nằm giữa ranh giới giữa hai hồn lưu Biển Đơng và hồn lưu rìa rây Thái Bình Dương, ở vị trí này xảy ra sự giao thoa giữa hai khối nước. Vào thời kỳ mùa gió đơng – bắc, có hồn lưu xốy thuận biển Đơng và hồn lưu xốy nghịch rìa Tây Thái Bình Dương. Chính vì vậy tại mặt cắt eo Bashi đã phân chia ra làm 2 khu vực dòng chảy, ở phía giữa eo Bashi dịng chảy đi vào Biển Đơng và hai phía sát bờ Đài Loan và Philippin dòng chảy đi ra. Điều này được lý giải vì hồn lưu xốy nghịch rìa tây Thái Bình Dương tại mặt cắt eo Bashi có hướng tây – bắc khi đó có xu hướng đi vào qua eo Bashi, nhưng đến mặt cắt eo Bashi, xoáy này đảo chiều và đi ra biển Tây Thái Bình Dương, vì vậy phía trái mặt cắt eo Bashi có dịng chảy đi ra. Bện cạnh đó ở phía phải mặt cắt eo Bashi dòng chảy đi vào do ảnh hưởng của hồn lưu xốy thuận trong Biển Đơng, dòng chảy từ biển đơng qua eo Bashi có hướng đơng – bắc, đến vị trí mặt cắt eo Bashi do chịu ảnh hưởng của xốy thuận nên có xu hướng đảo chiều tây –bắc nên tại phía phải mặt cắt có dịng chảy hướng đi vào.
3.3.3. Eo Mindoro
Eo Mindoro là một eo biển nằm giữa Mindoro và Palawa ở Philippines. Mặt cắt lựa chọn tính tốn cho eo Mindoro nằm trên kinh tuyến 120°15’E và chạy dọc theo vĩ tuyến từ 12°15’N đến 15°45’N, chiều dài toàn mặt cắt khoảng 389km, đây là mặt cắt có độ sâu tương đối lớn, độ sâu lớn nhất mà tại đó có số liệu nhiệt – muối là 2625m, nằm trên các kinh tuyến 12°45’N – 13o45’N.
Dựa trên hiện trạng số liệu nhiệt – muối đã thu thập tại eo Mindoro, mặt cắt tính tốn tại eo Mindoro được chia thành 8 trạm quan trắc có số liệu nhiệt – muối.
Hình 3.19: Số liệu nhiệt độ tại eo Mindoro – tháng 1
(tháng 12)
(tháng 7)
Hình 3.21: Mặt cắt dịng chảy tại eo Mindoro vào mùa đông và mùa hè
Vào các tháng mùa đông, tại mặt cắt eo Mindoro các lớp nước trên mặt, dòng chảy đi từ biển Đơng ra ngồi chiếm ưu thế. Ngược lại, vào các tháng mùa hè, dòng chảy từ ngồi đi vào biển Đơng lại chiếm ưu thế.
Bản đồ dòng chảy mùa đông trên mặt biển Đông (theo Wirkty, 1961) đã chỉ ra dòng chảy đi vào biển Đơng qua eo Mindoro. Bên cạnh đó Sơ đồ các bộ phận hoàn lưu cơ bản trên biển Đơng đã chỉ ra rằng, tại phía gần eo Mindoro hình thành một dịng ven Quảng Đơng có hướng từ bắc xuống nam lượn qua eo Mindoro.
3.3.4. Eo Balabac
Eo Balabac là một eo biển nối giữa Palawan, Philipines và Borneo. Mặt cắt lựa chọn tính tốn cho eo Balabac nằm trên kinh tuyến 117°45’E và chạy dọc theo vĩ tuyến từ 5°45’N đến 9°15’N, chiều dài toàn mặt cắt khoảng 389km, độ sâu tại đây tăng dần từ vĩ độ thấp đến vĩ độ cao, độ sâu lớn nhất mà tại đó có số liệu nhiệt – muối là 1378m, nằm trên vĩ tuyến 9°15’N.
Dựa trên hiện trạng số liệu nhiệt – muối đã thu thập tại eo Balabac, mặt cắt tính tốn tại eo Balabac được chia thành 8 trạm quan trắc số liệu nhiệt – muối.
Hình 3.22: Số liệu nhiệt độ tại eo Balabac – tháng 1
Hình 3.23: Số liệu độ muối tại eo Balabac – tháng 1
Tại eo Balabac, theo kết quả tính tốn cho thấy, vào mùa đơng dòng chảy từ