Nghiên cứu đặc điểm biến động mực nước biển trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện đại

31 Tạp chí Khoa học và Công nghệ biển T10 (2010). Số 2. Tr 31 - 43 NGHIÊN CỨU ðẶC ðIỂM BIẾN ðỘNG MỰC NƯỚC BIỂN TRONG ðIỀU KIỆN BIẾN ðỔI KHÍ HẬU HIỆN ðẠI NGUYỄN KIM VINH Viện Hải dương học Tóm tắt: Ở ñây ñã nêu những ñặc ñiểm chính của biến ñộng mực nước biển trong ñiều kiện biến ñổi khí hậu hiện ñại, thực trạng biến ñổi mực nước biển ở một số vùng biển Thế giới. Phân tích vai trò của các quá trình chính tham gia vào biến ñộng mực nước biển. Thực hiện nghiên cứu cụ thể (case study) cho vùng biển Nha Trang (Khánh Hòa). Kết quả tính toán và phân tích chuỗi số liệu mực nước từng giờ tại Nha Trang, từ 1976 ñến 2008, cho thấy xu thế biến ñổi mực nước biển với chu kì 5,7 năm. Từ 1976 ñến 1992 mực nước trung bình có xu thế giảm và từ 1993 ñến 2008 - tăng. Áp dụng phương pháp lọc Xo-filter, IOC, ñể xác ñịnh thành phần biến ñổi không triều của mực nước biển. Gió mùa có vai trò chủ ñạo trong biến ñổi không triều của mực nước biển. Kết quả tính toán và nghiên cứu có giá trị khoa học và thực tiễn nhất ñịnh. I. MỞ ðẦU Trong khoảng một thập niên gần ñây tai biến thiên nhiên (thiên tai) nói riêng và biến ñổi khí hậu nói chung ñã gây rất nhiều chú ý cho không chỉ những nhà khoa học nghiên cứu tự nhiên mà còn cho mọi tầng lớp, mọi cư dân của Trái ñất, từ các nhà quản lí tới dân chúng trên khắp Thế giới. Nó tác ñộng lên mọi quá trình xảy ra trên Trái ñất, cả tự nhiên và xã hội. Và dĩ nhiên, các quá trình nhiệt ñộng lực học xảy ra trong các biển và ðại dương ñều chịu tác ñộng của thiên tai. Biến ñộng mực nước biển là quá trình ñộng lực ñược chú ý ño ñạc và nghiên cứu trước nhất trong Hải dương học. Tuy nhiên, do sự phức tạp và ña dạng của các quá trình tham gia thành tạo biến ñộng mực nước biển, nên cho ñến nay vấn ñề nghiên cứu vẫn còn tính cần thiết nhất ñịnh. Như chúng ta biết, ngoại lực quan trọng nhất tạo nên biến ñộng mực nước biển ñó là lực hấp dẫn của Mặt Trăng và Mặt Trời. Nhưng vai trò của các quá trình tác ñộng thứ cấp, như, các quá trình khí quyển ñặc biệt (bão, áp thấp nhiệt ñới, gió mùa v.v.), các quá trình ñịa ñộng lực xảy ra trong vỏ Trái ñất (ñộng ñất, núi lửa phun v.v.), sự thay ñổi cân bằng nước trên bề mặt Trái ðất (do một số quá trình, ví dụ: do sự nóng lên 32 của khí quyển), cũng rất quan trọng. Vì vậy, nghiên cứu biến ñộng mực nước biển - ðại dương nói chung vẫn mang tính thời sự và cần thiết. Ở ñây trình bày những nét chung về nghiên cứu biến ñộng mực nước biển trong ñiều kiện biến ñổi khí hậu hiện ñại và áp dụng cho vùng biển Nha Trang nói riêng. II. VỀ BIẾN ðỘNG MỰC NƯỚC BIỂN Mực nước biển - ðại dương ñã trải qua nhiều ñợt biến ñộng mạnh. Ví dụ, trong thời kì băng hà gần ñây nhất (khoảng 18.000 năm trước) mực nước ðại dương ñã thấp hơn bây giờ là 120 m. (Lục ñịa ñã nối liền Châu Á và Alaska nên người gốc Á ñã di cư sang Bắc Mỹ ñược). Còn vào thời kì nhiệt ñộ Trái ñất và mực nước ðại dương tăng lên cách nay khoảng 8.000 năm, thì mực nước