Luận án tiến sỹ hải dương học nghiên cứu mô phỏng chế độ thủy văn và hoàn lưu vị

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------------- Hà Thanh Hương NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ THỦY VĂN VÀ HOÀN LƯU VỊNH BẮC BỘ Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 62440228 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HẢI DƯƠNG HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS. Đinh Văn Mạnh HÀ NỘI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những kết quả viết chung với các tác giả khác đã được các đồng tác giả cho phép khi đưa vào luận án. Các kết quả của luận án là mới và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả Hà Thanh Hương LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy GS. Thầy đã dạy tôi những bài học đầu tiên về Hải dương học hướng dẫn tôi từ khi tôi tiếp cận những khái niệm về khoa học biển. Luận án này không thể hoàn thành nếu không có sự hướng dẫn kiên trì, tận tâm của Thầy. Đối với tôi, Thầy như người cha luôn mong mỏi đứa con trưởng thành trong khoa học và trong cuộc sống.

Một lần nữa tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy và gia đình. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy PGS.TS Đinh Văn Mạnh. Thầy là người luôn đưa ra những góp ý giúp tôi tiến bộ trong suốt quá trình học tập cũng như trong lúc làm luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô đã và đang công tác tại Bộ môn Khoa học và Công nghệ Biển và các nghiên cứu sinh đã có nhiều giúp đỡ, chia sẻ với tôi trong khoa học cũng như trong cuộc sống.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, phòng Sau đại học, các phòng ban chức năng, đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu sinh. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Khí tượng- Thủy văn- Hải dương học đã tạo điều kiện cho tôi trong công tác để tôi có thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bố, mẹ, chồng và con gái đã chia sẻ, động viên tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu để tôi có thể hoàn thành luận án này. CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT WOA: World Ocean Atlas MODAS: Modular Ocean Data Assimilation System LOWESS: Locally Weighted Scatter plot Smooth T/P: TOPEX/ POSEIDON 3D: 3 chiều CTD : Conductivity Temperature Depth profiler STD: Salinity Temperature Depth profiler SST: Sea Surface Temperature SSS: Sea Surface Salinity DOM: Dissolved Organic Matter GHER: Geo-Hydrodynamic Environment Research CODAS: Common Ocean Data Access System MỤC LỤC MỞ ĐẦU.

9 Chương 1: TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CÁC TRƯỜNG THỦY VĂN VÀ HOÀN LƯU KHU VỰC VỊNH BẮC BỘ VÀ BIỂN ĐÔNG. Các nghiên cứu về các trường thủy văn và hoàn lưu khu vực Biển Đông. Các nghiên cứu Vịnh Bắc Bộ. Quy trình phân tích và mô phỏng cấu trúc 3 chiều nhiệt muối và hoàn lưu Vịnh Bắc Bộ .27 Chương 2: MODUL PHÂN TÍCH SỐ LIỆU VÀ MÔ HÌNH THỦY ĐỘNG LỰC 3 CHIỀU GHER.

Modul phân tích số liệu. Cơ sở dữ liệu nhiệt độ, độ muối. Phương pháp phân tích số liệu. Phương pháp bình phương tối thiểu có trọng số địa phương (LOWESS) xây dựng cấu trúc nhiệt độ, độ muối.

Mô hình thủy động lực 3 chiều GHER. Cơ sở lý thuyết của mô hình. Phương pháp thể tích hữu hạn. Cài đặt mô hình .74 Chương 3: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH 3D NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG CÁC TRƯỜNG NHIỆT - MUỐI VÀ HOÀN LƯU VỊNH BẮC BỘ.

Một số đặc điểm cơ bản điều kiện tự nhiên Vịnh Bắc Bộ. Điều kiện địa hình khu vực Vịnh Bắc Bộ. Các điều kiện khí tượng khu vực Vịnh Bắc Bộ. Các trường ban đầu, điều kiện biên, các tác động và các tham số của mô hình thiết lập cho khu vực Vịnh Bắc Bộ.

Các trường ban đầu thiết lập cho khu vực Vịnh Bắc Bộ. Các điều kiện biên và các tác động. Các tham số của mô hình. Kết quả kiểm tra mô hình.

