Vùng biển Việt Nam - Hiện tượng nước trồi: Phần 1

Chia sẻ: Hoa La Hoa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:93

Thêm vào BST

Báo xấu

281
lượt xem 48
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Hiện tượng nước trồi trong vùng biển Việt Nam của tác giả Đỗ Hồng Long (chủ biên) gồm 4 chương, được chia thành hai phần. Phần 1 giới thiệu đến bạn đọc nội dung chương I và chương II. Phần này với các nội dung chính như: Hiện tượng nước trồi ở vùng biển Nam Việt Nam, các đặc trưng về điều kiện tự nhiên, đặc điểm địa chất và thủy hóa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Vùng biển Việt Nam - Hiện tượng nước trồi: Phần 1

i MỤC LỤC MỤC LỤC………………………………………………………………….... i LỜI NÓI ĐẦU ………………………………………………………………. 3 Chương I: HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Ở VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM…………………………………………….. 5 I. Hiện tượng nước trồi (Nguyễn Kim Vinh)............................................ 5 II. Tổng quan các hoạt động nghiên cứu về nước trồi trong vùng biển Việt Nam (Bùi Hồng Long)........................................................... 10 III. Khái quát về các đặc trưng nước trồi trong vùng biển Việt Nam (Bùi Hồng Long)………………………………...……………..…….. 14 IV. Cơ chế hình thành hiện tượng nước trồi trong vùng biển Nam Việt Nam (Nguyễn Bá Xuân)................................................................. 24 Tài liệu tham khảo………………………………………………………… 28 Chương II: CÁC ĐẶC TRƯNG VỀ ĐIỀU KIỆT TỰ NHIÊN, ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÀ THỦY HÓA…………………… 31 I. Các đặc trưng thủy văn (Nguyễn Bá Xuân).…………………………… 31 II. Tính toán dòng chảy bằng mô hình dòng chảy 3-D phi tuyến (Bùi Hồng Long, Trần Văn Chung)....................................................... 36 III. Các phương pháp tính gián tiếp nước trồi (Nguyễn Kim Vinh)............ 55 IV. Các đặc điểm địa mạo địa chất............................................................ 59
ii Bùi Hồng Long và những người khác (Trịnh Thế Hiếu, Nguyễn Đình Đàn)………………………………...... 81 V. Đặc điểm phân bố của các muối dinh dưỡng (Phạm Văn Thơm) Tài liệu tham khảo………………………………………………........... 93 Chương III: CÁC ĐẶC TRƯNG SINH HỌC VÀ SINH THÁI HỌC......... 93 I. Thực vật phù du (Nguyễn Ngọc Lâm, Nguyễn Thị Mai Anh, Nguyễn Ngọc Tường Giang)………………………………….…………... 93 II. Động vật phù du………………………………………………..……... 109 III. Sự phân bổ hàm lượng chlorophyll-a và tảo nở hoa…………………. 133 Tài liệu tham khảo……………………………………………..……......... 148 Chương IV: NĂNG SUẤT SINH HỌC VÀ NGUỒN LỢI SINH VẬT.......... 151 I. Nguồn lợi thân mềm hai mảnh vỏ trong mối quan hệ với hiện tượng nước trồi (Võ Sĩ Tuấn, Hứa Thái Tuyến).…………………......... 151 II. Một vài đặc trưng sinh học cá biển vùng nước trồi mạnh nam Trung Bộ........................................................................................... 164 III. Sức sản xuất sơ cấp và quá trình chuyển hóa năng lượng trong hệ sinh thái nước trồi (Nguyễn Tác An)................................................. 175 Tài liệu tham khảo ……………………………..…………………….. 205
3 LỜI NÓI ĐẦU Trong các quá trình thuỷ văn, động lực ở biển và đại dương, nước trồi (upwelling) là hiện tượng đặc biệt, do nhiều nguyên nhân, thường xuất hiện ở vùng biển ven bờ. Trên thế giới, các vùng nước trồi được biết đến ở nhiều nơi, như: bờ tây Hoa Kỳ, Peru, Maroc, Nam Phi, Tây Australia, ven bờ Ấn Độ, Thái Lan… Trong vùng biển Việt Nam, một vùng nước trồi quan trọng đã được thấy ở vùng ven bờ Nam Trung Bộ Hiện tượng nước trồi ở biển nước ta đã được phát hiện và chú ý nghiên cứu từ lâu. Những dấu hiệu về nước trồi ở vùng biển ven bờ miền Trung đã được các nhà khoa học Pháp (Chevey, 1933, 1934; Krempt và Chevey, 1936) ở Viện Hải dương học Đông Dương phát hiện từ đầu những năm 30 của thế kỷ trước. Ý tưởng này còn được củng cố qua phân tích số liệu đo đạc thu được trong Chương trình NAGA (1959-1961) ở vùng biển phía Nam Việt Nam. Tuy nhiên, những nghiên cứu tương đối toàn diện về nước trồi, với nội dung nghiên cứu tương đối hoàn chỉnh, chỉ được thực sự tiến hành có kết quả trong các Chương trình nghiên cứu biển cấp Nhà nước, cụ thể là các Chương trình: 48B (1981-1990), và nhất là Chương trình KT.03 (1991-1995) với đề tài KT.03, 05 do Viện Hải dương học tổ chức thực hiện. Với những dữ liệu mới này, lần đầu tiên đã có hiểu biết rõ ràng về một số yếu tố cơ bản của vùng nước trồi ven bờ Nam Trung Bộ và đã xác định được những nguyên nhân cơ bản của sự hình thành nước trồi ở vùng biển này là tác động của gió mùa Tây Nam, chế độ dòng chảy, địa hình bờ và đáy biển, sự phân tầng nước biển. Qua phân tích các số liệu cũng đã xác định được một số đặc trưng quan trọng của nước trồi trong vùng biển này, như phạm vi không gian có ảnh hưởng của nước trồi trải dài từ Ninh Thuận tới Bình Thuận, thời gian tồn tại từ tháng 5 đến tháng 9, mạnh nhất vào tháng 7-8, tốc độ trồi đạt giá trị lớn nhất ở các tầng 100-125m, đây cũng có thể coi là tầng xuất phát của nước trồi. Đồng thời, cũng bước đầu đánh giá được tác động tích cực của nước trồi đối với nguồn lợi hải sản cũng như môi trường sống ở khu vực chịu ảnh hưởng nước trồi, như tạo nên những điều kiện môi trường sống thuận lợi, cơ sở thức ăn của
