Tài liệu Đặc điểm phân bố thủy văn và khối nước vùng biển thềm lục địa nam bộ việt nam

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp, được sự giúp đỡ của Ban Chủ Nhiệm Khoa Khai Thác, các anh chị phòng Vật Lí Biển, thư viện Viện Hải Dương Học … Đặc biệt được sự giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo tận tình, của Thầy Tiến Sỹ Nguyễn Bá Xuân, để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình. Nhân đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô, các anh chị và các bạn. Nha trang 2/11/2005 Sinh viên thực hiện Trần Văn Vụ LỜI NÓI ĐẦU SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân Nhiệt độ và độ muối của nước biển là hai yếu tố Hải Dương Học quan trọng quyết định đến đặc điểm phân bố thuỷ văn và khối nước. Về dặc điểm phân bố mặt rộng cũng như cấu trúc thẳng đứng của nhiệt- muối đã được nghiên cứu trong nhiều công trình. Vì vậy, đây là một nội dung nghiên cứu cần được chú trọng. Việc nghiên cứu các đặc trưng nhiệt độ, độ muối và các yếu tố động lực của nước biển là một nhiệm vụ của công tác điều tra, nghiên cứu tổng hợp các điều kiện tự nhiên của biển và đại dương. Mục đích nghiên cứu là tìm ra các quy luật phân bố và sự biến động của các trường nhiệt độ, độ muối, từ đó áp dụng cho công tác dự báo, phục vụ sản xuất và các yêu cầu kinh tế quốc phòng. Hiện nay trên cơ sở nghiên cứu và đo đạc các yếu tố Hải Dương Học bằng các thiết bị điện tử chính xác, chúng ta đã hiểu biết sâu sắc hơn về bản chất tự nhiên phức tạp và đa cấu trúc của môi trường biển, đó là một môi trường thuỷ động lực học luôn luôn biến động mà sự thể hiện của nó được phản ánh khá rõ trên các trường phân bố mặt rộng và thẳng đứng của các yếu tố Hải Dương Học. Cũng xuất phát từ mục đích trên, trong khuôn khổ luận văn này, trên cơ sở tập hợp và liên kết các nguồn số liệu nhiệt độ và độ muối của vùng biển thềm lục địa Nam Bộ Việt Nam, từ các chương trình điều tra nghiên cứu và của Viện nghiên cứu biển Nha Trang, em đã tiến hành nghiên cứu một số đặc điểm phân bố mặt rộng, cấu trúc thẳng đứng của các yếu tố thuỷ văn và khối nước ở vùng biển thềm lục địa Nam Bộ Việt Nam để từ đó có thể đưa ra được những nhận xét và đánh giá tốt hơn về chế độ thuỷ văn và khối nước ở vùng biển Nam Bộ. Vùng nghiên cứu được giới hạn: Từ vĩ độ 6o75’N đến 11o75’N và từ kinh độ 103o75’E đến 112o75’E. Do khả năng và thời gian có hạn nên bài luận văn chắc chắn còn nhiều thiếu sót, em mong nhận được những góp ý và nhận xét của các thầy, cô, các bạn sinh viên để em tiếp tục hoàn thiện bài luận văn này. Nha Trang, 2 tháng 11 năm 2005 Sinh viên thực hiện Trần Văn Vụ SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THỦY VĂN VÀ KHỐI NƯỚC VÙNG BIỂN THỀM LỤC ĐỊA NAM BỘ VIỆT NAM I.1 Đặc điểm các điều kiện khí tượng biển - Biển Đông nằm trong hệ thống khí hậu nhiệt đới- gió mùa chịu ảnh hưởng khí hậu xích đạo. Tính chất nhiệt đới- gió mùa khống chế mạnh trên nửa phần phía bắc của Biển Đông. Thể hiện xu thế chung là: Trên trường nhiệt độ không khí cao có sự phân hóa theo thời gian thành hai mùa rõ rệt( nóng– lạnh, mưa– khô, Đông Bắc- Tây Nam). SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân Ở nửa phía nam phần lục địa đang nghiên cứu, tính chất nhiệt đới– gió mùa chịu ảnh hưởng khá rõ nét của tính chất xích đạo, mà biểu hiện điển hình là sự phân hóa thứ cấp các biến động chu kỳ năm. Trường gió mùa trên thềm lục địa phía nam thống nhất với trường tương ứng của Biển Đông, cụ thể là sự tồn tại hai hệ thống: Gió mùa Đông– Bắc( vào mùa đông). Với tốc độ đạt đến 14-16m/s và tần suất xuất hiện đến 20%, thịnh hành từ tháng XI đến tháng III năm sau. Và gió mùa TâyNam( vào mùa hè) với tốc độ đạt đến 12- 14m/s và tần suất xuất hiện đến 10%, thịnh hành từ tháng V đến tháng IX. Nhưng trên nền đó có thể hiện những biến đổi cục bộ rõ rệt. Tháng IV và tháng X là hai tháng chuyển tiếp. Gió mùa đông mạnh hơn gió mùa hè về cả sức gió lẫn thời gian tác động. Tốc độ gió mùa đông tăng