Xác định cấu trúc nhiệt độ Vịnh Bắc Bộ

Trong bài báo này áp dụng phương pháp xây dựng mặt cong trơn biến thiên của nhiệt độ theo độ sâu thông qua sử dụng các số liệu khảo sát đo đạc thu thập để xác định cấu trúc 3 chiều nhiệt độ khu vực Vịnh Bắc Bộ. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xác định cấu trúc nhiệt độ Vịnh Bắc BộTạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 109-115Xác định cấu trúc nhiệt độ Vịnh Bắc BộHà Thanh Hương*Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên,ĐHQGHN, 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt NamNhận ngày 08 tháng 8 năm 2016Ch nh s a ngày 26 tháng 8 năm 2016; Chấp nhận đăng ngày 16 tháng 12 năm 2016Tóm tắt: Vịnh Bắc Bộ là khu vực có cấu trúc nhiệt độ phức tạp do vùng này chịu các tác động củacác sông, sự phân hóa trường gió và chế độ nhiệt trên mặt biển thay đổi lớn. Trong thời gian quachúng tôi đã ứng dụng phương pháp bình phương tối thiểu có trọng số (LOWESS) xây dựng mặtcong trơn thể hiện sự phân hóa cấu trúc nhiệt độ theo trường bề mặt và theo độ sâu áp dụng chokhu vực Vịnh Bắc Bộ nhằm xác định cấu trúc nhiệt độ gần đúng nhất làm trường ban đầu cho cácmô hình nghiên cứu các trường thủy văn biển trên khu vực nghiên cứu. Trong bài báo này áp dụngphương pháp xây dựng mặt cong trơn biến thiên của nhiệt độ theo độ sâu thông qua s dụng các sốliệu khảo sát đo đạc thu thập để xác định cấu trúc 3 chiều nhiệt độ khu vực Vịnh Bắc Bộ.Từ khóa: Vịnh Bắc Bộ, cấu trúc nhiệt độ.1. Đặt vấn đềtheo độ sâu nhằm phục vụ các mô hình nghiêncứu biển.Xác định cấu trúc nhiệt độ đáng tin cậy làmđầu vào cho các mô hình đã và đang được cácnhà khoa học quan tâm [1] bởi tính ứng dụngthiết thực của trường này trong các ngành côngnghiệp biển.Vịnh Bắc Bộ là khu vực phát triển kinh tếdu lịch chiến lược của nước ta, vì vậy việc xácđịnh cấu trúc nhiệt độ Vịnh có ý nghĩa vô cùngquan trọng để giải các bài toán hoàn lưu, sinhthái môi trường trong bối cảnh phát triển kinh tế- xã hội hiện nay khi mà các hoạt động kinh tếcủa con người gây ảnh hưởng nghiêm trọng chovùng Vịnh này [2].Áp dụng phương pháp bình phương tốithiểu có trọng số (LOWESS) xác định cấu trúc3 chiều của nhiệt độ từ trường nhiệt bề mặt và2. Cơ sở dữ liệu và phương pháp xây dựngcấu trúc nhiệt muối theo độ sâu2.1. Cơ sở dữ liệu- Trường số liệu đồng hóa từ ảnh viễn thámnhiệt độ nước mặt biển (SST) cập nhật theo hệthống MODAS của phòng Nghiên cứu Hảiquân Hoa kỳ (NRC).- Các phân bố nhiệt độ, độ muối theophương thẳng đứng được căn cứ theo các sốliệu trong bộ Atlat đại dương thế giới(WOA2001, WOA 2005, WOA 2009).- Các số liệu đo đạc khảo sát của các đề tàiđược lưu trữ tại Viện nghiên cứu Hải sản, sốliệu của dự án hợp tác Việt- Xô, Việt -Trung_______ĐT.: 84-912726027Email: huonghat@yahoo.com109110H.T. Hương / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 3S (2016) 109-115Đặc điểm các số liệu đo đạc khảo sát theođộ sâu:- Số liệu CTD:+ Đo đạc tại các trạm không liên tục vàkhông đồng bộ được cập nhật từ tháng 1/2006đến tháng 5/2013.+ Các trạm đo khá dày ở phía bờ Tây Vịnh. Số liệu các chuyến khảo sát của dự ánViệt – Xô, Việt -Trung ít nhưng có giátrị cao vì nằm ở phần bờ Đông Vịnh. Số liệu WOA có rất ít tập trung chủ yếuở vùng c a Vịnh.2.2. Phương pháp LOWESS xây dựng cấu trúcnhiệt độ theo độ sâuTác giả đã xây dựng mặt cong phân bốnhiệt độ theo độ sâu và theo nhiệt độ bề mặtbằng phương pháp bình phương tối thiểu cótrọng số địa phương (LOWESS) từ đó xác địnhcấu trúc 3 chiều của nhiệt độ. Việc xây dựngmặt cong nhiệt độ cho khu vực Vịnh Bắc Bộnày là khả thi bởi [3]:- Tận dụng được triệt để vị trí các điểm đo(thể hiện được sự phân hóa nhiệt độ theophương ngang) do sự không đồng bộ cả vềkhông gian và thời gian của dữ liệu.- Tận dụng nguồn số liệu đồng hóa từ ảnhviễn thám để xây dựng trường 3D nhiệt độ theođộ sâu.- Mô phỏng tương đối những khu vực ítsố liệu.Phương pháp LOWESSPhương pháp LOWESS (locally weightedscatter plot smooth) là một phương pháp hồiquy tuyến tính có trọng số địa phương dùng đểxấp x tập dữ liệu rời rạc bằng mặt trơn.Trong phương pháp này để xác định giá trịxấp x của hàm số tại 1 điểm x ta sẽ dùng 1 lâncận các điểm quanh x với số lượng cố định vàgán cho mỗi điểm một trọng số, trọng số này sẽgiảm dần khi các điểm càng cách xa x. Sau đóáp dụng phương pháp bình phương tối thiểu cótrọng số để tìm giá trị xấp x tại x. Quá trìnhnày được lặp lại cho mỗi điểm x thuộc tập dữliệu.Các bước thực hiện: Giả s tập dữ liệu gồmn giá trị đo đạc zij tại các điểm trong mặt phẳngpij  ( xij , yij ) . Ta cần xây dựng hàmz  f ( x, y) xấp x cho tập điểm trên.Cố định một giá trị q và quanh mỗi điểmpij  ( xij , yij ) ta sẽ chọn 1 lân cận gồm qn 2   điểm dung để xấp x giá trị của hàm.2Giá trị q càng lớn thì hàm nhận được càng trơn,nhưng khả năng mô tả chính xác tập dữ liệu sẽgiảm đi.1. Gọi d ij là khoảng cách từ điểm xa nhấttrong lân cận đến điểm pij đang xét. Khi đótrọng số wkl của điểm pkl trong lân cận đượcxác định như sau: | p  pklwkl  T  ijdij|(1)trong đó:| pij  pkl | ( xij  xkl )2  ( yij  ykl )2 (2)và hàm trọng T xác định bởi:(1 | u |3 )3 khi | u | 1T (u ...