4 Bùi Hồng Long và những người khác hải sản phong phú hơn, một số đối tượng hải sản có sản lượng tăng cao hơn và chất lượng tốt hơn. Những kết quả nghiên cứu trên đây về nước trồi vùng biển Nam Trung Bộ còn được mở rộng và nâng cao hơn với những kết quả nghiên cứu gần đây của Chương trình hợp tác nghiên cứu giữa Viện Hải dương học Nha Trang với các Viện nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học biển của CHLB Đức về vùng nước ven bờ Nam Trung Bộ. Với các phương tiện trang thiết bị hiện đại, thời gian nghiên cứu dài và liên tục, phạm vi khảo sát mở rộng hơn nhiều so với trước đây cả về chiều rộng và chiều sâu, có thể coi các kết quả đạt được của Chương trình nghiên cứu này như một bước tiến mới trong công cuộc nghiên cứu nước trồi ở nước ta. Đây là những cơ sở và định hướng quan trọng cho các hoạt động nghiên cứu tiếp theo trong giai đoạn tới, nhằm từng bước hoàn thiện các nội dung nghiên cứu, để tiến tới có được sự hiểu biết toàn diện, đầy đủ và vững chắc về nước trồi ở nước ta, ứng dụng có hiệu quả vào hoạt động của các ngành sản xuất, quốc phòng, dịch vụ trên biển, đóng góp tích cực vào sự phát triển kinh tế-xã hội biển nước ta. Với trình độ, khả năng tư liệu còn hạn chế đối với một vấn đề mới và phức tạp như hiện tượng nước trồi, cuốn sách không tránh khỏi những điểm sai sót, bất cập, rất mong nhận được sự góp ý của độc giả để lần xuất bản sau được hoàn thiện hơn. Các tác giả
5 Chương I HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Ở VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM I. HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Nước trồi là một quá trình động lực nổi bật trong đại dương nói chung và trong Biển Đông nói riêng [The Encyclopedia of Oceanography, 1966]. Xét theo vị trí địa lí trong đại dương, nước trồi được chia thành hai loại: nước trồi ngoài khơi và nước trồi ven bờ, hay nước trồi vùng bờ (coastal upwelling). Nước trồi ven bờ luôn đi kèm với nhiều hệ quả nhất định, mà trước hết phải kể đến hệ quả sinh thái và vùng rìa của các tâm nước trồi thường là vùng cho sản lượng đánh bắt hải sản cao. Ví dụ đặc sắc nhất là vùng nước trồi Peru (Bảng 1.1). Đây là vùng có sản lượng hải sản đánh bắt cao nhất thế giới. So với các vùng biển có chế độ gió mùa Tây Nam ở Bắc Bán cầu, vùng nước trồi vùng bờ ở biển Nam Việt Nam cũng gây sự chú ý đáng kể [Wyrtki K. 1961; LaFond E. C. 1963; The Encyclopedia of Oceanography, 1966]. Nước trồi và nước chìm là các hiện tượng thủy động lực học xảy ra rất phổ biến trong biển và đại dương. Trong biển và đại dương, hiện tượng nước trồi và nước chìm có thể được hình thành do sự phân kỳ và hội tụ của các hệ dòng chảy có quy mô lớn và trung bình. Ngoài ra, ở các vùng thềm lục địa, do sự kết hợp của các trường gió mùa với đặc điểm của địa hình đáy và đường bờ cũng thường hình thành các vùng phân kỳ và hội tụ của dòng chảy. Từ đó xuất hiện hiện tượng nước trồi trên vùng thềm lục địa. Ở biển và đại dương, hiện tượng nước trồi và nước chìm chủ yếu được hình thành trong các vùng xoáy thuận và xoáy nghịch. Ở Bắc Bán cầu, trong các xoáy thuận, dưới sự tác động của lực quay Trái đất, các chuyển động của nước biển có xu thế chảy từ tâm ra ngoài, tạo ra một sự thiếu nước ở tâm và hậu quả để thay thế lượng nước đã mất đi, nước lạnh và mặn từ các tầng sâu trồi lên các tầng mặt theo định luật
6 Bùi Hồng Long và những người khác bảo toàn khối lượng (hình 1.1a). Đối với xoáy nghịch, quá trình xảy ra ngược lại với xoáy thuận, tức là do ảnh hưởng của lực quay Trái đất, nước biển từ các vùng rìa chảy vào tâm, tạo ra một sự dư thừa nước và hậu quả dẫn đến nước ở tâm với nhiệt độ cao và độ mặn thấp sẽ chìm xuống các tầng sâu (hình 1.1b). Ở Nam Bán cầu, quy luật hình thành các vùng nước trồi và vùng nước chìm trong các xoáy thuận và xoáy nghịch xảy ra hoàn toàn ngược lại so với Bắc Bán cầu. (a ) (b) Tâm Tâm xoáy xoáy nghịch thuận Hình 1.1: Mô phỏng quá trình vận chuyển nước trong xoáy thuận (a) và xoáy nghịch (b) ở Bắc Bán cầu Hiện tượng nước trồi cũng được hình thành ở vùng tạo trong trường hợp dòng chảy bị phân kỳ do gặp phải sự biến đổi đột ngột hướng của đường bờ và địa hình đáy có độ dốc thích hợp (hình 1.2) hoặc trong trường hợp khi dòng chảy phải chảy qua đỉnh của các đồi ngầm nằm chặn trên đường di chuyển của các khối nước. Ở ngoài các đại dương, các xoáy thuận và xoáy nghịch thường được hình thành ở 2 bên rìa của các hệ dòng chảy nóng và lạnh có quy mô lớn. Theo nhiều công trình nghiên cứu ngoài nước [11, 12], các xoáy thuận và xoáy nghịch đã được hình thành ở 2 bên rìa của hệ dòng chảy Kurosio ở bắc Thái Bình Dương và hệ dòng chảy ấm ở bắc Đại Tây Dương - dòng chảy Gulstream (hình 1.2).
