ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN …………………… Nguyễn Minh Hải NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG GIÓ VÀ TRƯỜNG KHÍ ÁP TỚI DAO ĐỘNG, RÚT MỰC NƯỚC TẠI BỜ TÂY VỊNH BẮC BỘ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Minh Hải NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG GIÓ VÀ TRƯỜNG KHÍ ÁP TỚI DAO ĐỘNG, RÚT MỰC NƯỚC TẠI BỜ TÂY VỊNH BẮC BỘ Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 60.44.97 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Hồng Lam Hà Nội - 2012 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS Trần Hồng Lam, Trung tâm Hải văn, Tổng cục Biển Hải đảo Việt Nam định hướng giúp đỡ em tận tình nhiều mặt Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô môn Hải dương học khoa Khí tượng - Thủy văn Hải dương học; bạn học viên lớp; dẫn đóng góp lời quý báu, tạo điều kiện thuận lợi mặt để em hoàn thành khóa học luận văn Trong trình học tập thực luận văn, không tránh khỏi thiếu sót, mong ý kiến đóng góp thầy đồng nghiệp để em hoàn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2012 HỌC VIÊN Nguyễn Minh Hải DANH MỤC CÁC BẢNG STT Nội dung Trang Bảng 2.1 Mực nước phi điều hòa Hòn Dáu 07 Bảng 2.2 Biểu tính tương quan hai biến 11 Bảng 3.1 Tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông 20 Bảng 3.2 Tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Bắc 25 Bảng 3.3 Tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Nam 30 Bảng 3.4 Tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây 35 Bảng 3.5 Tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Bắc 40 Bảng 3.6 Tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Nam 45 Bảng 3.7 Các bão đổ vào khu vực từ Quảng Ninh đến Thanh Hóa 50 Bảng 3.8 Các phương trình hệ số tương quan 70 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Hình 2.1 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Nội dung Lưới tính mô hình MIKE 21 FM So sánh mực nước thực đo tính toán trạm Hòn Dáu (từ ngày 05 tháng năm 2005 đến ngày 29 tháng năm 2005) So sánh mực nước thực đo tính toán trạm Hòn Ngư (từ ngày 05 tháng năm 2005 đến ngày 29 tháng năm 2005) Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông trạm Mũi Ngọc Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông trạm Cửa Ông Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông trạm Hòn Dáu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông trạm Ba Lạt Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông trạm Lạch Trường Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông trạm Diễn Châu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông trạm Vũng Áng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông trạm Cửa Tùng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Bắc trạm Mũi Ngọc Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Bắc trạm Cửa Ông Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Bắc trạm Hòn Dáu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Bắc trạm Ba Lạt Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Bắc trạm Lạch Trường Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Bắc trạm Diễn Châu Trang 17 18 18 21 21 22 22 23 23 24 24 26 26 27 27 28 28 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 3.24 Hình 3.25 Hình 3.26 Hình 3.27 Hình 3.28 Hình 3.29 Hình 3.30 Hình 3.31 Hình 3.32 Hình 3.33 Hình 3.34 Hình 3.35 Hình 3.36 Hình 3.37 Hình 3.38 Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Bắc trạm Vũng Áng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Bắc trạm Cửa Tùng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Nam trạm Mũi Ngọc Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Nam trạm Cửa Ông Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Nam trạm Hòn