DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn Phạm Văn Huấn Một số công trình gần nghiên cứu dao động tự mực nước đại dương biển nhằm giải thích ngự trị dao động bán nhật triều đại dương, khuếch đại cộng hưởng thủy triều số vùng đặc biệt, chế hình thành dao động dâng rút mực biển Với biển Đông, vấn đề đề cập ít, chế độ dao động mực nước điều hòa lẫn không điều hòa có nét độc đáo đáng xem xét từ khía cạnh khác Lý thuyết dao động tự thủy vực kín hoàn toàn hở phần dựa phép xấp xỉ kênh, người ta coi chuyển động diễn hướng Việc tính đường cong cộng hưởng đặc trưng cho mức độ xấp xỉ thủy vực tới trạng thái cộng hưởng thủy vực hình dáng đơn giản không khó khăn, thí dụ dùng công thức Merian cho phận sau ghép nối cho toàn thủy vực Trong biển thực, mà đặc trưng tồn đường bờ phức tạp với eo, vịnh, bán đảo đảo, bất đồng độ sâu, thềm lục địa, diễn trình phản xạ phát xạ sóng phức tạp hơn, biển hình thành chế độ dao động tự khác điểm khác Với trường hợp này, xây dựng thực nghiệm đường cong cộng hưởng theo số liệu quan trắc mực nước Đánh giá triều riêng bằng cách so sánh quan trắc nhiều năm mực nước quần đảo Axo Becmuda với triều tĩnh cho phép tách chu kỳ cộng hưởng Bắc Đại Tây Dương [3] 9,3 14,8 Garet [1] thử nghiệm tính chu kỳ riêng hệ thống vịnh Phandi-Men sở phân tích khuếch đại sóng điều hòa thủy triều khu vực khác nhận chu kỳ cộng hưởng 13,3 ± 0,4 1/6 DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG Một phương pháp khác để tính tới độ sâu hình dáng tự nhiên biển tích phân số trị phương trình sóng Laplat không ma sát khuôn khổ toán biên không dừng tạo dao động riêng nhiễu động ban đầu Phân tích phổ chuỗi mực nước tính cho phép tìm tần số riêng, phân tích điều hòa - hàm riêng (những mốt) Ở đây, để giải toán dao động tự biển Đông, sử dụng phương pháp xây dựng phát triển công trình [2, 4-6, 9] nghiên cứu dao động tự biển Liguri, Hắc Hải, biển Bắc Cực đại dương nói chung Các phương trình xuất phát phương trình nước nông viết dạng ma trận: → ∂ W ∂t → = L W (1) với điều kiện ban đầu biên: → W ∣ t=0 → = W (2) → → U ⋅ n ∣S = (3) η∣ S2 = (4) → → → W = ( U ,η) − hàm vectơ, U (u,v) − vectơ dòng toàn phần, η − độ cao mực biển, L − toán tử vi phân xác định bằng: L= − ( → f ⋅ k X g(H + η)∇ ∇ ) , → → với k , n − vectơ đơn vị hướng thẳng đứng lên pháp tuyến với → đường bờ, S1 − đường bờ, S2 − biên lỏng, W = (0,η0) − nhiễu động ban đầu trường mực nước, H = H(x,y) − độ sâu không nhiễu động biển, f − thông số Coriolis, g − gia tốc rơi tự do, t − thời gian Trong toán (1)-(4) có mặt η toán tử L cho phép tính đầy đủ ảnh hưởng nước nông, điều kiện (4) loại phần tần thấp phổ dao động tự có biển Đông phận đại dương Ở để đơn giản không tính tới ma sát, yếu tố biết làm giảm biên độ dao động không làm thay đổi đáng kể tần số cộng hưởng [8] 2/6 DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG Để giải số toán (1)-(4) biển Đông xấp xỉ vùng lưới với bước dọc theo trục tọa độ độ kinh vĩ Những trị u,v,η tính điểm xê dịch với nửa bước lưới [7] Những đạo hàm không gian thay tương tự sai phân hữu hạn trung tâm, trị u,v η bước thời gian phía trước (150 giây) tính với độ xác bậc bốn chuỗi Taylo Những phổ dao động tự mực nước đỉnh vịnh Thái Lan (a) đỉnh vịnh Bắc Bộ (b) Trục hoành biểu diễn chu kỳ giờ, trục tung – biên độ tương đối quy chuẩn qua trị cực đại theo phổ biên độ Độ dài chuỗi trị số mực nước dùng để nhận phổ 1000 với độ gián đoạn Tất phổ xây dựng cho 16 điểm phân bố dọc bờ phần khơi có tính gián đoạn thể rõ (thí dụ, hình biểu diễn phổ hai điểm nằm đỉnh vịnh Bắc Bộ đỉnh vịnh Thái