CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TRÊN BIỂN VÀ CÔNG NGHỆ ĐO CAO VỆ TINH. CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY BỀ MẶT TRÊN BIỂN TỪ SỐ LIỆU ĐO CAO VỆ TINH.
CHƯƠNG III. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY BỀ MẶT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA LỰC LƯỢNG HẢI QUÂN KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 6 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DÒNG CHẢY TRÊN BIỂN VÀ CÔNG NGHỆ ĐO CAO VỆ TINH 1. Tổng quan nghiên cứu xác định dòng chảy từ số liệu đo cao vệ tinh trên thế giới Năm 2000, các tác giả Cheinway Hwang and Sung-An Chen của Đài Loan đã nghiên cứu dòng chảy và các xoáy nước trên Biển Đông giai đoạn 1993 - 1999 trên cơ sở sử dụng số liệu đo cao vệ tinh Topex/Posiedon [44].
Kết quả nghiên cứu cho thấy có sự chênh lệch lớn về chiều cao mặt nước biển và sự phân bố dày đặc của các xoáy nước dọc theo các vết đo trên khu vực Biển Đông. Các kết quả nghiên cứu về dòng chảy và xoáy nước phù hợp với các kết quả nghiên cứu đã có bằng các phương pháp khác. Jayne đã nghiên cứu xác định dòng chảy ở Bắc Đại Tây Dương từ số liệu đo cao vệ tinh kết hợp với mô hình Geoid GRACE phiên bản mới nhất (GGM02). Kết quả nghiên cứu được so sánh với số liệu đo đạc dòng chảy trên tàu và trên các phao cho thấy độ chính xác khá tốt.
Pail đã nghiên cứu ước tính ban đầu về dòng chảy địa tĩnh trạng thái ổn định Bắc Đại Tây Dương từ vệ tinh GOCE. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã trình bày đánh giá ban đầu về dữ liệu GOCE về lưu thông trung bình của Bắc Đại Tây Dương. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chỉ với hai tháng dữ liệu, lưu thông ước tính từ GOCE đã có độ chính xác vượt trội hơn so với ước tính tương tự dựa trên 8 năm quan sát GRACE. Kết quả này chủ yếu phụ thuộc vào một thực tế là địa hình động trung bình tính theo dữ liệu GOCE (MDT) thường ít nhiễu hơn so với kết quả thu được từ dữ liệu GRACE.
Do đó, nó ít phải làm mịn hơn và do đó, tín hiệu hải văn ít bị suy giảm hơn. Kết quả nghiên cứu này đã xác thực mạnh mẽ về sứ mệnh vệ tinh trọng lực GOCE và số liệu đo cao vệ tinh trong nghiên cứu dòng chảy và dự đoán trong tương lai, ứng dụng này còn phát triển mạnh khi độ chính của các dữ liệu được cải tiến [52]. Trong tài liệu [49], năm 2010, các tác giả đã đánh giá khả năng và ưu điểm của việc xác định dòng chảy trên biển bằng số liệu đo cao vệ tinh từ khi công nghệ này ra đời và triển vọng trong tương lai. Bài báo đánh giá đo cao vệ tinh là công cụ 7 hiệu quả để xác định dòng hải lưu trên diện rộng.
Với độ chính xác và độ phân giải hiện tại, đo cao vệ tinh có thể xác định dòng chảy ở bước sóng 100 km. Trong tương lai, số liệu đo cao vệ tinh có thể cho phép xác định dòng chảy và các xoáy nước ở khoảng cách 10 km. CHAO đã xác định dòng chảy mặt trên toàn cầu từ số liệu đo cao vệ tinh T/P, Jason 1/2, ERS-1/2 và GEOSAT kết hợp với số liệu trọng lực vệ tinh GRACE và GOCE. Kết quả nghiên cứu được so sánh với kết quả đo dòng chảy tại các phao trên biển.