biển ñã cao hơn bây giờ là 6 m. Theo ñánh giá từ các dữ liệu vệ tinh thì từ năm 1992 ñến nay mực nước biển toàn cầu tăng khoảng 2,8 mm/năm. Từ nhiều nguồn dự liệu mực nước ño ở các trạm, người ta ñánh giá mức tăng mực nước biển trong thế kỉ XX là trong khoảng 0,8 - 3,3 mm/năm, trung bình là 1,8 mm/năm. Các ñánh giá từ dữ liệu ñịa chất cho thấy mực nước biển có thể tăng 0,1 - 0,2 mm/năm trong vòng 300 năm trở lại ñây. Theo kết quả ño ñạc tại 23 trạm ño mực nước tại ñiểm có ñộ ổn ñịnh về ñịa hình thì mực nước biển ñã tăng 20 cm trong thế kỉ XX; mỗi năm tăng 2 mm (Riêng giai ñoạn 1993 - 2003, tăng 3,1 mm/năm). Nguyên nhân chủ yếu là do hoạt ñộng của con người, như phát triển công nghiệp, tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch (dầu khí, than ñá v.v), các hoạt ñộng làm tăng lượng khí Cácbon trong khí quyển. Theo một số dự báo thì sau thế kỉ XXI, mực nước biển có thể tăng thêm 1,3 m [Nguồn Internet]. Mỗi năm có khoảng 8 mm nước từ toàn bộ bề mặt ðại dương rơi xuống châu Nam Cực và ñảo Greenland dưới dạng tuyết. Nếu không có băng tan thì mỗi năm mặt nước biển sẽ tụt xuống 8 mm. Nếu toàn bộ băng ở Greenland tan, mực nước biển sẽ dâng cao 7,2 m; nếu tan hết băng ở châu Nam Cực thì mực nước biển sẽ dâng cao 61,1m. Nói chung là sự gia tăng mực nước biển ở từng nơi có khác nhau. Ví dụ, ở bờ ðại Tây Dương và vũng vịnh nước Mỹ nó có thể ñạt 3 mm/năm. Tuy nhiên, theo số liệu các trạm mực nước của Mỹ thì có chỗ tăng (Ví dụ, Vùng Lousiana), có chỗ lại giảm (Ví dụ, vùng Alaska). Những số liệu ño ở Hà Lan (Netherlands) từ năm 1850 cho thấy ñộ gia tăng khoảng 1,5 mm/năm. Còn ở Úc (Australia) là 1 mm/năm (Chuỗi số liệu từ 1880). Nghiên cứu về biến ñộng mực nước ở ðài Loan (Taiwan) cho thấy, có vùng tăng có vùng giảm. Ở một số vùng giá trị tăng là từ 0,35 mm/năm ñến 1,92 cm/năm; giá trị giảm ở các vùng khác có thể là từ 0,31645 cm/năm ñến 3,55 cm/năm [Chen W.J. and C.T. Kuo, 2000]. Kết quả nghiên cứu biến ñộng mực nước biển trong nửa cuối thế kỉ XX ở Nam Trung Quốc 33 cho thấy, mực nước biển tăng: ở vùng bờ Macau-Hong Kong giá trị tăng là 2,2 ± 0,2 mm/năm, ở vùng bờ Nam Trung Quốc: 2,5 ± 0,2 mm/năm và ở vùng bờ ðông Trung Quốc: 1,7 ± 0,2 mm/năm [Ding X. et al, 2004]. Trong vịnh Thái Lan [Punpuk V. 1981] biến ñộng chu kì ngắn của mực nước biển, phụ thuộc chủ yếu vào các quá trình khí tượng, có chu kì 8 - 12 ngày. Trong vùng biển Indonesia, ở vùng bờ phía Nam mực nước trung bình tăng trong khi ở vùng bờ Bắc thì lại giảm, kết luận rút ra từ phân tích chuỗi số liệu từ 1950 ñến 1991 [Yanagi T. and T. Akaki, 1994]. Ở vùng ðông của Nhật Bản và Philippines mực nước trung bình tăng trong khi ở vùng bờ Tây thì lại giảm. Ở Việt Nam, trong khoảng 50 năm qua, nhiệt ñộ không khí trung bình năm tăng khoảng 0,7oC và mực nước biển ñã dâng khoảng 20 cm [Theo Bộ Tài nguyên Môi trường Việt Nam]. Năm 2001, IPCC (Tổ chức Liên Chính phủ về Biến ñổi khí hậu - Intergovernmental Panel on Climate Change)ñưa ra dự báo là ñến năm 2100 mực nước biển sẽ tăng thêm từ 9 ñến 88 cm. ðây