Các đặc điểm thủy động lực biển đông

nguån gèc tõ biÓn Philippin- Th¸i B×nh D‡¬ng. Tuy nhiªn c¸c nghiªn cøu gÇn ®©y cho thÊy ch‡a thÓ kh¼ng ®Þnh mét c¸ch ch¾c ch¾n vÒ ®iÒu ny khi xem xÐt ph©n bè T-S ë c¸c ®é s©u kh¸c nhau cña BiÓn §«ng v biÓn Philipin (h×nh 2.31). Cã thÓ nhËn thÊy sù æn ®Þnh t‡¬ng ®èi cña nhiÖt ®é còng nh‡ ®é muèi cña n‡íc tÇng s©u trong BiÓn §«ng, kh¸c víi ph¹m vi biÕn ®éng cña c¸c ®Æc tr‡ng nhiÖt- muèi cña n‡íc biÓn Philipin t¹i c¸c ®é s©u t‡¬ng øng. NhËn xÐt vÒ c¸c khèi noíc BiÓn §«ng Cã thÓ nhËn thÊy nh÷ng ®Æc tr‡ng h×nh thnh v ph©n bè c¸c khèi n‡íc BiÓn §«ng ph¶n ¶nh t¸c ®éng cña nh÷ng nh©n tè ®Þa ph‡¬ng cã vai trß hÕt søc quyÕt ®Þnh. Ngo¹i trõ nh÷ng khèi n‡íc trong líp ho¹t ®éng trªn cña biÓn, phÇn lín c¸c khèi n‡íc ®‡îc h×nh thnh v lan truyÒn trong ph¹m vy BiÓn §«ng trong mét kho¶ng thêi gian rÊt di v chÞu t¸c ®éng cña c¸c nh©n tè ®Þa ph‡¬ng nh‡ nÒn nhiÖt cao v ®é muèi thÊp. C¸c khèi n‡íc tÇng mÆt BiÓn §«ng cã ph¹m vy biÕn ®éng cña nhiÖt ®é v ®é muèi kh¸ lín, song trªn phÇn trung t©m biÓn vÉn tån t¹i kh¸ æn ®Þnh mét khèi n‡íc tÇng mÆt ®Æc tr‡ng cho vïng biÓn n‡íc s©u, mét khèi n‡íc cùc ®¹i ®é muèi trong nªm nhiÖt mïa v khèi n‡íc trung gian cùc tiÓu ®é muèi trong phÇn trªn cña nªm nhiÖt cè ®Þnh. Ch€¬ng 3 C¸c ®Æc ®iÓm thñy ®éng lùc BiÓn §«ng 143 C¸c ®Æc ®iÓm thñy ®éng lùc häc BiÓn §«ng ph¶n ¸nh mét c¸ch ®Çy ®ñ tÝnh phøc t¹p cña vÞ trÝ ®Þa lý, ®Þa h×nh v c¸c ®Æc ®iÓm thñy v¨n. Trong phÇn ny chóng ta xem xÐt lÇn l‡ît c¸c ®Æc tr‡ng thñy ®éng lùc häc biÓn chñ yÕu nh‡ thñy triÒu, sãng v dßng ch¶y. 3.1. Thñy triÒu vˆ mùc n€íc BiÓn §«ng 3.1.1. T×nh h×nh nghiªn cøu Nghiªn cøu chÕ ®é thñy ®éng lùc nãi chung v thñy triÒu nãi riªng ë BiÓn §«ng cã ý nghÜa hÕt søc quan träng do vÞ trÝ ®Þa lý v ®iÒu kiÖn tù nhiªn ®Æc thï. §Þa h×nh ®¸y biÓn hÕt søc phøc t¹p, ®‡êng bê biÓn quanh co khóc khuûu, nhiÒu ®¶o to, nhá cïng hng lo¹t vÞnh, eo lín nhá ®· lm cho chÕ ®é thñy triÒu cña BiÓn §«ng rÊt phøc t¹p, cã nh÷ng ®Æc thï riªng biÖt kh¸c h¼n víi c¸c biÓn kh¸c trªn thÕ giíi. ChÝnh v× vËy, thñy triÒu BiÓn §«ng ®· ®‡îc chó ý v nghiªn cøu tõ rÊt sím. ë ViÖt Nam, nh÷ng nhËn xÐt cã ý nghÜa khoa häc ®Çu tiªn vÒ ®Æc ®iÓm chÕ ®é thñy triÒu trong c¸c vïng biÓn ®· cã trong Do ®Þa chÝ cña NguyÔn Tr·i (thÕ kû 15) v nhÊt l trong V©n §ui lo¹i ng÷ v Phñ biªn t¹p lôc cña Lª Quý §«n (thÕ kû 18). Nh‡ng nh÷ng ®iÒu tra v nghiªn cøu cã ý nghÜa khoa häc vÒ thñy triÒu BiÓn §«ng thùc sù cã ®‡îc tõ ®Çu thÕ kû XX víi c¸c c«ng tr×nh cña Darwin (1905), Poincare (1910) v Ogura (1933). Tõ ®ã ®Õn nay viÖc ®iÒu tra nghiªn cøu thñy triÒu BiÓn §«ng kh«ng ngõng ph¸t triÓn v hon thiÖn. C¸c kÕt qu¶ ®¹t ®‡îc ngy cng ®‡îc n©ng cao vÒ tÝnh khoa häc còng nh‡ tÝnh øng dông. Cã thÓ ®iÓm l¹i mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu chÝnh trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y theo c¸c h‡íng kh¸c nhau. a.Nghiªn cøu sù biÕn ®æi theo thêi gian qua tui liÖu thùc ®o t¹i c¸c tr¹m ven bê v néi ngo¹i suy ®Ó t×m sù ph©n bè theo kh«ng gian Tõ nhiÒu n¨m nay däc theo ven bê BiÓn §«ng nãi chung v ven bê ViÖt Nam nãi riªng ®· thiÕt lËp mét hÖ thèng c¸c tr¹m nghiÖm triÒu nh»m ®o ®¹c liªn tôc dao ®éng mùc n‡íc biÓn theo c¸c kho¶ng thêi gian kÐo di kh¸c nhau tõ hng th¸ng ®Õn hng n¨m v thËm chÝ nhiÒu n¨m. Trªn c¬ së c¸c chuçi sè liÖu ny ®· tiÕn hnh ph©n tÝch tÝnh to¸n ra c¸c tham sè ®Æc tr‡ng cho chÕ ®é thñy triÒu nh‡ mùc n‡íc trung b×nh, mùc n‡íc cùc trÞ, thêi gian triÒu d©ng, thêi gian triÒu rót, c¸c h»ng sè ®iÒu hßa thñy triÒu, v.v.. cho tõng tr¹m ®o ®¹c. HÖ thèng c¸c h»ng sè ®iÒu hßa thñy triÒu däc ven bê v ®¶o l c¬ së cho c¸c nghiªn cøu thñy triÒu BiÓn §«ng b»ng c¸c ph‡¬ng ph¸p tõ ®¬n gi¶n ®Õn hiÖn ®¹i. Mét trong nh÷ng thnh qu¶ theo h‡íng ny l viÖc lËp ra c¸c b¶ng thñy triÒu hng n¨m cho c¸c c¶ng chÝnh däc ven bê. Trong b¶ng thñy triÒu ®· cho kÕt qu¶ dù tÝnh mùc n‡íc tõng giê cña c¸c c¶ng chÝnh v mét sè gi¸ trÞ néi suy cho c¸c ®iÓm phô ë ven biÓn hoÆc vïng h¹ l‡u c¸c s«ng. B¶ng thñy triÒu ny ®‡îc Tæng Côc KhÝ t‡îng Thñy v¨n xuÊt b¶n tõ n¨m 1958, míi ®Çu chØ cho c¸c c¶ng ë miÒn B¾c tõ Cöa Tïng trë ra. Tõ n¨m 1972 ®· dù tÝnh cho c¸c c¶ng trong c¶ n‡íc v mét sè c¶ng n‡íc ngoi (Hong Kong, Kom Pong Som, Singapo, B¨ng 144 Cèc). Trªn c¬ së c¸c t‡ liÖu ®‡îc ph©n tÝch tõ ti liÖu thùc ®o t¹i c¸c tr¹m ven bê c¸c t¸c gi¶ ®· nghiªn cøu, tÝnh to¸n theo c¸c ph‡¬ng ph¸p néi ngo¹i suy ®Ó nhËn ®‡îc nh÷ng nÐt ®Æc tr‡ng cña bøc tranh ph©n bè kh«ng gian cña dao ®éng thñy triÒu. Cã thÓ kÓ ®Õn sù ®ãng gãp theo h‡íng ny cña c¸c t¸c gi¶ Dietrich (1944), Villain (1950), Wyrtki (1961), NguyÔn Ngäc Thuþ (1962), Bogdanov (1963), Du Mé Canh (1984), Pariwono (1985), Fang (1986), Huang v c¸c céng sù (1994). Mét sè kÕt qña ®¸ng l‡u ý theo h‡íng ny trong nh÷ng thêi gian gÇn ®©y l sö dông ti liÖu biÕn ®éng ®é cao mùc n‡íc nhËn ®‡îc tõ vÖ tinh theo c¸c tuyÕn bao phñ ton bé diÖn tÝch vïng biÓn ®Ó ph©n tÝch ®iÒu ho, kÕt hîp víi c¸c ti liÖu quan tr¾c t¹i c¸c tr¹m ven bê ®Ó hiÖu chØnh ®· nhËn ®‡îc c¸c b¶n ®å ph©n bè h»ng sè ®iÒu hßa thñy triÒu cho ton biÓn (Yanagi v c¸c céng sù, 1997). b.Nghiªn cøu sù ph©n bè trong kh«ng gian cña c¸c ®Æc tr‡ng thñy triÒu b»ng c¸ch gi¶i hÖ ph‡¬ng tr×nh thñy ®éng lùc 2 chiÒu. H‡íng nghiªn cøu ny ®‡îc b¾t ®Çu muén h¬n so víi h‡íng trªn nh‡ng nã ph¸t triÓn cng ngy cng m¹nh mÏ trong nh÷ng n¨m sau ny theo sù tiÕn bé kh«ng ngõng cña to¸n häc tÝnh to¸n v kü thuËt m¸y tÝnh. Tr‡íc hÕt ph¶i kÓ ®Õn nh÷ng nghiªn cøu theo ph‡¬ng ph¸p t×m nghiÖm gi¶i tÝch cña hÖ ph‡¬ng tr×nh thñy ®éng lùc häc thñy triÒu. MÆc dï b»ng c¸ch ny cã thÓ cã ®‡îc nghiÖm chÝnh x¸c cña bi to¸n ®‡îc biÓu diÔn b»ng c¸c c«ng thøc gi¶i tÝch, song ®ßi hái miÒn nghiªn cøu ph¶i cã d¹ng h×nh häc ®¬n gi¶n nh‡ h×nh ch÷ nhËt, h×nh trßn, ... víi ®é s©u kh«ng ®æi hoÆc biÕn ®æi theo quy luËt tuyÕn tÝnh. ChÝnh v× vËy nh÷ng nghiªn cøu thuéc lo¹i ny Ýt ®‡îc ph¸t triÓn ë BiÓn §«ng, vïng cã h×nh th¸i bê v ®Þa h×nh ®¸y biÓn biÕn ®æi rÊt phøc t¹p. Cã thÓ nªu vÝ dô vÒ c«ng tr×nh theo h‡íng nghiªn cøu ny cña Phan Phïng (1974) ®· tÝnh ph©n bè c¸c sãng triÒu chÝnh cho vÞnh B¾c Bé v vÞnh Th¸i Lan sau khi ®¬n gi¶n ho¸ c¸c ®iÒu kiÖn tù nhiªn thùc cña chóng. Ph¸t triÓn m¹nh mÏ nhÊt v cã