9. Cấu trúc luận án
2.1. ĐẶC ĐIỂM CÁC NHÂN TỐ THÀNH TẠO, ẢNH HƯỞNG TỚI CẢNH
2.1.4. Đặc điểm khí hậu, hải văn và tài nguyên liên quan
Bên cạnh địa hình, các nhân tố khí hậu và hải văn là những nhân tố có vai trị quyết định, hình thành nên cấu trúc nền nhiệt - ẩm và khối nước của CQ khu vực QĐTS. Sự xuất hiện của khối nước đã tạo nên sự khác biệt cơ bản giữa CQ lục địa và CQ biển. Như vậy, các điều kiện khí hậu cùng với điều kiện hải văn như nhiệt độ nước, đặc điểm lý - hóa và động lực của khối nước là những chỉ tiêu quan trọng phân chia các cấp hệ, phụ hệ và Kiểu CQ.
2.1.4.1. Đặc điểm khí hậu và tài nguyên khí hậu
Luận án sử dụng nguồn số liệu được kế thừa từ nghiên cứu của Nguyễn Thế Tiệp [95] và chuyên khảo về tai biến thiên nhiên khu vực QĐTS mà nghiên cứu sinh đã tham gia thực hiện. Chuỗi số liệu này được quan trắc ở QĐTS trong 10 năm từ 1993 đến 2002. Theo đó, khu vực QĐTS có các đặc điểm về khí hậu như sau:
- Bức xạ mặt trời: Sử dụng kết quả tính tốn kết hợp với số liệu quan trắc và bằng phương pháp nội suy cho thấy phân bố tổng xạ khu vực QĐTS giảm dần theo chiều từ bắc xuống nam, khoảng 150 K.cal/m2/năm ở phía bắc giảm xuống 130K.cal/m2/năm ở phía nam. Xu thế biến đổi như vậy liên quan đến sự gia tăng
lượng mây ở miền xích đạo, đây là hiện tượng thường gặp trên Thế giới. So sánh với số liệu trên lãnh thổ nước ta có thể thấy rằng tổng lượng bức xạ mặt trời ở QĐTS lớn hơn so với miền Bắc (120-140 K.cal/cm2.năm) nhưng nhỏ hơn so với ở miền Nam (150 - 160 K.cal/cm2.năm).
- Chế độ gió: Gió ở khu vực QĐTS có hai hướng thịnh hành là hướng đông
bắc và tây nam và thể hiện hai mùa rõ rệt: Gió mùa đơng bắc thịnh hành từ tháng XI đến tháng III năm sau; gió mùa tây nam thịnh hành từ tháng VI đến tháng IX. Các tháng chuyển tiếp hướng gió thường biến đổi phức tạp. Số liệu thống kê tại trạm Trường Sa trong khoảng thời gian từ năm 1993 đến năm 2002 cho thấy: trong obs quan trắc 1h, gió đơng bắc xuất hiện 730 lần ứng với tần suất 20,6%, cấp gió mạnh nhất đo được đạt đến 55m/s (cấp 12), gió tây nam xuất hiện 600 lần ứng với tần suất xuất hiện là 17%. Các hướng tây bắc và đơng nam có tần suất xuất hiện nhỏ (khoảng 1-2%). Các hướng cịn lại có tần suất xuất hiện đều như nhau và có giá trị trong khoảng 5-10% (xem hình 2.14).
Hình 2.14. Hoa gió trạm khí tượng Trường Sa tại các obs 1h, 7h, 13h và 19h [95]
- Nhiệt độ khơng khí: QĐTS có nhiệt độ khơng khí trung bình tương đối cao
nhỏ khoảng 3 - 40C. Tháng I là tháng có nhiệt độ thấp nhưng cũng có giá trị trên 260C, tháng V là tháng có nhiệt độ cao nhất, trên 290C. Biên độ dao động nhiệt độ ngày nhỏ khoảng 2 - 30C. Như vậy, nền nhiệt khơng khí ở QĐTS cao và ít chênh lệch giữa các mùa và giữa ngày và đêm.