Dáu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Nam trạm Ba Lạt Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Nam trạm Lạch Trường Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Nam trạm Diễn Châu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Nam trạm Vũng Áng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Đông Nam trạm Cửa Tùng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây trạm Mũi Ngọc Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây trạm Cửa Ông Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây trạm Hòn Dáu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây trạm Ba Lạt Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây trạm Lạch Trường Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây trạm Diễn Châu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây trạm Vũng Áng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây trạm Cửa Tùng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Bắc trạm Mũi Ngọc Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Bắc trạm Cửa Ông Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Bắc trạm Hòn Dáu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước 29 29 31 31 32 32 33 33 34 34 36 36 37 37 38 38 39 39 41 41 42 42 Hình 3.39 Hình 3.40 Hình 3.41 Hình 3.42 Hình 3.43 Hình 3.44 Hình 3.45 Hình 3.46 Hình 3.47 Hình 3.48 Hình 3.49 Hình 3.50 Hình 3.51 Hình 3.52 Hình 3.53 Hình 3.54 Hình 3.55 Hình 3.56 Hình 3.57 Hình 3.58 Hình 3.59 Hình 3.60 Hình 3.61 Hình 3.62 Hình 3.63 phi điều hòa theo hướng Tây Bắc trạm Ba Lạt Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Bắc trạm Lạch Trường Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Bắc trạm Diễn Châu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Bắc trạm Vũng Áng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Bắc trạm Cửa Tùng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Nam trạm Mũi Ngọc Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Nam trạm Cửa Ông Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Nam trạm Hòn Dáu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Nam trạm Ba Lạt Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Nam trạm Lạch Trường Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Nam trạm Diễn Châu Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Nam trạm Vũng Áng Đồ thị biểu diễn mối tương quan tốc độ gió mực nước phi điều hòa theo hướng Tây Nam trạm Cửa Tùng Đường bão năm 1968, có bão Rose Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Rose đổ Đường bão năm 1980, có bão Ruth Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Ruth đổ Đường bão năm 1988, có bão Pat Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Pat đổ Đường bão năm 1992, có bão Eli Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Eli đổ Đường bão năm 1996, có bão Frankie Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Frankie đổ Đường bão năm 2003 có bão Koni Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Koni đổ Đường bão năm 2005 có bão 43 43 44 44 46 46 47 47 48 48 49 49 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 Hình 3.64 Hình 3.65 Hình 3.66 Hình 3.67 Hình 3.68 Hình 3.69 Damrey Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Damrey đổ Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Washi đổ Đường bão năm 2007 có bão Francisco Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Francisco đổ Đường bão năm 2009 có bão Mujgae Dao động mực nước phi điều hòa thời điểm bão Mujgae đổ 64 65 66 67 68 69 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ………………………………………………………… Chương 1: TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG DAO ĐỘNG DÂNG RÚT MỰC NƯỚC BIỂN Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp thống kê 2.1.1 Phương pháp phân tích điều hòa thủy triều 2.1.2 ách m c nư c a động điều hòa 2.2 Phương pháp mô hình Chương 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 3.1 Tính toán ảnh hưởng điều kiện trường gió đến chế độ dâng rút nước bờ tây vịnh Bắc Bộ mô hình Mike21 FM 13 18 18 3.1.1 Hiệu chỉnh kiểm nghiệm mô hình 18 3.1.2 Áp ụng tính t án 19 3.1.3 Các kết tính 20 3.2 Tính toán ảnh hưởng điều kiện trường bão đến chế độ dâng rút nước bờ tây Vịnh bắc mô hình Mike21 FM 3.2.1 Kịch tính t án 50 50 3.2.2 Các kết tính t án KẾT LUẬN ………………………………………… 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………… 74 MỞ ĐẦU Vịnh Bắc Bộ vào khoảng vĩ độ 18o20’ N - 21o40’ N, kinh độ 106o08’ E 110o00’ E vịnh lớn thứ hai biển Đông với diện tích khoảng 150.000 km2, với chiều rộng khoảng 200 - 320 km chiều dài khoảng 600 km Độ sâu trung bình toàn vịnh khoảng 50 - 60 m, nơi sâu vùng cửa vịnh khoảng 110 m Vịnh thông với biển Đông qua cửa vịnh phía nam với độ rộng khoảng 250 km, nơi sâu 50 m Ngoài biển Đông vịnh thông qua eo Hải Nam vùng đông bắc vịnh với độ rộng khoảng 30 km, nơi sâu khoảng 10 m Trong vịnh có nhiều đảo, có đảo lớn khu vực tỉnh Quảng Ninh Cái Bầu, Kế Bào, Cô Tô… khu vực quần đảo Bái Tử Long Hạ Long với khoảng 3000 đảo lớn nhỏ, chiếm diện tích gần 3000 km2 tạo thành hệ thống lạch biển chằng chịt vào cảng quan trọng vùng Hạ Long Việt Nam Ở khơi, có số đảo không lớn riêng biêt Hòn Mắt, Bạch Long Vỹ (cách Hải Phòng khoảng 150 km) Vịnh Bắc Bộ có nhiều nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú đa dạng, có dạng tài nguyên trội hải sản, du lịch biển, giao thông vận tải biển cho phép khai thác để phát triển kinh tế Song song với lợi nêu trên, vùng biển vịnh tiềm ẩn nguy gây nên thảm họa thiên tai nguy hiểm như: bão, nước dâng bão, sóng lớn, mực nước biển dâng dị thường Vì vậy, cần thiết phải đẩy mạnh công tác nghiên cứu khoa học nhằm mục đích nắm bắt quy luật tự nhiên, dự báo, cảnh báo tượng thời tiết nguy hiểm bắt nguồn từ biển Do đó, việc nghiên cứu đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ Việt Nam nói chung việc nghiên cứu dao động dâng, rút mực nước gió khí áp nói riêng nhiệm vụ cấp thiết cần phải triển khai nghiên cứu phục vụ cho công tác quy hoạch, quản lý phát triển kinh tế biển, đảm bảo an ninh quốc phòng Hình 3.60: Da động m c nư c phi điều hòa thời điểm bã Frankie đổ 60 * Koni (21/7/2003): Hình 3.61: Đường bã năm 2003 tr ng có bã Koni 61 Hình 3.62: Da động m c nư c phi điều hòa thời điểm bã K ni đổ 62 * Damrey (26/9/2005): 3.63: Đường bã năm 2005 tr ng có bã Damrey 63 Hình 3.64: Da động m c nư c phi điều hòa thời điểm bã Damrey đổ 64 * Washi (30/7/2005): Hình 3.65: Da động m c nư c phi điều hòa thời điểm bã Washi đổ 65 * Francisco (25/9/2007): 3.66: Đường bã năm 2007 tr ng có bã Francisco 66 Hình 3.67: Da động m c nư c phi điều hòa thời điểm bã Francisc đổ 67 * Mujgae (12/9/2009): 3.68: Đường bã năm 2009 tr ng có bã Mujgae 68 Hình 3.65: Da động m c nư c phi điều hòa thời điểm bã Mujgae đổ 69 KẾT LUẬN Số liệu thực đo mực nước, trường gió khí áp - Đã thu thập chỉnh lý số liệu thực đo mực nước thực đo Hòn Dáu Hòn Ngư từ năm 1960 đến năm 2008 - Đã thu thập chỉnh lý số liệu thực đo trường gió (hướng, tốc độ) Hòn Dáu Hòn Ngư từ năm 1960 đến năm 2008 - Đã thu thập chỉnh lý số liệu thực đo bão đổ vào bờ Tây vịnh Bắc Bộ - Đã tách dao động phi điều hòa Hòn Dáu Hòn Ngư Tính toán ảnh hưởng điều kiện trường gió đến chế độ dâng rút nước bờ tây vịnh Bắc Bộ mô hình Mike21 FM - Đã xác định tương quan hướng gió tốc độ gió với dao động dâng rút mực nước khu vực nghiên cứu Bảng 3.8: Các phương trình hệ số tương quan Stt Trạm Mũi Ngọc Cửa Ông Phương trình tương quan Hệ số tương quan Hướng y = 0.029x – 0.0874 