Chương 5 - NHỮNG KẾT QUẢ CHẨN ĐOÁN THỐNG KÊ CÁC QUÁ TRÌNH HẢI DƯƠNG pps

67
tương ứng về xác suất chuyển tiếp sẽ được theo dõi trong điều kiện sử
dụng các thủ tục ước lượng Bayes (xem mục 4.2), cho chúng ta khái niệm
về sự biến thiên tính khả báo cục bộ của những cấu trúc riêng biệt của
quá trình. Còn về sự biến thiên tính khả báo chung, thì những dao động
tính khả báo loại 1 có thể ước lượng qua hệ số tương quan hạng của
Spirmen.



















Chương 5 - NHỮNG KẾT QUẢ CHẨN ĐOÁN
THỐNG KÊ CÁC QUÁ TRÌNH HẢI DƯƠNG HỌC
Trong những chương trước đã xét một số vấn đề cụ thể khảo sát hải

dương học ứng dụng, giải quyết bằng cách sử dụng một phương pháp
thống kê đa biến duy nhất nào đó. Khi tiến tới những bài toán tổng quát
hơn về chẩn đoán các quá trình hải dương, như đã thấy ở chương 4, ta
phải áp dụng một số phương pháp phân tích thống k
ê đa biến. Dưới đây
sẽ dẫn những thí dụ minh hoạ về những khả năng hiện thực và tiềm năng
ứng dụng phương pháp luận chẩn đoán này trong ba bài toán điển hình
của hải dương học ứng dụng: 1) Mô tả biến động không gian
− thời gian
của nhiệt độ mặt đại dương; 2) Mô tả cấu trúc ba chiều của nước theo một
tập hợp đặc trưng thủy vật lý; 3) Mô tả các khối nước.
Ta sẽ dần dần dẫn ra những kết quả tính toán kèm
theo sự đánh giá
độ tin cậy của những đặc trưng thống kê nhận được và lý giải vật lý về
chúng, điều này cho thấy tính công hiệu của phương pháp luận chẩn đoán
thống kê. Những đối tượng địa lý được nghiên cứu là các vùng thuộc Bắc
Đại Tây Dương, biển Na
Uy và biển Bellinshauzen; đối với những vùng
này việc giải quyết những bài toán vừa nêu có ý nghĩa ứng dụng độc lập.
Đặc thù điều kiện hải dương trong
những vùng địa lý chọn trên đây
sẽ cho phép: trong khuôn khổ giải quyết các bài toán, còn có thể nhấn
mạnh một số vấn đề phương pháp luận, trong số đó có vấn đề: chọn và
đánh giá những biến mang thông tin, sự liên hệ qua lại giữa những mô
hình chẩn đoán tổng quát và đặc thù (cục bộ về không gian và thời gian),
xác định về mặt thống kê các vùng tích cực về năng lượng và các front.


68
5.1. CHẨN ĐOÁN CÁC TRƯỜNG NHIỆT Ở BẮC ĐẠI TÂY

DƯƠNG
Bài toán chẩn đoán các trường nhiệt lớp trên đại dương là bài toán
truyền thống để nghiên cứu các quá trình hải dương quy mô lớn. Những
đặc trưng chế độ nhiệt trong khi nghiên cứu thường gồm: nhiệt độ mặt
đại dương hay entalpy (dung lượng nhiệt) của lớp nước mặt; những đại
lượng này được xem là những tham số năng lượng quan trọng nhất của
bản thân đại dương và của cường độ tương tác nhiệt động
lực giữa nó với
khí quyển [100, 187, 256]. Bài toán thường được giải quyết trên cơ sở
phân tích vật lý thống kê những mảng số liệu quan trắc lớn, sự chọn lựa
các phương pháp và thứ tự áp dụng chúng là do nội dung vật lý của kết
quả quy định.
Mục tiêu chính của việc chẩn đoán các trường nhiệt Bắc Đại Tây
Dương là làm
sao từ kết quả xử lý toàn diện những mảng số liệu quan
trắc hiện có rút ra những đặc trưng định lượng tin cậy về những đặc điểm
không gian và thời gian hình thành chế độ nhiệt thủy vực. Ở đây tách ra
hai bài toán liên quan lẫn nhau mô tả thống kê những đặc điểm biến trình
mùa khí hậu và
biến thiên nhiều năm của các trường nhiệt.
Với tư c
ách là những số liệu xuất phát, đã sử dụng vốn lưu trữ các
trường nhiệt độ mặt đại dương trung bình tháng thời kỳ 1978
−1987 do
Trường Đại học Khí tượng Thủy văn Lêningrat xây dựng trên cơ sở dữ
liệu của Trung tâm Khí tượng Thủy văn Liên Xô. Vùng nước nghiên cứu
trải rộng từ xích đạo tới 70
°N. Phân bố nhiệt độ được cho bằng những
chuỗi thời gian tại 162 điểm nút trong miền chia lưới ô vuông cạnh 5
°

kinh vĩ.
Phép phân tích thống
kê đầu tiên cho thấy những chuỗi thời gian này
có những đặc trưng biến động rất khác nhau. Tính bất đồng nhất được
nhận thấy theo các trị số trung bình, theo phương sai chuỗi, theo các đặc
trưng của hàm phân bố thực nghiệm.
Trên hình 5.1 minh hoạ những đường
cong tổ chức đồ điển hình
nhất, chúng cho thấy rằng trong các chuỗi nhiệt độ mặt đại dương và dị
thường nhiệt độ mặt đại dương trung bình tháng có tiềm ẩn những khác
biệt cấu trúc. Thấy rõ rằng, các hàm phân bố rất giống với luật phân bố
chuẩn, nhưng tính bất đối xứng thể hiện mạnh, có những hàm "có đuôi
dài", nhiều khi có cả những
hàm đa mốt.

P%
30
2
0
1
0
30
2
0
1
0
Δ
t

Hình 5.1. Các đường cong tổ chức đồ thực nghiệm của

các chuỗi dị thường nhiệt độ mặt đại dương trung bình
tháng ở Bắc Đại Tây Dương

Ở những vùng đại dương có đới front khí quyển, đặc biệt vùng cực
và cận cực, thì tính đa mốt trên các tổ chức đồ thể hiện rõ. Điều này có
thể được giải thích là do sự biến động đặc thù của nhiệt độ mặt nước do
các đới front dịch chuyển mạnh trong không gian gây ra, trong ô vuông
5
° kinh vĩ đang xét có thể xuất hiện các khối nước với nhiệt độ thấp hơn
hoặc cao hơn so với trị số trung bình.
Tại đới xích đạo Đại Tây
Dương thể hiện xu hướng ngược lại, các tổ
chức đồ có độ nhọn bé hơn và trên thực tế khó có thể chỉ ra mốt đặc trưng
một cách tin cậy. Tại các dải ven bờ của đại dương, nơi thường gặp
những biến thiên nhanh của lưu lượng dòng lục địa, thì các tổ chức đồ có
tính bất đối xứng mạnh, ở một số vùng đườn
g cong phân bố có đuôi dài.
Tất cả những đặc điểm l
iệt kê trên đây không những chỉ ra tính phức


69
tạp của các quá trình hình thành nhiệt độ mặt đại dương, mà còn chứng tỏ
tính có quy luật xác định trong phân bố không gian của các tham số cấu
trúc xác suất.
Giả thiết về tính chất chuẩn của các hàm phân bố thực nghiệm t
hoả
mãn với 39% số chuỗi xuất phát với xác suất 90%. Ngoài ra có 19% số
chuỗi thoả mãn giả thiết luật phân bố thực nghiệm tuân theo phân bố
Weibull. Cấu trúc xác suất của các chuỗi còn lại có thể mô tả hoặc bằng

những luật lý thuyết đã nêu, nhưng với mức tin cậy thấp hơn, hoặc bằng
cách kết hợp những p
hân bố khác nhau.
Việc ước lượng cấu trúc thống kê
của các chuỗi thời gian bằng các
phương pháp phân tích tương quan
− phổ đã cho phép khái quát những
nét khác biệt thống kê cơ bản trong biến động nhiệt độ mặt đại dương
trên thủy vực Bắc Đại Tây Dương. Đã xác định được chắc chắn ba dải
biến động với chu kỳ đặc trưng: 6
−9 tháng, 13−16 tháng, 2−3 năm và
đương nhiên có thành phần biến trình năm, chu kỳ 12 tháng. Những dải
chu kỳ này thể hiện trong biến động điều kiện nhiệt tại mọi nơi trên toàn
vùng, do đó, tính bất đồng nhất của chúng là một yếu tố quan trọng nhất
mô tả cấu trúc chế độ nhiệt trong trường hợp này.
Đáng tiếc rằng, bằng các phương phá
p thống kê đã sử dụng với
những chuỗi ngắn như vậy, không thể xác định một cách tin cậy dải biến
động với chu kỳ dài hơn. Trên các hàm phổ, dải này biểu hiện dưới dạng
một thành phần xu thế, làm cho phần lớn các đồ thị phổ có phần "nhiễu
đỏ" biểu lộ rõ.
Những kết quả phân tích
phổ nói chung phù hợp với những ước
lượng định lượng của các công trình trước đây về Bắc Đại Tây Dương,
trong đó đã sử dụng tài liệu quan trắc các năm 1957
−1974 [21, 31, 62,
119, 141]. Những khác biệt nào đó hoàn toàn có thể là do biến động tập
mẫu. Tuy nhiên, những khác biệt không vượt quá phạm vi mức ý nghĩa
10%, vậy cho phép chúng ta nói về sự bảo tồn cấu trúc thống kê của
những dao động chính của nhiệt độ mặt đại dương cho toàn vùng Bắc Đại

Tây Dương nói chung trong những năm 1978
−1987.
Việc áp dụng
phương pháp thành phần chính nhằm mô tả những dao
động đồng thời, chung nhất cho toàn thủy vực Bắc Đại Tây Dương. Theo
ý tưởng của phương pháp, mỗi một thành phần chính phải bao gồm
những đặc điểm tiêu biểu của các dao động không gian của nhiệt độ mặt
đại dương. Khi đó các vectơ riêng sẽ mô tả quy luật biến động thời gian
của những dao động đồng thời rõ
nét nhất. Khai triển thành phần chính
được thực hiện với ma trận số liệu xuất phát gồm 162 chuỗi dị thường
nhiệt độ mặt đại dương trung bình tháng, mỗi chuỗi gồm 120 giá trị.
Độ hội tụ chuỗi các giá trị riêng của m
a trận tương quan khá cao −
khoảng 40 số hạng khai triển đã đảm bảo mức 90% mô tả biến động của
các trường nhiệt độ mặt đại dương. Đóng góp đáng kể nhất là bốn số
hạng khai triển đầu tiên, tổng cộng làm thành gần 50% phương sai. Sau
đó là ba số hạng khai triển, đóng góp 4
−7% phương sai. Mỗi số hạng còn
lại chỉ bổ sung dưới 1% vào nhiệt độ mặt đại dương. Nhận thấy một sự
bất đồng nhất rõ rệt về tốc độ hội tụ của các giá trị riêng; trên đồ thị thể
hiện bằng kiểu cấu trúc bậc thang. Theo lý thuyết của phương pháp các
thành phần chính, dễ ràng hiểu rằng mỗi bậc thang phản ánh một quy mô
đặc trưng nào đó tron
g biến động nhiệt độ mặt đại dương, mà những đặc
trưng không gian và thời gian của nó phải xét theo những đặc điểm biến
thiên của các vectơ riêng và các thành phần chính. Các đồ thị vectơ riêng
trong trường hợp này rất dài, nên nếu phân tích bằng mắt thì ít hiệu quả.
Vì vậy, phải sử dụng các phương pháp phân tích chuỗi thời gian và đánh
giá sự biến động của các vectơ riêng dựa vào các hàm tự tương quan và

phổ.
Những đặc t
rưng thống kê nhận được khẳng định rằng bốn vectơ
riêng đầu tiên có biến động tuần hoàn rõ nét trên nền thành phần xu thế
chu kỳ dài. Những dao động tuần hoàn đặc trưng có các chu kỳ 2
−3 và
5
−7 năm (không thể ước lượng chính xác hơn vì độ dài mẫu hạn chế). Ba
vectơ tiếp theo trong khai triển có các dao động tuần hoàn với chu kỳ 6
−9
và 14
−18 tháng. Trong các số hạng còn lại thì không thấy rõ thành phần
tuần hoàn như vậy.


70
Thông thường, những vectơ với số hiệu lớn hơn thì không có những
đỉnh phổ đáng kể trong dải biến động nhiều năm. Cấu trúc thống kê của
những dao động này gần như phổ nhiễu đỏ. Đồng thời phải nhận thấy
một xu thế đáng kể có mặt trong phổ của vectơ riêng thứ nhất và nó có
thể liên quan với biến thiên chu kỳ dài của điều kiện nhiệt nền có tính
chất chung cho toàn thủy vực Bắc Đại Tây
Dương. Đặc điểm này rất
quan trọng đối với việc phân tích tiếp theo về khả năng mô tả hữu hiệu sự
biến đổi nhiệt độ mặt nước ở Đại Tây Dương như một cơ chế toàn vẹn.
Khai triển theo các thành phần chính cho thấy rằng những dao động đồng
thời và chung cho toàn đại dương (hìn
h 5.2) đóng góp 20% vào tổng biến
động của nhiệt độ mặt nước.

