Tài liệu Nghiên cứu các cấu trúc hải dương phục vụ dự báo ngư trường vùng biên khơi miền trung việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN = = = = = = == = = = = BÙI THANH HÙNG NGHIÊN CỨU CÁC CẤU TRÚC HẢI DƯƠNG PHỤC VỤ DỰ BÁO NGƯ TRƯỜNG VÙNG BIỂN KHƠI MIỀN TRUNG VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI, 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN BÙI THANH HÙNG NGHIÊN CỨU CÁC CẤU TRÚC HẢI DƯƠNG PHỤC VỤ DỰ BÁO NGƯ TRƯỜNG VÙNG BIỂN KHƠI MIỀN TRUNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Hải Dương học Mã số: 60. 44. 97 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. ĐOÀN VĂN BỘ HÀ NỘI, 2010 Lời cảm ơn Để hoàn thành khoá luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS. Đoàn Văn Bộ - bộ môn Hải duơng học- nguời đã định huớng, trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ em về nhiều mặt. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong Khoa Khí tượng -Thuỷ văn và Hải dương học, các bạn cùng lớp, các đồng nghiệp và lãnh đạo Viện Nghiên cứu Hải sản đã có những chỉ dẫn và giải đáp quý báu, tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khoá luận. Trong quá trình thực hiện, luận văn chắc chắn không tránh khỏi có nhiều thiếu sót, vì vậy tôi rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn có thể hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 5 tháng 11 năm 2010 Học Viên Bùi Thanh Hùng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... 3 DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ 3 DANH MỤC CÁC HÌNH......................................................................................... 4 MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 7 Chương 1. Giới thiệu vùng biển nghiên cứu và phương pháp sử dụng............... 9 1.1. Một số điều kiện tự nhiên vùng biển nghiên cứu ............................................. 9 1.1.1. Vị trí địa lý ................................................................................................. 9 1.1.2. Điều kiện khí tượng ................................................................................. 10 1.1.2.1. Nhiệt độ không khí............................................................................. 10 1.1.2.2. Trường áp suất khí quyển .................................................................. 11 1.1.2.3. Trường gió ......................................................................................... 13 1.1.3. Đặc điểm các trường hải dương học ........................................................ 16 1.1.3.1. Trường dòng chảy biển...................................................................... 16 1.1.3.2. Hàm lượng Ôxy hoà tan ................................................................... 19 1.1.3.3. Chỉ số pH ........................................................................................... 20 1.1.4. Các front ở vùng biển nghiên cứu........................................................... 21 1.2.Vai trò sinh thái của một số yếu tố môi trường biển đối với đời sống một số loài cá ngừ đại dương ............................................................................................ 24 1.2.1. Đối với cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) ........................................ 24 1.2.2. Đối với cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) ................................................. 25 1.2.3. Đối với cá ngừ vằn (Katsuwonus pelamis) .............................................. 27 1.3.Tài liệu và phương pháp.................................................................................. 28 1 1.3.1. Cơ sở dữ liệu hải dương học .................................................................... 28 1.3.2. Cơ sở dữ liệu cá Vietfish base ................................................................. 31 1.3.2. Phương pháp ............................................................................................ 