dần từ tháng X, đạt giá trị lớn nhất vào tháng XII và tháng I, sau đó giảm dần. Gió mùa hè bắt đầu vào tháng V và đạt giá trị lớn nhất vào tháng VII và VIII. Thường thì cường độ gió mùa hè vào nửa đầu yếu hơn vào nửa sau của mùa. Trong mùa hè, phạm vi hoạt động của gió mùa Tây- Nam chỉ giới hạn ở phía nam dải hội tụ nhiệt đới, mà vị trí của dải hội tụ nhiệt đới lại biến đổi thường xuyên trên khu vực Biển Đông. Đặc điểm cấu trúc và động lực của vùng biển nghiên cứu còn chịu ảnh hưởng của gió mạnh trong các trường hợp thời tiết đặc biệt như: Bão và áp thấp nhiệt đới. Mùa bão có xu thế chậm dần từ Bắc vào Nam, trung bình mỗi năm có khoảng 0.15 cơn bão đổ vào vùng Nam bộ này, chủ yếu vào các tháng XI- XII. - Mùa mưa ở Nam Bộ bắt đầu kéo dài từ cuối tháng IV cho đến giữa tháng XI, lượng mưa rất lớn vào tháng VIII, IX và tháng X. Lượng mưa trung bình tháng dao động từ 0.6- 338mm. Khu vực ven bờ trung bình trên 180mm, khu vực Côn Đảo trên 300mm. Tổng lượng mưa trung bình năm từ 1346,8- 2095,4mm. Trung bình một năm( chỉ tính cho những tháng đặc trưng: I, IV, VII, X) có 371 giờ mưa, năm có thời gian mưa nhiều nhất là 276,4mm và chỉ xảy ra một lần vào năm 1986, ứng với xuất bảo đảm khoảng 3%. I.2 Đặc điểm các điều kiện thuỷ văn- khối nước Nhiệt độ và độ muối của nước biển là những yếu tố quan trọng. Chúng thường xuyên biến đổi theo không gian và thời gian. Sự biến đổi đó được gây ra SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân bởi các quá trình địa vật lý phức tạp. Nghiên cứu nguyên nhân biến đổi và qua đó tìm ra các quy luật phân bố theo không gian và biến đổi theo thời gian là những vấn đề hết sức quan trọng, là yêu cầu bức thiết của nhiều ngành kinh tế quốc dân, quốc phòng. Thềm lục địa phía nam( vùng giao lưu giữa nước ngoài khơi và lục địa). Nằm ở vĩ tuyến 110 bắc đến mũi Cà Mau. Đây là vùng biển nông, đáy thoải với nhiều cửa sông, nhất là hệ thống sông Cửu Long. Nước của vùng biển này được hình thành chủ yếu do sự xâm nhập của nước từ Biển Đông vào. Trường nhiệtmuối ở đây trên thực tế là đồng nhất theo không gian. Sự chênh lệch về nhiệt độ giữa khu vực phía bắc và khu vực phía nam, giữa tầng mặt và tầng đáy ở vùng này là không đáng kể. Vào mùa đông đường đẳng trị nhiệt độ 25.50C và đường đẳng mặn 33.5‰ chiếm ưu thế trên toàn vùng biển này. Còn vào mùa hè đường đẳng trị nhiệt độ 28.50C và đường đẳng mặn 33‰ luôn tồn tại. Nhiệt độ nước ở đây ghi nhận trong giới hạn 24- 260C, độ muối 33.5- < 34‰( nhỏ hơn vào mùa đông) và tương ứng 28290C và 32- 33‰(vào mùa hè ). I.2.1 Nhiệt độ nước biển Phân bố thẳng đứng Nhìn chung phân bố thẳng đứng của vùng biển Nam Bộ có hai dạng: Thẳng đứng đều đặn và phân tầng.[7] + Dạng thứ nhất rất phổ biến trong mùa đông. + Dạng thứ 2 thường thấy vào mùa hè. Tuy vậy ở vùng ven bờ nơi có độ sâu nhỏ hơn 10- 15m thì quanh năm nhiệt độ phân bố thẳng đứng đều đặn do xáo trộn động lực. Những vùng có độ sâu lớn hơn 50- 60m< vùng khơi thềm lục địa Việt Nam> nhiệt độ có sự phân tầng ở lớp đáy. Phân bố thẳng đứng của nhiệt độ có thể biểu diễn trên các mặt cắt dọc và ngang Biển Đông, trên các mặt cắt này vị trí các đường đẳng nhiệt 200C “chỉ thị” SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân của lớp đột biến nhiệt độ trong mùa hè và mùa đông hầu như nằm ngang ở độ sâu 80- 120m cấu trúc nhiệt thể hiện sự phân tầng mạnh. Trên mặt cắt nhiệt độ song song với đường bờ ở thềm lục địa nam Việt Nam, vào tháng II và tháng VII, vùng trước cửa sông Cửu Long, nhiệt độ hầu như đồng nhất quanh năm. Còn vùng ngoài khơi Phan Rang– Phan Thiết, quan sát thấy sự nâng lên của đường đẳng nhiệt và đó là“Dấu hiệu“ của hiện tượng nước trồi. Phân bố mặt rộng Phân bố mặt rộng của nhiệt độ cũng được xem xét cho mỗi cấu trúc nước riêng biệt trong hai mùa chính: Mùa đông và mùa hè. Trong lớp tựa đồng nhất bề mặt: Mùa đông các đường đẳng nhiệt có hướng Đông Bắc– Tây Nam. Xu thế nước lạnh từ phía bắc tràn xuống phía nam rõ rệt. Các đường đẳng trị cho