nh÷ng thnh tùu ®¸ng kÓ nhÊt theo h‡íng ny l c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu theo ph‡¬ng ph¸p sè trÞ gi¶i hÖ ph‡¬ng tr×nh thñy ®éng lùc thñy triÒu. Nh÷ng c«ng tr×nh ®Çu tiªn tÝnh to¸n thñy triÒu BiÓn §«ng b»ng ph‡¬ng ph¸p sè trÞ xuÊt hiÖn vo nh÷ng n¨m 60 cña thÕ kû XX. C«ng tr×nh ®Çu tiªn cã thÓ kÓ ®Õn l Sergeev (1964), «ng ®· sö dông ph‡¬ng ph¸p gi¸ trÞ biªn cña Hanxen ®Ó tÝnh to¸n ph©n bè biªn ®é v pha cña bèn sãng triÒu chÝnh trong BiÓn §«ng. C¸c c«ng tr×nh tiÕp thep còng theo ph‡¬ng ph¸p ny l cña NguyÔn Ngäc Thuþ (1969), §Æng C«ng Minh (1975) víi sè ®iÓm biªn cøng cã h»ng sè ®iÒu hßa nhiÒu h¬n. Néi dung ph‡¬ng ph¸p ny l sö dông hÖ ph‡¬ng tr×nh tuyÕn tÝnh, víi tÝnh chÊt dao ®éng thñy triÒu cã chu kú ®· lo¹i bá biÕn thêi gian v ®‡a hÖ ph‡¬ng tr×nh thñy ®éng vÒ d¹ng elliptic. Bi to¸n cã nghiÖm duy nhÊt khi biÕt ®iÒu kiÖn dao ®éng mùc n‡íc trªn biªn bao quanh miÒn nghiªn cøu. Ph‡¬ng ph¸p sè trÞ kh¸c ®Ó gi¶i bi to¸n ph©n bè kh«ng gian cña thñy triÒu l dùa trªn hÖ ph‡¬ng tr×nh thñy ®éng thñy triÒu phi tuyÕn víi ®iÒu kiÖn biªn hçn hîp: cho tr‡íc dao ®éng mùc n‡íc trªn biªn láng v sö dông ®iÒu kiÖn 145 kh«ng thÊm t¹i biªn cøng. Kh«ng sö dông tÝnh chÊt dao ®éng tuÇn hon ®Ó lo¹i thnh phÇn biÕn ®æi theo thêi gian trong hÖ ph‡¬ng tr×nh, hÖ ph‡¬ng tr×nh ®‡îc gi÷ nguyªn ®Ó gi¶i ë d¹ng hyperbolic. NhiÒu c«ng tr×nh cña nhiÒu t¸c gi¶ kh¸c nhau ®· tËp trung theo ph‡¬ng ph¸p ny ®Ó nghiªn cøu thñy triÒu trong BiÓn §«ng còng nh‡ trong c¸c vÞnh riªng biÖt nh‡ vÞnh B¾c Bé, vÞnh Th¸i Lan. Cã thÓ kÓ tªn hng lo¹t c¸c c«ng tr×nh cña c¸c t¸c gi¶ l Ye v Robinxon (1983), Li v Chen (1987), nhãm m« h×nh triÒu thuéc ®Ò ti nh n‡íc KT.03.03 (1991-1995: §ç Ngäc Quúnh, NguyÔn ThÞ ViÖt Liªn, §Æng C«ng Minh, NguyÔn H÷u Nh©n, Bïi Hång Long, Lª Träng §o, NguyÔn Thä S¸o), Fang, Kwork, Yu v Zhu (1999). Ngoi ra cßn cã thÓ kÓ ®Õn nh÷ng c«ng tr×nh ®‡îc thùc hiÖn trong khu«n khæ c¸c luËn ¸n tiÕn sü trong v ngoi n‡íc nh‡ cña Bïi Hång Long (1986), NguyÔn Thä S¸o (1988), NguyÔn ThÞ ViÖt Liªn (1997), §inh V¨n M¹nh (2000). Trong ®ã luËn ¸n cña §inh V¨n M¹nh ®· b‡íc ®Çu x©y dùng m« h×nh 3 chiÒu cho chuyÓn ®éng thñy triÒu vÞnh B¾c Bé. CÇn l‡u ý r»ng b»ng gi¶i sè trÞ theo ph‡¬ng h‡íng ny mét sè t¸c gi¶ ®· b¾t ®Çu nghiªn cøu t×m hiÓu s©u h¬n vÒ c¬ chÕ h×nh thnh biÕn ®æi bøc tranh dao ®éng thñy triÒu trong BiÓn §«ng. Mét sè t¸c gi¶ ®· nghiªn cøu c¸c bi to¸n truyÒn sãng tù do, truyÒn sãng dao ®éng cã chu kú triÒu qua c¸c biªn láng, c¸c chu kú dao ®éng riªng trong ton biÓn, ®¸nh gi¸ t¸c ®éng trùc tiÕp cña lùc g©y triÒu trong ph¹m vi biÓn. Cã thÓ kÓ tªn mét sè t¸c gi¶ cña nh÷ng nghiªn cøu ny l §ç Ngäc Quúnh (1983, 1991), Ph¹m V¨n HuÊn (1994), Ph¹m V¨n Ninh v TrÇn ThÞ Ngäc DuyÖt (1997), §ç Ngäc Quúnh, Ph¹m V¨n Ninh, NguyÔn ThÞ ViÖt Liªn v TrÇn ThÞ Ngäc DuyÖt (1998). 