34 Chương 2. Một số cấu trúc hải dương đặc trưng tại vùng biển nghiên cứu.. 35 2.1. Phân bố và biến động trường nhiệt độ nước biển tầng mặt............................ 35 2.2. Dị thường nhiệt độ tầng mặt........................................................................... 38 2.3. Cấu trúc nhiệt độ thẳng đứng ......................................................................... 40 2.4. Độ dày lớp đồng nhất nhiệt độ bề mặt ........................................................... 45 2.5. Phân bố và biến động độ sâu mặt đẳng nhiệt 240C ........................................ 48 2.6. Phân bố và biến động độ sâu mặt đẳng nhiệt 200C ........................................ 51 2.7. Phân bố và biến động độ sâu biên dưới tầng đột biến nhiệt độ...................... 54 2.8. Phân bố và biến động của các front ............................................................... 55 Chương 3. Quan hệ giữa năng suất đánh bắt với một số cấu trúc hải dương đặc trưng58 3.1. Mối liên quan định tính giữa ngư trường và một số cấu trúc hải dương........ 58 3.2. Mối liên quan định lượng năng suất đánh bắt và các yếu tố môi trường ..... 61 KẾT LUẬN.............................................................................................................. 64 KIẾN NGHỊ............................................................................................................. 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 66 2 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CSDL Cơ sở dữ liệu ĐNTM Đồng nhất tầng mặt HTNĐ Hội tụ nhiệt đới XBMT&GBĐ Xa bờ miền trung và giữa Biển Đông DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Giá trị trung bình một số yếu tố hóa học-môi trường ................................. 20 Bảng 2. Đặc trưng nhiệt muối các khối nước mùa đông (Đề tài KT03-10) ............. 23 Bảng 3. Đặc trưng nhiệt muối các khối nước mùa hè (Đề tài KT03-10) ................. 23 Bảng 4. Nguồn số liệu nghề câu vàng ...................................................................... 31 Bảng 5. Nguồn số liệu nghề lưới rê .......................................................................... 32 Bảng 6. Nguồn số liệu nghề lưới vây........................................................................ 32 Bảng 7. Số bản ghi theo thành phần loài và theo trạm trong CSDL nghề cá ......... 33 Bảng 8. Thống kê số lượng trạm và tỷ lệ số lượng trạm theo nghề trong CSDL nghề cá vùng biển XBMT&GBĐ ...................................................................... 33 Bảng 9. Biến thiên độ dày lớp đồng nhất nhiệt độ(m) trong mùa đông giữa các năm tại điểm 112 độ kinh đông, 12 độ vĩ bắc........................................................... 46 Bảng 10. Các giá trị trung bình, lớn nhất, nhỏ nhất độ dày lớp ĐNTM (m) toàn vùng biển nghiên cứu theo tháng...................................................................... 47 Bảng 11. Danh mục các cấu trúc nhiệt biển được chọn làm biến độc lập............... 61 Bảng 12. Tổng hợp một số thông tin cơ bản của phương trình tương quan đối với nghề câu ............................................................................................................ 62 Bảng 13. Tổng hợp một số thông tin cơ bản của phương trình tương quan đối với nghề Rê ............................................................................................................. 63 Bảng 14. Tổng hợp một số thông tin cơ bản của phương trình tương quan đối với nghề Vây ........................................................................................................... 63 3 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Vùng biển nghiên cứu .................................................................................... 9 Hình 2. Biến trình năm nhiệt độ không khí tại một số khu vực trong vùng biển nghiên cứu .10 Hình 3. Bản đồ trường áp trung bình tháng 1(trái) và tháng 7(phải) trên Biển Đông...........11 Hình 4. Bản đồ trường ứng suất gió trung binh tháng 1 (trái) và tháng 7 (phải) trên mặt Biển Đông .................................................................................................. 