sẽ là thảm họa rất lớn. Vì, nhiều thành phố lớn ven biển (Như London, New Orleans) phải chống chọi với nước dâng. Nhiều cư dân trên hành tinh chúng ta sẽ lâm vào cảnh không nhà. Ví dụ, theo một ñánh giá, mực nước biển chỉ tăng 20 cm thì ñã có 740.000 người dân Nigeria không có nhà ở. Mực nước biển biến ñộng rất phức tạp, vì có rất nhiều quá trình tác ñộng lên biến ñộng ñó. Ví dụ, có nhiều quá trình thành tạo biến ñộng chu kì ngắn (Từ vài phút ñến 18,613 năm) của mực nước biển (bảng 1). Thực tế biến ñộng mực nước ở các vùng khác nhau trên Thế giới cho thấy có nơi tăng, có nơi giảm (bảng 2). Chúng ta có thể chú ý tới biến ñộng mực nước ở các nước Philippines, Indonesia và Nhật Bản, là các nước trong vùng Tây Thái Bình Dương. Từ nhiều nguồn tài liệu có thể thấy rằng chúng ta ñang sống trong thời kì nóng lên tiếp theo của khí hậu. ðó chính là thời kì nóng lên hiện ñại, khá mạnh, thể hiện ở rất nhiều nơi trên Trái ñất. Quá trình nóng lên này bắt ñầu từ nửa sau của thế kỉ XIX và mạnh lên vào ñầu thế kỉ XX. Ở ðông Âu, nhiệt ñộ không khí trung bình giai ñoạn 1881 - 1915 tăng lên khoảng vài phần mười ñộ so với thời kì 1846 - 1880. Ở Saint-Petersburg (Nga), nhiệt ñộ không khí trung bình giai ñoạn 1801 - 1850 là +3,5oC, còn trong thời kì 1921 - 1936 là +4,6oC. Các tháng mùa ñông nóng lên nhiều nên biên ñộ năm của nhiệt ñộ không khí giảm 1,3oC. Ở Tây Âu, nhiệt ñộ trung bình 10 năm trước năm 1920 tăng lên +2,5oC so với cuối thế kỉ XIX. Ở Bắc Băng Dương, quá trình nóng lên rất rõ rệt. Ở vùng ðất Mới, nhiệt ñộ không khí trung bình giai ñoạn 1920 - 1935 lớn hơn trong thời kì 1876 - 1919 gần 2oC. Từ năm 1910 ñến hết năm 1940 nhiệt ñộ không khí trung bình ở băng ñảo Greenland tăng hơn 3oC. Tuy nhiên, vấn ñề nóng lên của Trái ñất trong thời gian gần ñây (Lấy ví dụ là thời kì 34 từ 1998 ñến nay) có lẽ còn là vấn ñề tranh cãi [www.nasa.gov]. Có nhiều quá trình tác ñộng lên trạng thái nhiệt của Trái ñất chúng ta. Và tất cả các quá trình này cần phải ñược tính ñến trong nghiên cứu biến ñổi khí hậu. Ví dụ, theo một vài kết quả nghiên cứu về vũ trụ gần dây nhất, khoảng cách giữa Trái ñất và Mặt Trời ngày càng gia tăng. Nếu ñiều này là ñúng thì có nghĩa là lượng bức xạ Mặt Trời ñến Trái ñất giảm ñi. Mặt khác, dân số thế giới ngày càng tăng, các hoạt ñộng (ðặc biệt là phát triển công nghiệp, như khai thác dầu khí, ñánh bắt hải sải v.v.) của con người càng tiến gần hơn về hai cực. ðiều này cũng làm tăng nhiệt ñộ khu vực (local) gần các vùng cực, và cũng có thể thúc ñẩy quá trình băng tan, v.v. Bảng 1: Các quá trình thành tạo biến ñộng chu kì biến ñổi ngắn của mực nước biển [Segar, 1997] Loại quá trình Loại chu kì Kích thước thời gian (P: chu kì) Hiệu ứng cao ñộ (m) Nhật triều và bán nhật triều (thủy triều thiên văn) 12 – 24 giờ P 0,2 ÷ 10+ Triều chu kì dài Biến ñộng xoay (Chandler wobble) 14 tháng Biến ñổi chu kì Node Mặt Trăng (thủy triều thiên văn) 18,613 năm Khí áp Vài giờ tới vài tháng -0,7 ÷ 1,3 Gió (nước dâng) 1 ÷ 5 ngày Tới 5 Bốc hơi và ngưng tụ Vài ngày tới vài