thấy sự xâm nhập của nước nhiệt độ thấp vào vịnh Thái Lan. Mùa hè “phông” nhiệt độ khá cao( 290C). Không gian tương đối đồng nhất trên toàn Biển Đông. Nhiệt độ trung bình là 28,90C. Tâm nhiệt độ thấp, ngoài khơi Trung Bộ Việt Nam với nhiệt độ 27- 280C( liên quan đến nước trồi). Phân bố nhiệt độ trên thềm lục địa nam Việt Nam chịu ảnh hưởng sâu sắc của dòng lạnh từ phương bắc và có liên quan đến nước trồi, dải nhiệt độ thấp 25260C trong mùa đông dọc bờ biển Việt Nam kéo xuống phía nam. Trong lớp nước dưới tầng mặt(50- 250m) phân bố nhiệt độ ở lớp đột biến này phức tạp hơn. Vì kết hợp cả tính bất đồng nhất theo phương thẳng đứng lẫn phương nằm ngang khá lớn khoảng 2.0- 3.00C/100km. Ngược lại gradient theo hướng trục Biển Đông( Đông Bắc– Tây Nam) rất nhỏ. Mùa hè xu thế nước ấm chảy từ phía nam lên phía bắc khá rõ. Đường đẳng nhiệt phân bố theo hướng trục Biển Đông, nhiệt độ phía đông cao hơn nhiệt độ phía tây 3- 40C. Trong lớp trung gian( lớp chuyển tiếp) với độ sâu 900m đến 1000m. Nhiệt độ ở lớp này khá đồng nhất theo phương nằm ngang nhưng tương đối đều theo độ sâu. Phân bố nhiệt độ trên tầng 500m có biến đổi mùa không đáng kể và chỉ dao động trong khoảng 8- 90C. SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân Trong lớp tầng sâu: Độ sâu lớn hơn 1000m nhiệt độ rất đồng nhất theo phương ngang và thời gian. Nhiệt độ thấp nhất thường gặp ở độ sâu lớn hơn 2000m. Hiện tượng nghịch nhiệt xảy ra ở đáy. I.2.2 Độ mặn nước biển Phân bố thẳng đứng Đường cong phân bố độ mặn theo độ sâu ở vùng khơi Biển Đông có một dạng duy nhất với những đặc trưng sau: Lớp tựa đồng nhất độ mặn bề mặt có độ dày 20- 50m trong mùa hè, độ mặn dao động từ 32.4‰ đến 34‰. Mùa đông, độ dày của lớp này tăng lên 30-100m, biến động của độ muối lớn khoảng 32.0- 34.1‰ và không đồng nhất trong không gian. Lớp đột biến độ mặn: Lớp cực đại độ mặn dưới tầng mặt. Độ mặn tăng nhanh theo độ sâu và đạt giá trị 34.5- 34.7‰. Ở độ sâu 150- 250m gradient có thể đạt 0.014- 0.0160C/m trong mùa đông, và 0.011- 0.0130C/m trong mùa hè.Lớp gradient độ mặn âm, lớp trung gian độ mặn thấp, độ mặn giảm tương đối đều đặn theo độ sâu và hầu như không có biến đổi mùa. Biên dưới của lớp này thường ở độ sâu 700- 800m. Lớp độ mặn tăng chậm với độ sâu: Lớp này hầu như không đổi trong năm. Biên dưới của nó là 3000- 3500m. Lớp độ mặn tăng không đáng kể cho tới đáy: Độ mặn khá đồng nhất trong không gian. Phần lục địa phía nam là những nơi có nước sông trực tiếp đổ vào, thêm vào đó các yếu tố xáo trộn động lực cũng đóng vai trò quan trọng trong phân bố thẳng đứng của độ mặn. Một cách sơ lược ta có thể chia thành hai kiểu cấu trúc độ mặn đặc trưng cho hai khu vực địa lý khác nhau. Kiểu ven bờ và vùng cửa sông chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước lục địa, có lớp đột biến độ mặn sát mặt và độ mặn tăng không đáng kể ở tầng đáy. Kiểu xa bờ và vùng cửa vịnh có độ mặn khá đồng nhất ở lớp mặt và tăng nhanh theo độ sâu ở lớp sát đáy. Kiểu đầu phổ biến trong mùa mưa. Kiểu sau chiếm ưu thế trong mùa khô. SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân Nguồn gốc và sự lan truyền độ mặn được thể hiện khá rõ trên các mặt cắt dọc và ngang Biển Đông. Cấu trúc độ mặn đặc biệt như lớp cực đại độ mặn, lớp cực tiểu độ mặn thường có dạng“ lưỡi“ hoặc dạng“ khép kín”. SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân Phân bố mặt rộng Trong lớp mặt gradient độ mặn trên tầng mặt lớn nhất ở vùng ven bờ. Độ mặn ở đó biến động từ 20‰- 33‰ chính những nơi này đã hình thành và tồn tại các khối nước nhạt ven bờ, vùng khơi độ mặn không chênh lệch nhiều giữa các vùng nhưng xu thế chung là độ mặn phía đông cao hơn phía tây. Trong lớp cực đại độ mặn phân bố độ mặn ở tầng 150m rất đặc trưng cho lớp này, mùa đông độ mặn cao( 34.6‰) xâm nhập vào Biển Đông qua eo Luzon, lan truyền dọc theo bờ tây về phía nam xuống tới vĩ tuyến 110N, và ảnh hưởng tới vùng Nam Bộ. Tại vùng thềm lục địa nam Việt Nam, mùa hè nước lợ mặn với