14 Hình 5. Trường roto ứng suất gió (dyn/cm3)trên mặt biển trung bình tháng 1(trái) và tháng 7(phải) tính theo trường ứng suất gió của Halleman and Rosenstein (1983)........... 15 Hình 6. Hệ thống dòng chảy tầng mặt trên Biển Đông (Atlat quốc gia).................. 16 Hình 7. Phân bố nồng độ DO(ml/l) trung bình tầng mặt trong mùa đông (trái) và mùa hè (phải) .................................................................................................... 19 Hình 8. Sơ đồ phân bố front trong biển Đông (theo Belkin I.M)[6] ........................ 21 Hình 9. Các front SST chu kỳ dài Biển Đông tháng hai giai đoạn 1985- 1996[5] .. 21 Hình 10. Bản đồ phân bố các khối nước và front trên mặt biển theo hai mùa gió .. 22 Hình 11. Phân bô số lượng trạm lịch sử có thu thập nhiệt độ nước biển ................ 30 Hình 12. Mật độ các trạm nghề câu trong CSDL nghề cá xa bờ ............................. 33 Hình 13. Mật độ các trạm nghề rê trong CSDL nghề cá xa bờ................................ 33 Hình 14. Mật độ các trạm nghề vây trong CSDL nghề cá xa bờ ............................. 33 Hình 15. Phân bố trung bình nhiều năm nhiệt độ nước biển tầng mặt (0C) tháng 1(bên trái) và tháng 4 (bên phải)...................................................................... 35 Hình 16. Phân bố trung bình nhiều năm nhiệt độ nước biển tầng mặt (0C) tháng 7(bên trái) và tháng 10 (bên phải).................................................................... 36 Hình 17. Biến trình trung bình nhiệt độ nước tầng mặt toàn vùng biển nghiên cứu36 Hình 18. Biến trình năm nhiệt độ nước bỉên ở các tầng tại điểm (109,25 và 10,25)37 Hình 19. Biến trình năm nhiệt độ nước biển ở các tầng tại điểm (110,75 và 15,75)37 Hình 20. Biến trình năm nhiệt độ nước biển ở các tầng tại điểm (113,25 và 13,25)38 4 Hình 21. Phân bố trung bình nhiều năm dị thường nhiệt độ tầng mặt(0C) tháng 1 (bên trái) và tháng 4 (bên phải)........................................................................ 39 Hình 22. Phân bố trung bình nhiều năm dị thường nhiệt độ tầng mặt (0C) tháng 7 (bên trái) và tháng 10 (bên phải)...................................................................... 39 Hình 23. Phân bố thẳng đứng nhiệt độ nước tại điểm 112oE , 12 oN....................... 41 Hình 24. Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt vĩ tuyến 16,25oN tháng 1 (trái), tháng 4 (phải) .. 42 Hình 25.Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt vĩ tuyến 16,25oN tháng 7 (trái ), tháng 10(phải).. 42 Hình 26 .Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt vĩ tuyến 11,75oN tháng 1 (trái) tháng 4 (phải)... 43 Hình 27. Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt vĩ tuyến 11,75oN tháng 7 (trái ) tháng10 (phải) . 43 Hình 28 . Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt kinh tuyến 110,25oE trong tháng 1 .......... 43 Hình 29. Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt kinh tuyến 110,25oE trong tháng 7 ........... 44 Hình 30. Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt kinh tuyến 113,75oE trong tháng 1 ........... 44 Hình 31. Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt kinh tuyến 113,75oE trong tháng 7 .......... 44 Hình 32. Biến trình năm độ dày lớp đồng nhất nhiệt độ tại các điểm nút (từ vĩ độ 11,25oN đến 15,75oN) trên kinh tuyến 110,75oE .............................................. 45 Hình 33. Biến trình năm độ dày lớp đồng nhất nhiệt độ tại các điểm nút (từ vĩ độ 8,25oN đến 10,75oN) trên kinh tuyến 110,75oE ................................................ 45 Hình 34. Biến trình năm độ dày lớp đồng nhất nhiệt độ tại các điểm nút (từ vĩ độ 12,25oN đến 16,75oN) trên kinh tuyến 114,75oE .............................................. 