Giáo trình DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN - Chương 7

CHƯƠNG 7 - DỰ BÁO DÒNG CHẢYT ính và dự báo các dòng chảy liên quan với việc tính các hiện tượng thủy triều và dâng rút, các quá trình xáo trộn, ảnh hưởng địa hình đáy, sự không đồng đều theo chiều ngang của trường gió và nhiều yếu tố khác. Khó khăn trong dự báo dòng chảy là ở chỗ không bao giờ trong tự nhiên gặp những dòng chảy thuần khiết được gây bởi một lực riêng biệt. Các dòng chảy quan sát thấy trong biển là những dòng chảy tổng cộng gây bởi tác dụng của...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình DỰ BÁO THỦY VĂN BIỂN - Chương 7 CHƯƠNG 7 - DỰ BÁO DÒNG CHẢY T í nh và d ự b áo các dòng ch ả y liên quan v ớ i v i ệ c tính các hi ệ n t ượ ng th ủ ytri ề u và dâng rút, các quá trình xáo tr ộ n, ả nh h ưở ng đ ị a hình đ áy, s ự k hông đ ồ ngđ ề u theo chi ề u ngang c ủ a tr ườ ng gió và nhi ề u y ế u t ố k hác. Khó kh ă n trong d ự b áodòng ch ả y là ở c h ỗ k hông bao gi ờ t rong t ự n hiên g ặ p nh ữ ng dòng ch ả y thu ầ n khi ế tđ ượ c gây b ở i m ộ t l ự c riêng bi ệ t. Các dòng ch ả y quan sát th ấ y trong bi ể n là nh ữ ngdòng ch ả y t ổ ng c ộ ng gây b ở i tác d ụ ng c ủ a nh ữ ng nhâ n t ố k hác nhau: gió, th ủ ytri ề u , l ư u l ượ ng các sông... Vi ệ c xây d ự ng các ph ươ ng pháp d ự b áo dòng ch ả y ti ế n hành theo hai h ướ ng:1) s ử d ụ ng các k ế t qu ả n ghiên c ứ u lý thuy ế t trên c ơ s ở g i ả i các ph ươ ng trình th ủ yđ ộ ng l ự c h ọ c và 2) xây d ự ng nh ữ ng m ố i ph ụ t hu ộ c đ ị nh l ượ ng th ự c nghi ệ m gi ữ acác dòng ch ả y và nh ữ ng nhân t ố g ây nên chúng. Nh ữ ng khó kh ă n trong vi ệ c đ ư a các mô hình th ủ y đ ộ ng l ự c h ọ c tính dòng ch ả yđ ế n d ự b áo là xu ấ t phá t t ừ s ự c ồ ng k ề nh trong các th ủ t ụ c tính toán, t ừ c h ỗ k hôngđ ủ t à i li ệ u qua n tr ắ c tr ự c ti ế p c ầ n thi ế t. Hi ệ n nay các s ơ đ ồ t h ủ y đ ộ ng l ự c h ọ c tínhdòng ch ả y ch ư a ki ể m tra đ ượ c vì không có nh ữ ng s ố l i ệ u quan tr ắ c dòng ch ả y cùngm ộ t lúc trên nh ữ ng vùng n ướ c r ộ ng l ớ n c ủ a bi ể n và đ ạ i d ươ ng. Trong nh ữ ng n ă m g ầ n đ ây quan ni ệ m v ề b ả n ch ấ t các dòn g ch ả y đ ạ i d ươ ng đ ãsâu s ắ c h ơ n nhi ề u nh ờ n hu ữ ng nghiên c ứ u có tính ch ấ t c ơ s ở c ủ a V. B. Stokman, P.S. Linhâykin, A. S. Sarkisian và các nhà khoa h ọ c khác. V. B. Stokman đ ã xác l ậ p đ ượ c r ằ ng s ự k hông đ ồ ng nh ấ t ngang c ủ a tr ườ ng t ố cđ ộ g ió là nhân t ố q uan tr ọ ng trong s ự h ình thành các dongf ch ả y gió ở b i ể n. Lu ậ nđ i ể m này có m ộ t vai trò quy ế t đ ị nh trong khi xây d ự ng các d ự b áo dòng ch ả y. Rõràng là trong khi xây d ự ng các d ự b áo dòng ch ả y do gió gây nên c ầ n ph ả i tín h t ớ iả nh h ưở ng không nh ữ ng c ủ a gió đ ị a ph ươ ng mà còn c ủ a s ự p hâ n b ố g ió và khí áptrên nh ữ ng vùng r ộ ng l ớ n c ủ a bi ể n và đ ạ i d ươ ng. P. S. Linhâykin đ ã m ở đ ầ u chom ộ t h ướ ng m ớ i trong vi ệ c phát tri ể n lý thuy ế t h ả i l ư u, lý thuy ế t đ ạ i d ươ ng nghiêngáp. Trong