độ mặn nhỏ hơn 33.0‰ phân bố thành một dải khá rộng kéo dài từ mũi Dinh xuống tới Cà Mau và vịnh Thái Lan, các tâm độ mặn thấp chiếm toàn bộ vùng cửa sông Cửu Long. Mùa đông do sự khống chế bởi hệ thống dòng chảy từ phương bắc nên dải nước lợ mặn này bị ép sát bờ hơn và dịch chuyển về phía nam tới mũi Kê Gà– Vũng Tàu. I.2.3 Cấu trúc khối nước Bằng phương pháp phân tích tổng hợp các đặc trưng nhiệt- muối trên biểu đồ T- S kết hợp với việc xem xét phân bố thẳng đứng của các yếu tố nhiệt độ và độ mặn có thể kết luận: Cấu trúc nước vùng biển nghiên cứu là sự kết hợp ba khối nước cơ bản: Khối nước tầng mặt Tây Nam( khối nước mùa hè). Đây là loại nước có nhiệt độ cao và độ muối thấp, ít biến động. Nhiệt độ khoảng 28.4– 29 0C, độ muối từ 32.7- 33‰, có nguồn gốc từ vịnh Thái Lan. Khối nước tầng mặt Đông Bắc( khối nước mùa đông). Bao gồm ba biến tính đặc thù cơ bản sau: - Biến tính đặc trưng ngoài khơi: Mang chỉ tiêu nhiệt muối lạnh và mặn của dòng ngoài khơi Đông Bắc Biển Đông, chảy xuống vùng biển Đông Nam Việt Nam, gây áp lực tích tụ và dồn nước ở vịnh Bắc Bộ và ven bờ Trung Bộ trong suốt thời kỳ thịnh hành và phát triển gió mùa Đông Bắc từ tháng XI đến tháng II năm sau( T0C = 26,50C; S‰ = 34,3‰). SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân - Biến tính đặc trưng ven bờ: Mang chỉ tiêu nhiệt muối lạnh và nhạt của loại nước từ vịnh Bắc Bộ và ven bờ Trung Bộ chảy tràn xuống biển Đông Nam Việt Nam trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc yếu dần và thời kỳ chuyển mùa từ tháng II đến tháng V. Cơ chế xâm nhập của loại nước này xuống vùng biển Đông Nam Việt Nam là sự giải phóng năng lượng do bị ức chế trong thời kỳ trước bởi loại nước của dòng Đông Bắc ngoài khơi. Sự chênh lệch về chỉ tiêu độ muối gần 1‰ giữa biến tính đặc trưng ngoài khơi và biến tính đặc trưng ven bờ thể hiện qua sự phân phối đối nghịch nhau trên biểu đồ T- S( T0C= 26.30C và S‰= 33.4‰). - Biến tính đặc trưng Đông- Hè: Vừa mang chỉ tiêu nhiệt độ cao của khối nước mặt Tây Nam, vừa mang chỉ tiêu độ muối cao của khối nước Đông Bắc< biến tính nóng và mặn>. Trong suốt thời gian tồn tại khối nước biến tính Đông– Hè có chỉ tiêu nhiệt độ biến đổi từ 29.30C đến 30.50C và độ mặn từ 33.9‰- 34.2‰. Thực chất của loại nước này chính là biến tính của khối nước ngoài khơi bị hâm nóng trong quá trình vận chuyển xuống phía nam. Nói tóm lại loại nước tầng mặt Đông Bắc là một trong hai loại nước tầng mặt chính chiếm ưu thế trong không gian và thời gian, có cơ chế vận hành phức tạp và không ổn định về chỉ tiêu nhiệt muối. Nguồn gốc của loại nước này là nước tầng mặt từ Thái Bình Dương truyền vào Biển Đông chủ yếu qua eo Luzon dưới dạng các hệ thống hoàn lưu quy mô lớn trong Biển Đông. SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân Khối nước cực đại độ muối Có nguồn gốc hình thành ở vùng cận nhiệt đới Thái Bình Dương do hiện tượng bốc hơi làm tăng độ muối ở lớp nước bề mặt và chìm xuống độ sâu từ 75m đến 125m. Loại nước này tồn tại quanh năm ở các tầng sâu và có chỉ tiêu nhiệt độ biến đổi trong các thời kỳ trong năm từ 17.5- 19.80C và độ muối từ 34.20- 34.75‰. Vai trò chuyển động thẳng đứng( trồi, chìm) của khối nước cực đại độ muối trong vùng biển Đông Nam Việt Nam dưới tác dụng mạnh mẽ của các yếu tố khách quan như sự ổn định của hệ thống gió mùa Tây– Nam, biến đổi địa hình đáy, đường bờ là nguyên nhân gây nên sự đa dạng và dị thường của các trường vật lý, thủy văn, hóa học và thủy sinh thái học. Theo nguồn tài liệu thángV- VI trên vùng biển Đông Nam Việt Nam đã có gió mùa Tây- Nam thịnh hành. Điều này dẫn đến sự vận chuyển của loại nước tầng mặt Tây- Nam lên xâm chiếm vùng biển phía nam 90 vĩ bắc. Trong khi đó ở vùng biển ngoài khơi phía bắc vĩ độ này, cách bờ khoảng 100 km là sự hiện diện của loại nước biến tính đặc trưng Đông– Hè, biến tính của khối nước ngoài khơi: Một đặc điểm nổi bật trong quy luật xáo trộn và tranh chấp giữa các loại nước trong thời kỳ này là vai trò vận