Xem mẫu
- Ch−¬ng 2
HÖ qu¶ t−¬ng t¸c biÓn vµ khÝ quyÓn
2.1. T−¬ng t¸c nhiÖt c¸c líp biªn biÓn khÝ vµ ph−¬ng ph¸p
m« h×nh ho¸ líp ho¹t ®éng trªn cña biÓn.
Trong líp biªn trªn cïng cña biÓn, nh÷ng biÕn ®éng cña c¸c ®Æc tr−ng thuû
nhiÖt ®éng lùc vµ m«i tr−êng biÓn chØ cã ý nghÜa ®¸ng kÓ trong líp ho¹t ®éng trªn.
T¹i c¸c ®é s©u lín h¬n giíi h¹n cña líp ho¹t ®éng, biªn ®é dao ®éng mïa cña c¸c
®Æc tr−ng n−íc biÓn nh− ®é muèi, nhiÖt ®é, v.v.. nhá h¬n nhiÒu so víi trªn mÆt biÓn.
Cã thÓ lÊy tû lÖ tíi h¹n gi÷a biªn ®é t¹i hai líp trªn lµ 10% lµm chØ tiªu x¸c ®Þnh ®é
s©u líp ho¹t ®éng H. §èi víi c¸c vïng biÓn kh«ng cã ®èi l−u th¼ng ®øng cña mËt ®é
th× ®é s©u cña líp ho¹t ®éng H vµ líp mas¸t Ecman D hÇu nh− trïng nhau.
CÊu tróc th¼ng ®øng cña líp ho¹t ®éng còng bao gåm hai líp nhá h¬n lµ líp
tùa ®ång nhÊt (T§N) trªn vµ líp nªm nhiÖt (TN - thermocline) mïa. §é dµy cña líp
tùa ®ång nhÊt trªn (h) còng cã sù biÕn ®éng lín do t¸c ®éng trùc tiÕp cña c¸c qu¸
tr×nh t−¬ng t¸c nhiÖt - ®éng lùc biÓn - khÝ quyÓn.
§Ó m« pháng vµ nghiªn cøu c¸c quy luËt biÕn ®éng cña líp ho¹t ®éng trªn cña
biÓn, th«ng th−êng ph¶i sö dông hÖ c¸c ph−¬ng tr×nh thuû nhiÖt ®éng lùc häc líp
biªn bao gåm c¸c ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng, c©n b»ng nhiÖt l−îng, c©n b»ng muèi-
n−íc ngät vµ c©n b»ng n¨ng l−îng. §Ó tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng cña khÝ quyÓn lªn líp
ho¹t ®éng, ph−¬ng ph¸p tèt nhÊt lµ gi¶i ®ång thêi hÖ c¸c ph−¬ng tr×nh m« t¶ c¸c qu¸
tr×nh trªn cho c¶ hai líp biªn cña biÓn vµ khÝ quyÓn. Tuy nhiªn viÖc gi¶i ®ång thêi
nµy rÊt phøc t¹p, v× vËy c¸c ®Æc tr−ng khÝ quyÓn, bao gåm c¸c th«ng l−îng qua mÆt
ph©n c¸ch n−íc - kh«ng khÝ , ®−îc tÝnh ®Õn nh− c¸c ®iÒu kiÖn biªn trong bµi to¸n
líp ho¹t ®éng trªn cña biÓn.
§èi víi bµi to¸n líp ho¹t ®éng trªn cña biÓn, còng tån t¹i hai h−íng gi¶i kh¸c
nhau: gi¶i trùc tiÕp hÖ c¸c ph−¬ng tr×nh vi ph©n - ®¹o hµm riªng vµ ph−¬ng ph¸p tÝch
ph©n c¸c ph−¬ng tr×nh ®ã theo ®é s©u cho líp tùa ®ång nhÊt vµ líp nªm nhiÖt. D−íi
®©y tr×nh bµy c¬ së ph−¬ng ph¸p tÝch ph©n trong nghiªn cøu líp ho¹t ®éng trªn cña
biÓn.
Tr−íc hÕt, lÊy tÝch ph©n c¸c ph−¬ng tr×nh truyÒn nhiÖt vµ khuyÕch t¸n ®é muèi
tõ mÆt biÓn ®Õn hÕt líp tùa ®ång nhÊt trªn h, ta cã:
∂T0 ∂T ∂T F F
+ U 0 + V 0 = T 0 − T h + Kl∇ 2 T0 h
h
∂t ∂x ∂y ρCp ρCp
28
- ∂S 0 ∂S ∂S F F
+ U 0 + V 0 = S 0 − S h + Kl∇ 2 S 0 h (2.1)
h
∂t ∂x ∂y ρ ρ
trong ®ã T0 vµ S0 lµ nhiÖt ®é vµ ®é muèi cña líp tùa ®ång nhÊt trªn cã gi¸ trÞ
kh«ng biÕn ®æi theo ®é s©u tõ mÆt biÓn (0 m) ®Õn ®é s©u h; FT0, FS0, FTh, FSh lµ c¸c
th«ng l−îng nhiÖt vµ muèi qua mÆt biÓn vµ t¹i mÆt ph©n c¸ch gi÷a líp tùa ®ång nhÊt
vµ líp nªm nhiÖt, U vµ V c¸c thµnh phÇn cña hµm dßng toµn phÇn. C¸c gi¸ trÞ U vµ
V ®−îc tÝnh tõ c¸c thµnh phÇn vËn tèc t−¬ng øng u vµ v:
h h
∫ ∫
U= udz ,V= vdz .
0 0
C¸c th«ng l−îng FT0 vµ FS0 dÔ dµng tÝnh to¸n ®−îc theo c¸c ®iÒu kiÖn t−¬ng
t¸c biÓn - khÝ quyÓn trªn mÆt biÓn nh− ®· tr×nh bµy ë phÇn tr−íc, chóng bao gåm c¸c
thµnh phÇn chñ yÕu sau ®©y:
FT0 = Bo + F + LE
FS0 = S0(E - P),
trong ®ã Bo lµ bøc x¹ mÆt trêi tæng céng, F - th«ng l−îng nhiÖt hiÖn rèi, E -
th«ng l−îng Èm rèi, LE ( L - nhiÖt ho¸ h¬i) - th«ng l−îng nhiÖt Èn rèi, P - l−îng
n−íc ngät (m−a), S0 - ®é muèi trªn mÆt biÓn.
