Giáo trình Động lực học biển - Chương 2

2.2.4 Chuyển động thẳng đứng trong biển1. Hiện tượng nước trồi (Upwelling) Nước trồi là một quá trình chuyển động theo phương thẳng đứng của nước trong biển, nước dưới sâu sẽ dâng lên trên mặt, phạm vi của vùng nước dâng có giới hạn nhưng nước dâng lên và ảnh hưởng của nó đến các điều kiện đại dương có thể lan truyền đến hàng trăm hải lý. Nước trồi có thể quan trắc thấy ở nhiều nơi trên Đại dương Thế giới,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Động lực học biển - Chương 2 36 ⎡ ∂ψ⎤ ∂ζ ∂ψ 1 2a =− (2aH−1)τx + τy + fρ0 (2aH−1) + fρ0 ⎥ gρ0 1+ (2aH−1)2 ⎢ ∂x ∂x ∂y ⎦ ⎣ (2.146) ⎡ ∂ψ⎤ ∂ζ ∂ψ 1 2a =− − τx + (2aH−1)τy − fρ0 + fρ0(2aH−1) ⎥ 2⎢ ∂y gρ0 1 + (2aH−1) ⎣ ∂x ∂y ⎦ Phương trình đối với hàm dòng toàn phần có dạng như (2.117), (2.120) nhưng với m’, n’, α‘,β‘ có giá trị theo (2.144), (2.145).2.2.4 Chuyển động thẳng đứng trong biển 1. Hiện tượng nước trồi (Upwelling) Nước trồi là một quá trình chuyển động theo phương thẳng đứng của nước trong biển,nước dưới sâu sẽ dâng lên trên mặt, phạm vi của vùng nước dâng có giới hạn nhưng nướcdâng lên và ảnh hưởng của nó đến các điều kiện đại dương có thể lan truyền đến hàng trămhải lý. Nước trồi có thể quan trắc thấy ở nhiều nơi trên Đại dương Thế giới, nhưng nó thể hiệnrõ nhất ở dọc theo bờ phía tây của các lục địa. Nước trồi có thể do gió rút nước gây ra, nướcmặt từ bờ bị dòng chảy cuốn ra khơi. Ở Bắc bán cầu khi gió ổn định và thổi song song với bờ,nước mặt bị đẩy ra phía biển khơi và gây ra hiện tương nước trồi. Ở nơi nào nước chảy theochiều hướng khác nhau (sự phân kỳ) thì nước dưới sâu cũng dâng lên. Các dòng xoáy nghịchlớn và nhỏ đều có thể gây ra hiện tương nước trồi. Kích thước của sự dâng nước do gió gâyra, tùy thuộc vào các đặc trưng của gió. Nước trồi là quá trình rất chậm, ở gần bờ California, tốc độ thẳng đứng của nước dâng là20m/ tháng, trong vùng này nước trồi lên mặt từ những độ sâu không lớn thường < 200m.. Biểu hiện rõ nhất của hiện tượng nước trồi thấy ở ven bờ phía Tây Hoa Kỳ, Marốc, Namchâu Phi và châu Úc. Một số vùng nước trồi ven bờ được gây ra do gió mùa ở Đông Nam Á (vịnh Ben gan):mùa hè có gió tây nam, mùa đông có gió đông bắc. Gió mùa không đổi, đặc biệt là từ phía tâynam và sự định hướng của đường bờ đã gây ra trên một phạm vi lớn dọc theo bờ phía ĐôngẤn Độ và Nam Việt Nam. Trong vùng nước trồi, khối nước trồi lên đã thực hiện sự trao đổi động lượng, nhiệt, muốivà các nguyên tố biogen (phốt phát, ...) giữa các lớp nước sâu và nước mặt, đây chính là nơicó sản phẩm hữu cơ cao. Ở các vùng ven bờ nước nặng hơn dâng lên mặt tạo nên gradienngang của mật độ và cùng với ứng suất gió tại mặt mà gây ra hệ thống dòng chảy di chuyểndọc bờ. Việc nghiên cứu hiện tượng nước trồi: cấu trúc, cường độ và sự biến đổi của nó phụthuộc vào các điều kiện khí tượng thuỷ văn khác nhau có ý nghĩa khoa học thực tiễn to lớn. 2. Tính toán chuyển động thẳng đứng Do tốc độ chuyển động thẳng đứng của nước trong đại dương rất nhỏ nên không thểnghiên cứu hoàn lưu thẳng đứng bằng các phép đo đạc trực tiếp được. Do đó những kết quảnghiên cứu về hoàn lưu thẳng đứng của nước trong đại dương cho đến hiện nay chỉ nhận được 37bằng nghiên cứu lý thuyết. Sau đây chúng ta sẽ xét một phương pháp xác định tốc độ chuyểnđộng thẳng đứng phụ thuộc trực tiếp vào trường gió và trường mật độ. Xét chuyển động thẳng đứng ổn định của nước đại dương. Theo Morgan, trong chuyểnđộng thẳng đứng hiệu ứng trao đổi rối động lượng theo phương ngang và các thành phần quántính là không đáng kể đối với đại dương. Hệ phương trình chuyển động được viết dưới dạng: ∂P ∂ − f .ρ.υ = − − ( τ zx ) ∂x ∂z (2.147) ∂P ∂ f .ρ.u = − − ( τ zy ). ∂y ∂z Phương trình liên tục: ∂u ∂v ∂w = 0. (2.148) + + ∂x ∂y ∂z Điều kiện biên: Tại mặt biển z = ζ τ = τa ; P = Pa (2.149) ∂ζ ∂ζ = uζ + vζ W . Z=ζ ∂x ∂y Hệ trục toạ độ đặt như sau: Ox hướng về phía đông, Oy - lên phía bắc, Oz - hướng xuốngdưới; τ z ( τ zx , τ ...