Chương I: HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Ở VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM 7 Xoáy nghịch (nước chìm) A Xoáy thuận (nước trồi) C Dòng chảy Gulstream (ở bắc Đại Tây Dương) Hình 1.2: Mô phỏng sự hình thành các xoáy thuận và xoáy nghịch ở hai bên rìa dòng chảy Gulstream do sự uốn cong của nó Ghi chú: : Đường bờ Lục địa Biển : Đường đẳng sâu : Dòng chảy chính Vùng hình thành xoáy thuận : Dòng chảy phân kỳ thứ cấp, tạo ra tâm nước trồi mạnh ở vùng biển ngoài khơi : Vùng nước trồi Phan Rang (Ninh Thuận) Xoáy thuận thứ cấp Hình 1.3: Nước trồi được hình thành trong trường hợp dòng chảy bị phân kỳ khi gặp sự biến đổi hướng của đường bờ và địa hình đáy với độ dốc thích hợp
8 Bùi Hồng Long và những người khác Một yếu tố khác cũng là một trong những nguyên nhân cần và đủ để cho quá trình hình thành và phát triển mạnh của hiện tượng nước trồi ở các vùng thềm lục địa ven biển, đó là sự ảnh hưởng của chế độ gió mùa mạnh và ổn định. Đối với các vùng thềm lục địa Nam Trung Bộ, để hình thành và duy trì hiện tượng nước trồi mạnh trong thời kỳ mùa Hè, ngoài các điều kiện cần như đã nêu ở trên, điều kiện đủ là trường gió mùa Tây Nam. Ở vùng biển thềm lục địa Nam Trung Bộ và Nam Bộ, trong mùa Hè, từ tháng 6 đến tháng 8, trường gió mùa Tây Nam với hướng gió thổi song song và cắt bờ ra khơi, có cường độ khá mạnh và ổn định, đã làm cho nước biển tầng mặt ở vùng ven bờ, với nhiệt độ cao và độ muối thấp bị đẩy lùi ra khơi, do đó để bù vào lượng nước đã mất đi, nước có nhiệt độ thấp và độ mặn cao từ các tầng sâu sẽ trườn theo sườn dốc vào các vùng ven bờ (hình 1.4). Hướng gió ( SW ) Đường bờ Mặt biển Dòng đi ra từ bờ Đáy biển Dòng đi lên từ đáy Hình 1.4: Mô phỏng quá trình hình thành nước trồi ở vùng biển ven bờ dưới sự tác động của trường gió mùa Tây Nam trong mùa Hè Tóm lại, nguyên nhân và cơ chế hình thành của hiện tượng nước trồi ở các vùng biển thềm lục địa Nam Trung Bộ và Nam Bộ, trong thời kỳ mùa Hè, phụ thuộc mạnh vào những điều kiện cần và đủ sau đây: hướng của đường bờ; độ dốc thích hợp của địa hình thềm lục địa; sự tồn tại của hệ dòng chảy lạnh ven bờ miền Trung theo hướng Bắc - Nam và sự ổn định về cường độ và hướng của trường gió mùa Tây Nam. Điều này có nghĩa là: ở những vùng biển nào, nếu hội đủ các điều kiện nêu trên, thì hiện tượng nước trồi sẽ phát triển mạnh mẽ và ổn định. Theo đánh giá của nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10], trong thời kỳ gió mùa Tây Nam thịnh hành, từ tháng 6 đến tháng 8, trong các vùng biển thềm lục địa Nam Trung Bộ, vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận, được đánh giá đã tồn tại hiện tượng nước trồi mạnh nhất. Ở các vùng biển khác nằm phía Bắc và phía Nam vùng biển Ninh Thuận - Bình Thuận,
Chương I: HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Ở VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM 9 hiện tượng nước trồi cũng tồn tại, nhưng ở mức độ trung bình hoặc yếu ớt, như là: vùng biển từ bắc Khánh Hòa đến Bình Định, hiện tượng nước trồi tồn tại với mức độ trung bình yếu. Nguyên nhân là do trường gió mùa Tây Nam ở khu vực này có cường độ tương đối yếu và thiếu sự ổn định, nên hiện tượng nước trồi chủ yếu hình thành là do ảnh hưởng của dòng chảy lạnh Bắc - Nam với tốc độ dòng còn tương đối lớn trong thời kỳ mùa Hè, đã đưa nước lạnh trồi lên từ lớp đột biến mật độ vào vùng ven bờ; ở vùng biển Nam Bộ, từ Vũng Tàu đến Cà Mau, mặc dù chế độ gió mùa Tây Nam phát triển rất mạnh so với các vùng khác, nhưng do đặc điểm của địa hình đáy tương đối nông và bằng phẳng, không thuận lợi cho việc hình thành nước trồi. Hơn nữa, ở vùng biển này, ảnh hưởng của dòng chảy lạnh Bắc - Nam là rất yếu, nên hiện tượng nước trồi phát triển ở vùng biển này cũng rất yếu và khó có thể nhận dạng được trên nền chung của các quá trình thủy văn và động lực khác diễn ra ở vùng ảnh hưởng của nước sông Cửu Long. Bảng 1.1: Các vùng nước trồi ven bờ chính trong đại dương STT Vùng nước trồi Thời gian xuất hiện 1 Oregon-California, 25 - 45oN Tháng 6 - 8. 