§Ó x¸c ®Þnh c¸c th«ng l−îng qua mÆt ph©n c¸ch gi÷a líp tùa ®ång nhÊt vµ líp
nªm nhiÖt: FTh vµ FSh ng−êi ta th−êng sö dông nhiÒu ph−¬ng ph¸p tham sè ho¸ kh¸c
nhau, trong ®ã ph−¬ng ph¸p sö dông ph−¬ng tr×nh truyÒn nhiÖt vµ khuyÕch t¸n trong
líp nªm nhiÖt lµ hîp lý h¬n c¶. Cã thÓ tÝch ph©n hai ph−¬ng tr×nh nµy tõ ®é s©u h
®Õn hÕt líp nªm nhiÖt H, kÕt qu¶ cho thÊy:
∂ ∂h ∂T ∂T ∂T
H H H H
∫ Tdz + T0 ∂t + ∫ u ∂x dz + ∫ v ∂y dz + ∫ w ∂z dz =
∂t h h h h
H
FTh F
− TH + Kl ∫ ∇ 2 Tdz
=
ρCp ρCp h
∂ ∂h ∂S ∂S ∂S
H H H H
∫ Sdz + S0 ∂t + ∫ u ∂x dz + ∫ v ∂y dz + ∫ w ∂z dz =
∂t h h h h
(2.2)
H
FSh FSH
+ Kl ∫ ∇ 2 Sdz
= −
ρ ρ h
Trong hai ph−¬ng tr×nh nµy, c¸c thµnh phÇn FTH vµ FSH cã thÓ bá qua v× th«ng
l−îng nhiÖt vµ muèi qua biªn d−íi cña líp ho¹t ®éng th−êng kh«ng ®¸ng kÓ. Tuú
29
- theo møc ®é gÇn ®óng ®ßi hái, trong mét sè lêi gi¶i cho tõng khu vùc biÓn nhÊt ®Þnh
cã thÓ bá qua thµnh phÇn b×nh l−u, ®èi l−u còng nh− trao ®æi rèi ngang. Nh− vËy,
c¸c th«ng l−îng FTh vµ FSh phô thuéc chñ yÕu vµo quy luËt ph©n bè th¼ng ®øng cña
H H
nhiÖt ®é vµ ®é muèi, hay c¸c tÝch ph©n ∫ Tdz vµ ∫ Sdz .
h h
Ph©n bè th¼ng ®øng cña nhiÖt ®é vµ ®é muèi trong líp nªm nhiÖt th−êng tu©n
theo quy luËt ph©n bè v¹n n¨ng:
θ = f T (η) vµ ℘ = f S (η) ,
trong ®ã:
T0 − T S −S h−z
θ= vµ η =
, ℘= 0 - c¸c ®Æc tr−ng kh«ng thø nguyªn
S0 − S H h−H
T0 − TH
cña nhiÖt ®é, ®é muèi vµ ®é s©u kh«ng thø nguyªn cã trÞ sè t−¬ng øng b»ng 0 t¹i
biªn trªn líp nªm nhiÖt (z=h) vµ 1 t¹i biªn d−íi z = H.
Víi gi¶ thiÕt nµy c¸c tÝch ph©n nhiÖt ®é vµ ®é muèi trong líp nªm nhiÖt cã thÓ
viÕt:
H
∫ Tdz = (H-h)[αTTH + (1 - αT)T0]
h
H
∫ Sdz = (H-h)[αSSH + (1 - αS)S0]
h
1 1
trong ®ã αT = ∫ θdη vµ αS = ∫ ℘dη .
0 0
C¸c gi¸ trÞ αT vµ αS phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn cô thÓ cña tõng vïng biÓn, th«ng
th−êng αT = αS = 0,6 - 0,8.
Nh− vËy c¸c th«ng l−îng nhiÖt vµ muèi trao ®æi gi÷a líp tùa ®ång nhÊt vµ líp
nªm nhiÖt cã thÓ tÝnh theo c¸c biÓu thøc sau:
∂T
∂h
FTh
= α T δT + δα T δh 0
ρCp ∂t ∂t
∂S
∂h
FSh
= α S δS + δα S δh 0
ρ ∂t ∂t
30
- víi δT = T0 -TH, δS= S0 -SH, δh= H -h , δαi = 1 - αi ( i = T,S).
Sau khi tiÕn hµnh thÕ c¸c biÓu thøc võa thu ®−îc vµo hÖ ph−¬ng tr×nh (2.1) ta
thu ®−îc hai ph−¬ng tr×nh biÕn ®æi nhiÖt ®é, ®é muèi cña líp tùa ®ång nhÊt trªn
trong d¹ng sau:
∂T0 α T δT ∂T0 AT 0
+ + =0 (2.3)
∂t h + δα T δh ∂t h + δα T δh
∂S 0 α S δS ∂S 0 AS 0
+ + =0 (2.4)
∂t h + δα S δh ∂t h + δα S δh
− FT 0 − FS 0
víi AT0 = , AS0 = trong ®iÒu kiÖn c¸c dßng b×nh l−u vµ ®èi l−u
ρCp ρ
kh«ng ®¸ng kÓ.
§Ó khÐp kÝn hÖ c¸c ph−¬ng tr×nh trªn cÇn bæ sung ph−¬ng tr×nh ®èi víi ®é s©u
líp tùa ®ång nhÊt trªn trªn h. Trong sè nh÷ng ph−¬ng ph¸p th«ng dông, viÖc sö
dông ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n¨ng l−îng rèi ®èi víi mÆt ph©n c¸ch gi÷a líp tùa ®ång
nhÊt vµ líp nªm nhiÖt ®−îc xem lµ hîp lý nhÊt. T¹i mÆt ph©n c¸ch nµy, trong qu¸
tr×nh biÕn ®æi vÞ trÝ (h), biÕn ®æi n¨ng l−îng rèi phô thuéc chñ yÕu vµo t−¬ng quan
gi÷a nguån n¨ng l−îng do lùc ®Èy Acshimede vµ dßng n¨ng l−îng khuyÕch t¸n tõ
mÆt biÓn:
e ∂h g e 3/ 2
= M h + C2 (2.5)
C1
h ∂t ρ h
C1, C2 lµ c¸c hÖ sè thùc nghiÖm, Mh lµ dßng khèi l−îng:
εS ε
FSh − T FTh .
Mh =
ρ ρCp
N¨ng l−îng rèi e phô thuéc vµo c−êng ®é trao ®æi n¨ng l−îng c¬ häc vµ nhiÖt-
chÊt th«ng qua mÆt biÓn. §èi víi tr−êng hîp x¸o trén ®éng lùc ®ãng vai trß quyÕt
®Þnh e sÏ phô thuéc vµo dßng ®éng l−îng τ:
e ~ τ/ρ ~ u*2 .
