CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM Bởi: PGS TS NGƯT Phạm Văn Huấn vovanlanh haxuanhung Võ Văn Lành Phạm Văn Huấn Hà Xuân Hùng Như biết [4], biển đại dương tích tụ nhiệt mặt trời điều tiết biến đổi theo không gian thời gian, làm điều hòa khí hậu, thời tiết biển vùng lục địa rộng lớn ven biển Chính mối quan tâm nhà khí tượng biển xác định dòng nhiệt tổng cộng trao đổi qua mặt phân cách biển khí Mặt khác để tính toán dự báo trường nhiệt độ nước biển, phương trình cân nhiệt mặt biển cần xác định trước điều kiện biên Ngoài phương trình cân nhiệt dạng toán học định luật bảo toàn lượng Cho nên xác định phương trình giải vấn đề then chốt vật lý biển Trước biển Đông, thành phần cân nhiệt mặt biển xác định vài điểm theo công thức đơn giản [6] Cân nhiệt mặt biển đông nam Việt Nam hoàn toàn chưa xét đến Trong này, trình bày kết tính toán cân nhiệt mặt biển thành phần vùng biển đông nam Việt Nam (từ 6o đến 15o vĩ bắc từ bờ đến 113o30’ kinh đông) sở số liệu thống kê trung bình năm 1959-1961, 1973-1974 1978-1980 có Viện Nghiên cứu biển yếu tố sau đây: cường độ gió (V10), tổng lượng mây (N), độ ẩm tuyệt đối (e10), nhiệt độ (t10) không khí độ cao 10 m mặt biển nhiệt độ nước tầng mặt (t10) Phương trình cân nhiệt có dạng: 1/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM Q = QS − Qr − Qe − Qt (1) Trong đó: QS: dòng xạ mặt trời bị mặt biển hấp thụ (dòng nhiệt xạ hấp thụ) Qr: dòng nhiệt phát xạ hiệu dụng mặt biển Qe: dòng nhiệt bay Qt: dòng nhiệt trao đổi rối biển khí Q: cân nhiệt mặt biển hay dòng nhiệt tổng cộng qua mặt phân cách biển khí Giá trị trung bình tháng thành phần phương trình (1) (tính cal/cm2 ngày), xác định theo công thức sau (2, 3, 4, 5): QS = Qmax(1 − A)(0,80 − 0,54N2 + 4N ) (2) Qr = R0(1 − CN) + 4δσT310(t0 − t10) (3) Qe = CeV10(e0 − e10)L (4) Qt = CtV10(t0 − t10) (5) Trong đó: Qmax: dỏng xạ mặt trời không mây R0: anbeđô mặt biển tổng xạ C: phát xạ hiệu dụng không mây δ: tham số đặc trưng cho khả phát xạ mặt biển σ: số Stefan-Boltzmann T10: nhiệt độ tuyệt đối không khí độ cao 10 m mặt biển e0: sức trương nước bão hòa ứng với nhiệt độ mặt biển L: tiềm nhiệt hóa ( L = 597 − 0,56t0) 2/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM Ce,Ct: hệ số xấp xỉ giá trị trung bình cho trường hợp biểu diễn dòng nhiệt qua cal/cm2 ngày ( Ce = 0,01 Ct = 3,40) Trên sở kết tính toán xây dựng tập đồ hàng tháng trung bình nhiều năm cân nhiệt mặt biển thành phần vùng biển đông nam Việt Nam Qua rút nhận xét sau đây: 1/ Về dòng nhiệt xạ hấp thụ Trong tháng 10, 1, dòng nhiệt xạ hấp thụ có giá trị chênh lệch vùng dao động quanh 440 cal/cm2 ngày Trong tháng hè thu, dòng chênh lệch lớn, đặc biệt phía bắc phía nam Trong tháng 11, 12 có chênh lệch đáng kể (trên 50 cal/cm2 ngày), vùng khơi vùng bờ phía nam Đáng ý đặc điểm phân bố mây vùng ven bờ phía nam (nhiều mây mùa hè, mây mùa đông) dòng xạ hấp thụ mùa hè nhỏ đáng kể, mùa đông lớn đáng kể so với vùng khơi Dòng xạ hấp thụ có cực đại vào tháng 4: 600 cal/cm2 ngày Bình Định, 580 - Khánh Hòa 570 đông Côn Đảo, có cực đại phụ vào tháng Dòng có cực tiểu vào tháng 12: 380 cal/cm2 ngày Khánh Hòa, 400 đông Côn Đảo Như độ chênh lệch lớn năm đạt 180 – 200 cal/cm2 ngày (hình 3, 4) 3/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM 4/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM Cân nhiệt mặt biển trung bình tháng (a) tháng (b) (cal/cm2 ngày) 2/ Về dòng