0.99 E y = -0.0075x + 0.0746 0.60 NE y = 0.0508x - 0.2044 0.97 SE y = -0.0302x + 0.0394 0.97 W y = -0.0594x + 0.1828 0.98 NW y = 0.0056x - 0.0442 0.79 SW y = 0.0449x - 0.1531 0.98 E y = 0.0105x + 0.0017 0.94 NE y = 0.0558x - 0.2283 0.97 SE 70 Hòn Dáu Ba Lạt Lạch Trường Diễn Châu y = -0.0502x + 0.1291 0.99 W y = -0.0674x + 0.2245 0.97 NW y = -0.0112x - 0.0484 0.85 SW y = 0.0383x - 0.1334 0.98 E y = 0.0051x + 0.0175 0.70 NE y = 0.0508x - 0.2098 0.96 SE y = -0.0347x + 0.0744 0.99 W y = -0.053x + 0.182 0.97 NW y = -0.0031x - 0.0598 0.57 SW y = 0.0341x - 0.1172 0.98 E y = 0.0121x - 0.0171 0.99 NE y = 0.0381x - 0.1559 0.96 SE y = -0.0312x + 0.0684 0.98 W y = -0.0371x + 0.1091 0.95 NW y = -0.0104x - 0.0265 0.96 SW y = 0.0407x - 0.1489 0.97 E y = 0.0114x - 0.0152 0.97 NE y = 0.0469x - 0.1969 0.96 SE y = -0.0328x + 0.0541 0.97 W y = -0.0486x + 0.1522 0.95 NW y = -0.0046x - 0.0646 0.72 SW y = 0.0467x - 0.1793 0.97 E y = 0.0326x - 0.1096 0.98 NE y = 0.0354x - 0.1532 0.96 SE y = -0.0385x + 0.1 0.95 W 71 Vũng Áng Cửa Tùng y = -0.0301x + 0.0487 0.96 NW y = -0.0235x + 0.0312 0.96 SW y = 0.0332x - 0.123 0.98 E y = 0.0282x - 0.0944 0.99 NE y = 0.0196x - 0.0838 0.97 SE y = -0.0258x + 0.0677 0.92 W y = -0.0156x + 0.0073 0.96 NW y = -0.0219x + 0.0467 0.94 SW y = 0.0202x - 0.0719 0.98 E y = 0.0214x - 0.0728 0.99 NE y = 0.0086x - 0.0357 0.98 SE y = -0.0137x + 0.0135 0.98 W y = -0.0075x - 0.0136 0.97 NW y = -0.0153x + 0.0234 0.98 SW Căn vào bảng (3.7) thấy hầu hết trạm có hệ số tương quan tốt, thể rõ xu dâng, rút mực nước ảnh hưởng trường gió Các hướng E, NE, SE thường gây dâng điểm nghiên cứu; hướng W, NW, SW thường gây rút Tuy nhiên hướng đông bắc, tương quan trường gió mực nước phi điều hòa Mũi Ngọc (R2=0.60) Hòn Dáu (R2=0.70) hay hướng Tây Nam Hòn Dáu (R2=0.57) chưa tốt lắm, điểm mực nước phi điều hòa chịu tác động lớn yếu tố khác như: vị trí đặt trạm … Những trạm có tương quan tốt Cửa Tùng, Vũng Áng, Diễn Châu, Lạch Trường… chứng tỏ phía nam vịnh Bắc Bộ mực nước phi điều hòa phụ thuộc nhiều vào trường gió Tính toán ảnh hưởng điều kiện trường bão đến chế độ dâng rút nước bờ tây vịnh Bắc Bộ mô hình Mike21 FM 72 Đã hoàn thành việc tính toán mực nước phi điều hòa điều kiện có bão lớn Với bão lớn Rose (cấp 13), Damrey (cấp 12), Frankie (cấp 11) gây nước dâng lớn khu vực nghiên cứu Khi bão Rose đổ bộ, khu vực lân cận Hòn Dáu có dâng mực nước rõ rệt (trên 100 cm) Bão Frankie gây dâng mực nước lên đến 40 cm khu vực Nam Định, Ninh Bình Bão Damrey gây nước dâng rõ rệt toàn bờ Tây vịnh (có nơi lên đến 72 cm) Ngược lại, với bão cấp yếu Pat gây dâng diện tích nhỏ phía Tây bắc vịnh, dâng 18 – 24 cm, có nơi gây nước rút Mujgae gây nước dâng vào khoảng đến 28 cm… Koni gây nước dâng cao 25 cm 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Văn Ưu - Nguyễn Minh Huấn, Vật lý biển, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2003 Đinh Văn Ưu, hủy văn hủy động l c học Biển Đông, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2008 Hoàng Trung Thành, Nghiên cứu đặc điểm biến thiên m c nư c biển ven bờ Việt Nam, luận án tiến sỹ, năm 2011 Lê Đức Tố, Hải ương học Biển Đông, Giáo trình giảng dạy khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 1999 Nguyễn Ngọc Thụy, Nư c dâng gió mùa bão Việt Nam Tập công trình số Trung tâm Khí tượng Thủy văn biển, Nxb KHKT, Hà Nội, 1988 Phạm Văn Huấn, Cơ sở Hải dương học, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 1991 Phạm Văn Huấn, Tính toán Hải dương học, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2003 Phạm Văn Huấn, Dao động t dao động mùa m c nư c Biển Đông Luận án PTS, Hà Nội, năm 1993 Phạm Văn Huấn, D báo thủy văn biển, Nhà NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 2002 74