2 Peru, 5 - 45oS Quanh năm (nhưng vào tháng 2-3 thì yếu). 3 Benguela (Tây nam Châu Phi), 5 - 30oS Tháng 11 - 2. 4 Guinea Tháng 6 - 9. 5 Canaries, 10 - 40oN 20-25oN: Quanh năm, 25oN: Tháng 6 - 11, 20oN: Tháng 1 - 3. 6 Somali Tháng 6 - 9. 7 Aravie Tháng 6 - 9. 8 Tây Ấn Độ Tháng 1 - 3. 9 Tây Úc Tháng 1 - 3. 10 Đông Kaspi Tháng 6 - 8. 11 Đông vùng Florida - 12 Vùng biển Lion - 13 Nam Crimea - 14 Tây Biển Đen - 15 Tây Kaspi Tháng 5 - 9. 16 Vùng Kabô Frion - 17 Nước trồi Châu Âu ở vùng thềm lục địa Krôm - 18 Vùng biển ven bờ Nam Việt Nam Tháng 6 - 9
10 Bùi Hồng Long và những người khác II: TỔNG QUAN CÁC HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU VỀ NƯỚC TRỒI TRONG VÙNG BIỂN VIỆT NAM Hiện tượng nước trồi trong vùng biển Việt Nam đã được chú ý tới từ việc phát hiện các dấu hiệu đầu tiên, trong các công trình khảo sát về chế độ thuỷ văn động lực ở vùng biển Việt Nam và Đông Dương vào đầu những năm 70 thế kỷ trước. Trong các hoạt động khảo sát về thuỷ văn và vùng biển Đông Dương vào các năm 1932 - 1934, kết quả được công bố trong các báo cáo tường trình của Viện Hải dương học Nha Trang (P. Chevey 1933, 1934, A. Krenpf es p. Chevey 1936), đã có đề cập tới hệ dòng chảy nóng tầng mặt và hệ dòng chảy lạnh tầng sâu thường trực dọc ven bờ biển Việt Nam theo chiều bắc nam ngay cả trong mùa gió Tây Nam tạo nên sự đối kháng giữa hai khối nước này. Lưới nước lạnh dưới 250C đã đi xa hơn xuống phía nam, trong khi khối nước nóng trên 250C lại đi xa hơn về phía bắc. Có thể coi đây như những dữ liệu đầu trên làm liên tưởng đến hiện tượng nước trồi trong khu vực biển ven bờ này của Việt Nam. Điều đáng chú ý là hiện tượng này lại đi liền với sự giảm sản lượng của cá Mói dầu (Dorosoma) và cá Nục (De capterun) ở vùng phía nam và tăng cao ở vùng phía bắc, cũng trong thời gian đó. Đây là những loài cá nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ nước biển vì vậy cũng đã có ý kiến về sự liên hệ nào đó giữa sự thay đổi sản lượng cá với sự biến đổi nhiệt độ nước biển có nguyên nhân từ nước trồi. Cũng ở mức độ phát hiện về nước trồi, còn phải kể đến các nghiên cứu trong vùng biển Nam Việt Nam trong thời gian tiếp theo của Chương trình NAGA (1959 - 1960) của các tác giả Wyrtki (1961), Robinson (1961), LaFond (1961). Có thể coi đây như giai đoạn đầu của việc nghiên cứu nước trồi trong vùng biển Việt Nam. Giai đoạn thứ hai, có thể kể các hoạt động nghiên cứu mang tính chuyên đề về nước trồi, được thực hiện trong thời gian 1980 đến 1995, sau khi kết thúc chiến tranh ở Việt Nam, trong khuôn khổ các chương trình điều tra nghiên cứu biển cấp Nhà nước như Chương trình Thuận Hải - Minh Hải (1978 - 1980), Chương trình 48.06 (1981 - 1985), Chương trình 48B (1986 - 1995) và nhất là Chương trình KT.03 (1991 - 1995) với đề tài KT-03.05 do Viện Hải dương học Nha Trang chủ trì tổ chức thực hiện. Lần đầu tiên, hiện tượng nước trồi ở vùng biển Việt Nam đã được khảo sát, nghiên cứu một cách toàn diện tập trung ở vùng biển ven bờ Nam Trung Bộ với nội dung tương đối hoàn chỉnh, bao gồm các vấn đề thuỷ văn động lực, thuỷ hoá, địa chất, các hệ quả sinh thái của hiện tượng nước trồi, như một hiện tượng đặc biệt của điều kiện tự nhiên và sinh thái, môi trường biển Việt Nam. Do điều kiện kinh phí, phương tiện kĩ thuật và trình độ còn hạn chế nên hoạt động khảo sát còn chưa nhiều chuỗi số liệu quan trắc đủ dài, phạm vi không gian nghiên cứu cũng chỉ tập trung ở khu vực hẹp trong vùng đầm nước trồi mạnh trên thềm lục địa từ Ninh Thuận tới Bắc Bình Thuận. Tuy