chuyển thẳng đứng đi lên của loại nước cực đại độ muối đã tạo thành một dải hỗn hợp rộng lớn và đặc sắc ở dải ven bờ từ Quy Nhơn đến Phan Thiết. Ở độ sâu 30m quy luật đi lên của loại nước này càng được thể hiện rõ ràng hơn và tập trung hơn ở ngoài khơi Phan Thiết và Quy Nhơn thông qua hai tâm riêng biệt của loại nước cực đại độ muối. Đó là hiện tượng nước trồi. Tháng IX- X là thời kỳ chuyển gió từ Tây- Nam sang Đông- Bắc. Loại nước tầng mặt Tây- Nam theo đà phát triển liên tục đến thời kỳ này đã đạt đến 14 vĩ độ bắc giữ vai trò chủ yếu và áp đảo trên vùng biển Đông Nam Việt Nam. Loại nước biến tính đặc trưng Đông– Hè, do sự lấn át của khối nước mặt Tây Nam đã thu hẹp phạm vi ảnh hưởng ở vùng ngoài khơi phía 14 vĩ độ bắc. Loại nước này trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc sắp tới sẽ giảm dần chỉ tiêu nhiệt độ và tăng dần chỉ tiêu độ muối để biến trở lại thành loại nước biến tính đặc trưng ngoài khơi. Loại nước cực đại độ muối trong thời kỳ này đã chìm xuống ở độ sâu 90m nên sự ảnh hưởng của SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân nó biến đổi yếu ớt ở tầng mặt và tầng 30m. Đối với vùng nước nhạt cửa sông Cửu Long do sự tăng lên cực đại của lưu lượng nước sông trong mùa mưa nên phạm vi ảnh hưởng của nó là lớn nhất trong năm. Đường đẳng trị độ muối 32‰ phát triển ra ngoài khơi dưới hai dạng lưỡi nước vươn dài từ cửa sông Tiền Giang và Hậu Giang theo hướng đông và đông bắc. Nhưng đến thời kỳ tháng XI- XII khi đã có gió mùa Đông Bắc thịnh hành thì loại nước tầng mặt Tây Nam bị loại nước tầng mặt Đông Bắc đẩy lùi về phìa nam và bị chia cắt thành hai trung tâm phân bố. Trung tâm thứ nhất với hàm lượng 5070% nằm tiếp giáp với loại nước nhạt vùng cửa sông Cửu Long. Trung tâm thứ hai với hàm lượng cao hơn 70- 90% nằm ở ngoài khơi vùng biển. Loại nước biến tính đặc trưng ngoài khơi trong thời kỳ này có đặc trưng chuyển động khá phức tạp. Dưới sự tác động của những đợt gió mùa Đông Bắc cực mạnh, từng bộ phận của loại nước này có thể tách ra khỏi khối liên tục trôi độc lập giữa các loại nước khác nhau, cũng như trong thời kỳ tháng IX- X, trong thời kỳ này vai trò tham gia xáo trộn thẳng đứng của khối nước cực đại độ muối biểu hiện yếu ớt ở tầng mặt và tầng 30m. Đối với loại nước nhạt vùng cửa sông Cửu Long do lượng nước sông giảm xuống so với thời kỳ trước nên phạm vi ảnh hưởng của nó bị thu hẹp lại dần. Bước sang thời kỳ tháng II- III năm sau, do trường gió mùa Đông Bắc yếu dần và chuyển sang thời kỳ chuyển mùa. Trong thời kỳ này cũng như trường gió trường dòng chảy tầng mặt mang tính tựa dừng của nguồn năng lượng quán tính. Lúc này khi mà sự khống chế và dồn tích của khối nước ngoài khơi kém tác dụng thì thay thế vào đó là sự giải phóng của loại nước của khối nước ven bờ xuất phát từ vịnh Bắc Bộ và ven bờ Trung Bộ tràn ra khỏi và xuống vùng biển Thuận Hải– Minh Hải. Ở vùng biển ngoài khơi loại nươc này có xu thế chìm xuống sâu hơn so với vùng ven bờ. Trong khi đó ở vùng biển phía nam 100 vĩ bắc là sự hiện diện của loại nước biến tính đặc trưng Đông– Hè. Nguyên nhân và cơ chế hình thành loại nước này là xuất phát từ loại nước biến tính đặc trưng ngoài khơi bị biến tính trong suốt quá trình vận chuyển xuống phía nam và bị chi phối bởi khí hậu khô nóng của miền vĩ độ thấp. Cũng như ở các thời kỳ trước, trong thời kỳ này quy luật phân vùng giữa SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân khối nước tầng mặt Tây Nam và khối nước tầng mặt Đông Bắc còn biểu hiện rõ nét ở các tầng sâu, nhưng với hàm lượng phần trăm giảm dần. Loại nước cực đại độ muối trong thời kỳ này đã biểu hiện xu thế đi lên ở vùng biển gần bờ Phan Thiết và Quy Nhơn khá rõ ràng. Có thể nói đây là thời kỳ đặc nền móng ban đầu cho sự đi lên rất mãnh liệt của các lớp nước tầng sâu trong thời kỳ gió mùa Tây Nam phát triển. Đối với loại nước nhạt vùng cửa sông do lượng nước sông đổ ra trong thời kỳ này xấp xỉ cực tiểu, nên phạm vi mở rộng của nó không đáng