Kết quả chỉ ra rằng sử dụng số liệu đo cao vệ tinh kết hợp với số liệu GOCE để xác định dòng chảy cho độ chính xác tốt hơn sử dụng số liệu GRACE [53]. Năm 2017, các tác giả Martina Idžanović, Vegard Ophaug, and Ole Baltazar Andersen đã nghiên cứu xác định dòng chảy ven bờ biển Na Uy bằng số liệu vệ tinh Cryosat-2 và số liệu vệ tinh trọng lực GOCE. Các kết quả nghiên cứu được so sánh với kết quả xác định dòng chảy bằng các phương pháp trực tiếp. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng từ số liệu đo cao vệ tinh có thể xác định được độ cao địa hình mặt biển trung bình động lực với độ chính xác từ 3 cm đến 5 cm.
Kết quả xác định dòng chảy cũng phụ thuộc nhiều vào mô hình geoid sử dụng [56]. Mulero-Martínez, J. Bruno đã nghiên cứu xác định dòng chảy gần bờ bằng số liệu vệ tinh Cryosat-2. Nghiên cứu này đánh giá khả năng nghiên cứu tuần hoàn bề mặt ở tỷ lệ trung bình tại các khu vực ven biển, cũng như Vịnh Cádiz của Tây Ban Nha, bằng cách sử dụng dữ liệu đo độ cao có độ phân giải cao.
Khu vực gần đất liền (3–25 km), lực cản của gió và lực ma sát của đáy cần được xem xét khi xác định dòng chảy từ dữ liệu đo cao vệ tinh. Nghiên cứu cũng đã được chứng minh rằng các phép đo độ cao vệ tinh rất hữu ích cho việc nghiên cứu động lực học và mô hình dòng chảy của các khu vực ven biển [62]. Từ kết quả đạt được của các nghiên cứu trên thế giới cho thấy: Trên thế giới, nhiều nhà khoa học đã sử dụng dữ liệu từ các vệ tinh đo cao phục vụ trong công tác nghiên cứu dòng chảy, các xoái nước trên các vùng biển và đại dương. Qua phân tích 8 kết quả đạt được từ các nghiên cứu trên thế giới cho thấy, dữ liệu đo cao vệ tinh cho phép chúng ta xác định các dòng chảy bề mặt trên biển tại các khu vực ven bờ cũng như ngoài khơi xa, trên phạm vi bao phủ rộng.
Các kết quả nghiên cứu đã được kiểm chứng đánh giá bằng nhiều phương pháp khác nhau trong đó có so sánh với dữ liệu thu thập trực tiếp bằng tàu. Kết quả nghiên cứu khá tương đồng với kết quả nhận được từ các phương pháp nghiên cứu khác trước đó, như vậy có thể thấy, công nghệ đo cao vệ tinh đã được ứng dụng hiệu quả để xác định dòng chảy bề mặt trên biển. Công nghệ này thể hiện tính ưu việt như xác định dòng chảy trên diện rộng, trong nhiều khoảng thời gian khác nhau, tiết kiệm chi phí, nhân lực so với phương pháp đo đạc truyền thống. Tuy nhiên, có thể thấy độ chính xác của kết quả nghiên cứu dòng chảy trên từng vùng biển khác nhau phụ thuộc vào đặc tính của điều kiện tự nhiên và địa hình tại mỗi khu vực.
Để xác định chính xác dòng chảy trên vùng biển Việt Nam cần xây dựng giải pháp khoa học phù hợp, nghiên cứu đánh giá lựa chọn các mô hình trên vùng biển của Việt Nam. Có thể thấy, việc nghiên cứu công nghệ đo cao vệ tinh xác định dòng chảy bề mặt trên các vùng biển Việt Nam là khả thi và cần thiết. Tổng quan về nghiên cứu xác định dòng chảy ở Việt Nam Năm 2015, tác giả Đinh Văn Ưu và các đồng nghiệp đã nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên trường dòng chảy lớp mặt Biển Đông [1]. Nghiên cứu này đã ứng dụng mô hình hoàn lưu biển ROMS, các trường hải văn và động lực đã được mô phỏng căn cứ vào các kịch bản biến đổi khí hậu và từ đó đánh giá ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tới sự thay đổi các trường hải văn, trước hết đối với dòng chảy lớp trên của biển.
