Quan hệ biên độ và góc pha giữa một số thành phần điều hòa thủy triều

Bài viết trình bày về các mối quan hệ biên độ và góc pha của giữa các thành phần sóng điều hòa thủy triều thủy triều cùng loại được xây dựng từ số liệu của Việt Nam và so sánh với các quan hệ đã có. Các quan hệ này có thể được sử dụng để tăng số lượng số lượng thành phần sóng điều hòa thủy triều khi phân tích điều hòa thủy triều cho các chuỗi số liệu quan trắc trong thời gian ngắn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quan hệ biên độ và góc pha giữa một số thành phần điều hòa thủy triều BÀI BÁO KHOA H C QUAN HỆ BIÊN ĐỘ VÀ GÓC PHA GIỮA MỘT SỐ THÀNH PHẦN ĐIỀU HÒA THỦY TRIỀU Nghiêm Tiến Lam1 Tóm tắt: Số lượng các thành phần sóng điều hòa thủy triều có ảnh hưởng đến kết quả tính toán dự báo thủy triều nhưng lại bị giới hạn bởi độ dài chuỗi số liệu quan trắc dùng để phân tích điều hòa thủy triều. Để tăng số lượng thành phần sóng điều hòa thủy triều có khả năng phân tách được từ các chuỗi số liệu ngắn có thể sử dụng một kỹ thuật gián tiếp thông qua các quan hệ về biên độ và góc pha của giữa các thành phần sóng điều hòa thủy triều thủy triều cùng loại nhật triều hay bán nhật triều. Một số quan hệ dạng này đã được thiết lập từ lý thuyết thủy triều cân bằng. Tuy nhiên các điều kiện thực tế có thể làm thay đổi các mối quan hệ này tùy điều kiện tự nhiên của từng khu vực. Bài báo trình bày về các mối quan hệ biên độ và góc pha của giữa các thành phần sóng điều hòa thủy triều thủy triều cùng loại được xây dựng từ số liệu của Việt Nam và so sánh với các quan hệ đã có. Các quan hệ này có thể được sử dụng để tăng số lượng số lượng thành phần sóng điều hòa thủy triều khi phân tích điều hòa thủy triều cho các chuỗi số liệu quan trắc trong thời gian ngắn. Từ khoá: Phân tích thủy triều, dự báo thủy triều, hằng số điều hòa thủy triều. 1. MỞ ĐẦU* Các kết quả tính toán dự báo thủy triều có vai trò quan trọng trong các lĩnh vực giao thông thủy, tưới, tiêu, nuôi trồng thủy sản và nhiều hoạt động sản xuất và giải trí khác ở các vùng ven biển. Các kết quả dự báo thủy triều này được tính toán dựa trên việc sử dụng các bộ hằng số điều hòa thủy triều cho các khu vực nên có độ chính xác phụ thuộc vào số lượng các thành phần sóng điều hòa thủy triều và độ chính xác của của chúng. Số lượng các thành phần sóng điều hòa thủy triều không thể được lấy tùy ý mà phụ thuộc vào độ dài chuỗi số liệu quan trắc dùng để phân tách ra các hằng số điều hòa thủy triều. Ở các vùng biển Việt Nam, chỉ có tại một số trạm hải văn và thủy văn là có các chuỗi số liệu quan trắc lâu dài. Còn lại các chuỗi số liệu quan trắc khác đều là ngắn nên sẽ hạn chế số lượng các thành phần sóng điều hòa thủy triều có thể được phân tách trực tiếp từ các chuỗi số liệu này. Tuy nhiên, vẫn có một cách có thể làm tăng số lượng các thành phần sóng điều hòa thủy 1 Khoa Kỹ thuật Biển, Trường Đại học Thủy lợi. 32 triều có thể phân tách được từ các chuỗi số liệu ngắn thông qua một kỹ thuật gián tiếp đó là sử dụng các mối quan hệ về biên độ và góc pha giữa các thành phần sóng điều hòa thủy triều cùng loại. Chi tiết về kỹ thuật này có thể xem trong Schureman (1958). Bài báo này sẽ trình bày về các mối quan hệ về biên độ và góc pha giữa các thành phần sóng điều hòa thủy triều được xây dựng dựa trên các số liệu hằng số điều hòa của các vùng biển Việt Nam. 2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỀU HÒA THỦY TRIỀU 2.1. Cơ sở phương pháp phân tích và tính toán thủy triều Phương pháp phân tích và dự báo thủy triều sử dụng các hằng số điều hòa dựa trên phương trình điều hòa (Schureman, 1958; Dronkers, 1964). n Z (t ) = Z 0 + ∑ f k H k cos (ωk t + Vk + uk − Gk ) (1) k =1 Trong đó, Z(t) là mực nước thủy triều tại thời điểm t; Z₀ là mực nước trung bình; n là số lượng thành phần sóng triều (phân triều) được sử dụng; k là chỉ số của phân triều thứ k; Hk là biên độ của phân triều thứ k; Gk là góc pha của phân triều thứ KHOA HC HC K THUT THY LI VÀ MÔI TRNG - S 62 (9/2018) k; ωk là vận tốc góc của phân triều thứ k; Vk là đối số thiên văn của phân triều thứ k; uk là hiệu chỉnh của đối số thiên văn Vk; fk là hệ số giao điểm Mặt Trăng, thay đổi theo chu kỳ 18,6 năm. Chế độ bán nhật triều chủ yếu do các phân triều M2, S2 và N2 tạo ra và chế độ nhật triều chủ yếu do các phân triều K1, O1 và P1 tạo ra. Hai thành phần sóng bán nhật triều cơ bản gây ra bởi Mặt Trăng và Mặt Trời là M2 và S2 với các chu kỳ tương ứng là 12,42 giờ và 12 giờ. Các thành phần này được xác định với giả thiết là các thiên thể này chuyển động biểu kiến có ma sát trong mặt phẳng xích đạo của Trái Đất. Thành phần bán nhật triều M2 gây ra bởi chuyển động có tính đến ma sát của mặt trăng theo quĩ đạo hình tròn trong mặt phẳng xích đạo. Các phân triều N2 và L2 là các sóng điều chế của M2, chuyển từ quĩ đạo hình tròn sang quĩ đạo hình e-líp trong mặt phẳng xích đạo. Các sóng ν2, µ2, λ2 và S2 điều chế M2 cho phép tính đến quĩ đạo thực tế của mặt trăng không phải là hình e-líp mà là hình quả lê do lực hấp dẫn Mặt Trăng - Mặt Trời lớn hơn vào ngày sóc (không trăng đầu tháng âm lịch) so với ngày vọng (trăng tròn giữa tháng). Tương tự với Mặt Trời, sóng S2 là thành phần cơ bản của Mặt Trời có chu kỳ 12 giờ. Sóng T2 là sóng điều chế của S2 biến quĩ đạo chuyển động biểu kiến của Mặt Trời từ hình tròn sang hình e-líp. Sóng K2 xét đến góc nghiêng của Mặt Trăng trên mặt phẳng hoàng đạo nên được gọi là thành phần bán nhật triều do góc nghiêng Mặt Trăng-Mặt Trời. Các thành phần nhật triều K1, O1 tính đến chuyển động biểu ...