46 Hình 35.Phân bố trungbình nhiều năm độ dày lớp đồng nhất nhiệt độ bề mặt (m) tháng 1 (bên trái) và tháng 4 (bên phải)........................................................... 47 Hình 36. Phân bố trungbình nhiều năm độ dày lớp đồng nhất nhiệt độ bề mặt (m) tháng 7 (bên trái) và tháng 10 (bên phải)......................................................... 47 Hình 37. Biến trình năm độ sâu tầng đẳng nhiệt 240C trong toàn vùng biển nghiên cứu . 49 Hình 38. Phân bố trung bình nhiều năm độ sâu(m) mặt đẳng nhiệt 240C tháng 1 (bên trái) và tháng 4 (bên phải)........................................................................ 50 Hình 39. Phân bố trung bình nhiều năm độ sâu(m) mặt đẳng nhiệt 240C tháng 7 (bên trái) và tháng 10 (bên phải)...................................................................... 50 5 Hình 40. Biến đổi trung bình khoảng cách hai mặt đẳng nhiệt độ 200C và mặt 240C theo phương kinh tuyến trên vùng biển nghiên cứu......................................... 52 Hình 41. Biến đổi trung bình khoảng cách hai mặt đẳng nhiệt độ 200C và mặt 240C theo phương kinh tuyến trên vùng biển nghiên cứu......................................... 52 Hình 42. Phân bố trung bình nhiều năm độ sâu(m) tầng đẳng nhiệt 200C tháng 1 (bên trái) và tháng 4 (bên phải)........................................................................ 53 Hình 43. Phân bố trung bình nhiều năm độ sâu (m )tầng đẳng nhiệt 200C tháng 7 (bên trái) và tháng 10 (bên phải)...................................................................... 53 Hình 44. Phân bố trung bính nhiều năm độ sâu(m) biên dưới của tầng đột biến nhiệt độ tháng 1 (bên trái) và tháng 4 (bên phải) ............................................ 55 Hình 45. Phân bố trung bình nhiều năm độ sâu (m)biên dưới của tầng đột biến nhiệt độ tháng 7 (bên trái) và tháng 10 (bên phải) .......................................... 55 Hình 46. Các khu vực có gradienT ≥ 0,20C/10km .................................................... 57 Hình 47. Các khu vực có gradienT ≥ 0,20C/10km .................................................... 57 Hình 48. Biến động trung bình năng suất đánh bắt nghề câu vàng theo phương kinh tuyến trên vùng biển nghiên cứu....................................................................... 58 Hình 49. Biến động nhiệt độ nước biển trung bình nhiều năm các tháng theo phương kinh tuyến trên vùng biển nghiên cứu ................................................. 59 Hình 50. Biến động trung bình năng suất đánh bắt nghề câu vàng theo phương vĩ tuyến trên vùng biển nghiên cứu....................................................................... 60 Hình 51. Các khu vực có gradienT ≥ 0,20C/10km tháng 7....................................... 60 6 MỞ ĐẦU Như đã biết, những điều kiện luôn thay đổi của môi trường bên ngoài đóng vai trò quyết định đối với sự di cư theo mùa, di cư không theo chu kỳ và sự phân bố của cá. Ngoài ra các điều kiện của môi trường và những thay đổi của chúng có ảnh hưởng tới khả năng bổ sung, sự sinh tồn và sinh trưởng của cá. Môi trường bên ngoài còn tác động cả đến những quá trình sinh học như đẻ trứng và sinh trưởng. Mặc dù có những đặc điểm phức tạp trong phân bố và biến động các đàn cá biển nhiệt đới Việt Nam so với các khu vực khác trên thế giới, nhưng các quy luật rút ra được trong thực tế nghiên cứu đã cho thấy có sự tồn tại mối tương quan giữa phân bố và biến động các đàn cá (mùa vụ, độ sâu tập trung, các bãi cá v.v..) với các đặc trưng thuỷ động lực và môi trường biển. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng các đàn cá kinh tế chủ yếu (ví dụ cá ngừ đại dương) thường tập trung tại các khu vực có liên quan tới các cấu trúc hải dương đặc thù như các dải front, lớp đồng nhất trên, tầng đột biến nhiệt-muối... Các cấu trúc hải dương đặc trưng quy mô lớn (vùng hoạt động nước trồi, các front, lớp đột biến nhiệt-muối ...) trong biển luôn biến động dưới ảnh hưởng của các quá trình hải dương quy mô vừa và nhỏ (cấu trúc nhỏ theo độ sâu của nhiệt độ, độ muối, sóng nội, các tác động thời tiết). Các kết quả nghiên cứu những quá trình này ở nhiều vùng đại dương thế giới đã được ứng dụng có hiệu quả trong các mô hình tính toán và dự báo các cấu trúc nhiệt muối, hoàn lưu và môi trường, góp phần nâng cao hiệu quả công tác dự báo và đánh giá dự báo cá biển khơi. Đối với Biển Đông và vùng biển Việt Nam, do hạn chế về độ chính xác trong xác định ngư trường cũng như các cấu trúc hải dương có liên quan nên chúng ta chưa thiết lập được mối quan hệ giữa các cấu trúc khí tượng-hải văn đặc trưng (như các đới front, vùng hoạt động nước trồi, vùng hội tụ và phân kỳ dòng chảy, lớp đột biến nhiệt muối…) với khả năng tập trung, phân tán, di cư, bắt mồi… của các đối tượng cá nổi lớn đại dương. Mặt khác, trong thực tế, phạm vi hoạt động khai thác của các tàu thuyền cũng như khu vực tập trung cá và phạm vi thể hiện các cấu trúc 7 hải văn lại thường giới hạn trong quy mô vừa và nhỏ (từ 1-2 km đến 20-30 km). Hiện tại, những thông tin này còn chưa được quan tâm đầy đủ nên chưa thể có được các dự báo ngư trường quy mô vừa và nhỏ phục vụ điều hành sản xuất Việc nghiên cứu các yếu tố môi trường và mối quan hệ cá-môi trường thường gặp rất nhiều khó khăn vì tính chất phức tạp trong quá trình hình thành, phân bố và biến động của các yếu tố ngoại cảnh cũng như các tác động lẫn nhau giữa chúng và ảnh hưởng về mặt sinh học, sinh thái học do chúng gây ra. Chính vì vậy các nhà hải dương học nghề cá thường phải nghiên cứu tác động của các yếu tố môi trường ở mức độ nhất định, trong đó có thể tách riêng khảo sát sự tác động của một hoặc một số yếu tố chứ không thể khảo sát tổ hợp toàn bộ chúng. Ở đây chúng tôi lựa chọn nghiên cứu cấu trúc nhiệt ở vùng biển xa bờ miền trung, bởi nhiệt độ nước biển là một trong những nhân tố quan trọng nhất của môi trường bên ngoài có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến tập tính của cá. Trong môi trường biển, những thay đổi của nhiệt độ thường kèm theo những thay đổi của các yếu tố khác mà tác động trực tiếp của chúng có thể là rất lớn, thí dụ như sự thay đổi của hải lưu. Trong đa số các trường hợp, nhiệt độ được xem là chỉ tiêu quan trọng nhất của các điều kiện sinh thái trội và luôn thay đổi. Mục tiêu của luận văn là xác định được các cấu trúc hải dương đặc trưng (nhiệt độ) và mối quan hệ giữa các cấu trúc này với sự tập trung của các loài hải sản (dựa vào năng suất đánh bắt và thành phần loài) ở vùng biển xa bờ miền Trung, làm cơ sở cho dự báo ngư trường. Nội dung chính của luận văn được trình bày thành 03 chương: Chương 1: Giới thiệu vùng biển nghiên cứu và phương pháp sử dụng Chương 2: Một số cấu trúc hải dương đặc trưng trong vùng biển nghiên cứu Chương 3: Quan hệ giữa năng suất đánh bắt, thành phần loài với một số cấu trúc hải dương đặc trưng 8 Chương 1. Giới thiệu vùng biển nghiên cứu và phương pháp sử dụng 1.1. Một số điều kiện tự nhiên vùng biển nghiên cứu 1.1.1. Vị trí địa lý Vùng biển nghiên cứu giới hạn trong khoảng 6,0oN-17,0oN, 107,0oE117,0oE, với hai quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa thuộc chủ quyền Việt Nam, là vùng biển có vị trí chiến lược quan trọng và rất giàu tiềm năng cho sự phát triển kinh tế biển cũng như an ninh quốc phòng (hình 1). Hình 1. Vùng biển nghiên cứu 9 1.1.2. Điều kiện khí tượng 1.1.2.1. Nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí trung bình năm ở khu vực này có giá trị dao động từ 26,5oC - 27,5 oC, tương đương như khu vực ngoài khơi Thái Bình Dương trên cùng vĩ tuyến. Trong mùa đông, nhiệt độ không khí trung bình thấp nhất vào tháng 1 tại khu vực quần đảo Hoàng Sa (vùng 77) là 23,3oC, tại khu vực phía đông (vùng 70) là 24,7oC, đi dần về phía nam vĩ tuyến 15oN giá trị này tăng lên đến trên 25oC (vùng 102). Nhiệt độ không khí trung bình thấp nhất đo được ở Hoàng Sa là 12oC. Hình 2. Biến trình năm nhiệt độ không khí tại một số khu vực trong vùng biển nghiên cứu Trong mùa hè, các tháng 5, 6 và 7 là nóng nhất, ở Hoàng Sa tháng 5 có nhiệt độ không khí trung bình là 