3.1.2. C¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch h»ng sè ®iÒu hßa vˆ ®¸nh gi¸ vai trß c¸c yÕu tè h×nh thˆnh triÒu BiÓn §«ng a. HÖ thèng c¸c h»ng sè ®iÒu hßa thñy triÒu t¹i c¸c tr¹m ven bê vu ®¶o Nh÷ng h»ng sè ®iÒu hßa (HS§H) thñy triÒu nhËn ®‡îc tõ ph©n tÝch ®iÒu hßa c¸c chuçi sè liÖu quan tr¾c mùc n‡íc liªn tôc di ngy t¹i c¸c tr¹m ®o ®¹c ®Æt ë ven bê lôc ®Þa hay c¸c ®¶o ®ãng vai trß hÕt søc quan träng trong viÖc nghiªn cøu hiÖn t‡îng thñy triÒu trong biÓn. Tr‡íc hÕt tõ nh÷ng gi¸ trÞ ny cã thÓ nghiªn cøu c¸c ®Æc tr‡ng chÕ ®é dao ®éng thñy triÒu t¹i nh÷ng vïng ®Æt tr¹m, tÝnh to¸n c¸c gi¸ trÞ cùc trÞ hay dù b¸o ®é cao mùc n‡íc ë thêi ®iÓm bÊt kú cho tr¹m ®ã. C¸c h»ng sè ®iÒu hßa ®‡îc tÝnh cho c¸c sãng chÝnh, t‡¬ng øng víi c¸c chu kú v tªn sãng ®‡îc dÉn ra trong b¶ng 3.1. ChÝnh trªn c¬ së c¸c HS§H thñy triÒu ny m Trung t©m KhÝ t‡îng Thñy v¨n Quèc Gia (Tæng Côc KhÝ t‡îng Thñy v¨n tr‡íc ®©y) ®· tÝnh v xuÊt b¶n B¶ng thñy triÒu hng n¨m cho mét sè tr¹m ven bê (gåm 13 tr¹m ven bê n‡íc ta v 4 tr¹m thuéc c¸c khu vùc l©n cËn). MÆt kh¸c c¸c HS§H thñy triÒu t¹i c¸c tr¹m cè ®Þnh l c¬ së cho c¸c m« h×nh tÝnh to¸n ph©n bè kh«ng gian cña c¸c ®Æc tr‡ng thñy triÒu v dßng triÒu trong ton biÓn. B¶ng 3.1. C¸c sãng chÝnh th«ng dông sö dông trong ph©n tÝch h»ng sè ®iÒu hßa thñy triÒu 146 Lo¹i Tªn sãng Ký hiÖu Chu kú B¸n nhËt triÒu MÆt tr¨ng chÝnh MÆt trêi chÝnh Ellip mÆt tr¨ng lín MÆt tr¨ng mÆt trêi M2 S2 N2 K2 12,42 giê 12,00 giê 12,66 giê 11,97 giê NhËt triÒu MÆt tr¨ng mÆt trêi MÆt tr¨ng chÝnh MÆt trêi chÝnh Ellip mÆt tr¨ng lín K1 O1 P1 Q1 23,93 giê 25,82 giê 24,07 giê 26,87 giê Chu kú dμi MÆt tr¨ng nöa th¸ng MÆt tr¨ng th¸ng MÆt trêi nöa n¨m MÆt trêi n¨m Mf Mm SSa Sa 13,66 ngμy 27,55 ngμy 182,70 ngμy 364,96 ngμy Chu kú ng¾n N†íc n«ng 1/4 ngμy N†íc n«ng 1/4 ngμy N†íc n«ng 1/6 ngμy M4 MS4 M6 6,21 giê 6,10 giê 4,14 giê Nh÷ng HS§H ny ë mét sè ®iÓm sÏ ®ãng vai trß l ®iÒu kiÖn biªn cña c¸c m« h×nh, ë mét sè ®iÓm kh¸c sÏ dïng lm tiªu chuÈn ®Ó hiÖu chØnh, kiÓm ®Þnh, kiÓm tra c¸c m« h×nh. Râ rng hÖ thèng c¸c HS§H thñy triÒu t¹i c¸c tr¹m cè ®Þnh ®ãng vai trß cùc kú quan träng trong viÖc nghiªn cøu thñy triÒu v dßng triÒu trong mét vïng biÓn. NhËn thÊy vai trß thiÕt yÕu cña hÖ thèng c¸c HS§H thñy triÒu, ®Ò ti cÊp nh n‡íc KT.03.03 “Nghiªn cøu thñy triÒu BiÓn §«ng” thuéc Ch‡¬ng tr×nh Nghiªn cøu BiÓn 1991-1995 ®· thu thËp v chØnh biªn sè liÖu c¸c HS§H thñy triÒu t¹i c¸c tr¹m ph©n bè däc ven bê v ®¶o trong BiÓn §«ng. §· chän läc v thèng kª ®‡îc 275 ®iÓm víi c¸c gi¸ trÞ HS§H mùc n‡íc triÒu. Tõ kÕt qu¶ cña ®Ò ti KT 03.03, c¸c sè liÖu HS§H ®‡îc tÝnh to¸n v c«ng bè dùa trªn c¸c nguån ti liÖu chÝnh sau ®©y: B¶ng c¸c h»ng sè ®iÒu hßa thñy triÒu cña V¨n phßng thñy v¨n Quèc tÕ Monaco (BHI-International Hydrographic Bureau Monaco): Tidal list of harmonic constants. Pub. No26, 1936, 1953, 1959 ... B¶ng thñy triÒu Anh (ATT): Admiralty Tide Tables, C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n cña Tæng côc KTTV ViÖt Nam, B¶ng thñy triÒu Trung Quèc v mét sè nguån kh¸c. Trong sè 275 ®iÓm ®· nãi ë trªn, ph©n bè ë c¸c nguån nh‡ sau: 29 (BHI), 203 (ATT), 26 (Tæng Côc KTTV), 1 (Trung Quèc) v 16 (c¸c nguån kh¸c). Còng cÇn chØ ra r»ng møc ®é chÝnh x¸c cña c¸c HS§H trong tËp thèng kª trªn l kh¸c nhau gi÷a c¸c tr¹m. Trong sè ny chØ cã 26% c¸c tr¹m víi HS§H ®‡îc tÝnh tõ chuçi sè liÖu mét n¨m