Các kết quả tính toán cấu trúc hoàn lưu và nhiệt muối Vịnh Bắc Bộ. Hoàn lưu Vịnh Bắc Bộ. Cấu trúc nhiệt độ, độ muối Vịnh Bắc Bộ. 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

120 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 123 PHỤ LỤC 2 DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Các đặc trưng số liệu đo đạc được ghi theo chuyến khảo sát trong chương trình hợp tác Việt-Xô tại một vị trí.

Dạng lưu trữ của số liệu CTD tại một trạm đo. Hàm phân bố suy giảm nhiệt độ ΔT và phân bố nhiệt độ T vùng 210±0. Hàm phân bố suy giảm nhiệt độ ΔT và phân bố nhiệt độ T vùng 17±0.5oE tháng 1. Hàm phân bố suy giảm nhiệt độ ΔT và phân bố nhiệt độ T vùng 21±0.5oE tháng 5.

Hàm phân bố gia tăng độ muối ΔS và phân bố độ muối S vùng 20±0.5oE tháng 1. Kết quả tính sai số giữa thực đo và tính toán theo LOWESS của nhiệt độ và độ muối khu vực Vịnh Bắc Bộ. Các giá trị phân tầng biển theo  sử dụng trong triển khai mô hình. Kết quả tính toán vận tốc và hướng dòng chảy trung bình tháng tầng mặt tại 4 điểm.

Kết quả tính toán vận tốc và hướng dòng chảy trung bình tháng tầng 30m. Kết quả tính toán vận tốc và hướng dòng chảy trung bình tháng tầng 50m. Kết quả tính toán vận tốc và hướng dòng chảy trung bình các tháng theo độ sâu. 110 3 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.

Phân bố dòng chảy và độ muối bề mặt Biển Đông. Mũi tên chỉ hướng dòng chảy ( a)- tháng tám, b)- tháng hai). Độ cao động lực (0/1200 db, dyn·m) và trường dòng địa chuyển bề mặt ở Biển Đông. Các xoáy Aw, Bw, Bs và Cs ( (a) mùa đông và (b) mùa hè theo Xu và nnk (1982) [68]).

16 Bản đồ dòng chảy tầng mặt mùa đông. Hoàn lưu theo mùa khu vực Biển Đông. Theo quan niệm truyền thống hoàn lưu có xoáy nghịch vào mùa hè. Phân bố dòng chảy mặt tháng 7 năm 2007 của Gao và nnk (2013) 25 Hình 1.

Phân bố dòng chảy mặt tháng 8 theo Yang Ding (2013). Sơ đồ quy trình tính toán. Phân bố nhiệt độ mặt tháng 2 trung bình nhiều năm theo MODAS 33 Hình 2. Vị trí các điểm đo trong tháng 1 của số liệu CTD.

Phân bố nhiệt độ tháng 1 theo độ sâu tại 107oE, 20oN. Phân bố độ muối tháng 1 theo độ sâu tại 107oE, 20oN. Phân bố nhiệt độ tháng 1 tại 21±0. Phân bố nhiệt độ tháng 1 tại 17±0.

Phân bố nhiệt độ tháng 5 tại 21±0. Phân bố độ muối tháng 1 tại 20±0. Xấp xỉ tuyến tính chuỗi số liệu rời rạc. Xấp xỉ dạng đa thức bậc 2 chuỗi số liệu rời rạc.

Xấp xỉ dạng đa thức bậc 5. Phân bố nhiệt độ mặt trung bình tháng 1. Mặt cong nhiệt độ tháng 1 theo độ sâu và theo biến thiên nhiệt độ tầng mặt tại khu vực 107o-108oE, 19o-20oN Vịnh Bắc Bộ. Profile nhiệt độ tháng 1 khu vực giữa vịnh (107o-108oE, 19o-20oN) với nhiệt độ bề mặt tương ứng lần lượt là 23oC, 22oC và 21oC.