29,0oC, nhiệt độ cao nhất là 38oC. Biên độ năm của nhiệt độ không khí trung bình tháng tại khu vực này dao động trong khoảng từ 5oC đến 7oC, trong đó tại các vùng đông nam có biên độ nhỏ nhất. So sánh với các trạm ven bờ trên cùng vĩ tuyến, có thể thấy tại các vùng biển ven bờ biên độ năm nhiệt độ trung bình có thể đạt trên 8oC như trạm Sơn Trà (hình 2). Trong các tháng mùa đông nhiệt độ trung bình trên khu vực có hướng tăng dần từ phía tây-bắc về đông-nam với giá trị gradient xấp xỉ 1oC/1 vĩ độ. Vào mùa hè, nhiệt độ không khí hầu như đồng nhất với giá trị cao do tác động của không khí nóng từ đất liền. 10 1.1.2.2. Trường áp suất khí quyển Trường áp suất khí quyển trên mặt Biển Đông chịu ảnh hưởng trực tiếp của quá trình biến động phân bố của các trung tâm khí áp cơ bản quy mô toàn cầu được hình thành do quá trình tương tác đại dương-khí quyển-lục địa. Với vị trí địa lý của mình trường khí áp trên Biển Đông chịu ảnh hưởng trực tiếp và mạnh mẽ nhất của các đới khí áp quan trọng đó là rãnh áp thấp xích đạo-nhiệt đới đi qua khu vực, dải áp cao cận nhiệt đới ở phía bắc và áp cao Ấn Độ Dương ở phía nam. Do quá trình tương tác lục địa-đại dương, các đới khí áp này có sự phân hóa và biến động lớn theo chu kỳ năm, trong đó rãnh áp thấp xích đạo-nhiệt đới có sự dịch chuyển theo hướng bắcnam. Trong các mùa, đới khí áp cao cận nhiệt đới bắc bán cầu có thể bao gồm một dải các trung tâm áp cao tồn tại thường xuyên trên các đại dương và lục địa trong mùa đông, hoặc chuyển thành các trung tâm áp thấp trên lục địa và áp cao trên đại dương trong mùa hè. Đối với Biển Đông và khu vực Đông-Nam Á, vị trí trung bình của rãnh áp thấp xích đạo-nhiệt đới có sự dịch chuyển lớn nhất theo hướng bắc-nam so với các khu vực khác trên Trái Đất (hình 3). Phạm vị dịch chuyển của rãnh áp thấp này tương ứng với dải hội tụ nhiệt đới (HTNĐ) trên khu vực được xác định từ khoảng 20°S trong mùa đông đến hơn 40°N trong mùa hè. Hình 3. Bản đồ trường áp trung bình tháng 1(trái) và tháng 7(phải) trên Biển Đông 11 Dải hội tụ nhiệt đới trên khu vực biển thường có hướng biến đổi theo vị trí trung bình và khi đi qua Biển Đông nằm vắt chéo từ đất liền qua quần đảo Philipin. Trên dải cận nhiệt đới, trung tâm khí áp cao cận nhiệt đới bắc Thái Bình Dương có xu thế mạnh và mở rộng hơn trên đại dương trong mùa hè và yếu hơn trong mùa đông Trong mùa hè, do sự suy yếu của dải áp thấp vĩ độ cao, vị trí trung tâm áp cao cũng có sự dịch chuyển tương đối về phía đông-bắc Thái Bình Dương Trong mùa đông, trên phần lục địa châu Á của đới này luôn có sự hiện diện của trung tâm áp cao lục địa. Sự liên kết và tương tác của hai trung tâm này có vai trò hết sức quan trọng chi phối trường áp trên Biển Đông. Có thể nhận thấy rõ sự hiện diện của các trung tâm áp cao này trên các bản đồ trường áp khu vực Đông-Nam Á và Biển Đông trong mùa đông thông qua các phần rìa cao áp nằm ở phía bắc chí tuyến bắc (hình 3). Vị trí của rìa áp cao này thường dịch chuyển theo hướng đông tây khi tác động của trung tâm áp cao lục địa tăng cường. Vị trí của đường đẳng áp 1020mb thường chuyển dịch theo hướng bắc nam trong từng đợt gió mùa và là một trong những dấu hiệu của tác động trung tâm áp cao lục địa trên vùng biển. Các kết quả nghiên cứu thống kê cho thấy, trong một số trường hợp khi trung tâm áp cao lục địa suy yếu, có thể nhận thấy sự hiện diện của rìa cao áp ở phía đôngbắc khu vực, điều này cho thấy có nhiều khả năng trung tâm áp cao cận nhiệt đới bắc Thái Bình Dương thể hiện ảnh hưởng của mình. Trong mùa hè, trường khí áp trên khu vực Đông-Nam Á và Biển Đông bắt đầu chịu sự tác động của đới áp cao cận nhiệt đới nam bán cầu, đặc biệt là trung tâm áp cao cận nhiệt đới nam Ấn Độ Dương (hình 3). Tuy nhiên từ bản đồ trường áp mùa hè toàn cầu cho thấy, Biển Đông và các khu vực kề cận nằm trong đới áp thấp xích đạonhiệt đới được mở rộng và dịch chuyển mạnh về phía lục địa Đông Á. Trên các bản đồ trường áp trên Biển Đông vị trí của dải áp thấp này thường được nhận