Chương I: HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Ở VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM 11 nhiên, kết quả thực hiện trong giai đoạn này có thể coi là một bước tiến mới trong cuộc nghiên cứu hiện tượng nước trồi ở biển Việt Nam, từ những phát hiện ban đầu đã có được những hiểu biết về hiện tượng đặc biệt này ở biển Việt Nam. Đây là lần đầu tiên, đã tiến hành đo đạc một cách đồng bộ, liên tục các yếu tố điều kiện tự nhiên, đánh giá tác động sinh thái và môi trường của vùng nước trồi mạnh ở biển ven bờ và thềm lục địa Nam Trung Bộ Việt Nam. Kết quả nghiên cứu trong giai đoạn này đã cho ta hiểu biết bước đầu về những vấn đề cơ bản của hiện tượng nước trồi mang tính đại diện ở vùng biển Việt Nam. Theo đó, nhưng nguyên nhân chính gây nên nước trồi là tác động của gió mùa Tây Nam, hiện trạng địa hình đáy biển, bờ biển và sự phân tầng nước biển trong vùng biển này. Trường gió mùa nước Tây Nam trong vùng nước trồi nghiên cứu khá phức tạp, biến động mạnh theo không gian và thời gian. Tồn tại xoáy thuận khí quyển cục bộ tại vùng biển Ninh Thuận đã thấy rõ những biến động gió chu kỳ ngày đêm, chu kỳ Sinop (từ 2 - 3 đến 9 - 10 ngày đêm), chu kỳ năm và chu kỳ nhiều năm 18 năm. Hình thái địa hình biến đổi khá phức tạp. Hướng tổng thể của đường bờ nổi, cũng như đường bờ ngầm làm với hướng gió một góc thuận lợi cho sự phát sinh hiện tượng nước trồi mạnh. Nước biển phân tầng khá mạnh theo phương ngang cũng như phương thẳng đứng, tạo thành các đới front thuỷ văn đi qua khu vực nghiên cứu và lớp nhảy vọt khá mạnh ngay trên thềm lục địa. Bằng số liệu đo đạc dài ngày dòng chảy đã xây dựng được bản đồ dòng chảy trung bình phản ánh khá tốt hoàn lưu xoáy thuận cục bộ trong khu vực. Bằng phương pháp mô hình hoá toán học đã có được bức tranh phân bố dòng chảy ngang và dòng trồi phù hợp với số liệu đo đạc. Qua phân tích các yếu tố thuỷ văn đã xác định được nhiều đặc trưng quan trọng của hiện tượng nước trồi trong khu vực. Nước trồi có thể tồn tại trên dải ven bờ và thềm lục địa từ Bình Thuận đến Bắc Bình Thuận. Nước trồi xuất phát từ tầng sâu 100-125m và đó chỉ gây tác động mạnh trong lớp nước từ mặt biển đến các tầng này. Nước trồi tồn tại từ tháng 5 đến tháng 9, mạnh nhất vào tháng 7 - 8. Tại tâm nước trồi mạnh, tốc độ trôi dạt có giá trị lớn nhất ở các tầng 100- 125m, càng lên trên càng bé và bằng 0 tại mặt biển. Trong dao động chu kỳ Sinop, tốc độ trôi có thể đạt từ 10-1 - 10-2cm/s. Mặc dầu tâm nước trồi mạnh tồn tại ở vùng biển Ninh Thuận, Bắc Ninh Thuận, nhưng vùng có hiệu quả sinh thái cao nhất lại nằm ở tam giác Cà Ná - Phú Quý - Phan Thiết, nằm ở rìa phía Tây Nam của tâm nước trồi mạnh. Trong phạm vi vùng tam giác này, tồn tại các điều kiện sinh thái môi trường cực kỳ thuận lợi cho sự phát triển đời sống sinh vật như: địa hình đáy với độ gồ ghề lớn, các front thuỷ văn cường độ mạnh, hàm lượng các chất dinh dưỡng thích hợp, năng suất sinh học sơ cấp cao, sinh vật nổi phù dù, sinh vật đáy, phát triển số
12 Bùi Hồng Long và những người khác lượng trứng cá, cá con nhiều, vì vậy một số hải sản như cá, sò lông, điệp quạt có sản lượng cao. Với các kết quả, dữ liệu thu được, Viện Hải dương học Nha Trang đã xây dựng và công bố (1990) một tập Bản đồ về phân bố các điều kiện tự nhiên, sinh thái môi trường, nguồn lợi hải sản của vùng nước trồi Ninh Thuận - Bình Thuận, tỷ lệ 1: 5.000.000, cùng với một Tuyển tập các công trình nghiên cứu về nước trồi ở vùng biển Nam Trung Bộ. 107 1 08 10 9 11 11 Ph an T h ieát 1 2 5 3 6 4 9 7 øu 10 8 Ta u õn g 13 11 V 14 12 17 15 18 16 19 20 10 10 o N o 107 E 1 08 10 9 Hình 1.5: Sơ đồ giới hạn của vùng biển nghiên cứu với 10 mặt cắt và các trạm đo đạc vật lý, thu thập vật mẫu sinh-hóa học biển trong các chuyến khảo sát VG3, 4, 7, 8 bằng tàu Nghiên cứu Biển (Bộ Tài nguyên Môi trường) và chuyến khảo sát bằng tàu SONNE 187-2. Ô chữ nhật chỉ định khu vực đo đạc và thu thập vật mẫu của chuyến khảo sát bổ sung ven bờ từ Phan Thiết đến Vũng Tàu (5-2006).