trë lªn, cßn l¹i 74% sè tr¹m ®‡îc tÝnh tõ 147 chuçi quan tr¾c 1 th¸ng, 1/2 th¸ng hay ng¾n h¬n. DÜ nhiªn chuçi quan tr¾c di sÏ ph©n tÝch ®‡îc nhiÒu sãng thnh phÇn h¬n v ®é chÝnh x¸c c¸c HS§H sÏ cao h¬n. Dï sao ®©y còng l mét tËp sè liÖu rÊt quý gi¸ cã thÓ sö dông vo nhiÒu môc ®Ých kh¸c nhau ®Ó nghiªn cøu thñy triÒu BiÓn §«ng. b. KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ vai trß c¸c yÕu tè trong viÖc h×nh thunh vu biÕn ®æi hiÖn toîng thñy triÒu trong BiÓn §«ng ¶nh hoëng hÖ sè ma s¸t ®¸y Ma s¸t ®¸y ®ãng vai trß rÊt quan träng trong viÖc h×nh thnh bøc tranh ph©n bè thñy triÒu trong biÓn. §Æc biÖt trong c¸c vïng thÒm lôc ®Þa n‡íc n«ng, ma s¸t ®¸y lm thay ®æi ®¸ng kÓ dao ®éng mùc n‡íc v dßng triÒu, l yÕu tè chÝnh g©y sù tiªu t¸n n¨ng l‡îng triÒu ë ®©y. Ma s¸t ®‡îc tÝnh to¸n trong c¸c m« h×nh thñy ®éng thñy triÒu l mét ®¹i l‡îng m cho ®Õn nay ®‡îc thõa nhËn réng r·i nhÊt l tû lÖ víi b×nh ph‡¬ng tèc ®é dßng ch¶y. V× vËy vÊn ®Ò chän hÖ sè ma s¸t ®¸y lu«n l mèi quan t©m hng ®Çu cña c¸c nh nghiªn cøu tÝnh to¸n bøc tranh ph©n bè thñy triÒu. Trong khu«n khæ ®Ò ti cÊp nh n‡íc KT.03.03 ®· nhËn ®‡îc mét sè kÕt qu¶ vÒ nghiªn cøu chän hÖ sè ma s¸t ®¸y trong bi to¸n tÝnh to¸n thñy triÒu BiÓn §«ng nh‡ sau: §· tiÕn hnh tÝnh to¸n bi to¸n thñy triÒu BiÓn §«ng theo m« h×nh thñy ®éng víi c¸c tr‡êng hîp hÖ sè ma s¸t ®¸y kh¸c nhau, biÕn ®æi tõ nhá ®Õn lín cho 2 sãng chÝnh ®‡îc chän l K1 v M2. HÖ sè ma s¸t ®¸y cho thay ®æi tõ rÊt nhá (0.5.10-3) ®Õn kh¸ lín (4.0.10-3) víi b‡íc thay ®æi 0.5.10-3. C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n cña tõng ph‡¬ng ¸n ®‡îc ®em so s¸nh víi tr‡êng hîp ma s¸t ®¸y rÊt nhá (cã thÓ xem nh‡ ¶nh h‡ëng cña ma s¸t l gÇn b»ng kh«ng) ®Ó tÝnh ra sai lÖch tuyÖt ®èi v t‡¬ng ®èi cho tõng ®iÓm trong ton miÒn tÝnh. KÕt qu¶ cho thÊy sù cã mÆt cña ma s¸t ®¸y ®· lm thay ®æi ®¸ng kÓ bøc tranh ph©n bè biªn ®é v pha cña dao ®éng mùc n‡íc còng nh‡ dßng triÒu. DÜ nhiªn hÖ sè ma s¸t cng t¨ng, sù sai kh¸c cng lín. Víi dao ®éng mùc n‡íc ¶nh h‡ëng cña ma s¸t ®¸y thÊy râ ë c¸c vïng biÓn n«ng (nh‡ vÞnh B¾c Bé, vÞnh Th¸i Lan) h¬n l c¸c vïng biÓn s©u. Ch¼ng h¹n khi so s¸nh tr‡êng hîp ma s¸t ®¸y trung b×nh (2,5.10-3) víi tr‡êng hîp ma s¸t ®¸y kh«ng ®¸ng kÓ, sai lÖch biªn ®é cña sãng K1 ë c¸c vïng n‡íc n«ng cã thÓ v‡ît qu¸ 30cm (t‡¬ng øng sai lÖch t‡¬ng ®èi trªn 40%), pha cã thÓ v‡ît qu¸ 30o. Gi¸ trÞ t‡¬ng øng ë vïng n‡íc s©u l 10cm (sai lÖch t‡¬ng ®èi 15%) v 10o. Víi sãng M2 cÇn l‡u ý l sai lÖch t‡¬ng ®èi ë vïng n‡íc s©u còng sÏ kh¸ lín, mÆc dï sai lÖch tuyÖt ®èi còng chØ 5-10cm nh‡ng v× b¶n th©n gi¸ trÞ biªn ®é cña M2 ë ®©y l nhá nªn sÏ lm t¨ng gi¸ trÞ t‡¬ng ®èi. §· tiÕn hnh tÝnh to¸n thö nghiÖm v so s¸nh hai tr‡êng hîp: trÞ sè ma s¸t lÊy cè ®Þnh, b»ng gi¸ trÞ trung b×nh 2,6.10-3 v trÞ sè ma s¸t thay ®æi ë tõng vÞ trÝ tïy thuéc ®é s©u biÓn. HÖ sè ma s¸t biÕn ®æi theo ®é s©u cña biÓn ®‡îc tÝnh theo c«ng thøc 148 2 0 0 0 2 3 212 11 11 ln  » » » » ¼ º « « « « ¬ ª    h z h z h z XK Vapnia: ë ®©y F-l h»ng sè Carman, zo -l ®é gå ghÒ ®¸y, h-l ®é s©u biÓn. Tõ c«ng thøc ny cã thÓ tÝnh ra kÕt qu¶ trong