DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn Phạm Văn Huấn Trường ĐHTH Hà Nội Lý thuyết dao động tự thủy vực hở phần kín hoàn toàn dựa phép xấp xỉ kênh, chuyển động diễn chủ yếu theo hướng Đối với thủy vực hình dáng đơn giản, chẳng hạn, sử dụng công thức Merian để tính giá trị chu kỳ dao động tự cho thủy vực phần sau ghép nối cho toàn thủy vực Trong biển thực mà đặc trưng tồn đường bờ phức tạp với eo, vịnh, đảo bán đảo, bất đồng độ sâu, thềm lục địa, diễn trình phản xạ, phát xạ sóng biển hình thành chế độ dao động tự phức tạp, khác điểm khác Trong trường hợp nghiên cứu chế độ cộng hưởng dựa 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 phân biệt chu kỳ cộng hưởng Bắc Đại Tây Dương 9,3 14,8 [8] Haret [3] thử tính chu kỳ riêng hệ thống vịnh Phandi-Men sở phân tích khuếch đại sóng thủy triều khu vực bờ khác nhận chu kỳ cộng hưởng 13,3 ± 0,4 Một phương pháp khác để tính tới độ sâu hình dáng tự nhiên biển phương pháp tích phân số phương trình Laplat không ma sát khuôn khổ toán biên không dừng kích động dao động riêng nhiễu động ban đầu Phân tích phổ chuỗi mực nước tính cho phép tìm tần số riêng (những chu kỳ riêng), phân tích điều hòa - hàm riêng (những mốt) 1/6 DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG Để giải toán biển Đông, sử dụng phương pháp nêu với sơ đồ tính xây dựng công trình [6, 1, 7, 4] nghiên cứu dao động tự biển Liguri, Hắc Hải, Bắc Băng Dương đại dương giới nói chung Các phương trình xuất phát phương trình nước nông không kể ma sát 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 nước, L − toán tử vi phân xác định L= − ( → f ⋅ k X g(H + η)∇ ∇ ) , → → với k , n − vectơ đơn vị hướng thẳng đứng lên pháp tuyến với → vành bờ, S1 − vành bờ cứng, S2 − biên lỏng, W = (0,η0) − nhiễu động ban đầu trường mực nước, H = H(x,y) − độ sâu biển, f − thông số Coriolit, g − gia tốc rơi tự Trong hệ trên, có mặt η toán tử L cho phép tính đến đầy đủ động lực vùng nước nông, điều kiện (4) loại phần tần thấp phổ dao động tự có biển Đông phận Thái Bình Dương Để giải số toán (1)-(4) toàn biển Đông xấp xỉ mạng lưới với bước dọc theo trục tọa độ độ kinh vĩ Phần biên cứng toàn bờ nước xung quanh, eo biển hẹp xen kẽ với chuỗi đảo nhỏ Chỉ riêng phía đông bắc, eo Đài Loan eo Luxông với độ sâu cỡ 100 mét 3000 mét coi biên lỏng Các trị u,v,η tính điểm xê dịch nửa bước lưới [2] Các đạo hàm không gian thay tương tự sai phân hữu hạn trung tâm, trị u,v η bước thời gian phía tương lai (bằng 150 giây) tính với độ xác bậc bốn chuỗi Taylo 2/6 DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG Độ dài chuỗi trị số mực nước tính dùng để nhận phổ dao động tự 1000 với độ gián đoạn Tất phổ dao động tự xây dựng cho 16 điểm phân bố dọc theo bờ phần khơi (xem vị trí điểm hình 2) có tính gián đoạn rõ rệt (thí dụ phổ điểm thuộc vịnh Thái Lan điểm thuộc vịnh Bắc Bộ hình 1a 1b) dải chu kỳ từ đến 60 phân biệt 15 dao động (mốt) tự với lượng đáng kể 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 khác biển, mốt chung với toàn biển 24 19,2 giờ, có mốt địa phương, thí dụ vịnh Thái Lan có mặt mốt với chu kỳ 60, 14,7, 11,6, 10,6 9,7 giờ, vịnh Bắc Bộ – 17,2 14,3 giờ, vùng bờ sâu tiếp giáp 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 bảy mốt ứng với chu kỳ 60, 24, 19,2, 17,2, 11,6, 10,6 9,7 Các hình thí dụ đồ kiểu Nét bật tất đồ tồn hệ thống rốn triều quay ngược chiều kim đồng hồ Những biên độ lớn thấy vùng nước nông, đặc biệt đỉnh vịnh Những tính toán 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 dao động triều vốn đặc biệt đây, khả phản ứng cộng hưởng