- Lượng mưa: Lượng mưa ở Trường Sa tương đối lớn với tổng lượng mưa trung bình hàng năm lớn hơn 2000 mm. Số ngày có mưa ở Trường Sa tương đối nhiều và hầu như tháng nào cũng có ít nhất vài ngày mưa. Vào mùa mưa, lượng mưa tập trung chủ yếu từ tháng VI đến tháng XII, trung bình tháng khoảng 200- 400mm. Biến trình mưa hàng năm có hai cực đại liên quan đến hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới xảy ra vào tháng VI và tháng XII. Mùa khơ ở đây chỉ có 3 tháng là các tháng II, III và tháng IV, mỗi tháng chỉ có khoảng 6-7 ngày có mưa với lượng mưa xấp xỉ 35mm, tháng III là tháng mưa ít nhất với lượng mưa 14mm và xẩy ra chỉ trong 3-4 ngày. Hiện tượng mưa phùn hầu như ít xảy ra.
- Độ ẩm khơng khí: Độ ẩm khơng khí trung bình ở Trường Sa khá cao, dao
động trong khoảng 82 - 83%. Trên biến trình ẩm trung bình của các ngày trong tháng, độ ẩm tương đối của khơng khí đạt giá trị cao vào các tháng XI, XII và tháng I, trong tháng I, độ ẩm có thể đạt 89%, đây là thời kỳ mùa mưa ở QĐTS. Tháng IV là tháng có độ ẩm tương đối của khơng khí thấp chỉ dao động trong khoảng 79%.
- Điều kiện khí hậu cực đoan: Bão và áp thấp nhiệt đới là những điều kiện
khí hậu cực đoan ở QĐTS. Kết quả thống kê từ tập số liệu 1960 - 2006 cho thấy, hàng năm trên Biển Đơng trung bình có tới 5 cơn bão và nhiều áp thấp nhiệt đới hoạt động. Mùa bão thường bắt đầu vào từ tháng VI đến tháng X, tuy nhiên có năm xuất hiện sớm vào tháng II và muộn vào tháng XII, các cơn bão mạnh thường xuất hiện vào các tháng VI, VII và VIII. Bão có thể phát triển từ vĩ độ 80 bắc và đạt tần suất cao nhất từ vĩ độ 200 đến vĩ độ 220, trung bình khoảng 33% số cơn bão trong chuỗi số liệu thu được có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến khu vực QĐTS [95].
* TN khí hậu: Do ở gần xích đạo, nắng có cường độ rất mạnh, số ngày nắng
nhiều, lên tới 270 ngày trong năm. Hàng năm, ở QĐTS có tới 131 ngày có gió mạnh từ cấp 6 trở lên. Nắng và gió là nguồn cung cấp năng lượng sạch hiện đã và đang được khai thác và mang lại hiệu quả thiết thực ở QĐTS. Dự án năng lượng sạch đã được triển khai xây dựng và lắp đặt tại 9 đảo, 24 điểm trên các bãi cạn và 15 nhà giàn DK với tổng số 21 nhà trạm, 118 tua bin gió, 4093 tấn pin mặt trời 220w, 4184 bình ắc quy 12v/230Ah, hệ thống cáp truyền tải và phụ kiện. Tổng điện năng của dự án là 5166 Kwh/ngày. Người dân trên đảo có thể xem tivi, nghe đài, đọc báo qua
mạng internet. Tuy nhiên, với khí hậu khắc nghiệt quanh năm, hệ thống năng lượng sạch tại các đảo ở QĐTS đang bộc lộ một số hạn chế. Gió bão và độ mặn khiến cho các thiết bị có tuổi thọ khơng dài, các tua bin gió do có nhiều thiết bị bằng sắt nên dễ bị ăn mịn trong điều kiện MT như ở QĐTS. Ngồi ra, ở QĐTS có lượng mưa hàng năm rất lớn, có ngày mưa tới 198mm. Nước mưa là nguồn cung cấp nước ngọt chủ yếu cho nhu cầu sinh hoạt trên các đảo, quân dân Trường Sa đã xây dựng những bể lớn để lưu chứa và sử dụng nước mưa quanh năm.