thấy thông qua vị trí của dải hội tụ nhiệt đới nằm vắt qua Biển Đông. Quá trình tăng cường của trung tâm áp thấp lục địa còn được thể hiện qua sự tồn tại thường xuyên của một 12 trung tâm áp thấp khu vực Bắc Đông Dương- Vân Nam. Trên phần lớn các bản đồ khí áp sự hiện diện của trung tâm khí áp khu vực này được nhận thấy rõ qua vị trí dải áp thấp xích đạo-nhiệt đới. Như chúng ta đều biết, quá trình tương tác biển-khí quyển-lục địa được thể hiện qua biến động phân bố trường khí áp trên mặt đất với sự hình thành và biến đổi các trung tâm khí áp cơ bản thay cho các đới khí áp dạng vành khăn vắt ngang Địa Cầu. Quá trình tương tác này cũng dẫn đến những biến động cơ bản của phân bố trường gió trên toàn bộ bề mặt trái đất và trên từng khu vực. Đối với khu vực Đông á và Đông-Nam Á sự biến động trong năm của trường áp và gió được thể hiện rõ thông qua đặc điểm chế độ gió mùa. Đây là một trong những khu vực có chế độ gió mùa đặc sắc trên trái đất. Như chúng ta đều biết, với sự hình thành những trung tâm áp thấp trên dải cận nhiệt đới thuộc các đại lục Âu-Á và châu Phi trong mùa nóng (hè) cũng như việc tăng cường các trung tâm áp cao lục địa trong mùa lạnh (đông) đã dẫn đến hiện tượng đổi hướng gió theo chiều đối lập nhau khi chuyển từ mùa đông sang mùa hè trên khu vực rộng lớn nhiệt đới-xích đạo kéo dài từ Tây Phi đến Đông Á và bắc Úc. Đây là khu vực hoạt động gió mùa rộng lớn và mạnh nhất trên Trái Đất với trung tâm là bắc Ấn Độ Dương và các biển Đông Nam Á. 1.1.2.3. Trường gió Như đã trình bày ở phần trên, trường gió trên Biển Đông chịu tác động chủ yếu của sự dịch chuyển và biến đổi mạnh mẽ của dải áp thấp xích đạo nhiệt đới và có chế độ gió mùa đặc trưng. Trên các bản đồ trường gió trung bình mùa đông và mùa hè trên phạm vy toàn cầu cũng như Biển Đông đều nhận thấy rõ đặc trưng biến động phân bố đó. Cũng từ các bản đồ này, bên cạnh sự đổi ngược hướng gió, cường độ gió mạnh trên mặt biển chủ yếu xẩy ra trong mùa đông khi dải hội tụ nhiệt đới đi xuống nam Bán Cầu, ra khỏi giới hạn Biển Đông. Trong mùa hè do dải hội tụ nhiệt đới nằm ở nửa phần phía bắc biển, gió có cường độ lớn chỉ quan trắc thấy trên vùng biển ngoài khơi giữa và nam Biển Đông (hình 4). 13 Hình 4. Bản đồ trường ứng suất gió trung binh tháng 1 (trái) và tháng 7 (phải) trên mặt Biển Đông Như vậy, trường gió trên khu vực Biển Đông và kề cận được hình thành và biến động phụ thuộc chủ yếu vào biến động phân bố của trường áp. Tuy nhiên, những đặc điểm cơ bản của trường gió còn thể hiện rõ vai trò của các nhân tố địa phương đặc biệt là địa hình và đường bờ biển. Trong mùa gió mùa đông, tuy gió đông-bắc (NE) được xem là hướng gió áp đảo trên toàn bộ khu vực (hình 4), nhưng ngay đối với Biển Đông, trên dải ven bờ Việt Nam do tác động biến đổi của địa hình và đường bờ hướng gió đã có sự biến đổi đáng kể. Đối với dải ven bờ tây Vịnh Bắc Bộ và trung Trung Bộ, dưới tác động của dải Trường Sơn hướng gió tại nhiều trạm ven bờ đã chuyển sang bắc (N) và bắc-tâybắc (NNW). Trên các vùng biển Nam Bộ và vịnh Thái Lan, hướng gió lại chuyển dần sang đông-đông-bắc (ENE) và đông (E) khi đi từ ngoài khơi vào lục địa và ra vịnh Thái Lan. Đối với giá trị của vận tốc gió cũng quan trắc thấy có sự suy giảm đáng kể từ vùng ngoài khơi đi vào bờ và từ trung tâm biển đến các khu vực gần bờ và vịnh Thái Lan. 14 Trong mùa gió tây-nam (SW) (hình 4), sự phân hóa của hướng gió và vận tốc gió càng trở nên đáng kể hơn do chịu tác động chính của dải hội tụ nhiệt đới đi qua khu vực. Trên toàn bộ Biển Đông và kề cận, hướng gió SW chỉ áp đảo ở các khu vực nam và đông-nam biển, hướng gió tây (W) đã trở nên thịnh hành trên toàn vịnh Thái Lan cũng như các khu vực ven bờ Đông Nam Bộ và một số nơi ở Nam Trung Bộ. Trên khu vực phía bắc Biển Đông, bao gồm cả vịnh Bắc Bộ gió đã chuyển hướng dần từ SW sang hướng nam (S) thậm chí đông-nam (SE). Khu vực có vận tốc gió mạnh nhất cũng tập trung trên phần biển ngoài khơi đông-nam Biển Đông với vận tốc trung bình khoảng 7-8 m/s. 