Khi x¸o trén ®èi l−u ®ãng vai trß quyÕt ®Þnh, e sÏ phô thuéc vµo dßng khèi
l−îng trao ®æi qua mÆt biÓn M0, quyÕt ®Þnh cho lùc ®Èy Acshimed, cho r»ng th«ng
l−îng nµy lan truyÒn nhanh trong toµn líp tùa ®ång nhÊt trªn h:
31
- 2/3
⎛g ⎞
e ~ ⎜ hM 0 ⎟
⎝ρ ⎠
§èi víi ®iÒu kiÖn th«ng th−êng, ¶nh h−ëng cña c¶ hai qu¸ tr×nh nªu trªn cã gi¸
trÞ t−¬ng ®−¬ng nhau, th× biÓu thøc ®èi víi n¨ng l−îng rèi e cã thÓ viÕt trong d¹ng
sau:
2/3
⎛g ⎞
+ C4 ⎜ hM 0 ⎟
2
e = C3u* , (2.6)
⎝ρ ⎠
Th«ng l−îng M0 ®−îc tÝnh theo c¸c th«ng l−îng thµnh phÇn:
εS ε
FS0 − T FT0 .
M0 =
ρ ρCp
Nh− vËy kÕt qu¶ gi¶i hÖ c¸c ph−¬ng tr×nh (2.3 - 2.5) cho ta c¸c ®Æc tr−ng biÕn
®éng cña nhiÖt ®é, ®é muèi vµ ®é dµy líp tùa ®ång nhÊt trªn cña biÓn phô thuéc
hoµn toµn vµo c¸c ®Æc tr−ng t−¬ng t¸c biÓn - khÝ quyÓn. §èi víi líp nªm nhiÖt, c¸c
®Æc tr−ng nhiÖt muèi cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc theo c¸c gi¸ trÞ trong líp tùa ®ång nhÊt
trªn vµ quy luËt ph©n bè v¹n n¨ng cïng c¸c gi¸ trÞ trªn mÆt ph©n c¸ch líp ho¹t ®éng
vµ líp nªm nhiÖt chÝnh æn ®Þnh n»m d−íi ®ã.
2.2. T−¬ng t¸c ®éng lùc c¸c líp biªn.
2.2.1. T−¬ng t¸c ®éng lùc c¸c líp biªn khi hÖ sè rèi kh«ng ®æi.
HÖ c¸c ph−¬ng tr×nh líp biªn khÝ quyÓn (®¹i d−¬ng) cã thÓ viÕt qua d¹ng:
∂ ∂v 1 ∂p
Kv − fu =
∂z ∂z ρ ∂y
∂ ∂u 1 ∂p
+ fv = (2.7)
Kv
∂z ∂z ρ ∂x
Ngoµi giíi h¹n líp biªn, vËn tèc dßng khÝ vµ dßng ch¶y tu©n theo quy luËt ®Þa
chuyÓn, víi c¸c thµnh phÇn sau:
1 ∂p 1 ∂p
Vg = , Ug = − ,
ρf ∂ x ρf ∂ y
khi z →∝, u = Ug, v = Vg.
32
- Trªn mÆt biÓn, ®èi víi c¸c ®iÒu kiÖn biªn, cã thÓ cho r»ng vËn tèc giã trªn mÆt
biÓn b»ng vËn tèc dßng ch¶y tr«i:
u=u0, v=v0 , khi z = 0.
NghiÖm cña hÖ ph−¬ng tr×nh (2.7) sÏ cã d¹ng:
⎛ z ⎞⎡ z⎤
u = exp⎜ − ⎟ ⎢(u 0 − Ug ) cos + (v 0 − Vg )sin ⎥ + Ug
z
⎝ h ⎠⎣ D⎦
D
⎛ z ⎞⎡ z⎤
v = exp⎜ − ⎟ ⎢(v0 − Vg ) cos − (u 0 − Ug )sin ⎥ + Vg
z
(2.8)
⎝ h ⎠⎣ D⎦
D
trong ®ã D lµ kÝch th−íc ®é dµy líp ma s¸t Ecman, cã thÓ tÝnh nh− sau:
D = 2 k / f , víi k lµ hÖ sè ma s¸t.
§é cao giíi h¹n trªn cïng cña líp biªn ®−îc lÊy theo ®iÒu kiÖn ®¹o hµm vËn
d
u2 + v 2 = 0. . Theo ®iÒu kiÖn nµy th× H1=
tèc giã t¹i ®©y kh«ng ®¸ng kÓ: z= H1
dt
2,3h1, h1 lµ ®é cao líp Ecman trong khÝ quyÓn. §èi víi biÓn cã thÓ lÊy b»ng H2=
πD2, trong ®ã D2 lµ ®é s©u líp Ecman trong biÓn.
H×nh 2.1. S¬ ®å biÕn thiªn vËn tèc giã vµ dßng ch¶y tr«i trong c¸c líp biªn khÝ quyÓn
vµ ®¹i d−¬ng (kh«ng tu©n thñ theo tû lÖ kÝch th−íc) [2]: 1- giã ®Þa chuyÓn; 2- giã trong líp
biªn s¸t mÆt n−íc; 3- dßng ch¶y tr«i tÇng mÆt; z1i - ®é cao trong líp biªn khÝ quyÓn; z2i - ®é
s©u trong líp biªn ®¹i d−¬ng.
33
- S¬ ®å ph©n bè vËn tèc dßng ch¶y vµ giã trong líp biªn thÓ hiÖn trªn h×nh 2.1
trong ®ã c¸c c¸c ®¹i l−îng z11,z21...t−¬ng øng ®é cao trong khÝ quyÓn (1) vµ ®é s©u
trong biÓn (2).
H−íng cña dßng ch¶y tr«i trïng víi h−íng cña dßng ®Þa chuyÓn v× giã s¸t mÆt
®Êt lÖch vÒ bªn tr¸i giã ®Þa chuyÓn mét gãc π/4, cßn dßng ch¶y mÆt l¹i lÖch vÒ bªn
ph¶i so víi h−íng giã còng mét gãc π/4.
Th«ng th−êng hÖ sè giã ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
u +v
2 2
~ 2,610 −2 .
0 0
U +V
2 2
g g
Khi tÝnh ®Õn hiÖu øng cña tµ ¸p (barocline), cã thÓ biÕn ®æi c¸c c«ng thøc trªn
nh− sau:
U
R ∂ ln p V g R ∂ ln p
g
Do p = ρ1RTv, nªn =
=− , ,
f ∂x
f ∂y Tv
Tv
mÆt kh¸c tõ ph−¬ng tr×nh tÜnh häc, ta cã: p = - ρ1gz nªn
∂ ln p g
= ,
∂z RTv
cuèi cïng:
∂ ⎛ Ug ⎞ g ∂ ⎛ 1 ⎞
⎜ ⎟= ⎜ ⎟ , vµ
∂z ⎝ Tv ⎠ f ∂y ⎝ Tv ⎠
∂ ⎛ Vg ⎞ g ∂ ⎛ 1⎞
⎜ ⎟=− ⎜ ⎟.