nhiệt phát xạ hiệu dụng Dòng nhiệt phát xạ hiệu dụng đóng vai trò tương đối quan trọng cân lượng nhiệt mặt biển trung bình khoảng 20 % giá trị dòng xạ hấp thụ Dòng có độ biến thiên theo mặt rộng không lớn (không 20 cal/cm2 ngày) Nó có biến trình năm đơn điệu: có giá trị lớn (100 – 125 cal/cm2 ngày) vào tháng – 4, giảm dần có giá trị nhỏ (75 – 100 cal/cm2 ngày) vào tháng 10 – 11 Chênh lệch mùa khoảng 25 cal/cm2 ngày (hình 3, 4) 3/ Về dòng nhiệt bay Dòng nhiệt bay có giá trị lớn, trung bình khoảng 50 % dòng xạ hấp thụ, riêng mùa đông 60 % Ở vùng cửa sông Cửu Long vào mùa khô, đặc biệt tháng 2, dòng nhiệt bay có giá trị lớn nhiều so với dòng xạ hấp thụ (300 cal/cm2 ngày) Nguyên nhân có lẽ mùa vùng chịu ảnh hưởng mạnh nước sông với dung lượng nhiệt lớn độ ẩm không khí tương đối thấp Vùng bay mạnh thứ hai Bình Định – Phú Yên tháng tháng 11 Ở dòng vượt giá trị dòng xạ hấp thụ (trên 500 cal/cm2 ngày vào tháng 400 cal/cm2 ngày vào tháng 11) Hầu quanh năm vùng ven bờ Phú Yên – Bình Thuận vùng có lượng nhiệt bay thấp vùng khơi Nguyên nhân chắn vùng chịu ảnh hưởng mạnh lưỡi nước lạnh dòng nước trồi có dung lượng nhiệt thấp Trên phần lớn vùng nghiên cứu (trừ hai vùng bay mạnh nói trên) dòng bay biến trình năm rõ rệt, độ chênh lệch số tháng đạt giá trị đáng kể (200 cal/cm2 ngày) (hình 3, 4) 4/ Về dòng nhiệt trao đổi rối biển khí Dòng nhiệt trao đổi rối biển khí có giá trị không đáng kể cân nhiệt mặt biển khoảng % giá trị dòng xạ hấp thụ mùa hè % mùa đông Tuy nhiên dòng đặc trưng quan trọng tương tác biển khí quyển, tiêu trạng thái nhiệt động lực học lớp biên sát mặt biển Nếu dòng hướng từ biển lên khí (biển nhiệt rối) lớp khí mặt biển không ổn định nhiệt động lực học, dòng hướng từ khí vào biển (biển thu nhiệt rối) lớp khí sát mặt biển ổn định nhiệt động lực học 5/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM Trong tháng – 4, 6, phần lớn vùng nghiên cứu thu nhiệt rối, tháng 5, – 12 nhiệt rối Những vùng chịu ảnh hưởng mạnh lưỡi nước lạnh mùa đông dòng nước trồi mùa hè vùng thu nhiệt rối nhiều Vùng ven bờ Nam Bộ thường vùng nhiệt rối nhiều Đường đẳng trị dòng nhiệt rối đánh dấu đới phân chia vùng thu nhiệt rối hay vùng ổn định không ổn định nhiệt động lực học lớp khí sát mặt biển [1] Đới thường chiếm dải từ Phan Rang – Hàm Tân kéo dài hướng đông đông nam phân cách vùng phía nam vùng phía bắc với tính chất trao đổi nhiệt rối đối lập Ở khơi nhiều tháng, đới thường ngoặt lên phía bắc xuống phía nam, tách vùng khơi khỏi vùng bờ Biến trình dòng nhiệt rối hai bên đới ngược pha hoàn toàn Cân nhiệt mặt biển trung bình (kcal/cm2/năm) 5/ Về cân nhiệt mặt biển Như nói trên, cân nhiệt mặt biển định chủ yếu thành phần: dòng nhiệt xạ hấp thụ, dòng nhiệt bay dòng nhiệt phát xạ hiệu dụng mặt biển 6/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM Biến trình năm cân nhiệt mặt biển thành phần vùng biển Phú Yên – Khánh Hòa (13 o vĩ bắc, 111 o 30’ kinh đông) Biến trình năm cân nhiệt mặt biển thành phần đông Côn Đảo (8 o 30’ vĩ bắc, 108 o 30’ kinh đông) 7/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM đông Côn Đảo (8 o 30’ vĩ bắc, 108 o 30’ kinh đông) Kết tính toán cho thấy từ tháng đến tháng 10 toàn vùng nghiên cứu vùng thu nhiệt Vùng thu nhiệt nhiều nằm dọc theo bờ Quảng Ngãi – Khánh Hòa kéo dài xuống thềm lục địa phía nam Vùng ven bờ Phú Yên – Khánh Hòa tháng 4, 6, thu tới 500 cal/cm2 ngày Hiện tượng nhiệt xảy mùa