b¶ng 3.2. B¶ng 3.2. HÖ sè ma s¸t phô thuéc vo ®é s©u biÓn §é s©u (m) 10 20 30 40 50 HÖ sè K 3,6.10-3 2,5.10-3 2,0.10-3 1,8.10-3 1,7.10-3 KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho 2 tr‡êng hîp cho thÊy nh×n chung kÕt qu¶ sai kh¸c nhau kh«ng lín, chñ yÕu sù kh¸c nhau x¶y ra ë c¸c vïng n‡íc n«ng (vÞnh B¾c Bé, vÞnh Th¸i Lan, eo §i Loan, ...), ë ®©y sai lÖch t‡¬ng ®èi vÒ biªn ®é mùc n‡íc còng nh‡ dßng cã thÓ ®¹t tõ 10y20% t¹i mét sè ®iÓm. NhiÒu kÕt qu¶ tÝnh to¸n thö nghiÖm ®· chøng tá r»ng trong vïng BiÓn §«ng nªn chän hÖ sè ma s¸t ®¸y trong kho¶ng 2,5.10-3 ®Õn 3,0.10-3. Vai trß cña lùc Coriolis Trong c¸c nghiªn cøu tr‡íc ®©y cã t¸c gi¶ ®· tÝnh lùc Coriolis lÊy gi¸ trÞ trung b×nh cho ton BiÓn §«ng v× cho r»ng ë vÜ ®é thÊp lùc ny kh«ng lín. Nh‡ng còng cã c¸c t¸c gi¶ kh¸c cho r»ng ®èi víi BiÓn §«ng l mét biÓn lín tr¶i di tõ xÝch ®¹o ®Õn 25oN, do ®ã kh«ng thÓ bá qua sù thay ®æi cña lùc ny theo vÜ ®é, mÆc dï ë vÜ ®é thÊp gi¸ trÞ lùc ny kh«ng lín nh‡ ë c¸c vÜ ®é cao. KÕt qu¶ tÝnh to¸n trong §Ò ti KT03.03 cho thÊy cã sù kh¸c nhau râ rÖt trong bøc tranh ph©n bè thñy triÒu trong 2 tr‡êng hîp ®· nªu. §iÒu ®ã cho thÊy khi tÝnh to¸n c¸c bi to¸n thñy triÒu BiÓn §«ng cÇn thiÕt ph¶i tÝnh ®Õn sù thay ®æi lùc Coriolis theo vÜ ®é ®Þa lý. Vai trß cña thunh phÇn phi tuyÕn Trong m« h×nh sè trÞ thñy ®éng tÝnh to¸n thñy triÒu dùa trªn c¬ së hÖ ph‡¬ng tr×nh Saint-Venant ®Çy ®ñ, hiÖu øng phi tuyÕn tham gia trong hai thnh phÇn chÝnh, ®ã l thnh phÇn ma s¸t ®¸y theo quy luËt tû lÖ víi b×nh ph‡¬ng vËn tèc v thnh phÇn gia tèc phi tuyÕn. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy hiÖu øng gia tèc phi tuyÕn ¶nh h‡ëng tíi dao ®éng mùc n‡íc kh«ng ®¸ng kÓ khi gi¶i bi to¸n thñy triÒu cho c¶ BiÓn §«ng. Sai lÖch tuyÖt ®èi vÒ biªn ®é ë phÇn lín c¸c vïng chØ tõ 0 ®Õn 2cm, vi chç ®¹t tèi ®a d‡íi 5cm, cßn vÒ pha sai lÖch tuyÖt ®èi hÇu nh‡ kh«ng qu¸ 5o. Tuy nhiªn hiÖu øng phi tuyÕn ny ¶nh h‡ëng tíi dßng triÒu râ nÐt h¬n. ë mét sè vïng nh‡ gÇn eo §i Loan, eo Quúnh Ch©u, vïng phÝa ®«ng ®¶o H¶i Nam, vïng bê biÓn miÒn Trung ViÖt Nam v bê t©y Philippin sù sai kh¸c tuyÖt ®èi gi÷a 2 ph‡¬ng ¸n tÝnh cã thÓ ®¹t tíi 5cm/s, cßn c¸c vïng kh¸c cßn l¹i trong BiÓn §«ng sù sai lÖch ny kh«ng qu¸ 1cm/s. Cã thÓ nhËn thÊy r»ng hiÖu øng gia tèc phi tuyÕn sÏ cã ¶nh h‡ëng râ rÖt ë nh÷ng vïng cã dßng triÒu m¹nh v cã gradient tèc ®é dßng lín. Khi gi¶i bi to¸n thñy triÒu ë nh÷ng vïng hÑp h¬n cã ®é s©u biÕn ®æi m¹nh b»ng b‡íc l‡íi nhá ®ñ m« t¶ chi tiÕt sù biÕn ®æi cña ®é s©u 149 th× cã thÓ nhËn thÊy sù sai lÖch râ rng h¬n do t¸c ®éng cña hiÖu øng gia tèc phi tuyÕn. Nh‡ vËy ®Ó tÝnh to¸n ®ñ chÝnh x¸c hiÖn t‡îng thñy triÒu, trong m« h×nh kh«ng nªn bá qua thnh phÇn gia tèc phi tuyÕn, ®Æc biÖt l khi nghiªn cøu tÝnh to¸n dßng triÒu. Vai trß t¸c ®éng trùc tiÕp cña lùc g©y triÒu trong BiÓn §«ng Sù h×nh thnh chuyÓn ®éng thñy triÒu trong BiÓn §«ng ®‡îc thùc hiÖn b»ng 2 con ®‡êng: mét l sãng triÒu ®‡îc h×nh thnh trong ®¹i d‡¬ng réng lín v truyÒn vo BiÓn §«ng qua c¸c cöa nh‡ eo §i Loan, eo Bashi, eo Kalimantan, eo Malaca ... (thùc tÕ ®©y l c¸c biªn láng giíi