∂z ⎝ Tv ⎠ f ∂x ⎝ Tv ⎠
Sau khi tÝch ph©n c¸c ph−¬ng tr×nh trªn ta thu ®−îc kÕt qu¶ sau:
1 ∂Tv
z
T gT
∫T
Ug = Ug v − v dz
Tv ( z1 ) ∂y
2
f v
z1
1 ∂Tv
z
T gT
∫T
Vg = Vg v + v dz , (2.9)
Tv ( z1 ) ∂y
2
f v
z1
trong ®ã Ug vµ Vg lµ h×nh chiÕu cña giã ®Þa chuyÓn lªn mÆt ph¼ng x0y t¹i ®é
cao z1.
34
- Trªn h×nh vÏ 2.2 thÓ hiÖn c¸c ®−êng cong ph©n bè : Ug = Ug + nz vµ
∂T
Vg = Vg + mz cho c¸c tr−êng hîp kh¸c nhau cña ph©n bè nhiÖt ®é .
∂x
H×nh 2.2. ¶nh h−ëng cña gradient nhiÖt ngang lªn ®−êng ®Çu tèc giã trong líp biªn
∂T ∂T ∂T ∂T ∂T ∂T ∂T ∂T
= = 0 , 2: = > 0 , 3: = < 0 , 4: > 0, < 0 vµ
khÝ quyÓn [1]. 1:
∂x ∂y ∂x ∂y ∂x ∂y ∂x ∂y
∂T ∂T
< 0, > 0.
5:
∂x ∂y
2.2.2. T−¬ng t¸c ®éng lùc c¸c líp biªn khi hÖ sè rèi biÕn ®æi.
Trong ®iÒu kiÖn hÖ sè rèi biÕn ®æi theo ®é cao vµ ®é s©u ta tiÕn hµnh xem xÐt
tr−êng hîp tæng qu¸t sau ®©y, cho r»ng hÖ sè rèi tû lÖ víi kÝch th−íc rèi vµ n¨ng
l−îng rèi:
Kv = l ε t ,
trong ®ã ε t n¨ng l−îng rèi vµ l - kÝch th−íc rèi. Nh− vËy, h−íng giã vµ vËn
tèc giã thu ®−îc sÏ phô thuéc vµo sè Rossby R0 :
U +V
2 2
g g
R0 = vµ tham sè ph©n tÇng S :
fz 0
35
- βδ θ
S= . (2.10)
U g +V g
2 2
f
H×nh 2.3. Phô thuéc gãc gi÷a c¸c h−íng giã mÆt ®Êt vµ ®Þa chuyÓn vµo sè Ro theo
Orlenco [1]: 1,2,3,4 - sè liÖu c¸c t¸c gi¶ kh¸c nhau; 5 - sè liÖu thùc nghiÖm trªn ®Êt liÒn; 6 -
trªn mÆt biÓn; c¸c sè - vËn tèc giã ®Þa chuyÓn, m/s
Quy luËt biÕn ®æi cña giã ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh 2.3 , phô thuéc vµo sè
Rossby (Ro). Cã thÓ ®−a ra nh÷ng ®Æc ®iÓm kh¸i qu¸t cña sù biÕn ®æi ®ã nh− sau:
- Khi vËn tèc giã t¨ng vµ ®é nh¸m z0 gi¶m, gãc α gi÷a h−íng giã ®Þa chuyÓn
vµ giã mÆt ®Êt gi¶m nh−ng vÉn lín h¬n 45°.
- Trªn biÓn, sù phô thuéc h−íng giã vµo vËn tèc giã m¹nh h¬n, nÕu trªn ®Êt
liÒn giã t¨ng th× gãc α gi¶m, trªn biÓn giã t¨ng th× α l¹i t¨ng, cã lÏ v× khi vËn tèc
giã t¨ng th× ®é nh¸m bÒ mÆt z0 còng t¨ng theo.
T¹i líp d−íi cña khÝ quyÓn, hÖ sè rèi Kν t¨ng lªn khi ®é cao t¨ng do kÝch th−íc
rèi l t¨ng, nh−ng b¾t ®Çu tõ mét ®é cao nµo ®Êy Kν gi¶m do gradient vËn tèc giã hay
sù ph©n líp cña vËn tèc gi¶m. ( Ta ®· biÕt n¨ng l−îng rèi phô thuéc vµo sù ph©n líp
cña vËn tèc giã).
36
- §é cao n¬i cã gi¸ trÞ cùc ®¹i cña hÖ sè rèi Kν phô thuéc vµo vËn tèc giã , vµo
®é æn ®Þnh cña khÝ quyÓn vµ vµo ®é nh¸m cña mÆt tr¶i theo quy luËt:
- giã t¨ng th× ®é cao nµy t¨ng,
- ®é æn ®Þnh t¨ng th× ®é cao nµy gi¶m,
- z0 t¨ng th× ®é cao t¨ng.
2.3. Sãng giã lµ kÕt qu¶ t−¬ng t¸c biÓn - khÝ quyÓn
2.3.1. Sù ph¸t sinh vµ ph¸t triÓn cña sãng giã trªn mÆt biÓn.
Trªn mÆt biÓn, do c¸c nhiÔu ®éng cña ¸p suÊt khÝ quyÓn vµ giã h×nh thµnh c¸c
dao ®éng cña mÆt n−íc ®−îc gäi lµ sãng trªn mÆt biÓn. Sãng trªn mÆt biÓn (sãng
mÆt) cã chu kú nhá h¬n 10 -15 gi©y vµ b−íc sãng tõ vµi chôc ®Õn vµi tr¨m mÐt lµ
sãng giã ®−îc h×nh thµnh do t¸c ®éng trùc tiÕp vµ t¹i chç cña giã. Sãng giã h×nh
thµnh ë khu vùc kh¸c vµ lan truyÒn ®Õn vïng biÓn quan tr¾c ®−îc gäi lµ sãng lõng.
Sãng cã chu kú lín h¬n cã thÓ lµ sãng ®Þa chÊn, sãng triÒu, v.v.. ®−îc gäi chung lµ
sãng dµi do cã b−íc sãng lín.