đông, mạnh vùng cửa sông Cửu Long tháng (có thể đạt 150 cal/cm2 ngày), vùng Quảng Ngãi – Phú Yên tháng 12 (có thể đạt 200 cal/cm2 ngày) Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến điều đây, mùa này, dòng xạ hấp thụ có giá trị tương đối nhỏ, dòng nhiệt bay phát xạ hiệu dụng có giá trị lớn Trong mùa đông thường tồn đới đẳng trị dòng nhiệt tổng cộng phân chia vùng thu vùng nhiệt (hình 1) Dòng nhiệt tổng cộng trung bình năm có dấu dương toàn vùng nghiên cứu (hình 2), có nghĩa là, trung bình, toàn vùng có tượng thu nhiệt Dòng có giá trị lớn (50 – 60 kcal/cm2 năm) ven bờ Quảng Ngãi Khánh Hòa kéo dài xuống thềm lục địa phía nam dọc theo trục dòng chảy lạnh tâm nước trồi Ở vùng cửa sông Cửu Long toàn vùng khơi xa bờ, dòng có giá trị nhỏ nằm khoảng 20 – 40 kcal/cm2 năm Biến trình năm cân nhiệt mặt biển thường có giá trị cực đại vào tháng 5, Chênh lệch cân nhiệt năm phía bắc lớn nhiều so với phía nam: vùng Phú Yên – Khánh Hòa – 450 cal/cm2 ngày, đông Côn Đảo – 250 cal/cm2 ngày (hình 3, 4) KẾT LUẬN Vùng biển đông nam Việt Nam nói chung vùng thu nhiệt qua mặt phân cách biển khí Chỉ số tháng mùa đông có tượng nhiệt cho khí vùng cửa sông Cửu Long Quảng Ngãi – Khánh Hòa Phân bố yếu tố cân nhiệt mặt biển có độ đồng lớn theo không gian thời gian Tồn vùng bay mạnh trước cửa sông Cửu Long mùa khô Bình Định – Phú Yên tháng đầu mùa đông Có phân vùng rõ rệt trạng thái nhiệt động lực học lớp khí sát mặt biển TÀI LIỆU THAM KHẢO Điều kiện khí tượng Thái Bình Dương 1966 NXB “Khoa học”, M (tiếng Nga) 8/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM Zubop N N 1957, 1975 Các bảng hải dương học NXB “Khí tượng - thủy văn”, L (tiếng Nga) Seremenchevxkaia O I 1972 Phương pháp đề nghị để tính toán trao đổi nhiệt mặt phân cách nước – không khí “Thư hướng dẫn”, M (tiếng Nga) Suleikin V V 1968 Vật lý biển NXB “Khoa học”, M (tiếng Nga) Xamôilencô V S 1959 Sự hình thành chế độ nhiệt biển NXB “Khí tượng - thủy văn”, L (tiếng Nga) Wyrtky K 1961 Physical oceanography of South East Asian waters NAGA Report, Vol 2, Scripps Institution of Oceanography La Jolla, California Summary THE HEAT BALANCE AT THE SEA SURFACE OF THE SOUTH EAST VIETNAM WATER Vo Van lanh, Pham Van Huan, Ha Xuan Hung On the basis of the statistical data of the sea surface temperature, air temperature, humidity, cloud and wind velocity, the heat balance and it’s elements at the sea surface of the South East Vietnam water were calculated It is clear that at the surface of the considered sea region there is a strong heat transfer; the radiation and evaporation play an important role in the heat balance In general this region of sea gained heat from the air, only in some time of winter there is the loss of heat at the Cuu Long river estuary 9/9 ... BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM 4/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM Cân nhiệt mặt biển trung bình tháng (a) tháng (b) (cal/cm2 ngày) 2/ Về dòng nhiệt phát xạ hiệu dụng Dòng nhiệt. .. cân nhiệt mặt biển Như nói trên, cân nhiệt mặt biển định chủ yếu thành phần: dòng nhiệt xạ hấp thụ, dòng nhiệt bay dòng nhiệt phát xạ hiệu dụng mặt biển 6/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT... từ khí vào biển (biển thu nhiệt rối) lớp khí sát mặt biển ổn định nhiệt động lực học 5/9 CÂN BẰNG NHIỆT MẶT BIỂN ĐÔNG NAM VIỆT NAM Trong tháng – 4, 6, phần lớn vùng nghiên cứu thu nhiệt rối,