*) TN nước dưới đất:
Nước dưới đất ở các đảo thuộc QĐTS là loại nước lỗ hổng và khe nứt phân bố trong lớp cát, sạn san hô gắn kết yếu và lớp san hơ bị phong hố, nứt nẻ mạnh. Tổng bề dầy của tầng chứa nước đo được khoảng 3,5m-4,0m thuộc loại khơng có áp lực. Ở đảo Song Tử Tây, mực nước dưới đất ở độ sâu 2,5m-3,0m so với mặt đảo; ở Nam Yết mực nước này là 2,0m-2,5m; còn ở Trường Sa cũng khoảng 2,0m-2,5m.
Nước dưới đất trên các đảo san hơ có nguồn gốc từ nước mưa, được tích tụ trong các tầng nông gần bề mặt trong trạng thái cân bằng thuỷ lực. Vào mùa khô, các giếng nước thường bị lợ và mặn. Nước dưới đất ở QĐTS được đánh giá qua các tài liệu tổng hợp và phân tích thành phần hoá học các mẫu lấy được từ những năm 1988 đến nay [116]. Theo đó, về tài TN dự báo nước dưới đất, trên đảo Trường Sa và Song Tử Tây được đánh giá tương ứng là 308.000-330.000m3 và 200.000- 240.000m3. Trong khi đó các đảo Nam Yết và Sinh Tồn nhỏ hơn rất nhiều, tương ứng là 24.000-26.400m3 và 10.000-12.000m3. Về chất lượng, nước ở đảo Trường Sa có chất lượng tốt hơn cả và thuộc loại nước ngọt, lợ với 100 mẫu phân tích cho thấy nước ở đây có 7/9 chỉ tiêu đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống và sinh hoạt của Bộ Y tế; nước trên đảo Song Tử Tây là nước nhạt và nước lợ vừa với 6/9 chỉ tiêu đạt chất lượng nước ăn uống và 5/9 chỉ tiêu đạt chất lượng nước sinh hoạt; Các đảo Nam Yết và Sinh Tồn thuộc loại nước lợ vừa và lợ mặn. Nam Yết có số chỉ tiêu như Song Tử Tây còn Sinh Tồn có 6/9 chỉ tiêu đạt chất lượng nước sinh hoạt và ăn uống. Nhìn chung, nguồn nước ngầm trên các đảo được đánh giá là nguồn nước cứng không đảm bảo cho ăn uống, tuy nhiên chúng có thể được dùng trong sinh hoạt của con người, chăn nuôi và trồng trọt trên các đảo.
2.1.4.2. Đặc điểm hải văn và tiềm năng khai thác tài nguyên
- Thủy triều: Về cơ bản thuỷ triều trong khu vực nghiên cứu có chế độ như ở
vùng Quy Nhơn, Phú Quý. Chế độ thuỷ triều thiên về chế độ nhật triều không đều. Hệ số thủy triều là 3,7, nghĩa là với đa số ngày trong tháng, trong mỗi ngày đêm có
một lần triều lên và một lần triều xuống. Hàng tháng có 22 ngày có một lần nước lớn và một lần nước ròng. Độ lớn thuỷ triều ở đây vào khoảng 2-2,2m. Mực nước triều thấp nhất tính tốn theo các hằng số thủy văn tại khu vực Trường Sa là 119cm.
- Sóng biển: Sóng biển khu vực nghiên cứu bị chi phối mạnh bởi chế độ gió
mùa. Vào mùa đơng độ cao sóng trung bình vào khoảng 1-1,2m, sóng lớn nhất có thể tới 5m. Hướng sóng thịnh hành mùa đơng là hướng đông bắc với tần suất 90% vào tháng I. Về mùa hè độ cao sóng khoảng 0,8 -1,0 m, độ cao sóng lớn nhất ghi được là 4m, trong điều kiện có bão độ cao sóng có thể lên tới trên 5m. Sóng thịnh hành vào mùa hè có hướng tây nam với tần suất 68%. Các nhà khoa học đã nghiên cứu tiềm năng năng lượng sóng và tính tốn tổng năng lượng sóng trung bình năm cho QĐTS. Kết quả đã khẳng định năng lượng sóng tại QĐTS có tiềm năng rất lớn và ổn định. Vấn đề là lựa chọn thiết bị phù hợp và đầu tư khai thác hiệu quả để chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng trong tương lai gần [66].