Vậy
phép khai triển như trên phản ánh một cách hiện thực đến mức
nào về những quá trình hình thành chế độ nhiệt lớp mặt Đại Tây Dương?
Những nhược điểm mà chúng ta đã biết trong việc quan trắc nhiệt độ
nước mặt đại dương và xây dựng các trường trung bình tháng nhiệt độ
mặt đại dương có ảnh hưởng nhất định đến độ tin cậy của dữ liệu xuất
phát và do
đó, cũng ảnh hưởng tới độ tin cậy của các kết quả khai triển.

Hình 5.2. Các trường thành phần chính thứ nhất (a)
và thứ hai (b) n
hiệt độ mặt nước ở Bắc Đại Tây Dương
Ta có thể trả lời câu hỏi vừa đặt ra, nếu thử so sánh cấu trúc thống kê
của khai triển nhiệt độ mặt nước với khai triển một đặc trưng tổng quát
hơn và tin cậy hơn của lớp trên đại dương
− đó là entalpy lớp trên đại
dương. Là một trong những tham số nhiệt động lực cơ bản phản ánh trạng
thái đại dương, entalpy liên hệ và khái quát về sự biến động của các điều
kiện nhiệt muối bên trong thể tích nước biển đang xét [31, 87, 187].
Trong trường hợp này nên sử dụng các trường giá trị trung bình tháng
nhiều năm của entalpy lớp nước 100m bên trên ở Bắc Đại Tây Dương
trên vùng lưới 5
° để tính toán cấu trúc thống kê.




Hình 5.3. Các trường của ba thành
phần c
hính đầu tiên khai triển biến

trình năm của entalpy lớp nước 0−100
m ở Bắc Đại Tây Dương
Kết quả khai triển thành phần chính biểu diễn trên hình 5.3 dưới
dạng ba thành phần chính đầu tiên, ba trường này đóng góp 74% phương


71
sai xuất phát [51, 52]. Phần đóng góp của thành phần chính thứ nhất bằng
khoảng 40% tổng phương sai của biến trình năm, và như ta thấy trên các
bản đồ, nó mô tả sự biến thiên nền của các điều kiện nhiệt trong thủy vực
nghiên cứu. Thành phần này không đổi dấu trên toàn thuỷ vực Bắc Đại
Tây Dương, ngoại trừ những vùng cục bộ ở biển Labrađo và gần bờ Tây
Phi. Trong trường thành p
hần chính thứ hai, chúng ta đã thấy có một loạt
ổ đối dấu nhau, phần biến động của chúng bằng 23% và chúng liên quan
trước hết tới những khác biệt về pha trong phân bố không gian của hài
chu kỳ năm của entalpy.
Cấu trúc kh
ông gian của thành phần chính thứ hai của trường
entalpy được đặc trưng bởi các vùng khép kín có dấu thay đổi từng cặp
một. Nổi rõ nhất là các đới đổi dấu ngăn cách hai vùng tây nam và đông
bắc ở Bắc Đại Tây Dương. Quy mô không gian của các vùng giữ nguyên
dấu của thành phần chính thứ hai bằng khoảng 2000 km.
Thành phần chính thứ b
a có cấu trúc nhân phức tạp trong không
gian, nó mô tả khoảng 11% phương sai các dao động tổng cộng. Đồng
thời trong phân bố của thành phần này nổi lên một đới tương phản, đới
này đi từ phía tây nam, cắt ngang qua xích đạo lên tới phía đông bắc và
bao quanh gần hết toàn bộ đới lan truyền nước của hải lưu Bắc Đại Tây
Dương từ 30

° tới 60°N.
Vectơ thứ nhất của các trường entalp
y không đổi dấu theo thời gian
và mô tả nền trung bình năm. Vectơ thứ hai đổi dấu một lần với những trị
số cực tiểu vào tháng 3 và cực đại vào tháng 8. Vectơ thứ ba mô tả sóng
nửa năm trong trường entalpy và đổi dấu hai lần.
Nếu so sánh kết quả kha
i triển theo trường entalpy lớp trên đại
dương và theo trường nhiệt độ mặt nước, sẽ thấy rằng cấu trúc của phân
bố không gian và thời gian các đặc trưng này có nhiều nét chung
− về tốc
độ hội tụ khai triển, về những quy luật biến trình mùa, những đặc điểm vị
trí không gian của các ổ đồng dao động chủ yếu của nhiệt độ nước mặt và
entalpy.
Sự tương hợp giữa hai cá
ch ước lượng cho phép khẳng định rằng:
nhờ kết quả phân tích thành phần chính các trường nhiệt độ nước mặt đại
dương, đã phát hiện những đặc điểm quan trọng nhất trong biến động chế
độ nhiệt lớp nước phía trên mặt ở Bắc Đại Tây Dương.
Mục đích của những tính t
oán chẩn đoán tiếp theo là làm sao phân ra
một cách tin cậy về mặt thống kê những vùng đồng nhất về tính biến
động điều kiện nhiệt lớp mặt ở Bắc Đại Tây Dương. Một phương pháp xử
lý số liệu sẽ được áp dụng
− đó là phân loại tự động. Nhưng trong đó sẽ
lần lượt sử dụng ba mảng số liệu xuất phát. Mỗi mảng sẽ đặc trưng chế
độ nhiệt theo kiểu của mình. Nếu đối chiếu các kết quả của ba cách phân
loại sẽ thực sự giúp phân vùng thủy vực này với độ tin cậy cao và cung
cấp một lý giải trực quan về ý nghĩa của phân vùng.
Trước hết, ta

thực hiện phân loại tự động đối với số liệu phương sai
nhiệt độ nước tại từng ô lưới 5
°. Ma trận phân loại gồm những trị số
phương sai nhiệt độ mặt nước 12 tháng của từng chuỗi thời gian. Kết quả
nhận được sự phân chia khá ổn định thành ba loại biến động nhiệt độ
nước mặt: loại với phương sai cực đại (
>σ 1°C), loại với phương sai cực
tiểu (
<σ 0,7°C) và loại trung gian (0,7−1,0°C).
Việc chọn bi
ên giữa các loại căn cứ vào sự phân nhóm tự nhiên
trong biến động điều kiện nhiệt thể hiện trên các tổ chức đồ. Theo phân
vùng không gian, thủy vực Bắc Đại Tây Dương chia thành 12 vùng đồng
nhất, phương sai nhiệt độ mặt nước bên trong các vùng đồng nhất thống
kê và tương ứng với những tiêu chí biên của các loại (hình 5.4).
Sự phân loại nhận được mang tính chất sơ bộ, nhưng đã tách ra được
một loạt vùng kế tiếp nhau trong khô
ng gian thủy vực nghiên cứu, có
biến động nhiệt độ nước mặt rất đáng kể. Đó là vùng biển Na
Uy và phần
tây bắc của đại dương, nơi các hải lưu mạnh nhất hoạt động và thể hiện rõ
các đới giao tranh giữa các khối nước.
Tiếp tục các
tính toán chẩn đoán, cần tiến hành phân loại các đặc


72
trưng điều kiện nhiệt khác, trước hết là phân loại kết quả khai triển các
trường nhiệt độ mặt đại dương và entalpy theo các thành phần chính.
Phép phân loại này cho phép nhận được số lớp hơi nhiều hơn, ở đây các

lớp đã được phân chia theo nguyên tắc mức độ hiệp đồng dao động nhiệt
độ nước mặt đại dương được phản ánh ở sự phân hoá phương sai dao
động nhiệt độ mặt nước và entalpy the
o các thành phần. Phân vùng các
lớp được dẫn trên hình 5.4.
Nếu so sánh ba bức tranh phân l
oại, dễ dàng nhận thấy sự giống
nhau định tính giữa ba cách phân loại về sự phân hoá trong không gian,
mặc dù những tham số trung bình của các lớp rất khác nhau. Phép phân
vùng thứ nhất nhằm vào sự giống nhau của phương sai dao động nhiệt độ
mặt nước, phép phân vùng thứ hai
− sự hiệp đồng dao động nhiệt độ mặt
nước về pha, cách thứ ba
− sự hiệp đồng dao động các quá trình nhiệt
muối ở lớp trên của đại dương.
Cũng nhận t
hấy rõ những khác biệt của các cách phân loại. Chúng
tập trung ở phần trung tâm và phần phía nam của thủy vực Bắc Đại Tây
Dương; tại các đới khí hậu ôn đới và cận nhiệt này, sự tương phản không
gian của các trường nhiệt tương đối yếu. Theo dị thường phương sai nhiệt
độ nước mặt chưa tách được một vùng đặc trưng kế cận bờ tây Châu Phi.
Tính dị thường chế độ nh
iệt ở đây được nhận ra trước hết theo sự dịch
pha của sóng entalpy bán niên và nhịp biến thiên 2
−3 năm điển hình
trong các chuỗi dị thường nhiệt độ mặt nước.
Trường entalpy
đã là trơn quá nhiều bức tranh chế độ nhiệt ở các vĩ
độ trung bình (40
−55°N). Tại đây gần như biến mất ổ dao động đặc trưng

của nhiệt độ nước mặt chu kỳ 9
−14 tháng.
Nét chung trong ba cách phân loại thể hiện ở vị trí các đường biên
giới của các lớp ở phần bắc và tây
bắc Bắc Đại Tây Dương
− trước hết là
ở vùng hải lưu Bắc Đại Tây Dương, ở khoảng từ bán đảo Floriđa đến mũi
Gatterat. Ở đây là nơi hải lưu Gơnstrim và nhánh phía nam của nó biến
đổi mạnh và được nhận dạng cả theo phương sai, theo entalpy và theo đặc
điểm tương quan của biến trình thời gian dị thường nhiệt độ nước mặt đại
dương.
a)

b)
c)

d)
Hình 5.4. Phân vùng Bắc Đại Tây Dương
a) Theo phương sai biến trình năm nhiệt độ mặt nước;
b) Theo đặc điểm b
iến trình năm entalpy;
c) Theo tính chất đồng biến động nhiệt độ mặt nước;
d) Theo phân bố cá
c khối nước mặt.
Một vùng chung nữa nằm ở phía đông đảo Niuphơnlen, nơi đây
quan trắc thấy dao động thăng giáng mạnh mẽ của các tham số chế độ


73
nhiệt trong đới tương tác giữa các hải lưu Bắc Đại Tây Dương và

Labrađo. Ở đây quan trắc thấy phương sai nhiệt độ nước mặt đại dương
tăng rất mạnh, tồn tại nhiều giá trị dị thường nhiệt độ trung bình tháng rất
lớn so với chuẩn nhiều năm. Những dị thường ấy lớn đến mức tính đặc
thù chế độ nhiệt tại vùng
này được nhận rõ trong biến trình năm của
entalpy lớp trên đại dương.
Cuối cùng
, sự hiện diện đều đặn khoảng 2−5 năm một lần của những
dị thường nhiệt độ nước mặt đại dương là nguyên nhân tạo ra một lớp đặc
thù tại vùng này và được phát hiện bằng cách xử lý thống kê các chuỗi
thời gian nhiệt độ nước mặt.
Vùng biển Na
Uy và phần thủy vực Bắc Đại Tây Dương kế cận nó
cũng là một đới có nhiều nét chung mà phép phân loại đã phát hiện được.
Chẳng hạn, trong cấu trúc các trường nhiệt độ nước mặt, ta thấy vùng
biển Na
Uy được chia thành những miền ảnh hưởng của các đới khí hậu
Đại Tây Dương và đới khí hậu cực: đó là các vùng đồng nhất ở phần
đông nam và phần tây bắc biển. Theo kết quả phân loại phương sai nhiệt
độ nước mặt và biến trình năm entalpy có thể xác định vị trí các biên giới
các đới cấu trúc khí hậu đặc trưng bởi mức biến động cao trong chế độ
nhiệt lớp nước mặt.
Ngoài ra, ta cũng
thấy rằng sắp xếp không gian của các biên giới
các lớp làm cho vùng tích cực năng lượng đại dương biển Na
Uy hình
như tách riêng khỏi toàn thủy vực Bắc Đại Tây Dương.
Vậy căn cứ vào đâu m
à biển Na Uy được phân thành một lớp riêng
biệt về biến động điều kiện nhiệt theo tất cả các đặc trưng xuất phát? Để

trả lời câu hỏi này, cần quay trở lại giai đoạn chẩn đoán trước đó và thử
đánh giá định lượng chung về sự giống nhau và sự khác biệt hình thành
những điều kiện nhiệt nền ở biển Na
Uy so với những vùng khác của Đại
Tây Dương. Và chính ở đây, ta sẽ thấy phương pháp phân tích tương
quan chuẩn hoá để phát hiện những khác biệt trong chế độ nhiệt tại những
vùng tích cực năng lượng chủ yếu ở Bắc Đại Tây Dương là rất hiệu quả.
Ma trận khối các dữ liệu xuất phát để ước lượng những biến chuẩn
hoá gồm b
a khối: đó là những chuỗi thời gian nhiệt độ nước mặt thuộc ba
vùng tích cực năng lượng. Trong mỗi khối có những chuỗi tuần tự mô tả
biến động điều kiện nhiệt ở vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy,
Niuphơnlen, Gơnstrim.
Kết quả tính toán (bảng 5.1) cho thấy rằng để đặc trưng các điều
kiện nhiệt nền tron
g vùng tích cực năng lượng cần sử dụng không ít hơn
hai biến chuẩn hoá với phần đóng góp rất khác nhau.
Bảng 5.1. Hiệu quả của phép khai triển chuẩn hoá
các trường nhiệt độ nước mặt đại dương
− phần đóng
góp (%) vào phương sai c
hung của biến chuẩn hoá
Biến
Vùng tích cực năng lượng
1 2
Na Uy 59 19
Niuphơnlen 94 2
Gơnstrim
94 3