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 22 22 22 22 20 20 20 20 18 18 18 18 16 16 16 16 14 14 14 14 12 12 12 12 10 10 10 10 8 8 8 8 6 6 6 6 4 4 4 4 2 2 2 2 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 100 102 104 106 108 110 112 114 116 118 120 3 Hình 5. Trường roto ứng suất gió (dyn/cm )trên mặt biển trung bình tháng 1(trái) và tháng 7(phải) tính theo trường ứng suất gió của Halleman and Rosenstein (1983) Với đặc điểm phân bố của các trường gió theo mùa, trên Biển Đông luôn tồn tại các vùng xoáy của ứng suất gió có dấu khác nhau. Trong mùa đông (hình 5), sự hiện diện của vùng xoáy có giá trị dương lớn trên phần trung tâm là tác nhân gây ra hoàn lưu xoáy thuận cơ bản của nước biển. Trong mùa hè (hình 5) vùng biển có giá trị xoáy ứng suất dương lại dịch chuyển vị trí về gần bờ Nam Trung Bộ. Trong khi trên vùng biển nam và đông nam lại là khu vực có xoáy ứng suất gió âm. 15 Đặc điểm tồn tại và biến đổi của các trung tâm xoáy ứng suất gió có dấu ngược nhau là nguyên nhân hình thành nên xoáy hoàn lưu trên mặt biển có quy mô khác nhau, trong nhiều trường hợp tạo ra dải phân kỳ và hội tụ dòng chảy cũng như tăng cường sự hoạt động của các khu vực nước trồi ven bờ trong đó có nước trồi Nam Trung Bộ. 1.1.3. Đặc điểm các trường hải dương học 1.1.3.1. Trường dòng chảy biển mùa hè mùa đông Hình 6. Hệ thống dòng chảy tầng mặt trên Biển Đông (Atlat quốc gia) Trong mùa hè dòng chảy tầng mặt: hình thành chủ yếu do trường gió Tây Nam với đặc điểm bị phân hóa mạnh bởi tác động của dải hội tụ nhiệt đới có vị trí trung bình vắt chéo qua biển theo hướng từ Tây Bắc đến Đông Nam. Về tổng thể trục chính của dòng chảy trên mặt biển hướng từ Tây Nam đến Đông Bắc kèm theo một hệ thống các xoáy quy mô vừa. Do sự hiện diện và tăng cường của vùng nước ấm biển sâu ngoài khơi Đông Nam Bộ, bộ phận xoáy nghịch phía Nam sau khi tách từ bờ ở khoảng vĩ tuyến 11°N được tăng cường. Vận tốc dòng chảy ở đây có giá trị trung bình vào khoảng 0,25 m/s với giá trị cực đại có thể vượt quá 0,5 m/s. 16 Sự phân hóa của trường gió cũng là nguyên nhân hình thành trên phần phía Bắc của trục dòng chảy chính một xoáy thuận cục bộ ngoài khơi Ninh Thuận- Khánh Hoà tạo điều kiện hình thành và duy trì hoạt động của nước trồi trên vùng biển Nam Trung Bộ. Trong từng thời kỳ, xoáy thuận này có thể kéo dài đến vĩ tuyến 15°N-16°N và vươn xa bờ về phía Đông Nam Hoàng Sa. Trên vùng biển gần bờ có thể xẩy ra hiện tượng xen kẽ dòng chảy hướng về Nam cũng như đi lên phía Bắc là kết quả của sự tranh chấp giữa dòng chảy gió và dòng chảy nhiệt-muối. Trên vùng biển phía Tây và Bắc Hoàng Sa, so với dòng chảy gió, vai trò của dòng chảy nhiệt muối đã trở nên đáng kể và một nhánh của xoáy nghịch cơ bản tiếp tục hướng theo phía Đông Bắc xuất phát từ cửa vịnh Bắc Bộ. Một nhánh khác sẽ hướng về phía Đông trên vùng Nam Hoàng Sa sẽ gặp nhánh tách dòng từ vùng biển Nam Trung Bộ hình thành nên dòng chảy chính đi ra eo Luzon. Phụ thuộc vào mức độ xâm nhập của dòng Curioshio vào bắc Biển Đông, tại phần giữa của hai nhánh dòng chảy này sẽ hình thành nên một số xoáy quy mô vừa trong đó có xoáy thuận Tây- Bắc Luzon hoạt động mạnh tạo nên vùng nước trồi. Trong trường hợp các xoáy cục bộ kém phát triển các nhánh dòng chảy chính sẽ hướng về phía Bắc và kết hợp với dòng chảy ven bờ Trung Quốc đi thẳng qua eo Đài Loan hoặc theo eo Luzon đi ra Thái Bình Dương nhập vào dòng chảy Curioshio. Trên khu vực Đông và Đông Nam Biển Đông, nhánh phía Đông của xoáy nghịch chính bị phân hoá và suy yếu chỉ tồn tại trên phần trung tâm biển. Dòng chảy theo hướng gió trên khu vực ngoài khơi Borneo và Palaoan vừa làm suy yếu hoàn lưu xoáy nghịch chung vừa góp phần tạo ra nhiều xoáy cục bộ khác. Đáng chú ý nhất là sự hình thành các xoáy cục bộ trên khu vực quần đảo Trường Sa. Như vậy, hoàn lưu mùa hè bị phân chia thành nhiều xoáy cục bộ khác nhau, tuy nhiên trên phông chung, một xoáy nghịch quy mô lớn vẫn bao trùm trên phần lớn Biển Đông. 17