đới bờ kích động từ bên dao động khí nghiên cứu biến động mực nước Theo tư tưởng vừa nêu sơ chia biển thành sáu vùng với khả phản ứng khác nhau, nói theo ngôn ngữ kỹ thuật, cộng hưởng khác sau: Vùng I gồm thềm lục địa tây nam biển, vịnh Thái Lan trừ dải hẹp cận bờ đông (giáp Nam Việt Nam) với chế độ dao động phức tạp nhất, phản ứng cộng hưởng với kích động dải chu kỳ rộng từ vài ngày, ngày, nửa ngày chu kỳ gọi nước nông Biên độ dao động lớn Vùng II nửa phía tây vịnh Bắc Bộ với chế độ dao động hơn, cộng hưởng với chu kỳ ngày, nửa ngày nước nông Biên độ dao động tương đối lớn Vùng III nửa đông bắc vịnh Bắc Bộ khác vùng II chỗ chu kỳ ngày áp đảo hết Biên độ dao động lớn Vùng IV rộng lớn nhất, gồm toàn thủy vực biển từ bờ tây đông phản ứng với chu kỳ ngày biên độ dao động nhỏ 3/6 DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG Vùng V dải ven bờ tây bắc biển (ven bờ Trung Quốc) vùng VI thềm lục địa nam đông nam biển có đặc điểm vùng IV cộng với khả phản ứng với dao động nước nông Biên độ dao động trung bình Kết tính phân tích phù hợp với giải thích chuyển động triều biển Đông vịnh Bắc Bộ, Thái Lan Nếu có điều kiện so sánh với biến động dao động tác nhân bên yếu tố khí tượng, hoàn lưu khí nghiên cứu chế độ biến động mực nước biển góc độ tương tác cộng hưởng, xác định chế tương tác, điều có ý nghĩa dự báo dao động mực nước biển 4/6 DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG 5/6 DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Đemirov E.K Giải số toán dao động riêng Hắc Hải/ Okeanologia, 1987, 27, N5 Đỗ Ngọc Quỳnh Đặc điểm nước dâng bão biển Nam Trung Hoa (theo kết mô hình số) Luận án PTS, 1982, Trường ĐHKTTV Lêningrát Garrette C.J Normal modes of the Bay of Fundy and the Gulf of Maine/ Can J Earth Sci., 1974, 11, N4 Gotlib V.Iu., Kagan B.A Những chu kỳ cộng hưởng Đại dương Thế giới/ Báo cáo VHLKH Liên Xô, 1980, 253, N3 Tái lập cấu trúc không gian nhật triều Đại dương Thế giới dựa hàm riêng toán tử triều Laplat/ Okeanologia, 1983, tập 23, số Nhecraxov A.V Những sóng triều biển ven Nxb Giđrometeoizdat, Lêningrát, 1975 Papa L The free oscillations of Ligurian sea computed by HN-method/ Dtsch Hydrogr., 1977, 3OH3 Poliacov I.V Những chế hình thành dao động dâng rút mực nước biển Bắc Cực/ Luận án PTS, 1989, Trường ĐHKTTV Lêningrát Wunsch C Bermuda sea level in relation to tides, wheather and bar clinic fluctuations/ Rev Geogr Geophys and Space Phys., 1972, 10, N1 SUMMARY THE FREE OSCILLATIONS AND THE RESONANCE IN THE OSCILLATION OF EAST SEA LEVEL Pham Van Huan Hanoi University The long wave equations of shallow water are solved by a finite difference method for South-china sea with real morphology and bathymetry In result, 15 modes of free oscillations are determined and the space forms of modes among them are reconstructed This all permitted to divide the sea into six districts with different ways to respond to external forces 6/6 ... tác cộng hưởng, xác định chế tương tác, điều có ý nghĩa dự báo dao động mực nước biển 4/6 DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG 5/6 DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG... Taylo 2/6 DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG Độ dài chuỗi trị số mực nước tính dùng để nhận phổ dao động tự 1000 với độ gián đoạn Tất phổ dao động tự xây dựng... độ dao động lớn Vùng IV rộng lớn nhất, gồm toàn thủy vực biển từ bờ tây đông phản ứng với chu kỳ ngày biên độ dao động nhỏ 3/6 DAO ĐỘNG TỰ DO VÀ SỰ CỘNG HƯỞNG TRONG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC CỦA BIỂN ĐÔNG