Nét đặc trưng là sự hiệp đồng dao động cao của nhiệt độ mặt đại
dương trong các vùng tích cực năng lượng Gơnstrim và Niuphơnlen dẫn
tới sự tập trung độ biến động vào ngay số hạng khai triển thứ nhất phản
ánh biến trình năm nền của điều kiện nhiệt. Ngược lại, trong vùng tích
cực năng lượng biển Na
Uy, thậm chí phải dùng tới hai biến chuẩn hoá
cũng mới chỉ mô tả được khoảng 78% phương sai nhiệt độ nước mặt. Về
cơ chế vật lý sinh ra sự khác biệt lớn như vậy trong trường nhiệt có thể
suy xét theo kết quả phân tích phân bố không gian của hai vectơ đầu tiên
của ma trận tương quan khối (hình 5.5).
Từ hình nà
y thấy rằng: vectơ đầu tiên đặc trưng cho biến thiên nền
của nhiệt độ mặt đại dương trong tất cả các vùng tích cực năng lượng của
Bắc Đại Tây
Dương. Sự bảo tồn dấu của vectơ riêng đầu tiên bên trong
các vùng tích cực năng lượng Gơnstrim và Niuphơnlen cho thấy tính
đồng nhịp cao của biến trình mùa điều kiện nhiệt ở hai đới này, trong khi


74
ở vùng tích cực năng lượng biển Na Uy thấy độ biến động không gian của
vectơ này cao gấp khoảng 10 lần so với các đới khác, điều đó chỉ ra tính
bất đồng nhịp dao động nhiệt độ mặt đại dương tại đây.
Đặc điểm n
ày trở nên hoàn toàn rõ rệt từ cấu trúc của vectơ riêng thứ
hai. Trong tất cả các vùng tích cực năng lượng được nghiên cứu, vectơ
thứ hai đổi dấu, ngoài ra đường đẳng trị 0 nằm gần vị trí của các đới giao
tranh khí hậu của front Gơnstrim, front cận cực và cực. Nếu chú ý rằng
biến chuẩn hoá thứ hai có chu kỳ dao động biểu lộ khá rõ, bằng 6 tháng
và 2

−3 năm, thì có thể kết luận về mức ý nghĩa cao của chính những dao
động này trong sự hình thành phân bố nền của nhiệt độ mặt đại dương ở
vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy. Mức ý nghĩa cao như vậy được
quyết định không chỉ bởi biên độ tương đối cao của những dao động đó ở
vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy, mà còn bởi độ dịch pha rõ rệt khi
chuyển qua front cực trong biển Na
Uy. Đặc điểm này suy ra từ sự đối lập
không gian rõ rệt trong các trị số của vectơ thứ hai ở vùng tích cực năng
lượng biển Na
Uy.
Những đặc điểm b
iến thiên trường nhiệt độ phát hiện được trong tiến
trình phân tích thống kê đa chiều buộc ta phải đặc biệt chú ý tới tính độc
đáo trong động lực chế độ nhiệt quan sát thấy tại những ổ tập trung lớn
nhất của các thành phần chính
− trong vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy.
Để khái quát chính xác hơn về những
đặc điểm hình thành chế độ
nhiệt vùng này, cần phải thay đổi các biên giới miền phân tích thống kê.
Giảm diện tích vùng nghiên cứu sẽ giúp ta tập trung chủ yếu vào những
đặc điểm địa phương hình thành nhiệt độ mặt đại dương.
Vùng biển Na
Uy nằm trong vùng tích cực năng lượng biển Na Uy
có nét đáng quan tâm là ở đây, trên một diện tích không lớn lắm diễn ra
sự tương tác mạnh mẽ giữa nước nguồn gốc vùng cực và nguồn gốc Đại
Tây Dương. Nhiệt độ nước là chỉ tiêu tương tác quan trọng nhất giữa các
khối nước nguồn gốc khác nhau trong lớp trên của vùng tích cực năng

lượng biển Na
Uy, vì sự tương phản các đặc trưng nhiệt quyết định nhiệt
động lực học của quá trình trong toàn thủy vực.




Hình 5.5. Các trường vectơ khai
triển chuẩn nhiệt độ mặt nước
trong những vùng tích cực năng
lượng ở Bắc Đại Tây Dương
1− những đường đẳng trị vectơ thứ nhất
2
− những đường đẳng trị vectơ thứ hai
Mục tiêu phâ
n tích thống kê tiếp theo nhằm nhận được ước lượng tin
cậy hơn về biến động không gian
− thời gian nhiệt độ nước ở vùng tích
cực năng lượng biển Na
Uy và từ đó chính xác hoá những kết quả đã có.
Muốn vậy, số liệu xuất phát về nhiệt độ mặt đại dương trung bình tháng
được biểu diễn với độ gián đoạn nhỏ hơn: mỗi trường được lấy theo quan
trắc tại các nút lưới cách nhau 2,5
° kinh vĩ. Quá trình giải bài toán chẩn
đoán thực tế không khác so với thuật toán chẩn đoán đối với Đại Tây
Dương đã xét ở trên. Vì vậy, sau khi xem xét những kết luận của phép
phân tích bước đầu, ta chuyển sang thảo luận những kết quả phân loại dữ
liệu xuất phát trong không gian dấu hiệu các nhân tố chung.
Thấy rằng có
5 lớp được phân chia, mỗi lớp liên quan tới ảnh hưởng

cực đại của một trong những nhân tố chung độc lập. Việc phân vùng theo
kết quả phân loại thực tế ít thay đổi số vùng đồng nhất
− tất cả có 7 vùng.
Phân bố các vùng được chỉ ra trên hình 5.6.
Lớp 5
là một đặc trưng quan trọng về cấu trúc không gian của chế độ
nhiệt vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy, lớp này dường như phân chia


75
thủy vực biển thành hai phần. Sự phân chia như vậy là do dải phân cách
front cực đã khoanh vùng ảnh hưởng của các đới khí hậu cận Bắc Băng
Dương và ôn đới. Phải nhận thấy tính tự nhiên của sự phân loại như vậy,
vì trong vùng này những tổ chức đồ của các chuỗi dị thường nhiệt độ mặt
đại dương (xem hình 5.1) có biểu hiện đa mốt rất đặc thù.



Hình 5.6. Phân vùng vùng tích
cực năng lượng biển Na Uy theo
kết quả phân loại trường dị
thường nhiệt độ mặt biển trung
bình tháng
Biên giới các vùng vẽ bằng đường
gạch nối, tại mỗi vùng dẫn hàm phổ
tiêu biểu của chuỗi nhiệt độ nước mặt
biển

Phân tích cấu trúc những dao động tuần hoàn nhiệt độ mặt đại dương

cho thấy ở đây các biên độ dao động với chu kỳ 2
−3 năm, 9−11 tháng và
13
−14 tháng tăng lên. Ngoài ra, chính tại dải hẹp này diễn ra sự chậm pha
đột biến của dao động bán niên trong biến trình nhiệt độ mặt biển. Như
vậy, những kết luận sơ bộ về chế độ nhiệt biển Na
Uy, nhận được từ kết
quả phân tích những điều kiện nhiệt nền trên toàn bộ thủy vực Bắc Đại
Tây Dương nói chung, đã được khẳng định.
Bài toán tiếp theo được giải quyết trên
cơ sở ứng dụng các phương
pháp phân tích thống kê đa chiều là mô tả những hiện tượng biến thiên từ
năm này sang năm khác của biến trình mùa nhiệt độ nước. Ước lượng
thống kê về độ biến động giữa các năm của các tham số biến trình mùa
được thực hiện bằng cách so sánh khai triển những tập quan trắc ngắn
gồm 12 trị số về c
ác dị thường trung bình tháng nhiệt độ mặt đại dương
đối với mỗi năm. Các ma trận xuất phát có kích thước
12162 × .
Trong phân bố phương sai của quá trình nghiên cứu theo các thành
phần khai triển có những nét đặc thù rõ rệt. Ba thành phần đầu tiên, đặc
trưng cho những dao động quy mô lớn nhất, mô tả từ 40 đến 60% phương
sai tổng cộng. Những thành phần tiếp sau không làm tăng phương sai một
cách đáng kể, mỗi thành phần thực tế chỉ góp thêm không quá 8%. Mức
mô tả chính xác 90% chỉ đạt được cho đến khi tính tới 9
−10 thành phần
khai triển, điều này chắc chắn là do vai trò của những quá trình địa
phương hình thành điều kiện nhiệt đã tăng lên.
Những đặc điểm
khai triển được quy định bởi mức độ tương quan

giữa các tháng của những trường dị thường nhiệt độ mặt đại dương đối
với một năm cụ thể. Trong tập được khảo sát thể hiện rõ hai kiểu khai
triển; chúng được biểu diễn trên hình 5.7 bằng các bản đồ những thành
phần chính của các trường nhiệt độ mặt đại dương năm
1980 và 1985.
Cấu trúc các trường thàn
h phần chính tương tự như trường nhận
được theo số liệu năm 1985, rất hay gặp trong tập nghiên cứu. Nó đặc
trưng bởi tính địa đới của các đường đẳng trị phân bố không gian của
thành phần thứ nhất với cấu trúc các ổ giá trị cực trị thể hiện rõ trong biển
Na
Uy, tại các vùng tích cực năng lượng Gơnstrim, phía bắc đảo
Niuphơnlen, gần vùng bờ Tây Xahara. Trong biến trình thời gian của
vectơ riêng tương ứng với thành phần chính này không hề thấy thể hiện
một biến động có quy luật nào trong toàn năm.
Thành phần t
hứ hai mô tả biến động nhiệt độ mặt đại dương chủ yếu
trong vùng hải lưu Bắc Đại Tây Dương, ở đoạn từ eo Floriđa đến mũi
Gatterat, tại đây xuất hiện những ổ giá trị với dấu khác nhau.
Ngoài ra, trong trường t
hành phần này có vùng dị thường đặc trưng
ở gần bờ Tây Phi. Trong biến trình thời gian của vectơ riêng tương ứng
có mặt dao động nửa năm đặc trưng.
Trong phân bố khô
ng gian của những thành phần bậc cao hơn thể
hiện rõ cấu trúc ổ và biến thiên dấu nhiều lần. Nói chung, những ổ phân


76
bố chính của các thành phần thứ ba và thứ tư trùng hợp với những đặc

điểm đã mô tả ở trên. Tuy nhiên, cần đặc biệt lưu ý rằng cả bốn thành
phần chính đều khoanh định rõ vùng biển Na
Uy bằng một số đường đẳng
trị khép kín với dấu thường là không trùng với dấu của trường ở phần
trung tâm Đại Tây Dương.