Mặt cong nhiệt độ tháng 7 theo độ sâu và theo biến thiên nhiệt độ tầng mặt tại khu vực 107o -108oE, 18o -19oN Vịnh Bắc Bộ. Profile nhiệt độ tháng 7 khu vực giữa vịnh (107o-108oE, 18o-19oN) với nhiệt độ bề mặt tương ứng lần lượt là 29oC, 30oC và 30. Mặt cong độ muối tháng 1 theo độ sâu và theo biến thiên độ muối tầng mặt tại khu vực 107o -108oE, 18o -19oN Vịnh Bắc Bộ. Mặt cong độ muối tháng 7 theo độ sâu và theo biến thiên độ muối tầng mặt tại khu vực 107o -108oE và 17o -18oN Vịnh Bắc Bộ.

Profile độ muối tháng 7 khu vực Vịnh Bắc Bộ (107o-108oE, 17o-18oN) với độ muối bề mặt tương ứng là 33.20: Kết quả so sánh giữa các phương pháp tính toán và thực đo .21a: Kết quả so sánh giữa tính toán theo LOWESS và thực đo .21b: Kết quả so sánh giữa tính toán theo LOWESS và thực đo.21c: Kết quả so sánh giữa tính toán theo LOWESS và thực đo .21d: Kết quả so sánh giữa tính toán theo LOWESS và thực đo.21e: Kết quả so sánh giữa tính toán theo LOWESS và thực đo .21f: Kết quả so sánh giữa tính toán theo LOWESS và thực đo. Sơ đồ lùi sử dụng trong tính toán bình lưu. Sơ đồ tổng quát triển khai mô hình dự báo. Bản đồ địa hình Vịnh Bắc Bộ sử dụng trong mô hình.

Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 1 tại các tầng sâu. Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 7 tại các tầng sâu. Phân bố độ muối trung bình tháng 1 tại các tầng sâu. Phân bố độ muối trung bình tháng 7 tại các tầng sâu.

Dòng chảy mặt tháng 1. Dòng chảy mặt tháng 1. Dòng chảy mặt mùa đông theo đề tài KC09. Dòng chảy mặt tháng 7.

Dòng chảy mặt tháng 7. Dòng chảy mặt mùa hè theo đề tài KC09. Phân bố nhiệt độ tầng mặt tháng 1 trường ban đầu. Phân bố nhiệt độ tầng mặt tháng 1 tính toán từ mô hình.

Phân bố nhiệt độ tầng mặt tháng 7 trường ban đầu. Phân bố nhiệt độ tầng mặt tháng 7 tính toán từ mô hình. Profile nhiệt độ tại vị trí 1080E, 180N tháng 1 giữa tính toán và trường ban đầu. Profile nhiệt độ tại vị trí 1080E, 180N tháng 7 giữa tính toán và trường ban đầu.

Phân bố độ muối tầng mặt tháng 1 trường ban đầu. Phân bố độ muối tầng mặt tháng 1 tính toán từ mô hình. Phân bố độ muối tầng mặt tháng 7 trường ban đầu. Phân bố độ muối tầng mặt tháng 7 tính toán từ mô hình .22: Phân bố dòng chảy mặt tháng 1 và đường dòng qua eo Quỳnh Châu và cửa vịnh .23: Phân bố dòng chảy mặt tháng 2 .24: Phân bố dòng chảy tầng 10m tháng 1.25: Phân bố dòng chảy tầng 30m tháng 1.26: Phân bố tốc độ dòng chảy mặt tháng 5 .27: Phân bố dòng chảy tầng 30m tháng 5.28: Phân bố dòng chảy mặt tháng 7 và đường dòng trong vịnh .29: Phân bố dòng chảy mặt tháng 7 theo đề tài KC09.30: Phân bố dòng chảy mặt tháng 8 .31: Phân bố dòng chảy mặt tháng 8 theo đề tài KC09.32: So sánh dòng chảy mặt tháng 8 giữa tính toán và Yang Dinh.33: So sánh dòng chảy mặt tháng 7 giữa tính toán và Gao.34: Phân bố dòng chảy tầng 10m tháng 7.35: Phân bố dòng chảy tầng 30m tháng 7.