các công trình c ủ a mình, ông đ ã nghiên c ứ u c ấ u trúc th ẳ ng đ ứ ng c ủ a cácdòng ch ả y do gió gây nên, có tính đ ế n s ự p hân b ố m ậ t đ ộ t rong bi ể n. S ự p hát tri ể nti ế p theo c ủ a lý th uy ế t đ ạ i d ươ ng nghiêng áp (không đ ồ ng nh ấ t v ề m ậ t đ ộ ) c ó trongcác cô ng trình c ủ a A. S. Sarkisian. Ông này đ ã thành l ậ p các s ơ đ ồ s ố t r ị t ính cácdòng ch ả y theo tr ườ ng khí áp cho tr ướ c và theo phaan b ố k hông gian c ủ a m ậ t đ ộn ướ c bi ể n, có k ể đ ế n đ ị a hình đ áy bi ể n. Vì các k ế t qu ả l ý thuy ế t hi ệ n nay ch ư a tìm đ ượ c ứ ng d ụ ng trong th ự c t ế l ậ p d ựb áo dòng ch ả y b ở i nh ữ ng lý do đ ã nêu ở t rên, nên ng ườ i ta c ũ ng chú ý nghiên c ứ ucác ph ươ ng pháp th ự c nghi ệ m. Ph ươ ng pháp th ự c nghi ệ m cho phép đ ư a vào các 75p h ươ ng trình d ự b áo nh ữ ng nhân t ố q uy ế t đ ị nh nh ư g i ó, gra đ ien khí áp, các đ ặ ctr ư ng s ố t r ị t r ườ ng khí áp, các giá tr ị v ậ n t ố c dòng ch ả y có s ẵ n... Trong các m ụ c d ướ i đ ây li ệ t kê nh ữ ng thí d ụ x ây d ự ng các d ự b áo dòng ch ả ybi ể n theo nh ữ ng ph ươ ng pháp khác nhau.7.1. NHỮNG TƯƠNG QUAN THỰC NGHIỆM GIỮA TỐC ĐỘ DÒNG CHẢY VÀ GIÓ N g ườ i ta xác nh ậ n r ằ ng y ế u t ố c ơ b ả n gây nên các dòng ch ả y m ặ t ở b i ể n làgió. Đ ã có nhi ề u th ử n ghi ệ m nh ằ m tìm nh ữ ng m ố i ph ụ t hu ộ c th ự c nghi ệ m gi ữ a v ậ nt ố c dòng ch ả y trên m ặ t bi ể n và gió. V ớ i m ụ c đ ích này, ng ườ i ta s ử d ụ ng nh ữ ng d ữl i ệ u quan tr ắ c tr ự c ti ế p v ề d òng ch ả y b ằ ng nh ữ ng d ụ ng c ụ h ay nh ữ ng cách gián ti ế pkhác nhau. Nhìn chung m ố i ph ụ t hu ộ c này có d ạ ng nh ư s a u k U= ( 7.1) v, sin ϕtrong đ ó U − t ố c đ ộ d òng ch ả y ở m ặ t bi ể n, v − t ố c đ ộ g ió, ϕ − v ĩ đ ộ đ ị a đ i ể m tính,k − h ệ s ố t h ự c n ghi ệ m đ ượ c g ọ i là h ệ s ố g ió. Nhi ề u nhà nghiên c ứ u đ ã có ý đ ị nh x ác đ ị nh giá tr ị c ủ a h ệ s ố g ió (E. Palmen,I. M. Soxkin, N. A. Struisky, V. A. Zenhin...), nh ư ng m ỗ i m ộ t l ầ n l ạ i nh ậ n đ ượ c tr ịs ố m ớ i c ủ a h ệ s ố g ió. Theo Ekman h ệ s ố g ió b ằ ng 0,0127, theo Zenhin - b ằ ng 0,02.Có gi ả t huy ế t cho r ằ ng nguyên nhân c ủ a các k ế t qu ả k hông trùng h ợ p nhau nh ư v ậ ylà do s ự k hác nhau c ủ a ph ươ ng pháp quan tr ắ c và x ử l ý s ố l i ệ u quan tr ắ c. Nh ư c húng ta đ ã bi ế t, dòng ch ả y trong bi ể n là dòng ch ả y t ổ ng c ộ ng. Đ ể t áchriêng t ừ đ ó thành ph ầ n dòng ch ả y gió thu ầ n khi ế t c ầ n ph ả i lo ạ i tr ừ c ác dòng ch ả ym ậ t đ ộ , dòng ch ả y tri ề u và dòng ch ả y quán tính. Thông th ườ ng nhi ệ m v ụ t rên đ ượ cgi ả i quy ế t b ằ ng cách l ấ y trung bình đ ơ n thu ầ n hình th ứ c t ừ m ộ t s ố l ượ ng l ớ n quantr ắ c. Cách này không đ ư a đ ế n k ế t q u ả m ong mu ố n. Ngoài ra đ ể x ác đ ị nh h ệ s ố g ióng ườ i ta dùng các s ố l i ệ u quan tr ắ c gió và dòng ch ả y ở m ộ t đ i ể m. Trong khi đ ódòng ch ả y t ạ i m ộ t đ i ể m đ ượ c quy ế t đ ị nh không ph ả i b ở i gió ở đ i ể m ấ y mà ch ủ y ế ulà gió trên vùng k ...