h¹n biÓn víi ®¹i d‡¬ng bªn ngoi); hai l sãng triÒu ®‡îc h×nh thnh ngay trong BiÓn §«ng d‡íi t¸c dông trùc tiÕp cña lùc g©y triÒu. Tõ x‡a tíi nay c¸c t¸c gi¶ ®Òu thõa nhËn r»ng con ®‡êng thø nhÊt l c¬ b¶n, l chÝnh yÕu nhÊt ®Ó h×nh thnh nªn chuyÓn ®éng thñy triÒu BiÓn §«ng, cßn con ®‡êng thø hai l thø yÕu, kh«ng ®¸ng kÓ, thËm chÝ cã thÓ hon ton bá qua kh«ng cÇn ®Õm xØa ®Õn khi nghiªn cøu chÕ ®é dao ®éng thñy triÒu trong BiÓn §«ng. Bi to¸n thñy triÒu BiÓn §«ng ®‡îc xÐt thuÇn tóy l bi to¸n truyÒn sãng triÒu tõ biªn láng vo. Tuy nhiªn rÊt cÇn thiÕt ph¶i ®¸nh gi¸ ®Þnh l‡îng vÒ vai trß t¸c ®éng trùc tiÕp cña lùc g©y triÒu trong BiÓn §«ng. C¸c nghiªn cøu cña §Æng C«ng Minh (1975), cña nhãm nghiªn cøu t¹i ViÖn C¬ häc (§ç Ngäc Quúnh v c¸c céng sù, 1998) ®· rót ra ®‡îc mét sè kÕt luËn vÒ ¶nh h‡ëng cña lùc g©y triÒu. §èi víi sãng M2: ViÖc tÝnh to¸n ®Õn t¸c dông trùc tiÕp cña lùc g©y triÒu trong BiÓn §«ng lm thay ®æi ®¸ng kÓ biªn ®é cña sãng ny. T¹i c¸c vïng vÞnh B¾c Bé, vÞnh Th¸i Lan v phÇn phÝa ®«ng cña biÓn, biªn ®é sãng M2 t¨ng cã chç ®¹t tõ 4 ®Õn 8cm (bê Philippin), thËm chÝ tíi 14cm (gÇn eo Quúnh Ch©u v vïng ven bê Kiªn Giang). Trong khi ®ã cã mét sè n¬i biªn ®é l¹i gi¶m kh¸ m¹nh tõ 4 ®Õn 12cm (nh‡ vïng phÝa b¾c BiÓn §«ng, phÝa ®«ng v nam cña Nam ViÖt Nam). Sai lÖch t‡¬ng ®èi nhiÒu n¬i ®¹t tõ 40 ®Õn 50% thËm chÝ cao h¬n. §èi víi sãng S2: sãng ny cã biªn ®é nhá h¬n M2 nªn sai lÖch tuyÖt ®èi còng nhá h¬n. C¸c vïng ny t¨ng gi¶m biªn ®é còng ph©n bè gièng nh‡ ®èi víi sãng M2. Sai lÖch t‡¬ng ®èi cã gi¸ trÞ kh¸ lín ®Æc biÖt ë vïng b¾c BiÓn §«ng cã thÓ ®¹t tíi gi¸ trÞ vi tr¨m phÇn tr¨m, cßn phÇn lín c¸c n¬i sai lÖch t‡¬ng ®èi tõ 10 ®Õn 20%. §èi víi sãng K1: ViÖc tÝnh to¸n ®Õn t¸c dông trùc tiÕp cña lùc g©y triÒu nãi chung lm gi¶m biªn ®é sãng ë c¸c vïng phÝa b¾c, vïng trung t©m biÓn (trong ®ã cã ton bé vÞnh B¾c Bé) v vïng t©y nam. PhÇn t¨ng biªn ®é ë gÇn Philipin v vïng ®«ng nam cña biÓn. Møc ®é t¨ng, gi¶m ®Òu nhá tõ 1 ®Õn 4cm. Sai lÖch t‡¬ng ®èi trong c¸c vïng cì tõ 0 ®Õn 10%. §èi víi sãng O1: Còng gièng nh‡ víi sãng K1, c¸c vïng t¨ng gi¶m biªn ®é còng gÇn gièng nh‡ víi sãng K1. TrÞ sè t¨ng gi¶m còng nhá, lín nhÊt ®¹t 4 ®Õn 6cm ë vïng gÇn eo Kalimantan. Sai lÖch t‡¬ng ®èi trong c¸c vïng còng cì tõ 0 ®Õn 10%. 150 Nh‡ vËy tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®¸nh gi¸ cho thÊy viÖc tÝnh to¸n ®Õn lùc g©y triÒu trùc tiÕp trong BiÓn §«ng ¶nh h‡ëng Ýt tíi c¸c sãng chu kú ngy, trong khi ®ã l¹i ¶nh h‡ëng râ rÖt ®èi víi sãng chu kú nöa ngy. Tuy nhiªn sãng chu kú ngy trong BiÓn §«ng l chiÕm ‡u thÕ trong ton biÓn, cho nªn vÉn cã c¬ së ®Ó nãi r»ng khi gi¶i bi to¸n thñy triÒu BiÓn §«ng cã thÓ bá qua thnh phÇn lùc g©y triÒu nÕu nh‡ thùc tÕ cã thÓ chÊp nhËn mét sai sè no ®Êy. Cßn nÕu cÇn thiÕt ph¶i n©ng cao ®é chÝnh x¸c tÝnh to¸n thñy triÒu (víi sai sè vi cm) trong c¸c bi to¸n nghiªn cøu hay øng dông th× cÇn thiÕt ph¶i tÝnh ®Õn thnh phÇn lùc g©y triÒu trùc tiÕp trong BiÓn §«ng. c. Nguyªn nh©n h×nh thunh hiÖn toîng triÒu ®a d¹ng vu ®Æc s¾c cña BiÓn §«ng Nh‡ c¸c phÇn trªn ®· tr×nh by, chóng ta ®· thu ®‡îc