kể. Dị thường nhiệt độ, độ mặn vùng biển nghiên cứu Vùng trước sông Cửa Long chỉ chịu tác động đáng kể của dòng nước sông trong thángVII hay trong mùa mưa nói chung. Tạo ra dị thường nhiệt độ âm trung bình không quá - 0,50C, dị thường độ muối âm không quá 1,5‰. Trong tháng I ở vùng này tác động của dòng nước sông không đáng kể so với tác động của dòng nước mặn và lạnh từ phía bắc xuống. Điều này chứng tỏ dòng nước từ lục địa ảnh hưởng đến nước tầng mặt của vùng biển nghiên cứu. Ba yếu tố nước tầng mặt chịu tác động mạnh: + Dòng chảy lạnh và mặn từ bắc xuống eo Luzon và eo Đài Loan xâm nhập vào phía tây Biển Đông. + Hiện tượng nước trồi mạnh ven bờ, thềm lục địa Miền Trung và nam Việt Nam trong mùa hè. + Dòng nước từ lục địa. I.3 Đặc điểm hoàn lưu khu vực nghiên cứu Đây là khu vực có đoạn bờ biển có nhiều sông ngòi chảy ra, đặc biệt là các hệ thống sông lớn: Như hệ thống sông Đồng Nai và sông Cửu Long. Hệ thống dòng chảy vùng Đông Nam Bộ là kết quả tác động của các hệ thống gió mùa của chế độ dòng triều và dòng chảy sông về mùa mưa. Về mùa đông dòng chảy thịnh hành ở vùng này có hướng Tây Nam với vận tốc trung bình khoảng 50- 60cm/s, lớn nhất khoảng 75cm/s. Hướng Tây Nam có tần xuất lớn nhất khoảng trên dưới 60%. Sau đó là hướng tây có tần xuất khoảng 20%. Ngoài ra còn quan sát thấy các dòng chảy vuông góc với bờ, vừa từ bờ ra và vừa từ SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân biển vào, với tần xuất đều nhỏ và xấp xỉ bằng nhau. Song về vận tốc dòng hướng từ biển vào có vận tốc lớn hơn dòng chảy từ bờ chảy ra. Về mùa hè bức tranh dòng chảy đối lập với bức tranh dòng chảy về mùa đông. Dòng chảy có hướng từ Tây Nam về Tây Bắc với vận tốc trung bình khoảng 50- 60cm/s, lớn nhất khoảng 70cm/s. Hướng Đông Bắc và hướng Đông– Đông Bắc có tần xuất xấp xỉ bằng nhau và mỗi hướng có tần xuất khoảng 30%. Hướng Đông có tần xuất nhỏ hơn hai hướng dòng chảy nêu trên một ít và xấp xỉ bằng 25%. Trong tháng IV thuộc mùa chuyển tiếp từ mùa đông sang mùa hè dòng chảy có hướng rất phân tán. Về mùa này vừa có dòng chảy, chảy về hướng Bắc – Đông Bắc với tốc độ không lớn chỉ khoảng 12-15cm/s. Vừa tồn tại dòng chảy có hướng Nam– Tây Nam và Tây Nam. Tần xuất có hướng dòng chảy vừa nêu xấp xỉ bằng nhau và bằng khoảng 15- 18%. Ở mùa chuyển tiếp từ hè sang đông, hướng dòng chảy rất phân tán, song trội lên về mặt tần xuất. Vẫn là hướng Tây Nam nhưng với tần xuất khoảng 20%. Ngoài ra là một loạt hướng dòng chảy từ bờ ra và từ biển vào, nhưng tần xuất các hướng dòng chảy từ bờ ra lớn gấp đôi các hướng ngược lại với chúng. Tốc độ các luồng dòng chảy từ bờ ra biển cũng lớn hơn tốc độ những luồng từ biển chảy vào. Chế độ thủy triều vùng ven biển Nam Bộ Vùng này có chế độ thủy triều bán nhật triều không đều là chính, nhưng ảnh hưởng nhật triều cũng rất quan trọng. Vì vậy có sự chênh lệch triều rõ rệt. Thủy triều biến thiên khá phức tạp, nhất là vùng lân cận cửa sông. I.4 Hiện tượng nước trồi Hiện tượng nước trồi< upwelling> là một trong những đặc điểm quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt độ và độ muối ở khu vực Nam Trung Bộ và vùng biển nghiên cứu. Hiện tượng nước trồi trong mùa gió Tây Nam tồn tại hầu khắp trong dải ven bờ và thềm lục địa phía nam. Tâm nước trồi mạnh nhất tồn tại ở vùng biển Ninh Thuận. Nhiệt độ nước tầng mặt ở đây có thể đạt 21.760C trong khi “phông” chung của cả Biển Đông là 28.50C- 290C. Các đường đẳng nhiệt, đẳng mặn bị nâng lên SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân một cách đáng kể. Độ dày lớp tựa đồng nhất nhiệt độ ở vùng nước trồi mạnh dao động trong khoảng 10- 30m trong mùa hè. Ở đây có thể có hai dạng nước trồi: - Nước trồi dải ven bờ và thềm lục địa do gió mùa Tây Nam gây ra. - Nước trồi do hiện tượng phân kỳ nước ở các tâm xoáy thuận tây Biển Đông. Loại nước trồi thứ hai này tồn tại trong cả mùa hè và mùa đông. Trong mùa hè nước trồi thường có tâm áp sát bờ, còn trong mùa đông thì xa bờ. Và nước trồi mạnh ven