Chương I: HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Ở VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM 13 Giai đoạn tiếp theo của công cuộc nghiên cứu nước trồi ở biển Việt Nam được bắt đầu bằng chương trình hợp tác nghiên cứu Biển tập trung vào vùng nước trồi ở vùng biển Nam Trung Bộ, giữa Viện Hải dương học Nha Trang, và các Viện Nghiên cứu của biển Bantic (Warnemuende) Viện Sinh Địa hoá và Hoá học (Hamburg) của CH Liên Bang Đức được thực hiện từ 2003 - 2006. Chương trình đã thực hiện các chuyến khảo sát có quy mô không gian lớn hơn gấp 3 - 4 lần các khu vực khảo sát trước đây, độ sâu ra tới 1500m với các phương tiện thiết bị hiện đại. Thời gian khảo sát cũng đủ hai mùa gió chính và hai mùa chuyển tiếp, có những chuỗi đo kéo dài trong 1 năm ở độ sâu 600-1200m. Nội dung nghiên cứu của Chương trình này bao gồm: 25° ng i Be Xi Do 23° H on CHINA Z hu g jia n 21° g 00 20 19° Hainan SCS-N 20 0 SCS-NE SCS-NC A b ra 17° VIET SOUTH no Ag 15° NAM Luzon SCS-C Ba CHINA 13° 00 ng 40 Ko SCS-SW G on e M i Na SCS-SC Sai 11° ng Do SEA 0 20 00 20 9° SCS-S Sunda 00 7° Shelf 40 00 20 Borneo 5° 105° 107° 109° 111° 113° 115° 117° 119° 121° Hình 1.6: Sơ đồ vị trí thả bẫy trầm tích trên Biển Đông
14 Bùi Hồng Long và những người khác - Các đặc trưng vật lý của hiện tượng nước trồi, sự hình thành, biến đổi theo chu kì ngắn (Sinop) và chu kỳ dài (gió mùa, Elnino, Lanina). - Hiện tượng dòng chảy và cấu trúc của nó trong khu vực. - Tác động của nước trồi lên các điều kiện thuỷ văn, thuỷ hoá, sinh thái học trong khu vực. - Tác động của lưỡi nước lạnh đi về phía nam và nước ấm đi về phía bắc. - Xác định khu vực phân bố và các biên của vùng nước trồi (sử dụng kỹ thuật viễn thám). - Mô phỏng hệ dòng chảy kích thước nhỏ cho vùng nước trồi và thềm lục địa Việt Nam. Mô hình HAMSON và 3D tuyến tính, phi tuyến. Với một khối lượng đồ sộ dữ liệu thu được bằng các phương tiện kỹ thuật hiện đại đảm bảo tin cậy, Chương trình hợp tác nghiên cứu về nước trồi có thể coi là một bước nâng cao tầm hiểu biết và chất lượng các kết quả nghiên cứu về nước trồi ở Việt Nam hiện nay. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu đã có được cho tới nay, có thể nêu lên một cách khái quát những hiểu biết về những vấn đề cơ bản của hiện tượng nước trồi biển Việt Nam hiện nay, chủ yếu vùng biển Nam Trung Bộ. III. KHÁI QUÁT VỀ CÁC ĐẶC TRƯNG NƯỚC TRỒI TRONG VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU HIỆN CÓ 1. Vật lý - Hải dương - Lần đầu tiên đã chính xác hóa được hệ dòng chảy 2 lớp thay đổi theo mùa trong khu vực biển ven bờ Nam Trung Bộ Việt Nam (biên ngoài nằm trong khu vực khoảng 80km cách bờ, độ sâu phân cách của hệ dòng chảy 2 lớp trong khoảng 50-60m). - Các kết quả tính toán bằng mô hình ba chiều (3D) tuyến tính và phi tuyến là các kết quả mới nhất tại khu vực mà chúng tôi đã thực hiện được. Kết quả tính chế độ dòng chảy do ảnh hưởng của trường gió Tây Nam, mà điển hình là từ tháng 6 đến tháng 8/2005, đã thể hiện hiện tượng nước trồi tại khu vực nghiên cứu Nam Trung Bộ (qua tốc độ dòng thẳng đứng từ mô hình) - Hiện tượng nước trồi thể hiện rõ nhất vào tháng 6/2005 mặc dù vào tháng 7/2005 có tốc độ dòng chảy tầng mặt đạt giá trị cao nhất tới 61.136cm/s, hướng 107.763o. Tốc độ trung bình trong toàn vùng nghiên cứu là 7.4cm/s.
