Đánh giá xu thế biến động của độ cao và chu kỳ sóng tại khu vực vịnh Bắc Bộ thuộc vùng biển ven bờ Việt Nam

Nghiên cứu này tập trung vào việc tính toán, đánh giá xu thế biến đổi độ cao và chu kỳ sóng có nghĩa tại 05 điểm đại diện trên vịnh Bắc Bộ, cách bờ biển Việt Nam khoảng 24 hải lý (44 km). Việc tính toán xu thế được dựa trên các kết quả tính toán trường sóng trong 20 năm (2000–2019) ở khu vực Vịnh Bắc Bộ bằng mô hình SWAN sau khi đã kiểm định với số liệu quan trắc.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá xu thế biến động của độ cao và chu kỳ sóng tại khu vực vịnh Bắc Bộ thuộc vùng biển ven bờ Việt Nam Bài báo khoa học Đánh giá xu thế biến động của độ cao và chu kỳ sóng tại khu vực vịnh Bắc Bộ thuộc vùng biển ven bờ Việt Nam Hoàng Trung Thành1, Nguyễn Trung Thành2* 1 Viện Nghiên cứu Biển và Hải đảo, Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam; thanhphutho2002@gmail.com 2 Trung tâm Quy hoạch và Điều tra tài nguyên – môi trường biển khu vực phía Bắc, Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam; thanhnt2212@gmail.com *Tác giả liên hệ: thanhnt2212@gmail.com; Tel.: +94–904695966 Ban biên tập nhận bài: 23/11/2021; Ngày phản biện xong: 30/12/2021; Ngày đăng bài: 25/2/2022 Tóm tắt: Nghiên cứu này tập trung vào việc tính toán, đánh giá xu thế biến đổi độ cao và chu kỳ sóng có nghĩa tại 05 điểm đại diện trên vịnh Bắc Bộ, cách bờ biển Việt Nam khoảng 24 hải lý (44 km). Việc tính toán xu thế được dựa trên các kết quả tính toán trường sóng trong 20 năm (2000–2019) ở khu vực Vịnh Bắc Bộ bằng mô hình SWAN sau khi đã kiểm định với số liệu quan trắc. Các kết quả tính toán tại 05 điểm này cho thấy các yếu tố sóng đều có xu hướng gia tăng, trong đó độ cao sóng có nghĩa cực đại trung bình các tháng trong năm gia tăng trong khoảng từ 0,0026 m/năm đến 0,0285 m/năm, độ cao sóng có nghĩa trung bình năm gia tăng trong khoảng từ 0,0004 m/năm đến 0,0046 m/năm, chu kỳ sóng có nghĩa trung bình năm gia tăng trong khoảng từ 0,0003 s/năm đến 0,0176 s/năm. Từ khoá: Mô hình SWAN; Xu thế biến đổi độ cao và chu kỳ sóng; Vịnh Bắc Bộ. 1. Mở đầu Các yếu tố hải văn nói chung và sóng biển nói riêng có tác động mạnh đến các công trình trên và ven biển, các phương tiện giao thông đường biển, các hoạt động kinh tế trên biển. Chính vì vậy từ lâu sóng biển đã được nghiên cứu trên nhiều phương diện khác nhau. Việc phân tích, đánh giá xu thế biến đổi các yếu tố sóng đã được nghiên cứu ở nhiều nơi trên thế giới. Từ năm 1970, Waldel đã tập trung vào việc phân tích sự thay đổi của chế độ sóng khí hậu ở Bắc Đại Tây Dương, thông qua số liệu độ cao sóng của 09 trạm đo từ năm 1950–1967, [1] cho rằng có sự thay đổi đáng kể về độ cao sóng trung bình giữa các năm. Trong những năm tiếp theo, cũng có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá xu thế thay đổi độ cao sóng, các kết quả nghiên cứu cho thấy xu thế tăng đối với cả độ cao sóng trung bình và độ cao sóng cực trị ở hầu hết các đại dương trên thế giới [2–9]. Ở Biển Đông, cũng có một số nghiên cứu đối với xu thế biến đổi độ cao sóng có nghĩa, trong đó ở khu vực giữa Biển Đông độ cao sóng Hs90 có tốc độ tăng trung bình khoảng 0,011 m/năm, độ cao sóng có nghĩa trung bình có xu thế tăng trung bình khoảng 0,0152m/năm giai đoạn 1988 đến 2011 [10–12]. Ở Việt Nam, việc nghiên cứu tính toán dự báo sóng cũng đã được quan tâm nghiên cứu, đặc biệt là việc áp dụng mô hình SWAN trong các tính toán ở khu vực Biển Đông [13–14]. Việc nâng cao độ chính xác của mô hình thông qua việc áp dụng các công cụ hiện đại như việc hiệu chỉnh mô hình tự động [15], hay áp dụng đồng hóa số liệu cũng đã được quan tâm nghiên cứu [16–18]. Tuy nhiên, việc đánh giá xu thế biến đổi độ cao sóng ở khu vực ven bờ Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 734, 78-87; doi:10.36335/VNJHM.2022(734).78-87 http://tapchikttv.vn/ Tạp chí Khí tượng Thủy văn 2022, 734, 78-87; doi:10.36335/VNJHM.2022(734).78-87 79 Việt Nam nói chung và khu vực Vịnh Bắc Bộ nói riêng vẫn chưa được quan tâm đúng mức. Vì vậy, nghiên cứu này tiến hành mô phỏng trường sóng ở khu vực Vịnh Bắc Bộ trong 20 năm (2000–2019) và trích ra các điểm ở vùng ven biển Việt Nam nhằm đánh giá xu thế biến động của độ cao sóng từ đó thấy được tác động của biến đổi khí hậu tới khu vực này. 2. Phương pháp và số liệu tính toán 2.1. Mô hình sóng và số liệu đầu vào Nghiên cứu sử dụng mô hình tính sóng SWAN phiên bản 41.10 để tính toán mô phỏng trường sóng. Đây là mô hình tính toán sóng thế hệ ba [19], tính toán phổ sóng hai chiều bằng cách giải phương trình cân bằng tác động sóng có tính tới sự lan truyền sóng từ vùng nước sâu vào vùng nước nông ven bờ, đồng thời trao đổi năng lượng với gió thông qua hàm nguồn cùng với sự tiêu tán năng lượng sóng [20–21]. Trong mô hình SWAN các sóng được mô tả bằng phổ mật độ tác động sóng hai chiều. Phương trình cân bằng phổ mật độ tác động cơ bản được sử dụng trong những điều kiện phi tuyến cao. Trong mô hình SWAN phổ mật độ tác động N(σ,) được chú ý hơn bởi vì, khi có mặt dòng chảy mật độ tác động được bảo toàn trong khi phổ mật độ năng lượng thì không [22]. Các biến độc lập là tần số σ và hướng sóng . Mật độ tác động được tính bằng mật độ năng lượng chia cho tần số. Địa hình là yếu tố quan trọng bậc nhất của mô hình thủy động lực nói chung và tính toán sóng nói riêng. Độ chính xác của mô hình phụ thuộc rất lớn vào số liệu địa hình, đặc biệt là vùng ven bờ. Chính vì vậy việc thu thập và xử lý số liệu địa hình đóng vai trò quan trọng, để đảm bảo độ chính xác của địa hình, nhóm nghi ...