Sãng giã th«ng th−êng lan truyÒn theo h−íng giã thæi. Nguyªn nh©n chñ yÕu
h×nh thµnh lo¹i sãng nµy lµ do t¸c ®éng cña øng suÊt trªn mÆt biÓn. Nh÷ng øng suÊt
nµy bao gåm øng suÊt ph¸p tuyÕn hay ¸p suÊt theo h−íng vu«ng gãc mÆt n−íc vµ
øng suÊt tiÕp tuyÕn liªn quan tíi lùc kÐo trªn mÆt n−íc.
Trong tr−êng hîp giã thæi nhanh h¬n sãng, Jeffreys ®· ®−a ra c¸c chØ tiªu ph¸t
triÓn cña sãng giã nh− sau:
sρ'(U-c)2c > 4µg (2.11 )
U - vËn tèc giã, c - vËn tèc sãng, th«ng th−êng vËn tèc giã lín h¬n vËn tèc
sãng, µ - hÖ sè nhít ®éng häc, ρ'= (ρa/ρw), s - hÖ sè trë kh¸ng d¹ng sãng, vÕ tr¸i cña
(2.11) ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i khi U = 3c.
VËn tèc giã nhá nhÊt cã kh¶ n¨ng lµm ph¸t sinh sãng cã thÓ x¸c ®Þnh theo
c«ng thøc sau:
1/ 3
⎛ µg ⎞
Umin = 3 ⎜ ⎟ .
⎝ sρ ' ⎠
Víi µ = 1,8 10-6 m2s-1, g= 9,81 m .s-2, ρ'= 1,29 10-3 kg.m3, ta cã Umin = 0,73 s1/3
m/s, nÕu s =0,27 th× Umin = 1,1 m/s.
37
- ChØ tiªu ph¸t triÓn chung cña sãng ®−îc tÝnh trªn c¬ së cho r»ng tæng c¸c dßng
n¨ng l−îng do øng suÊt ph¸p tuyÕn vµ tiÕp tuyÕn lín h¬n t¶n m¸t n¨ng l−îng do
nhít ph©n tö:
2Cu ρ' U2c+sρ'(U-c)2c > 4µg (2.12)
Nh− vËy, sãng vÉn cã thÓ ph¸t triÓn ngay khi vËn tèc sãng lín h¬n vËn tèc giã.
Bªn c¹nh lý thuyÕt øng suÊt ph¸t triÓn sãng ng−êi ta cßn ®−a ra c¸c lý thuyÕt kh¸c
nh− céng h−ëng trong líp biªn s¸t mÆt.
2.3.2. Dù b¸o sãng giã trªn mÆt biÓn.
Do ®é cao vµ tÇn sè sãng trªn mÆt biÓn mang tÝnh ngÉu nhiªn, nªn ®Ó tÝnh to¸n
vµ dù b¸o chóng cÇn thiÕt sö dông c«ng cô ph©n tÝch thèng kª, c¸c gi¸ trÞ cÇn tÝnh
bao gåm c¸c ®Æc tr−ng sãng c¬ b¶n vµ phæ sãng. C¸c ®Æc tr−ng thèng kª c¬ b¶n cña
sãng gåm cã ®é cao sãng c¬ b¶n, ®é cao trung b×nh vµ tÇn sè sãng t−¬ng øng. §é
cao sãng c¬ b¶n (hay sãng ®Æc tr−ng Hs lµ ®é cao trung b×nh cña 1/3 sè ®é cao sãng
lín nhÊt. §é cao sãng trung b×nh H th−êng lín h¬n ®é cao sãng ®Æc tr−ng, vµ mèi
liªn hÖ gi÷a chóng nh− sau:
Hs = 1,7 H
§é cao sãng phô thuéc c¬ b¶n vµo vËn tèc giã V vµ ®µ sãng X, tÇn sè cña sãng
còng phô thuéc vµo hai ®Æc tr−ng ®ã. C¸c h×nh 2.4a,b cho ta c¸c to¸n ®å tÝnh ®é cao
vµ chu kú sãng phô thuéc vµo vËn tèc giã vµ ®µ sãng.
H×nh 2.4. Phô thuéc ®é cao sãng (Hmax(10m), a) vµ tÇn sè sãng (TS, b) vµo vËn tèc
giã, thêi gian giã t¸c ®éng vµ ®µ sãng, 1 - chu kú sãng chÝnh, 2- thêi gian t¸c ®éng cña
sãng, vËn tèc : h¶i lý/ giê; ®µ sãng : h¶i lý.
Trªn c¬ së tÝnh to¸n n¨ng l−îng cña sãng , cã thÓ x©y dùng mèi t−¬ng quan
gi÷a ®é cao, chu kú sãng vµ n¨ng l−îng cña nã:
38
- Hs = k Ε , k = 2,83.
2
∞
∫ [ A(ω )] dω , trong ®ã ω =(2π/T) tÇn sè sãng.
E=
0
Biªn ®é sãng A ®−îc xem b»ng hai lÇn ®é cao sãng.
B»ng c¸ch gi¶i ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n¨ng l−îng sãng ng−êi ta thiÕt lËp c¸c
m« h×nh dù b¸o sãng cho vïng n−íc s©u vµ kÕt hîp tÝnh to¸n khóc x¹, ph¶n x¹ sãng
tÝnh to¸n sãng vïng ven bê vµ n−íc n«ng.
2.3.3. Sãng ®æ.
Theo Stokes th× sãng b¾t ®Çu ®æ khi gãc ®Ønh sãng α (h×nh 2.5) nhá h¬n 120°,
hay t−¬ng øng ®é nhän (hay ®é uèn) cña sãng lín h¬n hoÆc b»ng 1/7 ( H/λ ≥ 1/7).
Ph©n tÝch c«ng thøc tÝnh to¸n vËn tèc truyÒn sãng theo ®é s©u vµ c¸c ®Æc tr−ng kh¸c
cña sãng cã thÓ gi¶i thÝch ®−îc hiÖn t−îng sãng ®æ.
H×nh 2.5. D¹ng sãng troxoide, α - gãc ®Ønh sãng.
Tõ c«ng thøc tÝnh vËn tèc truyÒn sãng c:
g λ 2π D s
c2 = , víi Ds lµ ®é s©u,
th
2π λ
khi Ds
- gi¶m theo v× theo c«ng thøc tÝnh b−íc sãng λ = cT vµ nh− vËy H/λ còng t¨ng lªn
dÉn tíi viÖc sãng bÞ ®æ. T¹i c¸c khu vùc ngoµi kh¬i, sãng bÞ ®æ do nguyªn nh©n ®Ønh
sãng dÞch chuyÓn nhanh h¬n vµ v−ît ®¸y sãng.
2.3.4. ¶nh h−ëng cña ph©n tÇng khÝ quyÓn lªn ph¸t triÓn sãng.