Chương I: HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Ở VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM 15 + Tại tầng mặt, tốc độ dòng đạt cực đại là 39.974cm/s (nhỏ hơn so với tháng 7 (61.136cm/s) và tháng 8 (40.915cm/s)), hướng 92.174o. + Tại tầng độ sâu 50m, khi mà ảnh hưởng của gió đã suy giảm hoàn toàn, sự trồi lên của hạt nước có thể đạt 0.054cm/s, cho sụt xuống -0.050cm/s. + Tại tầng 100m, vận tốc thẳng đứng hướng lên cực đại có thể đạt được 0.043cm/s, hướng xuống đạt giá trị lớn nhất là -0.024 cm/s. - Bằng phương pháp hàm trực giao thực nghiệm (EOF) các cấu trúc chính của nhiệt độ nước biển tầng mặt ở khu vực Biển Đông như cấu trúc nhiệt vào mùa gió Đông Bắc, mùa gió Tây Nam cũng như tác động của sự biến đổi khí hậu toàn cầu, hiện tượng ENSO lên quá trình hình thành, quy mô và sự biến đổi của hiện tượng nước trồi và đặc biệt là tác động của chúng lên chế độ nhiệt độ nước biển tầng mặt ở khu vực đã được làm rõ. - Bằng sử dụng tài liệu về ứng suất gió và xoáy của ứng suất gió của Trung tâm môi trường nghề cá Thái Bình Dương - PFEL (Pacific Fishery Environmental Labolatory), một số khu vực thường xuất hiện khu vực nước trồi đã được phát hiện, trong đó vùng nước trồi mạnh nhất xảy ra ở khu vực ven bờ Nam Trung Bộ. - Các khảo sát, nghiên cứu về hiện tượng nước trồi trong khu vực nước trồi Nam Trung Bộ cho thấy nguyên nhân, sự biến đổi về cường độ, phạm vi phân bố của vùng nước trồi khu vực Nam Trung Bộ mang các đặc điểm địa phương và là kết quả tương tác của các quá trình vật lý (khí quyển - đại dương - đáy - bờ trong khu vực): Vận chuyển Ekman, tương tác giữa hai hệ thống dòng chảy mạnh Tây Biển Đông đi xuống và hệ thống dòng chảy đi từ phía thềm lục địa Sunda lên khu vực tác động của hệ số biến đổi Coriolis trong dải ven bờ. Các kết quả trên là cơ sở khoa học cho việc hoàn thiện các mô hình tính toán để đánh giá nhanh hiện tượng nước trồi. 2. Sinh thái – Môi trường - Có sự khác biệt rất rõ trong sự phân bố của các muối dinh dưỡng trong vùng biển Nam Trung Bộ vào các thời kỳ tháng 4 và tháng 7: + Vào thời kỳ tháng 4 sự xâm nhập của các muối dinh dưỡng từ lớp nước sâu không mạnh, khu vực có lớp ưu quang giàu dinh dưỡng thường phân bố rời rạc, mức dinh dưỡng không cao + Vào thời kỳ tháng 7 sự xâm nhập từ lớp nước sâu mạnh hơn, nơi có lớp ưu quang giàu dinh dưỡng tập trung thành khu vực rõ ràng, rộng, mức dinh dưỡng khá cao. - So sánh với các nghiên cứu trước đây và dựa vào hàm lượng cực đại của muối phosphate trong lớp ưu quang có thể nói là các hoạt động nước trồi ghi nhận được qua
16 Bùi Hồng Long và những người khác các chuyến khảo sát của dự án này có cường độ nhỏ hơn nhiều so với mức đã ghi nhận được vào năm 1994. - Trong mùa nước trồi mạnh, hoàn lưu ngược từ tâm nước trồi về phía xoáy nghịch ở Đông Nam tách khu vực phân bố năng suất sơ cấp thành hai vùng có năng suất cao ở ven bờ và ngoài khơi Khánh Hoà, ven bờ Ninh Thuận. - Theo phương ngang, hàm lượng chlorophyll-a biến thiên trên toàn vùng nghiên cứu trong đó hình thành các tâm chl-a rõ rệt ở các khu vực: cửa sông Mêkông, Nam Bình Thuận và Bắc Khánh Hòa. Đặc biệt, các lớp nước trên cùng (trong khoảng 0 - 60m), sự biến thiên chl-a khá mạnh và các tâm chla - cao khá rõ ràng. - Trong mùa gió Tây Nam, đặc biệt là trong thời kỳ hoạt động mạnh của nước trồi, hàm lượng chl-a trong vùng thềm lục địa Nam Việt Nam cao hơn đáng kể so với thời kỳ không có hoạt động của nước trồi - thời kỳ chuyển tiếp giữa mùa gió Đông Bắc sang gió Tây Nam (0,485 - 0,647mg/m3 trong mùa gió Tây Nam so với 0,174 - 0,334mg/m3 trong chuyển tiếp). Ngoài ra, trong mùa gió Tây Nam, có sự hình thành các tâm chl-a cao ở các tầng nước, nhất là trong lớp nước ưu quang (0 - 60m), chúng vận động và di chuyển khá phức tạp trong cột nước. Trong khi trong mùa chuyển tiếp, sự hình thành các tâm chl-a cao không rõ ràng, các vùng chl-a cao và thấp xen kẽ nhau dạng “da báo”. 