Hình 5.7. Các trườn
g vectơ riêng khai triển dị thường nhiệt độ mặt nước Bắc
Đại Tây Dương trong các năm 1985 (a) và 1980 (b)
Một cấu trúc khác, khá điển hình đối với tập mẫu khai triển trực giao
được quan sát thấy vào năm 1980 (xem hình 5.7). Nét quan trọng nhất ở
đây là sự định hướng chung dọc kinh tuyến của những thành phần chính
đầu tiên, ngoài ra giữ nguyên dấu của các thành phần thứ nhất và thứ hai
trong vùng biển Na
Uy và trung phần Bắc Đại Tây Dương.
Những trị số âm
của thành phần thứ nhất tập trung ở trung tâm Đại
Tây
Dương, trong vùng tích cực năng lượng Gơnstrim và phần trung tâm
biển Na
Uy, cũng như ở bờ Tây Phi. Kích thước các ổ khép kín bảo tồn
dấu của các thành phần chính lớn hơn rõ rệt so với trường hợp năm 1985
(xét theo cả thành phần thứ nhất lẫn thành phần thứ hai) và cho thấy sự
phổ cập các dao động nền của điều kiện nhiệt trên thủy vực Bắc Đại Tây
Dương nói chung.
Vì quá trình chẩn đoán là
một quá trình lâu dài, nhiều bước và liên
tục đòi hỏi xây dựng những mô hình địa phương, nên ngay bên trong
những thủ tục phân tích các tác giả đã cố gắng tổng hợp những kết quả
trong các mô hình địa phương. Hiện nay đã có thể lý giải khái quát tất cả

những kết quả nhận được và xây dựng một mô hình vật lý thống kê thống
nhất về sự hình thành những điều kiện nhiệt ở Bắc Đại Tây
Dương.
Mô hình vật l
ý thống kê về cấu trúc chế độ nhiệt lớp nước phía trên
ở Bắc Đại Tây Dương có thể hình thành trên cơ sở tính tới những dao
động không gian
− thời gian đồng bộ của nhiệt độ mặt nước, vì kết quả
phân tích đã chứng tỏ những kết quả chẩn đoán nhiệt độ nước mặt và
entalpy lớp trên 100m khá phù hợp nhau. Những dao động đồng bộ điều
kiện nhiệt tập trung trong một số vùng khép kín của thủy vực và phân bố
nền của nhiệt độ mặt nước có thể được khôi phục bằng cách cộng tuyến
tính đơn giản
các dao động điển hình đã phát hiện được bên trong các
vùng đồng nhất. Việc lý giải nội hàm những yếu tố mô hình có thể thực
hiện theo hai quan điểm: quan điểm các khối nước và các vùng giao
tranh, hoặc quan điểm các vùng tích cực năng lượng của đại dương.
Theo quan điểm
các vùng tích cực năng lượng, động lực biến động
các ổ xuất hiện dị thường nhiệt độ mặt đại dương có thể được mô tả bằng
diễn biến của nhiệt độ mặt đại dương bên trong ba đới cơ bản: Na
Uy,


77
Niuphơnlen và Gơnstrim, đồng thời tính tới nền nhiệt ở gần bờ Tây Phi.
Những đặc điểm biến động thời gian nội tại các ổ đã nêu khá liên hợp với
nhau và được mô tả bằng những thành phần đầu tiên khai triển trực giao
các trường nhiệt độ mặt đại dương. Độ chính xác mô tả nằm trong
khoảng 60

−70%. Có thể tăng tính hiệu quả của mô hình bằng cách mô tả
tốt hơn chế độ nhiệt của vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy; kết quả
phân tích đã cho thấy đới này có đặc thù: tính bất đồng nhất không gian
cao dị thường do tăng cường vai trò của các dao động nửa năm và dao
động tựa tuần hoàn 2
−3 năm trong đới front thuỷ văn cực ở biển Na Uy.
Việc tính tới những đặc điểm đã liệt kê cho p
hép cải thiện mô hình
biến động nhiệt chu trình năm của vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy
không ít hơn 20% và tăng mức chất lượng chung của mô hình cho toàn
thuỷ vực lên 5
−7%. Việc tiếp tục tăng chất lượng mô tả thống kê về phân
bố nền nhiệt độ nước Bắc Đại Tây Dương có thể có khả năng thực hiện
với điều kiện khôi phục được các dao động chế độ nhiệt tại những ổ nằm
ở phía tây đảo Airơlen, phía bắc đảo Mađei, gần quần đảo Ăngtin, dọc bờ
đông Grinlan.
5.2. CHẨN ĐOÁN CẤU TRÚC NƯỚC BIỂN NA UY
Nghiên cứu các quá trình nhiệt muối và động lực hình thành chế độ
nước lớp trên gần mặt vẫn là một trong những vấn đề cơ bản trong đề tài
của các công trình thực nghiệm và lý thuyết về vùng tích cực năng lượng
biển Na
Uy [5, 7, 32, 41, 88, 159, 170, 267]. Các khối nước và các front
(các đới front) được thừa nhận là những yếu tố cơ bản của cấu trúc nưóc
quy mô lớn; các dao động liên hiệp của chúng được xem như những chỉ
thị tổng quát về những biến đổi điều kiện hải dương nói chung ở thủy vực
nghiên cứu. Có lẽ vẫn còn sớm để khẳng định rằng chúng ta đã có một
bức tranh hoàn chỉnh và được khẳng định định lượng về sự hình thành

cấu trúc nước trong vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy thậm chí ở quy
mô trung bình khí hậu. Nguyên nhân có những khác biệt trong việc mô tả
và lý giải những cơ chế hình thành cấu trúc là do tính phức tạp thực sự
của các quá trình đang diễn ra, những hệ phương pháp phân tích cấu trúc
nước hiện có chưa định danh đủ chính xác về những quá trình đó. Còn
chưa có một hệ phương pháp vạn năng để phân tách và mô tả các đới
front và các khối nước như là những yếu tố liên hệ tương hỗ của cấu trúc
nước. Hiện tại việc m
ô tả được tiến hành riêng lẻ trên cơ sở vận dụng các
phương pháp khác nhau về nguyên tắc. Vì vậy, mục tiêu ứng dụng chẩn
đoán thống kê là làm sao trong khuôn khổ một quan điểm phương pháp
luận thống nhất: a) Có được sự mô tả định lượng các đới front khí hậu và
các khối nước như là những yếu tố liên quan tương hỗ của cấu trúc nước
qu
y mô lớn, b) Gắn kết sự biến động không gian với những quá trình tái
phân bố vật chất và năng lượng trong vùng tích cực năng lượng biển Na

Uy.
Với tư c
ách là số liệu xuất phát để chẩn đoán thống kê, đã sử dụng
các trường trung bình năm khí hậu về nhiệt độ, độ muối, mật độ, hàm
lượng ôxy tại các tầng sâu chuẩn và tại các nút lưới với độ gián đoạn 1
°
kinh vĩ. Trên các bản đồ phân bố những tham số này thể hiện tính biến
động ngang hướng đáng kể và hiện diện một số đới dày xít các đường
đẳng trị với vị trí thường biến đổi.
Giai đoạn thứ nhất phân t
ích thống kê đa chiều là tính và phân tích
những hàm xác suất hai chiều của các trường nhiệt độ và độ muối. Trên

đồ thị trắc diện hàm ),( STP đối với lớp 0
−200 m (hình 5.8) khá nổi trội
những cực đại (đỉnh) ứng với những khối nước cơ bản của lớp hoạt động
trong vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy. Tuy nhiên, việc phân tách
các khối nước trên trắc diện ),( STP nhằm mục đích ước lượng thể tích
của chúng và tính các chỉ số ST , sẽ khó vì các vùng thấp ),( STP
được
xem như biên giới của các khối nước [55] thường là mờ nhạt. Khi ta thay
đổi khoảng gián đoạn của số liệu xuất phát thì các vùng thấp ),( STP

cũng vẫn mờ nhạt. Vì vậy có thể cho rằng đặc điểm này là nét đặc thù của
các đặc trưng hải dương ở vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy. Việc
phân tích các hàm xác suất dựng theo số liệu mật độ
)
ρ
,(SP , )
ρ
,(TP và
ôxy
)O
2
,(TP cũng dẫn tới những kết quả tương tự.
Như vậy,
việc phân tích
ST ,
không gian cho phép kết luận rằng do
sự phát triển mạnh các đới front trong vùng tích cực năng lượng biển Na

78
Uy, nên cần thiết phải phân định chúng dưới dạng những yếu tố không
gian riêng biệt của cấu trúc nước vùng này, muốn vậy tập các dấu hiệu
xuất phát phải được bổ sung bằng những tham số mang thông tin đặc
trưng cho mức độ biến tính nước.
Theo đánh
giá của K. N. Feđorov, đối với những đới front thì những
tham số đó trước hết phải là môđun của các građien những đặc trưng hải
dương cơ bản [189]. Vì vậy, ma trận số liệu xuất phát để phân tích thống kê
đa chiều được hình thành như sau. Mỗi ô vuông cạnh một độ cụ thể được
xem là một đối tượng khảo sát. Mỗi đối tượng có một vectơ qu
an trắc, gồm
các trị số của tám dấu hiệu: nhiệt độ, độ muối, mật độ, nồng độ ôxy và các
môđun građien ngang của những tham số này.
Nhờ phân tíc
h nhân tố đối với những trường trung bình năm, sự biến
động không gian của tám tham số ban đầu đã được khách quan nhóm
thành ba nhân tố chung với mức ý nghĩa 10%. Cấu trúc các mối liên hệ
tương hỗ của các nhân tố chung và các biến khảo sát có một loạt những
đặc điểm nhận biết (bảng 5.2).
Nhân tố chung thứ nhất liên hệ mạnh nhất với sự biến động qu
y mô
lớn của trường nhiệt độ (hệ số tương quan 9,0
=r ) và liên hệ ở mức thấp
hơn với sự biến động của nồng độ ôxy hoà tan ( 8,0
−=r ) và mật độ
(7,0
−=r ). Nhân tố chung thứ hai có đặc điểm tương quan cao với biến

động độ muối ( 7,0
=r ) và mật độ (6,0=r ). Nhân tố chung thứ ba hình
thành bởi biến động của các trường građien và trước hết là các građien
của nhiệt độ và mật độ nước ( 9,0
=r ), và ở mức độ thấp hơn là các
građien của độ muối và nồng độ ôxy.
Cấu trúc nhân tố thể hiện sự bất hoà hợp đáng kể trong phân bố
không gian của các trường thuỷ vật lý cơ bản trong lớp hoạt động
của vùng tích cực năng lượng biển Na Uy, điều này rút ra từ sự
phân tán các tham số nhiệt độ và độ muối theo những nhân tố độc
lập thống kê khác nhau. Trong khi đó phân bố nhiệt độ và nồng độ
ôxy, hoặc tất cả các trường građien liên hệ chặt chẽ lẫn nhau. Nếu
như sự liên hệ giữa nhiệt độ và nồng độ ôxy là một thực tế khá hiển
nhiên, được khẳng định bằng quan trắc và lý thuyết [88, 100], thì
sự trùng hợp biến động của các građien tỏ ra ít hiển nhiên hơn, vì
sự bất hoà hợp của các trường nhiệt độ và độ muối ban đầu dường
như phải tương ứng với sự không trùng nhau trong không gian của
các đới biến tính mạnh của các trường này.
Bảng 5.2. Tương quan của các nhân tố chung và các dấu
hiệu ban đầu (tỉ trọng nhân tố) trong
lớp hoạt động vùng
tích cực năng lượng biển Na
Uy theo số liệu trung bình năm
Nhân tố
Dấu hiệu
1 2 3
T

0,9 0,0
−0,2

S
0,3 0,7 0,0
σ

−0,7 0,6 −0,1
2
O
−0,8 0,0 0,2
T
Γ

0,0 0,3 0,9
S
Γ

−0,2 0,1 0,6
σ
Γ

−0,1 0,2 0,9
2
O
Γ

−0,1 0,2 0,7
Tỉ trọng các nhân tố, % 43 29 17
Phần đóng góp tương đối của các tham số ban đầu vào tổng phương
sai sẽ giải thích đặc điểm này: sự biến động nhiệt độ và liên quan với nó
là sự biến động ôxy và mật độ là một nguồn phương sai lớn nhất trong
vùng nghiên cứu

− phần của chúng bằng 43%, tức lớn hơn nhiều so với
phần của độ muối
− 29%. Vì vậy, sẽ là có cơ sở nếu giả thiết về sự tồn tại
tỉ lệ tương tự trong nhân tố thứ ba, nhân tố liên quan chặt chẽ nhất với sự
biến tính của trường nhiệt độ và mật độ. Từ đây rút ra kết luận về sự ưu
việt của việc nghiên cứu trạng thái lớp bên trên của vùng tích cực năng
lượng biển Na
Uy nói chung theo trường nhiệt độ so với biến động của
các tham số khác.