T¸c ®éng cña ph©n tÇng khÝ quyÓn lªn ph¸t triÓn sãng chñ yÕu th«ng qua biÕn
®æi vËn tèc giã trªn biÓn trong líp khÝ quyÓn s¸t mÆt. Trªn b¶ng 2.1. ®−a ra tû lÖ
gi÷a vËn tèc giã t¹i ®é cao 10 mÐt vµ t¹i c¸c tÇng kh¸c nhau phô thuéc vµo ®é chªnh
lÖch nhiÖt ®é n−íc - kh«ng khÝ.
XÐt tr−êng hîp vËn tèc giã t¹i ®é cao 2 m: khi ®é ph©n tÇng æn ®Þnh sÏ cã gi¸
trÞ lín h¬n khi ®é ph©n tÇng kh«ng æn ®Þnh tíi h¬n 30% so víi cïng mét gi¸ trÞ vËn
tèc trªn 10 mÐt. Trong c¸c tÝnh to¸n sãng, ng−êi ta th−êng chØ sö dông vËn tèc giã
trªn 10 m, ®iÒu ®ã lµm xuÊt hiÖn mét sai sè ®¸ng kÓ so víi tÝnh to¸n theo vËn tèc giã
t¸c ®éng thùc lªn mÆt biÓn. §Ó tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng nµy, ng−êi ta ®· ®−a ra c¸c møc
hiÖu chØnh sãng theo chªnh lÖch nhiÖt ®é n−íc - kh«ng khÝ.
B¶ng 2.1. Phô thuéc gi÷a vËn tèc giã t¹i c¸c ®é cao vµ ®é æn ®Þnh cña khÝ quyÓn
Tr¹ng TÇng ®o (m)
th¸i
∆T
°C
khÝ 1 2 4 6 8 10 20 30
quyÓn
- Dßng ch¶y tr«i h×nh thµnh do t¸c ®éng cña giã trªn mÆt biÓn th«ng qua qu¸
tr×nh truyÒn n¨ng l−îng giã cho n−íc biÓn d−íi c¸c h×nh thøc sau:
- N¨ng l−îng vµ øng suÊt cña sãng trªn mÆt biÓn t¹o nªn dßng ch¶y. Tõ sãng
ng¾n chuyÓn sang sãng dµi, chuyÓn ®éng ngang ®−îc lÊy tõ thµnh phÇn cña vËn tèc
quü ®¹o (h×nh 2.6).
- Nguyªn nh©n chÝnh cña dßng ch¶y lµ do øng suÊt tiÕp tuyÕn:
τ = ρCuv2
H×nh 2.6. Quü ®¹o liªn tôc cña c¸c h¹t n−íc trong sãng träng tr−êng trªn mÆt biÓn.
2.4.2. Lý thuyÕt Ecman cña dßng ch¶y giã
Ecman cho r»ng ma s¸t cña giã trªn mÆt biÓn lµ lùc duy nhÊt t¹o nªn dßng
ch¶y vµ ma s¸t gi÷a c¸c líp n−íc lµ nguyªn nh©n chÝnh dÉn ®Õn viÖc c¸c líp n−íc
d−íi chuyÓn ®éng theo.
Tõ ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng rèi gi¶ thiÕt gi¶i cho tr−êng hîp biÓn ®ång nhÊt
s©u v« h¹n vµ kh«ng giíi h¹n theo ph−¬ng n»m ngang, giã vµ øng suÊt giã æn ®Þnh
hoµn toµn. Chän trôc y theo h−íng øng suÊt giã.
Tõ hÖ ph−¬ng tr×nh :
∂ ∂V 1 ∂P
− f .U =
Kv
∂z ∂z ρ ∂y
(2.13)
∂ ∂U 1 ∂P
+ f .V =
Kv
∂z ∂z ρ ∂x
41
- Ta cã lêi gi¶i :
πz πz
U =Uo. exp(− ) cos(45 0 − )
Df Df
(2.14)
πz πz
V =Uo. exp(− ) sin( 45 −
0
)
Df Df
trong ®ã Uo tèc ®é dßng ch¶y trªn mÆt.
Cã thÓ x¸c ®Þnh Uo theo øng suÊt giã :
τ
Uo =
ρ v 2.Kv.Ω. sin ϕ
Df : ®é s©u mµ tõ ®ã ¶nh h−ëng cña dßng ch¶y mÆt ®−îc xem nh− kh«ng ®¸ng
kÓ, ®¹i l−îng nµy cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
π2Kv
Df =
2
Ω.sin ϕ
H×nh 2.7. BiÕn thiªn dßng ch¶y tr«i theo ®é s©u.
T¹i ®é s©u z = Df :
Uo
U =U o .e −π ≈
23
42
- Df ®−îc gäi lµ ®é s©u ma s¸t.
Dßng ch¶y thu ®−îc trªn mÆt biÓn huíng mét gãc 45o so víi h−íng giã vµ
quay vÒ bªn ph¶i theo sù gia t¨ng cña ®é s©u t¹o nªn ®−êng xo¾n èc Ecman cña c¸c
vÞ trÝ ®Çu tèc (h×nh 2.7).
H−íng cña vÐc t¬ dßng n−íc vËn chuyÓn tæng céng t¹o mét gãc 900 so víi
h−íng giã.
§èi víi vïng biÓn n«ng th× gãc gi÷a h−íng giã vµ dßng ch¶y mÆt nhá h¬n 45o .,
víi ®é s©u biÓn z = d th× gãc ®ã ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
2 πd 2 πd
− Sin
Sh
Df Df
tan gΨ = (2.15)
2 πd 2 πd
+ Sin
Sh
Df Df
NÕu d/Df Df th× ψ
Ýt lÖch khái 45o v× sh(2πd/Df) t¨ng nhanh trong khi sin(d/Df) < 1 (h×nh 2.8).
H×nh 2.8.CÊu tróc th¼ng ®øng cña dßng ch¶y tr«i trong biÓn s©u h÷u h¹n - h×nh chiÕu
c¸c vÐc t¬ dßng ch¶y trªn mÆt ngang (theo Ecman). C¸c ®−êng d=2,5Df vµ d=1,25Df trïng
nhau, ngo¹i trõ phÇn ng¾t qu·ng ë c¸c líp trªn.
43
- §èi víi dßng ch¶y trong líp ®¸y th× vËn tèc gi¶m theo hµm sè mò e cña ®é s©u
vµ dßng ch¶y toµn phÇn quay dÇn vÒ bªn tr¸i. Lý thuyÕt Ecman còng gi¶i thÝch ®−îc
hiÖn t−îng chuyÓn h−íng giã trong líp biªn khÝ quyÓn.