Kết quả nghiên cứu cho thấy: ảnh hưởng của trường dòng chảy mặt biển theo các kịch bản biến đổi khí hậu được mô phỏng theo trường gió được xây dựng tương ứng với các kịch bản RCP của BĐKH. Về cơ bản, trong hai mùa đông và hè, trường dòng chảy trong lớp nước mặt đã thể hiện sự xuất hiện một số xoáy cục bộ dẫn đến sự gia tăng ảnh hưởng của lưỡi nước lạnh trong mùa đông và nước trồi trong mùa hè. Việc mô phỏng thành công tác động của BĐKH lên các trường hải văn động lực Biển Đông có thể tiếp tục phát triển và ứng dụng mô hình 3D thủy động lực biển trong dự báo và cảnh báo môi trường Biển Đông. 9 Năm 2013, các tác giả Đỗ Như Kiều, Lê Đình Mầu đã nghiên cứu phân bố dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào trong các trường gió điển hình tại vùng biển Tuy An, Phú Yên [21].
Phạm vi nghiên cứu được thể hiện trong (Hình 1. Địa hình khu vực nghiên cứu là vùng biển nông ven bờ, có địa hình đáy khá phức tạp. Độ dốc giảm dần từ bắc xuống nam. Dữ liệu phục vụ nghiên cứu bao gồm: Số liệu gió được thu thập tại trạm Tuy Hòa, Phú Yên (1988 – 2007) được phân tích, thống kê từ số liệu lưu trữ của đề tài độc lập cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST): “Đánh giá tác động của các trường sóng trong gió mùa đến dải ven biển Nam Trung Bộ từ Phú Yên đến Bình Thuận và đề xuất các giải pháp giảm nhẹ thiệt hại phục vụ phát triển bền vững” (2007-2009).
Độ sâu tại khu vực nghiên cứu được lấy từ bản đồ biển tỉ lệ 1/50.000 xuất bản năm 2005 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Các đặc trưng sóng đo bằng máy ALEC AWH – 16M tại điểm 109017’54” E, 13017’28” N (bờ phía nam cửa An Hải) được sử dụng để kiểm chứng mô hình SWAN, dòng chảy đo bằng phương pháp thả phao trôi và gió đo bằng máy đo gió cầm tay ANEMOMETER – AVM 01. Các dữ liệu trên được lấy từ đề tài bảo vệ môi trường: “Áp dụng các mô hình hiện đại nhằm đánh giá, phòng tránh và giảm thiểu thiệt hại các tác động môi trường của hiện tượng đóng/mở các cửa sông, đầm phá phục vụ chiến lược phát triển bền vững kinh tế xã hội, bảo vệ môi trường tại dải ven biển Nam Trung Bộ (Đà Nẵng – Bình Thuận)” do Viện Hải dương học chủ trì (2010-2014). Hoa gió tại trạm Tuy Hòa Hình 1.
Đặc điểm khu vực nghiên cứu (1988 – 2007) Trong nghiên cứu này đã thực hiện tính toán các đặc trưng sóng biển sâu. Tính toán các đặc trưng sóng nước nông ven bờ. Kết quả của nghiên cứu đã tính toán được 10 các đặc trưng sóng ngoài khơi vùng biển Tuy An. tính toán được các đặc trưng sóng ven bờ và dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào ứng với các trường sóng tác động tại khu vực nghiên cứu trong các trường hợp: Trường hợp sóng hướng Đông Bắc (NE).
Trường hợp sóng hướng Đông (E). Trường hợp sóng hướng Đông Nam (SE). Kết quả tính toán dòng dọc bờ do sóng đổ nhào cho thấy, khu vực xuất hiện hội tụ sóng có vận tốc dòng từ 0,5 đến 0,7 m/s, lớn hơn nhiều so với hầu hết các khu vực khác.