79
a)

b)

c)


Hình 5.8. Các tổ chức đồ hai chiều nhiệt độ − độ muối
trong lớp 0−200 m vùng tích cực năng lượng biển Na

Uy theo số liệu trung bình năm (a), trung bình mùa
đông (b) và trung bình mùa thu (c)

Nếu để ý rằng
mỗi nhân tố khái quát sự biến động cùng nhau của
một số biến, ta sẽ muốn xem xét sự phân bố không gian của các nhân tố
(hình 5.9). Dễ dàng thấy rằng biến động nhiệt độ do nhân tố thứ nhất mô

tả, thực sự áp đảo trên thủy vực vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy và
đặc biệt tại phần trung tâm của nó. Vai trò áp đảo của biến động độ muối
được nhận thấy tại dải gần bờ Scanđinavi và ở phía tây bắc
− trong các
vùng nước cực do hải lưu Đông Grinlan mang xuống từ thủy vực Bắc
Băng Dương
− nhân tố thứ hai. Phân bố không gian của nhân tố số 3 có
đặc điểm tính bất đồng nhất lớn, các cực trị có tính địa phương và tập
trung chủ yếu vào vùng trải dài dọc theo kinh tuyến số không và phía bắc
eo Fare
− Aixơlen.
Để phân vùn
g khách quan thủy vực vùng tích cực năng lượng biển
Na
Uy, đã tiến hành phân loại tự động, sử dụng các nhân tố phân tích
được làm các dấu hiệu. Đã phân chia một cách tối ưu thủy vực thành sáu
vùng đồng nhất với các tham số thống kê dẫn trong bảng 5.3, còn vị trí
không gian
− trên hình 5.10. Phân tích các ước lượng định lượng nhận
được cho phép phân định các vùng như sau:
−1 vùng do nước cực ngự
trị;
−
2
vùng nước Đại Tây Dương ngự trị; −
3
nước Đại Tây Dương
biến tính (nước trong hải lưu Na
Uy); −5 vùng nước Đại Tây Dương và

nước cực xáo trộn. Các vùng
4
và 6 đặc trưng bởi građien nhiệt độ, độ
muối, mật độ lớn; căn cứ vào vị trí địa lý các vùng này giống như chuỗi
xích phân bố ở các biên giới của các lớp lớn, ta có thể lý giải các vùng
4

và
6 như là một hệ thống các dải front của vùng tích cực năng lượng biển
Na
Uy.
Cấu trúc của các
vùng đã phân chia dẫn trên hình 5.10b giữ nguyên
những nét chung trong lớp 0
−200 m, nhưng ở sâu hơn thì các trường thủy
vật lý đã có hình dáng khác nhiều.


80

Theo kết quả xử lý thống kê số liệu xuất phát, toàn bộ thủy vực vùng
tích cực năng lượng biển Na
Uy được phân chia thành một số vùng với
quy mô ngang
1000=L km, phản ánh sự đa dạng khách quan trong các
cơ chế địa phương hình thành cấu trúc nước. Rõ ràng, kết quả này là hệ
quả hiện diện của những yếu tố cấu trúc lớp hoạt động ở vùng nghiên
cứu, ổn định trong thời gian và trong không gian, tương tự như những
xoáy nước thuận và nghịch quy mô vừa đã được ghi nhận trong thời kỳ
tiến hành khảo sát thực địa của chương trình "Khảo sát Cực Bắc" [

160].
Giả thiết này được khẳng định bằng những kết quả tính toán entalpy của
lớp hoạt động theo những dữ liệu khí hậu (xem hình 5.11b), ở đó nhận
thấy rõ những ổ nhiệt và ổ lạnh khép kín, giống nhau về quy mô. Cường
độ vận chyển nước cao bên trong các xoáy nước được phản ánh trong
trường thế năng riêng của lớp 0
−200 m (xem hình 5.11a).
Trong lớp
300−1000 m tính chất bất đồng nhất không gian thay đổi
đáng kể: số vùng đồng nhất giảm, còn quy mô ngang hướng của chúng
tăng gần hai lần. Mức liên hệ qua lại giữa các tham số thuỷ vật lý thay
đổi: phân bố không gian của nhiệt độ, độ muối, mật độ, ôxy tỏ ra hoà hợp
với nhau và liên kết vào nhân tố chung thứ nhất, còn các tham số građien
− vào nhân tố thứ hai.
Bảng 5.3. Những đặc trưng thống kê của các vùng đồng nhất phân chia bằng phương pháp
phân tích các trường trung bình năm trong lớp hoạt động biển Na
Uy
Tham số
Lớp
CT


%S
km100/C
T

Γ
100km% /
S


Γ

1
−0,7
34,2
1,8
1
10
−
⋅ 1,1
4
10
−
⋅
2 2,1 34,9
4,5
1
10
−
⋅ 1,6
4
10
−
⋅
3 8,6 35,2
4,1
1
10
−
⋅ 2,0

4
10
−
⋅
4 5,2 35,1
3,6
0
10⋅ 2,1
3
10
−
⋅
5 3,9 35,1
5,2
1
10
−
⋅ 6,4
5
10
−
⋅
6 5,3 34,2
2,4
0
10⋅ 6,7
3
10
−
⋅

Theo kết quả phân vùng, ở đây tách ra được các loại nước nguồn gốc
Đại Tây Dương, nguồn gốc cực và dải front cực (xem hình 5.10d). Nước
cực và nước Đại Tây
Dương phân bố trong thủy vực vùng tích cực năng
lượng biển Na
Uy thành hai vùng đồng nhất phân cách bởi dải front cực
nằm trên sườn lục địa Scanđinavi. Tính chất liên hệ đơn giản hơn giữa
các trường thủy vật lý có thể được giải thích trước hết do sự thống nhất
của các quá trình hình thành cấu trúc nhiệt muối trong lớp sâu của vùng
tích cực năng lượng biển Na
Uy, gây bởi những hải lưu quy mô lớn.
Hình 5.9. Phân bố không
gian của ba nhân tố chung
của tập hợp các trường
thủy vật lý lớp mặt vùng
tích cực năng lượng biển
Na Uy


81

Hình 5.10. P
hân vùng vùng tích cực năng lượng biển Na Uy theo kết quả
phân loại các trường thủy vật lý trung bình năm lớp 0−200 m (a), 0−800 m
(b) và các trường mật độ riêng quy ước tương ứng (c) và (d)
Sự khác biệt cấu trúc các trường thủy vật lý bên trong những khối
nước khác nhau là điều lý thú. Trong bảng 5.4 dẫn các kết quả phân tích
nhân tố đối với các loại nước Đại Tây Dương và nước cực. Trong khối
nước Đại Tây Dương, những bất đồng nhất nhiệt có vai trò áp đảo, hình
thành phần phương sai chính

− 49%, trong khi ở khối nước cực sự biến
động trước hết là biến động độ muối và liên quan với nó là bất đồng nhất
của trường mật độ và các građien ngang hướng.

Hình 5.11. Các trường thế năng riêng (a) và entalpy (b) lớp 0−200 m
Bảng 5.4. Tương quan giữa các nhân tố chung và các biến xuất phát
trong lớp 0−200
m bên trong các vùng đồng nhất
Những nhân tố chung
1 2 3 1 2 3
Dấu hiệu
Nước Đại T
ây Dương Nước cực
T

0,8 0,1 0,3 0,4 0,8 0,2
S 0,3 0,9
−0,2
0,8 0,1 0,5
σ
−0,7
0,6 0,2 0,6 0,6 0,3
2
O 0,9 0,2 0,1 0,3
−0,7 −0,1
T
Γ 0,3 0,5 0,8 0,2 0,6 0,4
S
Γ 0,2 0,1 0,4 0,5 0,2 0,8
σ

Γ 0,3 0,4 0,7 0,4 0,4 0,5
2
O
Γ
−0,2
0,0
−0,9
0,2
−0,7
0,3
Phần đóng góp, % 49 32 12 37 34 26
Kết quả này phản ánh một xu thế chính trong quá trình biến tính các
khối nước: nước Đại Tây Dương trong biển Na
Uy trước hết chịu sự biến
tính nhiệt và biến tính độ mặn ở mức độ nhỏ hơn, còn với nước cực
−


82
ngược lại.

Hình 5.12. P
hân vùng vùng tích cực năng lượng biển Na Uy
theo kết quả phân loại các
đặc trưng thuỷ lý lớp trên
a) mùa đông, b) mùa xuân, c) mùa hè, d) mùa thu
Do việc chẩn đoán thống kê về cấu trúc trung bình năm cho kết quả
khích lệ như vậy, chúng tôi tiếp tục vận dụng cách tiếp cận này đối với
các trường thủy vật lý trung bình mùa trong lớp mặt 200 m. Việc xử lý
thống kê đối với cùng khối dữ liệu, nhưng lấy trung bình theo mùa, hoàn

toàn tương tự như xử lý các trường trung bình năm.Vì vậy, không nhắc
lại những chi tiết phân tích thống kê, chúng ta sẽ chuyển nga
y sang pha
chẩn đoán cuối cùng và sẽ xét những kết quả chính về xây dựng mô hình
vật lý thống kê hình thành biến trình mùa của các trường thủy văn ở vùng
tích cực năng lượng biển Na
Uy.
Bảng 5.5. Các đặc trưng ST − của các vùng đồng nhất
Mùa đông Mùa xuân Mùa hè Mùa thu
Lớp
T

S
T

S
T

S
T

S
Nước Đại Tây Dương 6,9 35,2 7,2 35,2 8,2 35,2 8,6 35,2
Nước cực −0,3 34,8 −0,1 34,8 0,3 34,8 0,4 34,8
Nước xáo trộn 2,8 34,9 2,9 34,9 3,2 34,9 3,1 34,9
Đới front vùng cực 3,2 35,0 6,0 34,9 4,3 34,9 3,7 34,9
Front Fare − Aixơlen
− −
5,9 34,6 5,7 34,2 4,2 33,8
Front ven bờ 4,7 35,1 5,0 35,0 5,7 35,0 5,6 35,0

Hình 5.13. Vận chuyển nhiệt kinh hướng bởi dòng địa chuyển
trong lớp 0−200 m ở vùng tích cực năng lượng biển Na Uy
a) mùa đông, b) mùa xuân, c) mùa hè, d) mùa thu


83
Cơ sở để giải thích những cơ chế hình thành các trường vật lý thủy
văn trước hết là những kết quả phân loại và phân vùng lớp mặt vùng tích
cực năng lượng biển Na
Uy trong mỗi mùa. Vị trí không gian của các
vùng đồng nhất đã phân chia thể hiện trên hình 5.12, còn những đặc trưng
định lượng của các lớp dẫn trong bảng 5.5.
Những građi
en ngang có trị số trung bình nhỏ nhất trong các khối
nước mùa đông. Mùa này có đặc điểm tăng cường các dòng nước từ Đại
Tây Dương và cực mang tới. Xáo trộn đối lưu thẳng đứng phát triển
mạnh hơn, ở phía bắc nó có thể xâm nhập tới những độ sâu khá lớn [41,
124].
Thực tế toàn
bộ sự biến tính nước tập trung vào các đới front, trong
khi các khối nước rất đồng nhất. Quá trình biến tính nước diễn ra mạnh
nhất trong nhánh Fare
− Aixơlen của dải front cực (ẽễ3), nhánh này dịch
chuyển sang phía tây khoảng 200m so với vị trí trung bình năm của mình.
Còn nhánh phía đông phân cách các loại nước của hải lưu Bắc Đại Tây
Dương và hải lưu Na
Uy, cũng dịch chuyển lên phía bắc tới vĩ tuyến 67°N.
Với m

ùa hè, đặc trưng là quá trình giảm bình lưu kết hợp với nung
nóng bức xạ. Phân tích thống kê cho thấy khối lượng nước cực và nước
Đại Tây Dương trong lớp mặt 200 m giảm và những chỉ số ST , biến đổi
tương ứng.
Trên hình 5.12 thấy r
õ rằng bình lưu nước Đại Tây Dương duy trì
mạnh chủ yếu ở nhánh phía đông của hải lưu Na
Uy. Trong đó biên giới
phân cách nước của các hải lưu Bắc Đại Tây Dương và Na
Uy dịch
chuyển xuống phía nam tới vĩ tuyến 65
°N. Ở phía bắc vùng tích cực năng
lượng biển Na
Uy tại các vĩ độ 72−74° dải front cực quay ngoặt về phía
nam khoảng 300 km, điều này có lẽ là do sự tăng cường hoàn lưu xoáy
thuận trong biển Grinlan và một phần dòng nước lạnh từ phía cực chảy
qua dãy núi ngầm Môna trong biển Na
Uy [5, 267].
Những kết quả phân vù
ng đối với các mùa chuyển tiếp có những nét
đặc biệt lý thú. Với mùa xuân, hình dạng của các dải front ở phía nam
vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy thay đổi rõ rệt. Từ hình 5.12 thấy
rằng: nhánh Fare
− Aixơlen của dải front cực thực tế không thay đổi vị trí
của mình ở phần phía tây biển, ở phần phía đông đã dịch chuyển 300 km
về phía bờ Scanđinavi. Một hiệu ứng tương tự cũng quan sát thấy vào
mùa thu, khi đó dải front các dòng nước sông nhạt tiếp giáp với nhánh
phía đông của dải front cực ở vĩ độ 66
°.