2.4.3. N−íc tråi - øng dông lý thuyÕt Ecman
Do dßng ch¶y lÖch khái h−íng giã ( b¾c b¸n cÇu vÒ bªn ph¶i vµ nam b¸n cÇu
vÒ bªn tr¸i) nªn dßng ch¶y h−íng däc bê dÉn tíi hiÖn t−îng n−íc rót tõ bê vµ n−íc
tÇng s©u d©ng lªn trªn mÆt biÓn lµm cho nhiÖt ®é n−íc t¹i khu vùc nµy gi¶m, tèc ®é
th¼ng ®øng ë ®©y ~ 10-4 cm/s
Sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña sinh vËt do hiÖn t−îng giµu c¸c chÊt dinh d−ìng
®−îc mang tõ c¸c tÇng n−íc s©u lªn mÆt biÓn cã ý nghÜa lín cho c«ng nghiÖp ®¸nh
c¸ t¹i c¸c vïng cã ho¹t ®éng n−íc tråi. Trªn thÕ giíi c¸c vïng ven bê Pª ru , Ghi nª
lµ nh÷ng thÝ dô ®Æc tr−ng, ë ViÖt nam, vïng n−íc tråi Ninh thuËn-B×nh ThuËn còng
t¹o ra vïng cã n¨ng suÊt c¸ vµ c¸c h¶i s¶n cao.
Khi hiÖn t−îng n−íc tråi gi¶m c−êng ®é th× nhiÖt ®é t¨ng cã thÓ lµm cho c¸
chÕt, ®iÒu nµy th−êng xÈy ra ë vïng biÓn Pª ru trong c¸c th¸ng cuèi n¨m vµ hiÖn
t−îng nµy ngµy nay ®−îc gäi theo c¸i tªn El - Nino.
2.4.4. N−íc d©ng b·o
Khi trªn mÆt biÓn cã xo¸y thuËn th× ¸p suÊt khÝ quyÓn gi¶m dÉn tíi viÖc n©ng
cao mùc n−íc. Khi xo¸y thuËn ®i qua, ¸p suÊt khÝ quyÓn trªn mÆt biÓn t¨ng lªn vµ
mùc n−íc tôt xuèng. Nh− vËy, khi xo¸y thuËn ®i qua trªn biÓn th−êng dÉn theo qu¸
tr×nh n©ng vµ h¹ mùc n−íc biÓn. Theo quy luËt tÜnh häc, sù biÕn ®æi ¸p suÊt khÝ
quyÓn kho¶ng 1mb lµm thay ®æi 1 cm mùc n−íc. Quy luËt biÕn ®æi nµy cã thÓ viÕt
trong d¹ng : ∆H = K( Pa - Pa),
trong ®ã Pa : ¸p suÊt trung b×nh cña khÝ quyÓn , k = 1/ρwg.
Trong nhiÒu tr−êng hîp nÕu sù biÕn ®æi ¸p suÊt kh«ng lín th× mùc n−íc d©ng
lªn chñ yÕu do giã. Giã lµm cho n−íc mÆt chuyÓn ®éng theo h−íng giã vµ khi gÆp
bê th× cã thÓ bÞ n©ng lªn hoÆc h¹ xuèng phô thuéc vµo gãc gi÷a giã vµ ®−êng bê.
Nh− vËy sù d©ng rót mùc n−íc liªn quan tíi hai thµnh phÇn: do øng suÊt tiÕp tuyÕn
cña giã vµ do ¸p suÊt. T¹i c¸c vïng n−íc n«ng ven bê, giã ®ãng vai trß quan träng
h¬n c¶ trong sù biÕn ®æi cña mùc n−íc.
44
- 2.5. ¶nh h−ëng cña khÝ quyÓn lªn chÕ ®é nhiÖt n−íc mÆt
biÓn.
Nh− ®· tr×nh bµy ë trªn, cÊu tróc nhiÖt th¼ng ®øng bao gåm 3 líp c¬ b¶n (h×nh
2.9), trong ®ã líp ho¹t ®éng chÞu t¸c ®éng m¹nh mÏ cña c¸c t¸c ®éng khÝ quyÓn.
NhiÖt ®é n−íc ®−îc tÝnh theo ph−¬ng tr×nh dÉn nhiÖt víi ®iÒu kiÖn biªn trªn mÆt thÓ
hiÖn b»ng ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt. Tuy nhiªn do ¶nh h−ëng cña sù kh«ng ®ång
nhÊt theo kh«ng gian cïng víi ®é chÝnh x¸c thÊp cña c¸c phÐp tÝnh to¸n ®éng lùc
trong líp ho¹t ®éng trªn cña biÓn nªn viÖc tÝnh to¸n nhiÖt ®é n−íc th−êng kh«ng
tho¶ m·n yªu cÇu.
Cã thÓ sö dông ph−¬ng tr×nh truyÒn nhiÖt trong d¹ng tæng qu¸t ®Ó ®¸nh gi¸
møc ®é ¶nh h−ëng cña c¸c yÕu tè khÝ quyÓn lªn nhiÖt ®é n−íc biÓn.
H×nh 2.9.Ph©n bè ®Æc tr−ng cña nhiÖt ®é n−íc biÓn theo ®é s©u
®é s©u: mÐt; nhiÖt ®é : °C.
Tõ ph−¬ng tr×nh :
∂(ρθ) ∂(ρθVi) ∂2θ I
+ − κ tρ 2 = t (2.16)
∂t ∂x i ∂x i Cp
45
- dQp dB
Trong ®ã I t = − + D - tæng nhiÖt l−îng biÓn ®æi do chuyÓn ®æi pha,
dt dz
c©n b»ng bøc x¹ vµ t¶n m¸t n¨ng l−îng.
LÊy tÝch ph©n tõ 0 ®Õn ®é s©u h ta cã :
∂θ ∂θ ⎤
h
⎡
∫ ρC dz = B 0 + H + LE − ρC p ⎢ wθ + w , θ , − κ i ⎥ −
∂t ∂z ⎦ h
p
⎣
0
(2.17)
h
− ∫ ρC p ∇ 2 (θV + θ , V , )dz
n
0
Trong ®ã ∇2 thµnh phÇn theo ph−¬ng ngang cña to¸n tö Laplace.
n
Ba thµnh phÇn ®Çu vÕ ph¶i cho ta phÇn nhiÖt bøc x¹ tia, trao ®æi nhiÖt rèi vµ
nhiÖt ho¸ h¬i.