bờ có khả năng tồn tại từ tháng V đến tháng IX hàng năm. SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân Đặc điểm phân bố và cấu trúc nhiệt muối vùng nước trồi - Theo phân bố trung bình nhiều năm nhiệt độ nước tầng mặt tại tâm nước trồi có thể hạ xuống dưới 24.50C, và độ mặn tăng lên trên 34.2‰. Trên thực tế nhiệt độ thấp hơn nhiều. Nhiệt độ tầng mặt tại tâm nước trồi có thể đạt 21.760C giá trị này tương đương với nhiệt độ nước tầng 75-100 m ở những vùng không có nước trồi của Biển Đông. - Dưới tác động của dòng nước trồi mạnh các mặt đẳng nhiệt và đẳng mặn bị nâng lên cao một cách đáng kể. - Những dị thường nhiệt độ và độ muối trung bình nhiều năm do nước trồi gây nên ở biển so với các giá trị trung bình vĩ tuyến của Biển Đông, được chỉ rõ ở hình vẽ. Từ đó thấy nhiệt độ trung bình nhiều năm của nước tầng mặt ở tâm nước trồi có thể thấp hơn 40C. Độ muối cao hơn 1,2‰ so với giá trị trung bình vĩ tuyến Biển Đông. Thời điểm dị thường nhiệt độ mặt biển có thể đạt tới 7.00C so với“ phông” nhiệt độ chung của Biển Đông và dị thường độ mặn đạt 1,4‰. - Hai đặc trưng cấu trúc quan trọng là độ dày của lớp tựa đồng nhất bề mặt H 0 và độ dày lớp đột biến H. Lớp tựa đồng nhất nhiệt độ ở đây là gradient nhiệt độ theo phương thẳng đứng 0,02[ 0C/m] và lớp đột biến nhiệt độ là lớp mà biên trên trùng biên dưới của lớp tựa đồng nhất bề mặt và biên dưới là nơi mà đường cong phân bố nhiệt độ theo phương thẳng đứng có độ cong lớn nhất. Nhân của lớp đột biến nhiệt độ là độ sâu nơi gradient theo phương thẳng đứng đạt giá trị cực đại. Mùa hè do hoạt động của nước trồi nên lớp đột biến nhiệt độ bị nâng lên gần mặt hơn và làm giảm H 0 . Mùa đông toàn bộ đới ven bờ Nam Trung Bộ bị ảnh hưởng sâu sắc của hệ thống dòng chảy bắc nam, và nước chìm do gió dồn, nên H 0 phát triển tới độ sâu hơn 80m. - Nước trồi tạo nên những dị thường nhiệt độ và độ mặn rất lớn ở vùng biển ven bờ và thềm lục địa Ninh Thuận, Bình Thuận. SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân Dưới tác động của nước trồi lớp đột biến nhiệt muối bị nâng lên một cách đáng kể và trườn khá sâu vào thềm lục địa. Cường độ đột biến( gradient thẳng đứng) có suy giảm nhiều so với vùng khơi. SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân CHƯƠNG II SỐ LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1 Số liệu sử dụng II.1.1 Vùng nghiên cứu Vùng biển thềm lục địa Nam Bộ Việt Nam, nằm ở phía tây nam của Biển Đông. Có giới hạn vĩ độ 6.750- 11.750Bắc, kinh độ 103.750-112.750 Đông. Phía bắc vùng nghiên cứu giáp với biển Miền Trung, phía đông giáp với vùng khơi Biển Đông, phía tây nam là vịnh Thái Lan. Thềm lục địa Việt Nam có dạng tương tự như hình dạng lãnh thổ trên đất liền. Rộng ở hai đầu và thắt lại ở giữa( từ Đà Nẵng đến Phan Rang) khu vực này đường đẳng sâu chỉ cách bờ biển có 30km và khi xa bờ 250km đã gặp một vực sâu quá 3000m. Từ bản đồ địa hình ta có thể khái quát hóa địa hình thềm lục địa Nam Bộ Việt Nam thành ba khu vực có đặc điểm hình thái khác nhau: - Khu vực phía bắc đảo Phú Quý hẹp dốc và có dạng phân bậc cao thành các bậc thềm. - Khu vực phía nam, tây đảo Phú Quý có địa hình tương đối dốc phức tạp. Nhìn chung có thể thấy hai kiểu hình thái có địa hình tương đối khác nhau , kiểu thứ nhất gồ ghề, phổ biến các dạng địa hình dương, kiểu thứ hai bằng phẳng hoặc phổ biến các dạng địa hình âm. Có hệ thống rãnh ngầm dạng cành cây điển hình giống như dạng hình thung lũng sông. - Khu vực thứ ba: Là phía nam mũi Cà Mau và một phần vịnh Thái Lan: Địa hình bề mặt bằng phẳng, thoải rộng lớn phổ biến các dạng địa hình dương, xa hơn có nhiều đảo và đảo ngầm. Cũng có hệ thống rãnh ngầm dạng cành cây điển hình. SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân Địa hình đáy khu vực nghiên cứu có đặc điểm. Biển Đông Nam Bộ nông, đáy thoải với nhiều cửa sông, độ sâu nhỏ, thềm lục địa tương đối bằng phẳng. Ở phía đông là sườn khu vực hẹp( bề rộng trung bình 50 km) và dài( chạy từ phía bắc xuống