Khái quát hoá những
kết quả phân tích những trường trung bình mùa
đã nhận được, có thể khẳng định rằng tại thủy vực này hai lần trong một
năm diễn ra sự tái sắp xếp toàn bộ hệ thống các dải front và các khối
nước. Tuy nhiên, những hiệu ứng này biểu lộ rõ nhất ở vùng phía nam vĩ
độ 65
°N, tức liên quan tới biến động các biên giới phân bố nước nguồn
gốc Đại Tây Dương. Đặc điểm này có thể giải thích như là kết quả của sự
điều biến tuần hoàn của nhập lưu nước Đại Tây Dương vào biển Na
Uy.
Động thái này của các dải front trong vùng tích cực năng lượng biển Na

Uy hoàn toàn ăn nhập với thành phần dao động nửa năm trong lưu lượng
hải lưu Bắc Đại Tây Dương đã được nghiên cứu nhiều lần [187,
202], các
cực trị của thành phần này xảy ra chính là vào các mùa xuân và thu.
Phân tích thống kê cho thấy b
iến trình mùa của cấu trúc không gian
các trường trong vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy bị quy định bởi sự
biến đổi các mối liên hệ giữa tất cả những tham số thủy vật lý. Điều này
được theo dõi theo kết quả phân tích nhân tố tám biến
− nhiệt độ, độ
muối, mật độ, hàm lượng ôxy và các građien của những đặc trưng đó
(bảng 5.6).
Thấy rằng cấu trúc m
ô hình thống kê tổng quát thay đổi từ mùa này
sang mùa khác: mô hình đơn giản nhất, gồm hai nhân tố chung, quan sát
thấy vào mùa đông, mô hình phức tạp nhất (gồm bốn nhân tố chung)
−

mùa hè; độ chính xác của mô hình thống kê cũng thay đổi tương ứng.


84
Bảng 5.6. Tương quan giữa c
ác nhân tố chung và các tham số xuất phát
Mùa đông Mùa xuân Mùa hè Mùa thu Tham
số
1 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4
Tầng mặt
T

−0,5
0,8 0,2
−0,6
0,7
−0,1 −0,3
0,8
−0,1 −0,2 −0,8 −0,1
S 0,1
−0,9
0,9 0,1
−0,1
0,9 0,0 0,1 0,6
−0,1
0,1 0,8
σ

0,1
−0,5

0,8 0,1
−0,6
0,7 0,2
−0,5
0,5 0,2 0,4 0,7
2
O
0,0
−0,9
0,2 0,0
−0,9
0,1 0,2
−0,9
0,1 0,2 0,9 0,1
T
Γ
0,9 0,2 0,0 0,9 0,0 0,1 0,9
−0,2
0,1 0,9 0,2 0,1
S
Γ
−0,1
0,2
−0,9 −0,1
0,2 0,9
−0,1
0,1 0,9 0,0
−0,1 −0,3
σ
Γ

0,9 0,2
−0,9
0,1 0,3
−0,9
0,0 0,3 0,9
−0,1 −0,2 −0,2
2
O
Γ
0,9 0,1 0,1 0,9 0,1 0,0 0,9
−0,3
0,1 0,9 0,4 0,1
Tầng 200 m
T

0,9
−0,1
0,9 0,1 0,9
−0,1
0,9 0,1
S 0,7
−0,3
0,7 0,2 0,8
−0,1
0,6 0,2
σ
−0,9
0,1
−0,9
0,1

−0,9
0,0
−0,9
0,2
2
O
−1,0
0,0
−1,0
0,0
−0,9
0,0
−1,0
0,0
T
Γ
−0,5
0,8
−1,0
0,0
−0,2
0,9 0,1 0,9
S
Γ
0,3 0,6 0,1
−0,9
0,3 0,5 0,1 0,8
σ
Γ
−0,1

0,9 0,1 0,9 0,1 0,9 0,1 0,9
2
O
Γ
−0,6
0,8
−0,2
0,9
−0,3
0,9 0,1 0,9
Kết quả này có thể giải thích do mức độ cùng phản ứng của các đặc
trưng thủy vật lý đối với tác động tổng cộng từ bên ngoài biểu hiện khác
nhau. Thực vậy, vào mùa đông, khi lớp hoạt động của vùng tích cực năng
lượng biển Na
Uy bị nguội lạnh mạnh mẽ, thì quá trình xáo trộn đối lưu
phát triển là nguyên nhân liên hệ tương quan cao giữa nhiệt độ, độ muối,
mật độ và ôxy.
Trong dải front cực duy trì các građien lớn kết hợp với những

chuyển động giáng mạnh mẽ [5, 51, 124, 139]. Những nguyên nhân này
tạo ra sự liên kết phần lớn những chỉ tiêu građien vào một nhân tố chung,
còn các trường nhiệt muối
− vào một nhân tố chung khác, ngoài ra tại mặt
phương sai tương đối của nhân tố građien lớn hơn so với nhân tố nhiệt
muối.
Cấu trúc tương tự của ng
hiệm nhân tố được duy trì ở tầng 200 m
trong suốt năm không có biến đổi gì đáng kể từ mùa này sang mùa kia. Ở
đây chỉ có tỉ trọng tương đối của nhân tố là biến đổi
− do giảm chênh lệch

các đặc trưng nhiệt muối tại các front mà nhân tố građien đóng vai trò thứ
yếu so với nhiệt muối.
Mô hình thốn
g kê phức tạp nhất được thấy vào mùa thu, khi đó với 4
nhân tố chung mô tả được 87% phương sai của các trường xuất phát.
Trong mùa này, phân bố không gian của các trường nhiệt độ và độ muối
rất bất hoà với nhau do những nguyên nhân hình thành dị thường của
chúng khác nhau. Phân bố độ muối tỏ ra rất không đồng nhất và thực
chất, nó quyết định những dị thường phân bố không gian của trường mật
độ. Biến độn
g các thành phần độ muối trong phương sai các biến xuất
phát được nhóm vào nhân tố chung thứ nhất, nhân tố này có vai trò lớn
nhất trong thời kỳ này. Các trị số của các nhân tố độ muối 1, 4 đạt cực đại
ở phần phía đông của vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy, tại vùng tiếp
giáp với bờ Scanđinavi và, rõ rằng, chúng liên quan với hiện tượng lan
truyền nước lục địa nhạt trong lớp mặt độ dày dưới 150 m. Tại tầng sâu
200 m cấu trúc nhân tố các trường thuỷ vật lý mùa thu thực tế không khác
các mùa khác.
Trong các mùa xuân và hạ, mức phức tạp liên hệ của các trường

trong lớp 200 m ở biển Na
Uy mang tính chất trung gian từ mùa đông
sang mùa thu và được mô tả bằng ba nhân tố chung. Theo mô hình thống
kê, biến động không gian của trường nhiệt độ và những thành phần tham
số khác liên quan với nó đóng vai trò chính hình thành bất đồng nhất
−
phần đóng góp của nhân tố nhiệt độ bằng gần 40% trong thời kỳ
xuân
−hè. Khác với mùa đông, bây giờ đã có sự bất hoà đáng kể giữa

phân bố nhiệt độ và độ muối, điều này rút ra từ chỗ thành phần nhiệt và
thành phần muối đã tách riêng ra, gia nhập vào các nhân tố chung khác


85
nhau.
Như vậy
, mô hình nhân tố phát hiện và mô tả định lượng sự bất đồng
nhất cấu trúc không gian của tập hợp các tham số thuỷ vật lý lớp hoạt
động ở biển vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy như một hệ thống nhất.
Tính chung nhất cao của các tham số, quan sát thấy vào mùa đông, dần
dần bị phá huỷ dưới tác động của các lực; vào mùa xuân biến động nhiệt
độ và độ muối đã bị cưỡng bức tham số hoá một cách tách biệt nhau. Cực
đại bất hoà các tham số xảy ra vào mùa thu, khi này các trường građien
nhiệt độ và độ muối được tham số hoá riêng biệt.
Muốn đánh giá
mức mang tin của các biến được đưa vào nghiên cứu,
phải nhận thấy ý nghĩa nổi trội của nhiệt độ như là một dấu hiệu mô tả tin
cậy nhất những bất đồng nhất không gian của các tham số nghiên cứu
trong các mùa đông, xuân và hè. Ngoại trừ mùa thu, khi này mức mang
tin của trường nhiệt độ và trường độ muối nói chung như nhau (vai trò
của tham số sau có phần trội hơn một ít)
.
Những kết quả phân tích thống kê đa chiều trên đây có thể có được
lý giải một c
ách có cơ sở về phương diện năng lượng. Khi xét biến trình
mùa của cấu trúc các trường thủy vật lý lớp mặt vùng tích cực năng lượng
biển Na
Uy về phương diện này, phải chú ý tới đặc điểm không đồng đều

không gian của quá trình tích tụ và tiêu hao năng lượng trong chu kỳ
năm. Phân bố không gian của nội năng và thế năng trong mùa đông được
là trơn hơn cả và đồng thuận với nhau. Từ lúc bắt đầu nửa ấm trong năm,
nội năng dần dần tăng lên và thế năng giảm chậm và quá trình bất hoà lẫn
nhau tăng dần.
Đến m
ùa thu thì sự khác biệt phân bố không gian của các loại năng
lượng trở nên cực đại, đồng thời số lượng các dị thường năng lượng cục bộ
so với nền chung của biển cũng cực đại. Chính là vào mùa hè và mùa thu bắt
đầu hình thành dáng dấp của những ổ cấu trúc nhiệt động lực trong vùng tích
cực năng lượng biển Na
Uy, mà ta phát hiện được theo dữ liệu trung bình
năm.
Trên hình 5.13 biểu d
iễn dòng vận chuyển nhiệt kinh hướng theo các
mùa trong lớp 0
−200 m: sự hiện diện của các ổ tích tụ nhiệt quy mô vừa
chính là đặc trưng cho mùa hè và mùa thu. Ngoài ra, trên hình này cũng
khá rõ vai trò của các đới phân cách front trong sự vận chuyển nhiệt.
Trong các mùa chuyển tiếp ta thấy dòng nhiệt do hải lưu Bắc Đại Tây
Dương mang theo nước vào biển Na
Uy giảm rõ rệt. Sự dịch chuyển theo
đới của nhánh Fare
− Aixơlen của dải front cực từ mùa này sang mùa kia
hình thành và cường hoá dòng nhiệt kinh hướng ở phần phía nam và phần
trung tâm biển Na
Uy.
Đối với m
ùa xuân, quá trình vận chuyển nhiệt có tính địa phương:
sự vận chuyển nhiệt nhiệt xảy ra trong một luồng hẹp của nhánh phía

đông của hải lưu Na
Uy nằm dọc theo bờ Scanđinavi. Đến mùa thu dòng
nhiệt này quay hướng sang phía tây ở vĩ độ 66
° do ảnh hưởng đới phân
cách front nước lục địa từ bán đảo Scanđinavi. Nói cách khác, vào mùa
thu những đặc điểm địa phương trong phân bố thế năng đã dẫn tới biến
đổi cấu trúc các trường thủy vật lý nói chung.
Cuối cùng, k
hi chuyển từ mùa thu sang mùa đông, trong một thời
khoảng ngắn đã diễn ra sự tái sắp xếp các mối liên hệ của tất cả các
trường thủy vật lý, giảm nội năng và tăng sự đồng thuận giữa phân bố
không gian của nội năng và thế năng.
Theo hình thái không gian của các lớp đã phân tích được, có thể thấy
sự hiện diện trong
tất cả các mùa của một hệ thống rẽ nhánh những đới
front, nằm ở các biên giới giữa các khối nước nguồn gốc khác nhau. Độ
dài tổng cộng của các dải front ở lớp hoạt động vùng tích cực năng lượng
biển Na
Uy bằng khoảng
3
107 ⋅ km, tổng thể tích nước − gần
3
105 ⋅ km
3
.
Có thể quy
ước chia các đới front thành hai kiểu: kiểu dải và kiểu
vết. Các front kiểu dải phổ biến nhất trong vùng đang xét dưới dạng
những đới biến tính trải dài như dải front cực và những nhánh của nó:
nhánh Fare

− Setlen và nhánh Fare − Ianmaien. Chiều rộng của các dải
front này thường không quá 200 km, tại một số đoạn chúng có thể suy


86
thoái thành những đường. Đặc điểm này là điển hình của dải front nhánh
Fare
− Ianmaien, tổng độ dài các đoạn suy thoái tới 400 km.
Những front có dạng những vết với građien lớn thường quan sát thấy
ở hai v
ùng của vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy: trên thềm lục địa
Scanđinavi và trên vùng tây bắc trong đới hải lưu Đông Grinlan. Kích
thước dọc và ngang của những đới front này thực tế gần như nhau và
bằng khoảng 500 km.
Nét điển hình là những front dạng vết tập trung tron
g lớp 100 m gần
mặt và ở sâu hơn không phát hiện thấy. Trong khi đó những front dạng
dải quan sát thấy rõ nét trong lớp 200 m và thậm chí tại các độ sâu đến
600 m. Rõ ràng đặc điểm này là hệ quả của những cơ chế khác nhau hình
thành các đới front ở vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy.
Như đã biết, t
rong các đới front diễn ra sự biến tính của phần lớn các
tham số thủy vật lý: trong công trình [189] của K. N. Feđorov đã đề xuất
xem xét trước hết biến động nhiệt độ, độ muối và mật độ như là những
chỉ tiêu giàu thông tin nhất về bản chất vật lý của các front. Để nghiên
cứu liên hệ thống kê giữa các tham số bên trong những đới front, chúng
tôi sử dụng hệ phương p
háp phân tích nhân tố.