Lan) dải chu kỳ từ đến 250 phân biệt tất 3/6 DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG 15 dao động (mốt) tự ứng với chu kỳ 60, 24, 19,2, 17,2, 14,7, 14,3, 13,2, 11,6, 10,6, 9,7, 9,4, 7,6, 7,1, 6,1 4,2 Những vùng biển khác nhau, chu kỳ chung cho toàn biển 24 19,2 giờ, có chu kỳ có tính địa phương, chẳng hạn, vịnh Thái Lan có mặt chu kỳ mang lượng đáng kể 60, 14,7, 11,6, 10,6 9,7 giờ, vịnh Bắc Bộ – 17,2 14,3 giờ, vùng bờ sâu miền Trung Việt Nam biển khơi – 17,2 Để tái lập cấu trúc không gian mốt xây dựng đồ đường đồng pha đồng biên độ dao động với chu kỳ 60, 24, 19,2, 17,2, 11,6 9,7 (thí dụ, hình biểu diễn cấu trúc không gian dao động với chu kỳ 24 giờ) Nét đặc trưng tất mốt cấu trúc hệ thống đồng triều liên hệ với theo “quy tắc bánh răng” Những biên độ lớn thấy vùng nước nông, đặc biệt đỉnh vịnh Những đường đồng pha (liền nét) đồng biên độ (gạch nối) dao động tự mực nước ứng với chu kỳ 24 Biên độ quy chuẩn qua trị bình phương trung bình toàn phổ Gốc tính pha – tùy ý 4/6 DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG Những tính toán đơn giản kết ước lượng mô hình chu kỳ dao động tự biển Đông, sử dụng để phân vùng thủy vực theo đặc điểm dao động tự do, giải thích đặc điểm thủy triều vốn độc đáo biển Đông, khả phản ứng cộng hưởng đới bờ kích động từ bên ngoài, chẳng hạn dao động khí quyển, nghiên cứu dự báo nước dâng bão Tài liệu tham khảo [1] C J R Garrette, 1974: Normal modes of the Bay of Fundy and the Gulf of Maine Can J Earth Sci., 11, N [2] L Papa, 1977: The free oscillations of Ligurian sea computed by HN-method Dtsch Hydrogr Z., 30H3 [3] G Wunsch, 1972: Bermuda sea level in relation to tides, weather and baroclinic fluctuations Rev Geophys and Space Phys., 10, N [4] В Ю Готлив, Б.А Каган, 1980: Резоннан-сные периоды Мирового океана Докл АН СССР, 252, No [5] В Ю Готлив, Б.А Каган, 1983: Реконструкция пространственной структуры суточных приливов в Мировом океане с использованием собственных функций приливново оператора Лапласа Океано-логия, T 23, Вып [6] Е К Демиров, 1987: Численное решение задачи о собственных колебаниях Черного моря Океанология, T 27, No [7] До Нгок Куйнь, 1982: Характер штормовых нагонов в Южно-Китайском море (по результатам численного моделирования) Канд дисс., ЛГМИ, Л [8] А В Некрасов, 1975: Приливные волны в окрайнных морях Л., Гидрометеоиздат [9] И В Поляков, 1989: Механизмы формирования сгоно-нагонных колебаний уровния Арктических морей Канд дисс., ААНИИ, Л SUMMARY THE FREE OSCILLATIONS OF EASTERN SEA The equations of long waves in shallow water are solved by a finite difference method for Eastern sea with its real configuration and bathymetry In results 15 modes of 5/6 DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG free oscillations are determined and the space forms of modes among them are reconstructed Ngày nhận bài: 13-8-1991 Trường đại học Tổng hợp Hà Nội 6/6 ... tùy ý 4/6 DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG Những tính toán đơn giản kết ước lượng mô hình chu kỳ dao động tự biển Đông, sử dụng để phân vùng thủy vực theo đặc điểm dao động tự do, giải... biệt tất 3/6 DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG 15 dao động (mốt) tự ứng với chu kỳ 60, 24, 19,2, 17,2, 14,7, 14,3, 13,2, 11,6, 10,6, 9,7, 9,4, 7,6, 7,1, 6,1 4,2 Những vùng biển khác nhau,... biên độ dao động không làm thay đổi đáng kể tần số cộng hưởng [8] 2/6 DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA MỰC NƯỚC Ở BIỂN ĐÔNG Để giải số toán (1)-(4) biển Đông xấp xỉ vùng lưới với bước dọc theo trục tọa độ độ