phía nam kể từ ven bờ biển Ninh Thuận) độ dốc trung bình đến15’ trong khoảng độ sâu 300- 1000m, bên trong sườn lục địa là vùng thềm kể từ độ sâu 200m trở vào. Cấu tạo địa hình bề mặt đáy nghiêng đều thoai thoải như một đồng bằng lớn phát triển rộng ra theo hình rẻ quạt, theo hướng từ bắc xuống nam và tây nam, có gốc là biển Ninh Thuận, trên bề mặt đáy thềm còn lại dấu vết của các thung lũng cổ( sông ngầm, đồi ngầm, sườn dốc). Địa hình ven bờ vùng nghiên cứu. Đường bờ có hướng Đông Bắc– Tây Nam. Phần lớn khu vực này nằm trong bờ biển của đồng bằng Sông Cửu Long. Đây là vùng có độ sâu nhỏ, tốc độ nước biển giảm dần khi tiến về mũi Cà Mau. Điều này phản ánh một cách thực tế là dòng phù sa của sông Cửu Long có hướng về phía nam. Vịnh Thái Lan là một vịnh nước nông, độ sâu lớn nhất ở trung tâm vào khoảng 80m, độ sâu lớn nhất ở vịnh là khoảng 60m. Đường đẳng sâu 50m cách bờ biển 70km. II.1.2 Tài liệu sử dụng Để xây dựng các bản đồ tạo nền phục vụ cho việc tính toán, nghiên cứu, em đã sử dụng số liệu nhiệt độ và độ muối do Viện Hải Dương Học cung cấp. Nguồn số liệu này được lấy từ cơ sở dữ liệu CSDL VODC. Đây là CSDL biển Quốc Gia. Nguồn số liệu này bao gồm 6.440 chuyến khảo sát, thực hiện đo đạc trên 135.671 trạm đo, trong khoảng thời gian từ 16/ 01/ 1989 đến 25/ 05/ 1999. Trong đó yếu tố nhiệt độ được đo trên 123.215 trạm, bao gồm 495.166 số liệu. Các số liệu nhiệt độ, độ muối này được trung bình hoá cho từng ô vuông có các cạnh 0.50*0.50. Trong luận luận văn này chỉ giới hạn các trạm đo và nguốn số liệu sử dụng ở vùng biển thềm lục địa Nam Bộ Việt Nam. SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Bá Xuân II.2 Phương pháp nghiên cứu Vấn đề xác định kích thước trung bình hóa theo không gian và thời gian với nguồn số liệu hiện có là việc làm cần thiết để xây dựng các bản đồ phân bố yếu tố Hải Dương Học đủ chi tiết và tin cậy. Kích thước trung bình hóa theo thời gian hiện nay vẫn là trung bình mùa chứ không phải là trung bình tháng bởi vì: Thứ nhất số liệu thủy văn trong các tháng Mùa Đông thường ít và phân bố không đều trên toàn Biển Đông nói chung và vùng biển thềm lục địa Nam Bộ Việt Nam nói riêng so với mùa hè. Thứ hai trường gió- yếu tố khí tượng chi phối mạnh mẽ sự phân bố trường thủy văn Biển Đông cũng có hai mùa rõ rệt: Gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam. Với ý tưởng trên từ các số liệu có được của các yếu tố nhiệt độ, độ muối trong các tháng nhiều năm ta chia thành các mùa sau: Mùa hè thủy văn( gió mùa Tây Nam) gồm các tháng VI, VII, VIII. Mùa đông thủy văn( gió mùa Đông Bắc) gồm các tháng XII, I, II. Các tháng III, IV, V và IX, X, XI tương ứng với hai mùa chuyển tiếp là mùa xuân và mùa thu( dựa theo khái niệm “ Mùa Thủy Văn“ của Võ Văn Lành và Lã Văn Bài). Sau khi lựa chọn kích thước trung bình hóa, ta cần phải tiến hành loại bỏ số liệu có giá trị ngoài giới hạn cho phép< sai số thô thiển > quy đổi chúng về các tầng tiêu chuẩn, nội suy khách quan cho các ô còn trống và làm tròn nhằm loại bỏ những điểm bất thường trên quan điểm phân bố trung bình mùa và kích thước cỡ trung bình của các yếu tố Hải Dương Học. Bước cuối cùng trong khâu xây dựng các đồ thị, các mặt cắt, các bản đồ phân bố các yếu tố Hải Dương Học là ứng dụng phần mềm chuyên dụng surfer 8.0, Mapinfo 5.0, Excel vẽ trên máy vi tính. Còn về phần khối nước: Thì cho tới nay người ta đã đề ra nhiều phương pháp phân tích các khối nước một cách gián tiếp chủ yếu theo tính chất phân bố và các giá trị của các đặc trưng vật lý, hóa học và sinh vật khác nhau. Song bài toán không đủ điều kiện giải vì quá phức tạp và thiếu số liệu thực đo. Các nhà nghiên cứu từ những thực tế của mình đã chọn hai chỉ tiêu cơ bản nhiệt độ T0, độ muối S‰ của nước biển. Bản đồ T- S là hệ tọa độ vuông góc với các trục là nhiệt độ và độ muối, trên đó có thể vẽ các đường đẳng mật độ hoặc các đường đẳng thể tích riêng. Trên SVTH: Trần Văn Vụ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43HDH