tuần Hình thái bề mặt ðại dương (biến ñộng của mật ñộ và dòng chảy nước biển) Vài ngày tới vài tuần Tới 1 Biến ñộng khí tượng và Hải dương El Niño/ENSO 6 tháng trong 5 ÷ 10 năm Tới 0,6 Cân bằng nước mùa trong ðại dương Biến ñộng mùa của ñộ dốc mực nước biển Lưu lượng sông/ Lũ lụt 2 tháng 1 Biến ñộng mùa Biến ñổi mùa của mật ñộ nước biển (nhiệt ñộ và ñộ mặn) 6 tháng 0,2 Dao ñộng lắc Dao ñộng lắc (Sóng ñứng) Vài phút tới vài giờ Tới 2 Sóng thần (Tạo sóng chu kì dài, có sức tàn phá lớn) Vài giờ Tới 10 ðộng ñất Biến ñộng bất ngờ của mặt ñất Vài phút Tới 10 35 Bảng 2: Biến ñộng của mực nước biển ở các vùng khác nhau trên Thế giới [Yanagi and Akaki, 1994; Ding et al, 2004; Chen and Kuo, 2000] ðặc ñiểm biến ñộng STT Vùng biển Chuỗi số liệu Tăng Giảm 1 Toàn cầu Thế kỉ XX 2 mm/năm 2 Mỹ 3 mm/năm Vùng Alaska 3 Hà Lan Từ 1850 1,5 mm/năm 4 Úc Từ 1880 1 mm/năm 5 ðài Loan Từ 1900 0,35 mm/năm - 1,92 cm/năm 0,364 cm/năm - 3,55 cm/năm 6 Trung Quốc 1950 - 2000 1,7 - 2,5 mm/năm 7 Indonesia 1950 - 1991 Vùng Nam Vùng Bắc 8 Philippines 1950 - 1991 Vùng ðông Vùng Tây 9 Malaysia 2,5 - 8,8 mm/năm 10 Nhật Bản 1950 - 1991 Vùng ðông Vùng Tây 11 Pakistan 50 năm 0,1 mm/năm 12 Việt Nam 1954 - 2008 0,4 mm/năm Bảng 3: Các quá trình chính tham gia vào cân bằng (balance) nước ðại dương STT Các thành phần Vai trò trong balance nước 1 Bốc hơi - 2 Ngưng tụ + 3 Băng tan + 4 ðóng băng - 5 Trao ñổi nước giữa ðại dương và Lục ñịa (Lưu lượng sông ngòi và nước ngầm) ± 6 Hoạt ñộng của con người (Khai thác dầu khí, sản xuất, tiêu thụ, trữ v.v) - 36 ðể xác ñịnh ñược quá trình nào làm thay ñổi mực nước biển cần phải xét các thành phần của cân bằng nước (water balance) biển và ðại dương (gọi chung là ðại dương) (bảng 3). Tổng các thành phần là balance. Nếu balance dương có nghĩa mực nước ðại dương tăng và ngược lại, âm - giảm. Và cũng qua các giá trị thành phần mới có thể nói về vai trò của thành phần nào là chính. ðây rõ ràng là việc không ñơn giản. III. ðẶC ðIỂM BIẾN ðỘNG MỰC NƯỚC VÙNG BIỂN NHA TRANG 2.5 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Years SL (m) CD CD TBTB CT CT TBnnTBnn 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Durian 2006 El Niño 1998 Hình 1: Các ñặc trưng thống kê mục nước trạm Cầu ðá (Nha Trang). TB - Giá trị trung bình năm, TBnn - Giá trị trung bình nhiều năm (1975 - 2008), CD - Giá trị cực ñại năm, CT - Giá trị cực tiểu năm, - Chỉ năm không có ñầy ñủ số liệu mực nước từng giờ Có thể nói, biến ñộng mực nước biển bao gồm hai thành phần chính: Thành phần biến ñổi triều (the tidal variation of sea level) và thành phần biến ñổi không triều (the non- tidal variation of sea level). Trong phần này trình bày các ñặc trưng biến ñổi chung và của thành phần biến ñổi không triều trong vùng biển Nha Trang (Khánh Hòa). 37 1. Các ñặc trưng thống kê mục nước biển trạm Cầu ðá (Nha Trang) Bảng 4: Các chu kì triều chính [Douglas A. Segar, 1997] STT Chu kì Ghi chú 1 2 3 4 5 6 7 8 12h 24.5’ 24h 49’ 6 tháng 12 tháng 14,5 tháng 8,47 năm 10,8 năm 18,6 (18 ÷ 19) năm Bán nhật triều Nhật triều Nửa năm Một năm Triều ở cực Triều Perigee Chu kì ðốm Mặt Trời (Sunspot cycle) Triều giao ñiểm (Nodal tide) Hình 2: Xu thế biến ñổi của giá trị trung bình năm mực nước trạm Cầu ðá, Nha Trang. 