3. Sinh vật phù du và thông lượng hạt - Đã xác định được 295 loài Thực vật phù du. Tảo Silic và Tảo Hai roi chiếm ưu thế về số lượng loài với 172 và 118 loài tương ứng. Tỉ lệ giữa các nhóm tảo trong vùng nghiên cứu không khác nhau nhiều với các kết quả đã nghiên cứu trước đây. - Đã xác định được 415 loài Động vật phù du, trong đó có 15 loài lần đầu tiên ghi nhận và bổ sung cho khu hệ Động vật phù du biển Việt Nam. - Đã xác định được 111 loài và dưới loài tảo Sợi Bám trong đó các tảo Cầu vôi chiếm hoàn toàn ưu thế với 87 loài tảo Cầu vôi vảy dị hình (heterococcolithophorid - CVVDH) và 24 loài tảo Cầu vôi vảy đồng hình (Holococcolithophorid - CVVĐH). Số lượng loài ghi nhận cao nhất trong đợt khảo sát VG3 - mùa gió Tây Nam. - Thành phần cá bột khá phong phú, đã xác định có đại diện của 93 họ thuộc 18 bộ, chiếm tỉ lệ chủ yếu nhất là họ cá Bống trắng (Gobiidae) chiếm 15% kế đến là cá bột của họ cá Trỏng (Engraulidae) chiếm 14,23%; chủ yếu họ này là giống cá cơm, cá bột của họ cá Đèn lồng (Myctophidae) là nhóm cá ở biển sâu chiếm tới 7,7%, cá Khế (Carangidae): 6,18%. Sau đó là cá bột của các họ: cá Đàn lia (Callionymidae): 4,08%.
Chương I: HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Ở VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM 17 - Mật độ tế bào thường cao ở tầng 20-40m, và hầu như không đáng kể ở các tầng nước có độ sâu trên 60m. Mật độ tế bào có xu thế cao trong mùa gió Tây Nam hơn là trong thời kỳ chuyển tiếp, có sự khác biệt đáng kể về mật độ giữa 2 đợt khảo sát VG3 (7/2004) và VG7 (7/2004) dù rằng cả 2 đợt khảo sát trùng vào thời kỳ bắt đầu mạnh của gió mùa Tây Nam hoặc trong khái niệm “hoạt động mạnh” của nước trồi Nam Trung Bộ. Mật độ tế bào ở khu vực ven bờ độ sâu
18 Bùi Hồng Long và những người khác - Trong khu vực Nam Trung Bộ, thông lượng tảo Cầu vôi và tảo Silic đạt đỉnh cao vào mùa gió Tây Nam, trong khi đó ở vùng thềm lục địa Sunda tảo Silic có thông lượng rất cao vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc. Chỉ số nước trồi và ENSO UpIndex Upwelling Index, MEI & Wind MEI Crossshore 2.5 Alongshore Wind 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 UpIndex ... Chỉ số nước trồi : TMI/SST MEI ... Chỉ số ENSO Đa biến (NOAA) trong mùa đông trước ⇒Chỉ số nước trồi ( Nghịch- ) chuẩn theo chu kỳ lặp ENSO ⇒Gió dọc bờ không phù hợp với chu kỳ lặp ENSO * Tòan bộ các gía trị đã được chuẩn hóa theo phương sai Hình 1.7: Sơ đồ thể hiện mối liên quan của hiện tượng nước trồi (Up index với hiện tượng ENSO) Mô phỏng hiện tượng nước trồi SSH Dòng chảy biên hướng Nam no so on -M SW Dòng xiết lạnh Biến dạng nén Dòng chảy biên hướng bắc Sunda Shelf Bán kính biến dạng Hình 1.8: Mô phỏng cơ chế của quá trình nước trồi trong vùng thềm lục địa miền Trung Việt Nam
Chương I: HIỆN TƯỢNG NƯỚC TRỒI Ở VÙNG BIỂN NAM VIỆT NAM 19 PHỤ LỤC 1.1: CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ HẢI DƯƠNG VÙNG BIỂN NAM TRUNG BỘ 107 108 109 110 107 108 109 110 14 14 14 14 C C A A M M P Tuy Ho øa P Tuy Hoøa 13 U 13 13 U 13 C C H H I I A A N ha Tra ng N ha Tra ng 12 12 12 12 Ghi chuù : 25 cm /s 50 cm /s Phan Ra ng Phan Ra ng 75 cm /s 100 cm /s 11 P han Thieát 11 11 P han Thieát 11 u u Taø Ta ø õn g õn g Vu Vu Ghi chuù : 10 10 10 25 cm/s 10 o N o N 50 cm/s Hình 1 75 cm/s Hình 2 100 cm/s o o 107 E 108 109 110 107 E 108 109 110 107 108 109 110 13 13 CAM-PU-CHIA N HA TR ANG 12 12 Hình 1. Vectơ dòng tầng 10m, chuyến khảo sát VG7 PHA N RA NG Hình 2. Vectơ dòng tầng 10m, 11 11 chuyến khảo sát VG8 PHAN THIEÁT V UÕN G TAØ U Hình 3. Vectơ dòng tầng 40m, Phuù Quyù chuyến khảo sát VG3 Modul doø n g 10 10 (cm /s) 150 100 o N Hình 3 50 9 9 o 107 E 108 109 110