bøc tranh thñy triÒu v dßng triÒu rÊt ®a d¹ng ë BiÓn §«ng víi thnh phÇn nhËt triÒu chiÕm ‡u thÕ trong phÇn lín c¸c khu vùc cña biÓn. Nh÷ng nÐt ®Æc thï cña thñy triÒu BiÓn §«ng rÊt kh¸c víi nh÷ng nÐt chung cña c¸c biÓn kh¸c trªn thÕ giíi. Nh‡ ta biÕt hÇu hÕt c¸c vïng cña ®¹i d‡¬ng v biÓn trªn thÕ giíi ®Òu cã chÕ ®é b¸n nhËt triÒu chiÕm ‡u thÕ. Ch¼ng h¹n trong sè trªn 3000 ®iÓm n»m ë mäi vïng trªn thÕ giíi ®‡îc ®‡a ra trong B¶ng thñy triÒu Anh th× chØ cã 17 ®iÓm cã tû sè gi÷a biªn ®é tæng céng cña c¸c sãng nhËt triÒu chÝnh (K1 v O1) so víi biªn ®é tæng céng cña c¸c sãng b¸n nhËt triÒu chÝnh (M2 v S2) ®¹t tõ 2,5 trë lªn v trong ®ã ®· cã 7 ®iÓm thuéc ViÖt Nam. H¬n n÷a chÕ ®é thñy triÒu tån t¹i ë c¸c vïng kh¸c nhau trong biÓn cã tÝnh chÊt ®Æc tr‡ng cña c¶ 4 lo¹i v gi÷a chÕ ®é thñy triÒu v dßng triÒu l¹i kh«ng ®ång nhÊt cïng lo¹i nh‡ nhau. Nh‡ vËy khi t×m hiÓu vÒ nguyªn nh©n h×nh thnh hiÖn t‡îng triÒu phøc t¹p v kh¸ ®Æc biÖt cña BiÓn §«ng cã thÓ ®Æt ra nh÷ng c©u hái sau: Th«ng th‡êng, theo lý thuyÕt thñy triÒu v thùc tÕ víi ®a sè c¸c vïng biÓn trªn thÕ giíi, thñy triÒu cã chÕ ®é ®Æc tr‡ng l b¸n nhËt triÒu, nh‡ng ë ®©y, BiÓn §«ng l¹i cã ®ñ 4 lo¹i ®Æc tr‡ng: b¸n nhËt triÒu ®Òu, b¸n nhËt triÒu kh«ng ®Òu, nhËt triÒu ®Òu v nhËt triÒu kh«ng ®Òu. H¬n n÷a vïng b¸n nhËt triÒu l¹i chiÕm tû lÖ rÊt Ýt, cßn ®¹i ®a sè l nhËt triÒu chiÕm ‡u thÕ. VËy nguyªn nh©n t¹i sao ? T¹i sao bøc tranh thñy triÒu rÊt phøc t¹p chñ yÕu ë phÇn phÝa t©y cña biÓn trong ®ã bao gåm c¶ vÞnh B¾c Bé v vÞnh Th¸i Lan, ngoi ra ë eo §i Loan v vÞnh Pulo Lakei thñy triÒu còng biÕn ®æi kh¸ m¹nh. Trong khi ®ã c¶ vïng kh¬i kh¸ réng cña biÓn thñy triÒu Ýt biÕn ®éng ? V× sao h×nh thnh c¸c sãng n‡íc n«ng lín ë khu vùc ven biÓn ®ång b»ng s«ng Cöu Long v miÒn l©n cËn ? V× sao ®Æc tr‡ng chÕ ®é thñy triÒu v chÕ ®é dßng triÒu l¹i kh¸c nhau ? Nh÷ng nghiªn cøu trong thêi gian qua ch‡a thÓ tr¶ lêi hÕt v thÊu ®¸o nh÷ng c©u hái gi¶i thÝch c¬ chÕ h×nh thnh v biÕn ®æi hiÖn t‡îng triÒu ®a d¹ng v ®Æc s¾c cña BiÓn §«ng. Nh‡ng ®· cã mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu b‡íc ®Çu ®i s©u vo gi¶i thÝch mét sè ®Æc ®iÓm trong c¬ chÕ ny. Cã thÓ tãm t¾t mét sè nÐt 151 nh‡ sau: Th«ng qua ph©n tÝch vËt lý kÕt hîp víi tÝnh to¸n gi¶i tÝch thñy ®éng theo c¸c c«ng thøc t‡¬ng ®èi ®¬n gi¶n NguyÔn Ngäc Thuþ (1969, 1985) ®· nhËn ®Þnh r»ng ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh v kÝch th‡íc BiÓn §«ng nãi chung v hai vÞnh B¾c Bé v Th¸i Lan nãi riªng cã ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho chÕ ®é céng h‡ëng ®èi víi sãng nhËt triÒu, trong khi ®ã vÞnh Pulo Lakei v eo §i Loan thuËn lîi cho c¬ chÕ céng h‡ëng víi sãng b¸n nhËt triÒu. Khi nghiªn cøu sù truyÒn c¸c dao ®éng c‡ìng bøc cã chu kú kh¸c nhau tõ c¸c biªn láng (eo §i Loan, eo Basi, eo Kalimantan) vo trong BiÓn §«ng th«ng qua gi¶i hÖ thèng ph‡¬ng tr×nh thñy ®éng lùc n‡íc n«ng ®Çy ®ñ, §ç Ngäc Quúnh (1991) ®· chØ ra r»ng eo Basi ®óng l ®ãng vai trß quan träng nhÊt trong viÖc truyÒn sãng triÒu vo BiÓn §«ng. C¸c dao ®éng tõ ®©y ®‡îc lan truyÒn nhanh v ph¸t triÓn réng trong c¶ biÓn. Do ®iÒu