1 - Giá trị trung bình năm (ñường gạch - gạch), 2 - giá trị là trơn (ñường liền), 3 - Xu thế biến ñổi (tendency) của giá trị trung bình năm mực nước (ñường gạch - chấm) Các ñặc trưng thống kê mục nước trạm Cầu ðá (Nha Trang) ñược thể hiện trên hình 1. Có sự biến ñộng rõ rệt các giá trị trung bình năm từ năm 1976 ñến năm 2008 (ðường 1975 1985 1995 2005 Years 1.10 1.20 1.30 SL(m) mực 1 2 3 38 TB). Tuy nhiên, vì số liệu ño ñạc mực nước ở ñây chưa ñầy ñủ, còn nhiều hạn chế về tính liên tục và ñộ kéo dài, nên những nhận xét nêu ra là những ñịnh hướng ban ñầu ñể tham khảo. Trong khoảng một thập niên gần ñây, tai biến thiên nhiên (thiên tai) và biến ñổi khí hậu ñã gây rất nhiều chú ý cho không chỉ những nhà khoa học nghiên cứu tự nhiên mà còn cho mọi tầng lớp, mọi cư dân của Trái ñất, từ các nhà quản lí tới dân chúng trên khắp Thế giới. Nó tác ñộng lên mọi quá trình xảy ra trên Trái ñất, cả tự nhiên và xã hội. Và dĩ nhiên, các quá trình nhiệt ñộng lực học xảy ra trong các biển và ðại dương ñều chịu tác ñộng của thiên tai. Biến ñộng mực nước biển là quá trình ñộng lực ñược chú ý ño ñạc và nghiên cứu trước nhất trong Hải dương học, cũng vậy. Nhưng từ chuỗi số liệu mực nước biển trạm Cầu ðá (Nha Trang) hiện có (Thể hiện qua các ñặc trưng thống kê trên hình 1) không có thể ñưa ra nhận ñịnh về sự gia tăng mực nước biển trong vùng biển Nha Trang. Như ta biết, biến ñộng triều có 8 chu kì chính, từ 12h24.5’ ñến 18,6 năm (bảng 4). Rõ ràng là với chuỗi số liệu hiện có của trạm Mực nước biển Cầu ðá, Nha Trang, không thể nêu nhận xét về sự gia tăng của mực nước biển do biến ñổi khí hậu (hiệu ứng nhà kính, sự nóng lên của Trái ñất) nói chung và băng ở các cực Trái ñất tan ra, nói riêng. ðể củng cố thêm nhận ñịnh này chúng ta có thể áp dụng hai phương pháp sau: 1- Là chuỗi số liệu, 2 - Là ñồ thị. Sử dụng các phần mềm thông dụng, ta sẽ có kết quả của hai phương pháp vừa nêu (hình 2). Có thể thấy rằng, trong vòng 34 năm giá trị trung bình năm của mực nước trạm Cầu ðá biến ñổi với khoảng 6 chu kì (ñường 2, hình 2), nghĩa là 1 chu kì khoảng 5,7 năm. Còn xu thế biến ñổi chung là: Từ 1975 ñến 1992: giá trị trung bình năm của mực nước giảm, từ 1992 ñến 2008: tăng (ñường 3, hình 2). Chênh lệch giá trị trung bình năm của mực nước năm 2008 và 1975 là 5 cm. Phân tích kĩ kết quả tính toán thu ñược ta có thể ñưa ra một vài nhận xét khá lí thú. Thứ nhất ñó là, tồn tại một giá trị cực tiểu trung bình năm 1998 (Rất rõ rệt, hình 1). Năm 1998 là năm có hiện tượng El Niño rất mạnh (Có thể xem nhiều nguồn tài liệu trên Internet). ðiều này làm ta liên tưởng ñến khả năng ảnh hưởng của El Niño và La Niña (ENSO) ñến biến ñổi mực nước biển trong Biển ðông. ðỉnh cực ñại mực nước tồn tại ở năm 2006 làm ta liên hệ tới ảnh hưởng của bão lên biến ñộng mực nước biển trong vùng. Mà cụ thể là bão Durian []. Vào tháng 7 (mùa gió mùa Tây Nam) giá trị trung bình tháng của mực nước biển thấp hơn vào tháng 12 (mùa gió mùa ðông Bắc), trung bình là 28 cm (hình 3). So với trung bình nhiều năm, mức chênh lệch mực nước trong các mùa gió mùa (lấy ví dụ là tháng 7 và 12) là 14 cm. 39 Years SL (m) 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2.0 1.5 1.0 0.5 TB7 TB7 TB12 TB12 Th7 Th12 Hình 3: Trung bình mực nước tháng 7 (TB7) và tháng 12 (TB12) các năm 1975 - 2008, trạm Cầu ðá (Nha Trang). - Chỉ tháng không có ñầy ñủ số liệu mực nước từng giờ 2. Nghiên cứu biến ñộng không triều Biến ñộng không triều của mực nước biển do một số quá trình xảy ra trong khí quyển, ðại dương và vỏ Trái ñất tạo thành. Vì vậy, cần có khái niệm rõ ràng về các quá trình này. Các quá trình xảy ra trong khí quyển: a- Trước hết phải kể ñến các hiện tượng thời tiết ñặc biệt, như bão (gọi chung là xoáy thuận nhiệt ñớii: XTNð), áp thấp nhiệt ñới (ATNð - tropical depression) và lũ lụt vùng bờ. b- Trường khí áp (áp suất khí quyển) cũng luôn luôn biến ñộng. Vì vậy nó cũng tác ñộng lên mực nước biển và làm cho mực nước biển biến ñộng. ðặc biệt phải kể ñến quá trình ENSO. Cá biệt trong vùng nhiệt ñới, khí áp biến ñộng với chu kỳ bán nhật triều nên ở vùng biển nước ta cũng vậy [Nguyễn Kim Vinh, 1992]. c- Tác ñộng của trường gió gần bờ có thể gây nên hiện tượng nước dâng - rút Ở vùng biển ven bờ Việt Nam, hiện tượng này có thể ñược gây nên bởi gió mùa và gió ñất - biển (breeze) [Nguyễn Kim Vinh, 1992, 1997; ðặng Văn Hoan, Nguyễn Kim Vinh, 1998]. Ở vùng Nam Trung bộ và Nam bộ có gió chướng. d- Hiệu ứng nhà kính (greenhouse effect) và hậu quả là sự gia tăng nhiệt ñộ khí quyển nói chung làm tan chảy băng ở các cực Trái ñất cũng làm tăng mực nước biển. 40 Các quá trình xảy ra trong ðại dương (Có tài liệu gọi là Thủy quyển): e- Hoàn lưu nước biển ðại dương trong sự tác ñộng của lực Koriolis có thể gây nên biến ñộng mực nước biển; ñặc biệt là ở vùng bờ, vùng có các xoáy (eddy, gyre, meander). Tuy nhiên, giá trị biến ñộng mực nước biển trong trường hợp này nhỏ hơn nhiều so với các trường hợp khác (ví dụ, bão). f- Quá trình truyền triều ở các vùng cửa sông trong trường hợp có lượng nước sông tương ñối chảy ra thường gây nên sự gia tăng ñáng kể của mực nước trong vùng. ðối với vùng biển Việt Nam, hiện tượng này thường thấy ở vùng ñồng bằng Nam bộ nói chung, thành phố Hồ Chí Minh nói riêng; gây trở ngại lớn cho ñời sống của nhân dân trong vùng. Người dân ñịa phương và báo chí thường gọi là “triều cường”, vì nó thường xảy ra vào thời kì triều cường. Các quá trình xảy ra trong vỏ Trái ñất: g- Các quá trình xảy ra trong vỏ Trái ñất, như ñộng ñất (earthquake), núi lửa (volcano), nhất là khi chúng xảy ra dưới ñáy biển, ðại dương, có thể tạo nên những biến ñộng bất thường của mực nước biển (tsunami). h- Các quá trình thủy thạch ñộng lực xảy ra trong vùng bờ biển và các ñảo cũng có thể làm biến ñộng mực nước biển trong vùng. Như vậy, ở trên ñã tổng quan 8 quá trình xảy ra trong khí quyển, ðại dương và vỏ Trái ñất có khả năng tham gia vào biến ñộng không triều của mực nước biển. Ở ñây không tính ñến biến ñộng mực nước biển với chu kỳ ngắn; cụ thể là sóng biển do gió tạo thành. 