I. Mô hình thủy động lực và sóng trong mô phỏng triều bão
Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển mô hình thủy động lực ADCIRC-2DDI và mô hình sóng SWAN để mô phỏng triều bão. Mô hình thủy động lực được sử dụng để tính toán thủy triều và nước dâng, trong khi mô hình sóng SWAN mô phỏng sóng do gió tạo ra. Sự kết hợp giữa hai mô hình này cho phép nghiên cứu tác động của sóng lên triều bão, đặc biệt là trong trường hợp bão Floyd 1999. Kết quả cho thấy sóng do gió làm tăng mực nước đỉnh triều bão khoảng 10-15% so với khi không có sự kết hợp.
1.1. Mô hình thủy động lực ADCIRC 2DDI
Mô hình thủy động lực ADCIRC-2DDI giải quyết các phương trình nước nông phi tuyến tính, tích hợp độ sâu hai chiều. Mô hình này tính toán thủy triều và nước dâng dựa trên các yếu tố như thủy triều thiên văn, dòng chảy từ các nhánh sông, tác động khí tượng (gió và áp suất), và sóng do gió tạo ra. Mô hình hóa thủy văn này cho phép mô phỏng chính xác các hiện tượng thủy động lực học trong khu vực ven biển và cửa sông.
1.2. Mô hình sóng SWAN
Mô hình sóng SWAN là mô hình thế hệ thứ ba, được sử dụng để mô phỏng sóng do gió tạo ra trong khu vực ven biển và cửa sông. Mô hình này dựa trên phương trình cân bằng năng lượng sóng, được điều khiển bởi gió, mực nước biển và điều kiện dòng chảy. Mô phỏng sóng này cung cấp thông tin về các thông số sóng, hỗ trợ việc nghiên cứu tác động của sóng lên triều bão.
II. Nghiên cứu trường hợp bão Floyd 1999
Nghiên cứu này áp dụng mô hình thủy động lực và mô hình sóng để mô phỏng triều bão trong trường hợp bão Floyd 1999. Bão Floyd là một cơn bão nhiệt đới mạnh, gây ra thiệt hại lớn dọc theo bờ biển Đông Bắc Mỹ. Kết quả mô phỏng cho thấy sự tương tác giữa sóng và dòng chảy làm giảm đỉnh và tăng đáy trong đồ thị thủy triều. Nghiên cứu trường hợp này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế hình thành triều bão và tác động của sóng lên mực nước.
2.1. Mô phỏng triều bão
Mô phỏng triều bão được thực hiện bằng cách kết hợp mô hình thủy động lực ADCIRC-2DDI và mô hình sóng SWAN. Kết quả cho thấy sóng do gió làm tăng mực nước đỉnh triều bão khoảng 10-15% so với khi không có sự kết hợp. Triều cường và bão lũ được mô phỏng chính xác, giúp dự báo và quản lý rủi ro lũ lụt tại các khu vực ven biển.
2.2. Tương tác sóng và dòng chảy
Sự tương tác giữa sóng và dòng chảy được mô tả thông qua mô hình kết hợp. Kết quả cho thấy tương tác này làm giảm đỉnh và tăng đáy trong đồ thị thủy triều. Động lực học sóng và động lực học biển được nghiên cứu chi tiết, cung cấp thông tin quan trọng cho việc dự báo thời tiết và quản lý rủi ro thiên tai.
III. Ứng dụng thực tiễn và giá trị nghiên cứu
Nghiên cứu này cung cấp một nguyên mẫu cho việc mô phỏng thời gian thực triều bão và sóng, hỗ trợ các nỗ lực dự báo lũ quét và mực nước sông của các trung tâm dự báo thời tiết quốc gia. Mô hình toán học và mô phỏng khí tượng được sử dụng để dự báo chính xác các hiện tượng thời tiết cực đoan. Kết quả nghiên cứu có giá trị cao trong việc quản lý rủi ro thiên tai và bảo vệ cộng đồng ven biển.
3.1. Dự báo thời tiết và quản lý rủi ro
Dự báo thời tiết và quản lý rủi ro được cải thiện đáng kể nhờ việc sử dụng mô hình thủy động lực và mô hình sóng. Nghiên cứu này cung cấp công cụ mạnh mẽ để dự báo và quản lý các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão nhiệt đới và triều bão.
3.2. Bảo vệ cộng đồng ven biển
Kết quả nghiên cứu giúp bảo vệ cộng đồng ven biển bằng cách cung cấp thông tin chính xác về triều bão và sóng. Thủy văn học và động lực học biển được áp dụng để phát triển các chiến lược quản lý rủi ro thiên tai hiệu quả.