Xây dựng những m
ô hình nhân tố cục bộ như vậy cho các đới front
cho phép phát hiện và mô tả định lượng về mối liên hệ tương hỗ của các
trường nhiệt độ, độ muối, mật độ. Khi phân tích sẽ thấy được tính bất
đồng nhất của các mối liên hệ và sự phụ thuộc của chúng vào hình thái
không gian đới front.
Với đoạn front cực nằm dọc kinh t
uyến số 0 và dọc eo Fare −
Aixơlen nhận thấy nét đồng thuận rõ rệt giữa biến động nhiệt và biến
động muối và sự trùng dấu biến động: hệ số tương quan cặp nhiệt độ và
độ muối bên trong dải front cực
60,=r . Liên hệ giữa nhiệt độ và mật độ
cao hơn liên hệ giữa độ muối và mật độ, điều này tạo cho biến động nhiệt
độ có vị trí đầu tiên, quan trọng nhất trong mô hình nhân tố. Từ bảng các
kết quả phân tích nhân tố đối với mùa thu (bảng 5.7) thấy rõ vai trò áp
đảo của nhân tố nhiệt (nhân tố 1) trong đới front cực. Ở đây để so sánh có
dẫn cả kết quả phân tích đối với đới front Scanđinavi, trong đó cấu trúc

liên hệ hoàn toàn khác: tương quan nhiệt độ và độ muối thực tế không tồn
tại (
20 10 , ,=r ), trường mật độ bị quy định bởi biến động độ muối
(
680,=r ). Trong mô hình nhân tố nhân tố độ muối có vị trí đầu tiên về
mức ý nghĩa.
Biến động mạnh nhất của cá
c đặc trưng đới front từ mùa sang mùa
diễn ra trong lớp mặt dày 100
m. Điều này trước hết liên quan tới sự xuất
hiện, di chuyển, cường hoá và suy yếu của các vết front ở phía tây bắc và
phía đông nam vùng nghiên cứu nơi diễn ra sự tương tác của các khối nước

có độ muối khác nhau. Biến động của front thềm lục địa Scanđinavi rõ ràng
được gây bởi ba nhóm nhân tố cơ bản: cường độ dòng nước ngọt lục địa;
cường độ bình lưu nước độ muối cao
từ hải lưu Na Uy và nước lợ từ hải
lưu Baltic; những quá trình động lực địa phương, tính chất thủy triều quyết
định tốc độ xáo trộn nước bên trong vết front.
Bảng 5.7. Liên hệ giữa các tham số thủy vật lý và các nhân tố chung
bên trong các đới front t
rong lớp 0−200 m, mùa thu
Nhân tố
1 2 3 4 1 2 3 4
Tham số
Đới front
cực Đới front Scanđinavi

T

0,8 0,1 0,3 0,2 0,2 0,7 0,1 0,1
S
0,2 0,9 0,0 0,4 0,9 0,1 0,4 0,0
σ
0,7 0,4 0,1 0,1 0,8 0,4 0,3 0,1

2
O
−0,7
0,2
−0,2
0,0 0,1
−0,9

0,0 0,1
T
Γ
0,4 0,0 0,8 0,3 0,0 0,4 0,1 0,9
S
Γ

0,1 0,3 0,4 0,7 0,5 0,0 0,8 0,1
σ
Γ
0,0 0,2 0,7 0,6 0,7 0,1 0,7 0,2
2
O
Γ
−0,3 −0,1 0,9 0,2 −0,2 0,2 0,0 0,8
T
α
4
108,2
−
⋅
4
107,0
−
⋅
T
β
4
102,1
−

⋅
4
104,11
−
⋅


87
Những nhân tố thành tạo front cơ bản trong vùng là các dòng chảy
của hải lưu Na
Uy và nước lục địa − bản thân sự kiện hiện diện hay vắng
mặt đới front trên thềm Scanđinavi quyết định đặc điểm tương tác của các
dòng này. Chẳng hạn, vào mùa đông và mùa xuân, khi dòng nước lợ giảm
thiểu, thì đới front ở đây thực tế biến mất (nếu xét theo trường giá trị lấy
trung bình ô vuông một độ kinh vĩ) và không ảnh hưởng gì đáng kể tới
động lực nước vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy. Cực đại của lưu
lượng các sông vùng Scanđinavi quan trắc được vào đầu mùa hè [46,
262]. Tuy nhiên thể tích lớn nhất của các vết nước lợ trên thềm lục địa
diễn ra vào mùa thu, điều này là do nhiều vũng sâu dọc vùng bờ Na
Uy đã
tích tụ nước ngọt trong mùa hè.
Trong mùa thu vết front nước lợ trên t
hềm Scanđinavi đã có vai trò
đáng kể trong quá trình vật lý thủy văn vùng tích cực năng lượng biển Na

Uy nói chung; đó là do những nguyên nhân sau:
1) Bình lưu nhiệt dọc bờ Na
Uy lên phía đông bắc vào biển Baren
giảm xuống;

2) Nhánh phía đông của hải lưu Na
Uy suy yếu và các nhánh trung
tâm và phía tây tăng cường;
3) Dị thường
âm độ muối nước biển làm giảm thế năng của lớp
0
−200 m.
Đới front ở
phía tây bắc vùng tích cực năng lượng biển Na Uy có
biến trình mùa tương tự, biến trình này liên quan trước hết tới biến động
của lưu lượng hải lưu Đông Grinlan và sự tan băng trên mặt biển dưới tác
động của các nhân tố bức xạ. Đới front này có hình dạng một vết građien
cao trong lớp 0
−50 m, trong đó sự biến tính độ muối quyết định biến
động trường mật độ
− cấu trúc mô hình nhân tố thực tế trùng với mô hình
front thềm Scanđinavi.
Biến động m
ùa của đới front cực và các chi nhánh của nó thể hiện rõ
nhất trong lớp nước mặt 100 m. Vào thời kỳ âm trong năm quan sát thấy
xu thế mở rộng đới front tới 300 km tại một số đoạn ở nam phần biển Na

Uy và tăng chênh lệch độ muối và nhiệt độ. Vào mùa thu xuất hiện
građien nhiệt độ cực đại
100C3 /

=Γ
T
km và độ muối
10010 o /%,=Γ

S
km. Trong các mùa đông và xuân có xu thế ngược lại,
diện tích các đới front suy giảm mạnh, nhánh Fare
− Ianmaien của đới
front cực hầu như suy thoái hoàn toàn thành một đường phân chia các
khối nước (nếu cũng xét trường giá trị trung bình 1 độ kinh vĩ).
Sự biến đổi cấu trúc của các
mô hình thống kê các tham số thủy vật
lý bên trong các đới front hầu như không đáng kể và nằm trong giới hạn
mức ý nghĩa với xác suất 90%.
Đặc điểm này
cho phép khẳng định về sự hiện diện của những cơ
chế ổn định hình thành các đới front ở trung phần vùng tích cực năng
lượng biển Na
Uy trong suốt năm. Ảnh hưởng nổi trội của biến động
nhiệt tới sự hình thành những bất đồng nhất mật độ trong các đới front
(xem bảng 5.7) cũng duy trì trong suốt năm. Như vậy, trên cơ sở phân
tích các trường khí hậu, có thể kết luận rằng công tác kiểm soát hữu hiệu
về động lực của hệ thống đới front cực trong biển NaUy phải gắn liền
trước hết với việc khảo sát chế độ nhiệt lớp trên gần mặt của vùng đó.
Phân tích tương quan đã cho thấy rằng vị trí của đới
front được mô
tả đạt nhất bằng đường đẳng nhiệt 6
°C trên mặt biển và 5°C tại tầng 100
m vào mùa hè; với mùa đông
− tuần tự là các đường đẳng nhiệt 5 và 4°C.
Bắt đầu từ tầng 2
00m và sâu hơn có thể thấy mối liên hệ tương quan
cao giữa vị trí phần phía nam của đới front cực với địa hình đáy biển và
với thành phần građien độ sâu hướng pháp tuyến với front: những hệ số

tương quan lớn nhất 0,74, 0,81 ứng với nhánh Fare
− Aixơlen.
Do đó,
có hai nhóm nhân tố ảnh hưởng tới biến động không gian −
thời gian của đới front cực: biến động của những dòng hải lưu quy mô
lớn trong hệ thống hoàn lưu Đại Tây Dương và Bắc Băng Dương, tức từ
bên ngoài so với vùng tích cực năng lượng biển Na
Uy; biến động chu kỳ
ngắn của các tham số nhiệt động dưới ảnh hưởng của tương tác cục bộ
giữa biển và mô trường xung quanh.


88
Nhóm nhân tố thứ nhất quy định hình thái chung của hệ thống front
cực và cường độ của nó. Nhóm thứ hai chịu trách nhiệm về động thái quy
mô vừa của các đới front. Tác động của các lực quy mô lớn đã được xét
trong mục trước, ở đó đã cho thấy sự biến động về vị trí của nhánh Fare
−
Aixơlen của front cực dưới ảnh của thành phần dao động nửa năm trong
hải lưu Bắc Đại Tây Dương. Sự chuyển dịch vị trí front cỡ vài trăm mét
theo hướng kinh tuyến chứng tỏ tính nhạy cảm của đới front cực đối với
tác động từ bên ngoài, và, chỉ do hạn chế của vốn số liệu, nên chưa cho
phép đánh giá được mức độ biến động tương tự trong toàn lớp từ mặt tới
biên dưới của các dòng nước Đại Tây
Dương (600 m).
5.3. CHẨN ĐOÁN CẤU TRÚC CÁC KHỐI NƯỚC Ở BIỂN
BELLINSHAUZEN
Những đối tượng nghiên cứu trong các thí dụ xét ở các mục 5.1 và
5.2 là những thủy vực đã được nghiên cứu khá kỹ trong những năm gần
đây. Hơn nữa, những nghiên cứu đã được thực hiện cả trên cơ sở quan

trắc thực địa lẫn cơ sở lý thuyết. Vì vậy phân tích thống kê là công cụ
kiểm tra và chính xác hoá những sự kiện hay giả thiết đã biết trước về cơ
bản.
Trên thí dụ biển Bellinshauzen sẽ có thể phân tích tí
nh hiệu quả của
cách tiếp cận thống kê đối với công tác nghiên cứu các khối nước trong
một vùng còn ít được nghiên cứu ở châu Nam Cực. Một khía cạnh khác
đòi hỏi nghiên cứu độc lập, đó là ý kiến khá phổ biến cho rằng việc
nghiên cứu nói chung và phân tích một cách tin cậy các khối nước nói
riêng ở vùng này cực kỳ phức tạp. Vì vậy, đặt vấn đề chẩn đoán, các tác
giả đã đề ra những n
hiệm vụ sau:
− Đạt tới một sụ phân loại khách quan và tin cậy tối đa có thể về các
khối nước ở biển Bellinshauzen;
− Nghiên cứu cấu trúc không gian phân bố các khối nước khí hậu theo
chiều ngang và chiều thẳng đứng trong toàn thủy vực;
− Đánh giá những khả năng phương pháp luận ứng dụng phân tích
thống kê đối với những vùng ít được nghiên cứu của vùng châu Nam
Cực.
Khi đặt bài t
oán, các tác giả dựa vào những kết quả trong một công
trình trước đây về vùng này [162].
Trong quá trình tính toán, tuân thủ phương pháp
luận chung của phân
tích thống kê, có thể phân chia ra ba bài toán chính:
− Phân tích thống kê sơ bộ;
− Khai triển tập hợp biến theo các thành phân chính;
− Phân loại các khối nước trong tọa độ các thành phần đầu tiên.
Ở giai đoạn tổng hợp kết q
uả phải phân chia thành những thủ tục

phân vùng các lớp, khôi phục các số liệu xuất phát theo các thành phần
chính và lý giải vật lý những kết quả nhận được trong khuôn khổ mô hình
chế độ nhiệt muối khí hậu tổng quát của biển Bellinshauzen.
Với tư cách
dữ liệu xuất phát đã sử dụng tài liệu lưu trữ khảo sát
theo chuyến do Viện Nghiên cứu Khoa học Bắc Cực và Nam Cực thu
thập. Lưu trữ này gồm những quan trắc về các chỉ tiêu thủy văn, thuỷ hoá
cơ bản tại các tầng sâu chuẩn của 841 trạm hải văn.
Thời kỳ qua
n trắc là các năm từ 1938 đến 1978. Quỹ số liệu gồm
những quan trắc về sáu tham số: nhiệt độ, độ muối, nồng độ ôxy hoà tan,
nitrat, silicat và photphat. Song trong đới thềm lục địa thực tế không có
số liệu về những nguyên tố dinh dưỡng và vectơ các dấu hiệu chỉ gồm ba
đặc trưng: nhiệt độ, độ muối và nồng độ ôxy. Do cấu trúc dữ liệu như
vậy
, nên đã giải quyết bổ sung vấn đề tìm những biến (dấu hiệu) giàu
thông tin nhất, với số lượng biến cực tiểu vẫn đảm bảo phân loại đủ tin
cậy các khối nước ở biển Bellinshauzen.
Bây giờ ta xe
m xét những kết quả chủ yếu của phép phân tích thống
kê. Kết quả chính của việc xử lý thống kê sơ bộ là phương sai của các dấu
hiệu xuất phát khác nhau tới một số bậc. Chẳng hạn, phương sai của nồng