2.1. Phương pháp tính thành phần không triều ðối với biến ñộng mực nước biển, ñể loại bỏ các quá trình biến ñổi triều, cần áp dụng phép lọc có tên là Xo-filter [Manual on sea level measurement and interpretation, IOC, 1985]. Phép lọc này ñược xác ñịnh như sau: )1,0,1,0,0,1,0,1,1,0,2,0,1,1,0,2,1,1,2()( =tF (1) với 191: ÷t . ðây là bộ lọc ñối xứng, nghĩa là )()( tFtF −= . Và ñể loại bỏ các biến ñộng triều cần tính theo công thức sau: ∑ = −= += 19 19 )()( 30 1 d d T dTHdFX , với 0≠d (2) Trong ñó, )(tH là mực nước từng giờ. Phương pháp ñược áp dụng cho 12=T giờ. 41 2.2. Kết quả ðể nghiên cứu biến ñộng không triều của mực nước biển ñã sử dụng dãy số liệu từng giờ của Trạm Mực nước biển Cầu ðá (Phòng Vật lí biển, Viện Hải dương học). Áp dụng phương pháp lọc (Mục III.2.1.) ta thu ñược chuỗi giá trị mực nước biển không triều. Từ ñó có thể nêu các ñặc trưng và ñặc ñiểm biến ñộng không triều của mực nước biển. Giá trị biến ñổi không triều trong năm dao ñộng trong khoảng 52 cm ñến 108 cm. Như vậy, giá trị biến ñổi không triều cực ñại bằng 46% biến ñổi mực nước lớn nhất (Biến ñổi mực nước lớn nhất là 238 cm, vào tháng 11). Rõ ràng, vai trò của biến ñổi không triều trong quá trình biến ñổi chung của mực nước biển trong vùng là rất ñáng kể. Bảng 5: Biến ñộng không triều của mực nước biển (∆H, cm), và gió (W: hướng gió chính và tốc ñộ trung bình, m/s) vào ngày 15 hàng tháng năm 1983 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ∆H 9 8 0 -18 -21 -12 1 11 -9 15 17 10 W WNW 5.5 WNW 2.0 SE 2.0 SE 2.0 SE 2.5 SE 4.0 SE 1.5 ESE 1.5 SE 1.2 NE 1.5 NW 3.0 NE 3.5 ðể xét ảnh hưởng của gió mùa lên biến ñộng không triều của mực nước biển trong vùng, ñã chọn hai tháng: 1 - ñại diện cho mùa gió ðông - Bắc và 2 - ñại diện cho mùa gió Tây - Nam. Giá trị trung bình năm biến ñộng không triều trong hai tháng này là: Vào tháng 1: từ 1 ñến 14 cm, vào tháng 7: từ -6 ñến -26 cm. Giá cực ñại năm biến ñộng không triều trong hai tháng này là: Vào tháng 1: từ 9 ñến 24 cm, vào tháng 7: từ -15 ñến -35 cm.Ở ñây, giá trị dương có nghĩa là gió mùa ðông - Bắc làm gia tăng mực nước biển, còn giá trị âm: gió mùa Tây - Nam làm giảm mực nước biển. Trong ñó, gió mùa Tây - Nam gây biến ñộng mực nước biển mạnh hơn, về giá trị khoảng gấp 2 lần. ðể nghiên cứu nguyên nhân chính tạo nên thành phần biến ñộng không triều của mực nước biển trong vùng, có thể xét mối tương quan giữa gió (tốc ñộ và hướng) và giá trị thành phần biến ñộng không triều (bảng 5). Kết quả tính toán biểu thức liên hệ giữa mực nước không triều và tốc ñộ gió trên cơ sở dữ liệu năm 1983 cho thấy mối tương quan cao (biểu thức 3): h = 1,382 W + 13,3 (3) Trong ñó, [W]: m/s, [h]: cm. Với sai số tương ñối trung bình là 2.5%. Giá trị sai số tương ñối trung bình này rất nhỏ (chỉ ñạt 2.5%), chứng tỏ trong năm 1983 thành phần biến ñộng không triều chủ yếu là do gió tạo thành. 