Thµnh phÇn tiÕp theo cho ta thÊy phÇn nhiÖt trao ®æi gi÷a tÇng h vµ tÇng n−íc
d−íi cho kÕt qu¶ dßng th¼ng ®øng, dßng nhiÖt rèi vµ nhiÖt ph©n tö, thµnh phÇn cuèi :
trao ®æi nhiÖt ngang (b×nh l−u) do dßng ch¶y vµ trao ®æi rèi. Trong b¶ng 2.1. d−íi
®©y ®−a ra mét sè gi¸ trÞ trung b×nh c¸c thµnh phÇn c©n b»ng nhiÖt ë mét sè ®íi vÜ
tuyÕn cho thÊy vai trß kh¸c nhau cña c¸c thµnh phÇn (kj/cm2n¨m)
B¶ng 2.1. C¸c thµnh phÇn c¸n c©n nhiÖt trªn c¸c ®íi vÜ tuyÕn
ϕ0 N 40-30 30-20 20-10 10-0 Tæng
B0 347 474 448 481 343
LE -360 -440 -414 -334 -310
H -54 -38 -25 -17 -33
Fb 67 4 -59 -130 0
DÔ dµng thÊy vai trß bøc x¹ tia ®¶m nhËn nguån nhiÖt chñ yÕu t¹i vïng xÝch
®¹o vµ nhiÖt ®íi, ë vïng vÜ ®é cao h¬n nguån nhiÖt bæ sung sÏ lµ dßng nhiÖt b×nh
l−u. Trong toµn n¨m, dßng nhiÖt rèi h−íng tõ ®¹i d−¬ng vµo khÝ quyÓn nh−ng mïa
hÌ cã thÓ cã h−íng ng−îc l¹i khi c¸c khèi khÝ nãng tõ lôc ®Þa ®i ra biÓn.
Dßng nhiÖt bøc x¹ chØ hÊp thô trong mét líp n−íc máng chñ yÕu trong ®é dµy
kho¶ng 1 mÐt, sù gia t¨ng cña gradien nhiÖt ®é sÏ lµm t¨ng dßng nhiÖt rèi dÉn tíi
gi¶m chªnh lÖch nhiÖt trong toµn líp n−íc.
46
- Kh¸c víi líp kh«ng khÝ, trong líp n−íc bÒ mÆt kh«ng cã tÝnh bÊt biÕn cña
dßng nhiÖt theo ®é s©u. Dßng nhiÖt tæng céng cã cùc ®¹i ë 1,2 mÐt tõ mÆt. Qu¸ tr×nh
®èi l−u t¹o nªn sù ph©n bè l¹i dßng nhiÖt trong toµn líp n−íc ®Õn ®é s©u 16 - 18 mÐt
trong mét ngµy ®ªm.
¶nh h−ëng cña dßng nhiÖt hiÖn th−êng kh«ng lín v× kh«ng khÝ cã nhiÖt dung
bÐ nªn nªn líp kh«ng khÝ s¸t mÆt biÓn cã nhiÖt ®é gÇn víi nhiÖt ®é n−íc biÓn.
Dßng nhiÖt Èn do bèc h¬i cã mét vai trß ®¸ng kÓ ®èi víi nhiÖt ®é n−íc, so víi
¶nh h−ëng cña dßng bøc x¹ th× bèc h¬i kh«ng g©y ra biÕn tr×nh ngµy ®ªm lín vµ cã
kh¶ n¨ng lµm gi¶m biªn ®é ngµy ®ªm v× ban ngµy n−íc bèc h¬i lµm nhiÖt ®é gi¶m
m¹nh.
Giã g©y t¸c ®éng ®Õn nhiÖt ®é th«ng qua x¸o trén ®éng lùc, x¸o trén ®èi l−u
do gia t¨ng bèc h¬i vµ dßng nhiÖt hiÖn.
Theo ®¸nh gi¸ cña Levastu vµ Hale ë vïng nhiÖt ®íi khi giã mïa cÊp 0-2, vµo
mïa hÌ, biªn ®é ngµy cã thÓ ®¹t tíi 1.50C. Vµo mïa ®«ng, biªn ®é cã thÓ nhá h¬n
mét Ýt nh−ng còng cßn ®¸ng kÓ.
B·o nhiÖt ®íi t¹o ra c¸c dÞ th−êng nhiÖt trªn mÆt biÓn. GÇn t©m b·o, øng suÊt
giã t¹o ra ph©n kú dßng ch¶y mÆt vµ g©y nªn hiÖn t−îng n−íc tÇng s©u x©m nhËp lªn
tÇng trªn t−¬ng tù n−íc tråi (upwelling) ven bê. B·o ®i qua sÏ g©y nªn mét vÖt n−íc
l¹nh trªn mÆt. Theo kÕt qu¶ kh¶o s¸t cña nhiÒu t¸c gi¶ th× b·o lín cã thÓ t¹o dßng
n−íc tråi tõ ®é s©u 60 mÐt trong vïng b¸n kÝnh 60 km tõ t©m b·o vµ nhiÖt ®é n−íc
bÒ mÆt cã thÓ gi¶m xuèng tíi 50C (h×nh 2.10).
Ngoµi ph¹m vi 100 km sÏ cã héi tô n−íc vµ g©y ra hiÖn t−îng n−íc ch×m
(downwelling) cã thÓ ®¹t tíi ®é s©u 80 - 100 mÐt. Gi÷a vïng upwelling vµ
downwelling lµ vïng cã x¸o trén m¹nh nªn nhiÖt ®é n−íc biÓn còng bÞ gi¶m mét
c¸ch ®¸ng kÓ.
DÞ th−êng nhiÖt ®é n−íc mÆt biÓn h×nh thµnh do t¸c ®éng cña b·o cã thÓ ®−îc
duy tr× trong mét vµi tuÇn lÔ.
Theo c¬ chÕ vËt lý cña qu¸ tr×nh cung cÊp nhiÖt l−îng tõ mÆt biÓn, cã thÓ h×nh
dung tíi viÖc gi¶m c−êng ®é cña c¸c c¬n b·o tiÕp theo ®i qua khu vùc nµy do sù
gi¶m tr÷ l−îng nhiÖt biÓn, tuy nhiªn ®iÒu nµy cßn phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn khÝ quyÓn
ë phÝa trªn t©m b·o (khÝ quyÓn tÇng gi÷a), t¸c nh©n chñ yÕu lµm gi¶m ¶nh h−ëng
cña sù gi¶m nhiÖt biÓn lªn b·o. Theo Ramage th× trªn khu vùc c¸c r·nh ¸p thÊp cËn
xÝch ®¹o (n¬i cã kh¶ n¨ng h×nh thµnh b·o) Ýt khi quan s¸t thÊy b·o xuÊt hiÖn ë c¸c
vïng n−íc bÞ lµm l¹nh do b·o ®i qua.
47
nguon tai.lieu . vn