89
độ photphat, silicat lớn hơn phương sai nhiệt độ và độ muối 2−3 bậc.
Tương quan này một lần nữa khẳng định một thực tế đã biết [162, 189],
cụ thể là về tính ý nghĩa thấp của các đặc trưng hải dương kinh điển:
nhiệt độ và độ muối để giải quyết bài toán phân tích khối nước trong nền
ý nghĩa của các dấu hiệu thủy hoá đang tăng mạnh. Đã phân tích được

đặc điểm bất đồng n
hất trong biến động không gian của các dấu hiệu.
Một nhóm dấu hiệu (silicat, độ muối, ôxy) có độ biến động cực đại trong
phương thẳng đứng, lớn gấp 3
−10 lần biến động theo phương ngang.
Ngược lại, với nhiệt độ biến động theo phương ngang đặc trưng hơn, và
chủ yếu biến động diễn ra theo hướng kinh tuyến.
Theo những tổ chức đồ thực nghiệm
, thì thực tế tất cả các dấu hiệu
được khảo sát đều có phân bố đa môt. Đối với những tổ chức đồ hai chiều
cũng vậy, đặc biệt là những tổ chức đồ ),(
Si SP và ),(
2
O SP . Giả thiết
về phân bố chuẩn đối với những tổ chức đồ thực nghiệm này không được
thoả mãn. Giả thiết phân bố chuẩn chỉ thoả mãn đối với các tổ chức đồ
của ba dấu hiệu
− độ muối, ôxy và silicat, nhưng với xác suất tin cậy
70
−80%. Nhiệt độ nước có đặc điểm biến động rất đặc thù, về mặt định
tính không thể coi là có liên hệ ổn định với những biến khác.
Nói chung kết quả
phân tích sơ bộ như vậy một lần nữa chứng tỏ
tính phức tạp cực kỳ trong việc chọn các dấu hiệu giàu thông tin để
phân tích cấu trúc nước. Vấn đề mang thông tin của các dấu hiệu có thể
xem xét theo những quan điểm khác nhau.
Chẳng hạn, khi phân tích sự phân tầng thẳng đứng của nước đại
dương, t
hường người ta xem các biến nhiệt độ, độ muối, mật độ và các
građien của chúng là những biến mang tin theo quan điểm vật lý. Khi tiến

hành phân tích các khối nước theo phương pháp

ST ,
kinh điển, người
nghiên cứu sử dụng tính mang tin xuất xứ của nhiệt độ, độ muối, ôxy cho
phép khái quát về các khối nước, khôi phục những tính chất riêng có của
chúng tại thời điểm chúng hình thành. Tính mang tin thống kê của các
dấu hiệu có thể được giải thích như là tính mang tin của các biến cụ thể
để tính toán những ước lượng thống kê cần thiết một cách ổn định và
đúng đắn.
Trong trường
hợp này, khi cơ sở chẩn đoán cấu trúc nước là những
phương pháp phân tích tương quan đa chiều, thì thuật ngữ tính mang tin
thống kê trùng với khái niệm mức ý nghĩa của các hệ số tương quan cặp.
Nếu xem
xét ma trận tương quan đầy đủ của các biến xuất phát, có
thể nhận ra ngay nhóm những ước lượng tương quan có ý nghĩa, gồm
những cặp dấu hiệu: nồng độ ôxy và silicat, độ muối, với những cặp này
hệ số tương quan dao động trong khoảng 0,70
−0,95. Những liên hệ ít chặt
chẽ hơn, nhưng có ý nghĩa, đó là liên hệ của các cặp: photphat
− ôxy
(
−0,42), photphat − silicat (0,4), nhiệt độ − photphat (−0,58) và nitrat −
silicat (0,28).
Những đặc trưng liên hệ của các
dấu hiệu xuất phát nhận được trong
trường hợp này khác biệt đáng kể so với những vùng khác của Đại dương
Thế giới. Vì vậy để có kết luận cuối cùng về tính mang tin của các biến
xuất phát đã thực hiện phân tích các thành phần chính theo tài liệu quan

trắc trên mặt cắt kinh tuyến ở trung phần biển Bellinshauzen.
Mặt cắt này
có số liệu đầy đủ và tin cậy về tất cả các biến xuất phát,
tất cả các trạm thủy văn đều thực hiện tới đáy, vì vậy nguồn tài liệu này
được chọn để giải quyết bài toán về tính mang tin của các dấu hiệu.
Sau khi tính toán đã nhận được khai triển với những
đặc trưng cơ
bản như sau (hình 5.14):
1) Những tập hợp biến già
u thông tin nhất cho việc khai triển thành
phần chính gồm: độ muối, nồng độ ôxy hoà tan và silicat, tổng biến động
tập trung vào thành phần khai triển thứ nhất, bằng 77% tổng phương
sai. Nếu loại bỏ một tham số nào đó trong số đó thì độ hội tụ khai triển
sẽ giảm đột ngột và chất lượng lý giải thành phần sẽ kém do giảm độ
nhọn của tổ chức đồ.
2) Thành phần thứ hai được mô tả bằng biến động nhiệt độ và
nồng độ photphat. Tính mang tin tương đối của thành phần trong
khai triển không vượt quá 25%. Phải nhận xét rằng, ảnh hưởng của


90
phân bố nồng độ photphat tới sự hình thành vectơ riêng thứ hai yếu
hơn nhiều so với ảnh hưởng của biến động nhiệt độ. Liên hệ tương
quan của nhiệt độ với thành phần thứ hai rất cao và bằng 0,89.

Hình 5.14. Vectơ riên
g thứ nhất (a) và thứ hai (b) khai triển trực giao
các trường thủy vật lý ở biển Bellinshauzen trường hợp 6 biến (1) và
trường hợp 5 biến (2)
3) Nồng độ nitrat, qua phân tích cho thấy, không phải là một dấu

hiệu giàu thông tin cho việc khai triển thành phần. Biến này một phần
tham gia vào hình thành các thành phần khai triển thứ nhất và thứ hai, tuy
nhiên ảnh hưởng của nó không có tính chất quyết định trong các tính
toán. Ngoài ra, có thể khẳng định rằng sự có mặt của nồng độ nitrat trong
danh sách các biến xuất phát làm phai mờ dạng của các thành phần khai
triển đầu tiên, và đám mây tản mát quan trắc trong không gian các thành
phần chính mất đi hình dạng
định hướng chắc chắn.
Kết quả chủ yếu của việc phân tích tí
nh mang tin của các dấu hiệu là
đã quyết định một cách có căn cứ loại bỏ nồng độ nitrat khỏi danh sách
các biến nghiên cứu. Với mô hình các khối nước đang xét thì biến này
không thể xem là biến mang tin thống kê, vì nó không biểu hiện một liên
hệ có nghĩa nào với các đặc trưng khác của các khối nước. Biến động của
nồng độ nitrat rất đặc thù và có thể là
đáng quan tâm, nếu như ta đưa
thêm vào mô hình thống kê nồng độ của một số dạng nitơ khác trong
nước biển với tư cách là những tham số bổ sung. Tuy nhiên, trong trường
hợp này mô hình thống kê sẽ mô tả chu trình biến đổi nitơ là chính, điều
đó vượt ra khỏi khuôn khổ bài toán chúng ta đang xét.
Kết quả thứ hai, không ké
m phần quan trọng, là mức mô tả tối đa có
thể của mô hình thống kê đa chiều về biến động của dữ liệu xuất phát
nằm trong khoảng 80
−90% tổng phương sai các biến. Khoảng xác suất
này bị quyết định bởi mức mô tả phương sai tổng cộng của các biến bằng
hai thành phần chính của khai triển trường. Cấu trúc dữ liệu xuất phát
không cho phép đạt tới độ chính xác cao hơn.
Khai triển theo phươn
g pháp các thành phần chính đã cho phép nhận

được ước lượng định lượng tổng quát hơn về mối liên hệ không gian của
các trường. Cấu trúc mô tả phương sai của các dấu hiệu được biểu diễn
trong bảng 5.8.
Rõ ràng đã đạt được độ hội tụ khai triển cao, đảm bảo tính toàn ven
của
mô hình thống kê về các quá trình vật lý thủy văn trong toàn biển
Bellinshauzen. Hai thành phần khai triển đầu tiên đã mô tả được gần 85%
phương sai các trường xuất phát, tức tương ứng với độ chính xác cần thiết
để khôi phục dữ liệu. Thành phần khai triển thứ ba chỉ mô tả 7% phương
sai, vậy để phân tích định tính ta được phép chỉ cần
hai thành phần khai
triển đầu tiên.
Bảng 5.8. Những đặc trưng khai triển các trường thủy vật lý biển
Bellinshauzen theo các thành phần c
hính
Số dấu hiệu xuất phát
6 5
Thành phần
λ
% d % P
λ
% d % P
1 2,9 48,9 48,9 3,6 71,0 71,0
2 1,4 23,3 12,2 0,7 15,8 86,8
3 0,7 12,0 84,2 0,5 12,1 98,9
4 0,7 11,1 95,3 0,1 0,7 99,6
5 0,3 2,7 98,0 0,1 0,4 100,0
6 0,1 2,0 100,0

91
Thành phần thứ nhất được hình thành bởi ảnh hưởng tổng cộng của
độ muối và nồng độ silicat, ôxy và photphat, những biến này có hệ số
tương quan cao với thành phần thứ nhất. Thành phần thứ hai thực tế liên
hệ hầu như hoàn toàn với biến động nhiệt độ, còn liên hệ với nồng độ
photphat và silicat thì ở mức độ thấp hơn. Trong thành phần thứ ba tập
trung biến động còn lại của nồng độ ph
otphat và độ muối. Tất cả những
đặc điểm này thể hiện rõ trên các đồ thị vectơ riêng.

Hình 5.15. Phân bố không gian của hai thành phân chính đầu tiên
khai triển tại cá
c tầng 50 m (a), 200 m (b), 300 m (c)
Để phát hiện cấu trúc nước, dạng của các tổ chức đồ hai chiều của
các thành phần chính đầu tiên có ý nghĩa quan trọng. Có hai cụm tập
trung điểm quan trắc được thể hiện rõ nét. Đường phân chia các đám mây
trùng với những trị số không của các thành phần, điều này làm cho người
ta nghĩ về hai điều kiện khác nhau hình thành những quan trắc đó. Ta sẽ
có kết luận như vậy nếu chú ý đến hình dạng khác nhau của c
ác đám
mây
và sự định hướng khác nhau của chúng trong khô
ng gian các thành phần
chính. Ngoài ra, còn tồn tại những nhóm quan trắc nhỏ hơn, có thể nhận
ra trên các tổ chức đồ nếu tính tới thành phần thứ ba. Ở đây số cụm tập
trung nhìn thấy được tới 5
−8, nhưng sự phân cách giữa chúng thường rất
mờ nhạt.
Rõ ràng, những tí
nh toán này đã cho phép có được khái niệm chính

xác hơn về mức độ bất đồng nhất của các trường nghiên cứu và về sự
đồng thuận biến thiên của các tham số riêng lẻ. Tuy nhiên, để nhận được
bức tranh khách quan hơn về cấu trúc các trường vật lý thủy văn phải
thực hiện phân loại các quan trắc xuất phát trong không gian các thành
phần chính.
Phân loại tự động đã được thực hiện tro
ng không gian ba thành phần
chính theo những thuật toán đã trình bày ở trên. Theo kết quả phân loại ta
có hai phương án chia ổn định toàn bộ tập quan trắc thành các lớp:
phương án 1 chứa 2 lớp, phương án 2
− năm lớp. Với từng lớp đã tính
những ước lượng giá trị trung bình biến xuất phát để làm cơ sở lý giải
tiếp theo về kết quả và xây dựng mô hình thống kê vật lý chung về cấu
trúc nước biển Bellinshauzen (hình 5.16).
Lý giải kết quả khai triển
và phân loại các trường thủy vật lý được
thực hiện bằng cách so sánh những đặc điểm phân bố không gian của các
lớp đã phân tách được và những đặc trưng định lượng trung bình của
chúng. Trong vùng nghiên cứu, có thể phân tách được hai đới cấu trúc
lớn: đới mặt và đới sâu.
Đới cấu trúc
mặt gồm ba khối nước đồng nhất, theo các chỉ tiêu
ST
, (bảng 5.9) có thể giải thích đó là nước mặt Nam Cực (ÀẽÂ) − lớp 1,