42 IV. KẾT LUẬN Quá trình biến ñộng mực nước biển trong ñiều kiện biến ñổi khí hậu hiện ñại ngày càng phức tạp; ñòi hỏi phải tiến hành những ño ñạc nghiên cứu toàn diện các quá trình thành tạo biến ñộng ñó. Kết quả tính toán và phân tích chuỗi số liệu mực nước từng giờ tại Nha Trang, từ 1976 ñến 2008, cho thấy xu thế biến ñổi mực nước biển với chu kì 5,7 năm. Từ 1976 ñến 1992 mực nước (theo xu thế) giảm và từ 1993 ñến 2008 - tăng. Kết quả nghiên cứu biến ñộng không triều của mực nước biển ở vùng vịnh Nha Trang ñã cho kết quả tốt, có cả giá trị khoa học và thực tiễn. Vì vậy, có thể áp dụng cho các vùng biển khác của Việt Nam. Lời cảm ơn: Tác giả chân thành cám ơn cố PGS. TS. Võ Văn Lành và TS. Bùi Hồng Long, giám ñốc Monitoring - ðài trạm Viện Hải dương học, các nhà khoa học của Phòng Vật lí biển Viện Hải dương học (TS. Nguyễn Bá Xuân, TS. Lã Văn Bài, TS. Lê ðình Mầu, CN. Vũ Tuấn Anh, ThS. Phạm Xuân Dương, ThS. Trần Văn Chung, ThS. Nguyễn Văn Tuân, ThS. Phạm Sỹ Hoàn, CN. Nguyễn Chí Công), ñã hỗ trợ và giúp ñỡ ñể tác giả có thể thực hiện ñược nghiên cứu này. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Chen W.J., C.T. Kuo., 2000. Sea level variation around Taiwan. Conference Proceeding, Seoul, (Nguồn Internet). 2. ðặng Văn Hoan, Nguyễn Kim Vinh, 1998. Biến ñổi của mực nước biển ở vịnh Nha trang. Tuyển tập nghiên cứu biển, VIII, 13 - 19. Nxb Khoa học và Kỹ thuật. Nha Trang. 3. Ding X., D. Zheng, W.T. Wong, K.W. Li, W. Chen, P. Zhong, 2004. Recent sea level variations in Southern China from tide gauge observations. Proceedings of the Asia-Pacific Space Geodynamics Symposium, Singapore, 126-136. 4. Douglas A. Segar, 1997. Introduction to Ocean Sciences. Wadsworth Publishing Company. 497 pp. 5. Manual on sea level measurement and interpretation, IOC, 1985. 83 pp. 6. Yanagi T., T. Akaki, 1994. Sea level variation in the Eastern Asia. J. of Oceanography, Vol. 50, 643-651. 43 STUDY OF THE VARIATION CHARACTERISTICS OF SEA LEVEL IN THE CONDITION OF PRESENT CLIMATE CHANGE NGUYEN KIM VINH Summary: The main characteristics of sea level variation in the condition of present climate change and the real situation of sea level variation in different marine areas are noted. The roles of the main processes participating in variation of the sea level are analyzed. The case study is applied to Nha Trang Bay (Khanh Hoa province). The analysis of the series of hourly sea level data from 1976 to 2008 showed that the sea level changes with the period of 5.7 years. The tendency of the average sea level is that from 1976 to 1992 decreased and from 1993 to 2008 increased. The Xo-filter (IOC, 1985) is applied to define the non-tidal component of the sea level variation. The monsoon plays the main role in forming of the non- tidal component of sea level variation in this area. It is noted that the results of calculation and research have accepted scientific and practice values. Ngày nhận bài: 24 - 10 - 2009 Người nhận xét: PGS. TS. ðỗ Ngọc Quỳnh TS. Lê ðình Màu