- Dòng chảy: Chế độ dòng chảy vùng biển QĐTS phức tạp và không đồng nhất theo không gian và thời gian. Mùa đông trên Biển Đông luôn tồn tại một lưỡi nước lạnh có cường độ mạnh đi qua eo Luzon, Đài Loan theo phía tây Biển Đơng tới tận thềm lục địa Sunda. Mùa hè lưỡi nước lạnh xâm nhập với cường độ yếu hơn. Các dòng này ảnh hưởng khá nhiều tới chế độ hải văn của khu vực biển QĐTS. Dòng chảy bề mặt khu vực chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi các chế độ gió mùa trên Biển Đông và bị biến đổi theo các yếu tố cục bộ của địa hình dẫn đến xuất hiện các xốy nước thuận vào mùa đơng và nghịch vào mùa hè tại các khu vực xung quanh các đảo và các bãi nổi. Nhìn chung, tốc độ dịng chảy trung bình đạt giá trị khoảng 10 - 15 cm/s và đạt giá trị lớn hơn vào mùa hè.
- Nhiệt độ nước biển: Theo biến trình năm, nhiệt độ nước bắt đầu tăng từ tháng III đạt cực đại vào tháng V và giảm dần đến tháng XII, I, II. Mùa đông nhiệt độ trung bình là 29oC, cao nhất 30 - 32oC, thấp nhất 24 - 26oC. Vào mùa hè nhiệt độ nước biển trung bình khoảng 29 - 31oC, cao nhất lên tới 35oC, thấp nhất khoảng 25 - 27oC. Phân bố trường nhiệt theo phương ngang biến đổi phức tạp và phụ thuộc vào các quá trình động lực, đặc biệt trong khoảng độ sâu 10-200m. Theo phương thẳng đứng (xem hình 2.15), nhiệt độ giảm dần từ bề mặt xuống đáy biển. Từ bề mặt đến độ sâu 50m, nhiệt độ giảm không đáng kể và hầu như ít thay đổi. Trong khoảng 50- 200m, nhiệt độ giảm nhanh, lớp nước có gradien nhiệt cao nhất trong khoảng độ sâu 50-100m. Ở các tầng sâu 1200m đến 1500m phân bố nhiệt theo phương ngang khá đồng nhất và ổn định, giá trị nhiệt độ trong khoảng 2,5-3,50C.
Hình 2.15: Mặt cắt nhiệt độ nước chiều thẳng đứng dọc theo kinh tuyến 1120 khu vực QĐTS vào mùa hè (trái) và mùa đông (phải) [93]
- Độ mặn nước biển: Tầng mặt có độ muối trung bình năm là khoảng 33‰. Biến trình thay đổi trong năm của độ muối là cao vào đầu năm, và giảm vào tháng VII đến tháng XI. Cực đại đạt được vào tháng II, III, IV là 33,6‰, cực tiểu vào tháng IX là 32‰. Giá trị lớn nhất theo quan trắc tại biển khu vực Trường Sa là 35‰, nhỏ nhất là 29,1‰. Nói chung, biên độ thay đổi giữa các tháng trong năm của độ muối là không lớn. Theo chiều thẳng đứng (xem hình 2.16), trên lớp mặt độ muối mùa hè giảm dần từ bắc (33,55‰) xuống nam (33,35‰), độ muối tăng mạnh từ 0-150m, sau đó đạt 34,5‰ tới đáy. Vào mùa đông độ muối tăng mạnh từ 0-180m (33,35-34,50‰), và sau đó ổn định đến đáy đạt 34,6 ‰.
Hình 2.16: Mặt cắt độ muối chiều thẳng đứng dọc theo kinh tuyến 1120 khu vực QĐTS vào mùa hè (trái) và mùa đông (phải) [93]