HIỂU BIẾT VỀ SÓNG BIỂN

Sóng biển
Thuyền trởng LE HONG CHIEN
Giới thiệu
Bất kỳ khi nào có gió thổi trên bề mặt nớc thì lực ma sát và lực kéo của gió
sẽ tạo nên sóng. Gió càng mạnh, thời gian tác động càng lâu thì sóng càng lớn.
Trên các đại dơng thì kích thớc của sóng còn phụ thuộc vào độ sâu của vùng nớc,
vào thời gian và khoảng cách tác động của gió. Tất cả những điều xẩy ra này tạo
điều kiện khá thuận lợi cho ngời đi biển có thể ớc tính đợc sức gió mà không cần
đến sự hỗ trợ của các thiết bị.
Sóng trên biển đợc trực tiếp gây ra bởi gió và có ít nhiều sự lăn tăn nhìn
thấy đợc thì đợc gọi là sóng mặt biển (Sea waves). Với sức gió cấp 3 (7 đến 10 nơ)
các đỉnh sóng bắt đầu vỡ ra, tạo ra bọt và các tia nớc. Còn khi sóng ở ngoài xa
vùng sóng gây ra bởi gió hoặc sóng do sự hỗn loạn cục bộ làm cho nó dịch
chuyển đi một nơi khác, bề mặt chúng không bị vỡ , không gây nên bọt và chúng
có thể đạt đến độ cao và chiều dài lớn thì đợc gọi là sóng lừng (Swell waves) hay
gọi đơn giản là lừng (Swell).
Sóng Trochoids
Mặc dù mỗi cơn sóng đều có sự chuyển động về phía trớc nhng mỗi phần
tử nớc tại bề mặt sóng lại chuyển động theo một quỹ đạo tròn nh là một
Trochoids, với đờng kính ngang với độ cao sóng. Kết quả là ở đỉnh sóng chuyển
động của mỗi phần tử là tiến về phía trớc còn tại hõm sóng nó lại quay ngợc trở
lại tơng ứng với chuyển động của sóng. Dới lớp bề mặt các phần tử nớc có
chuyển động tơng tự, quỹ đạo của chúng nhỏ dần theo độ sâu, cho đến khi độ
sâu bằng độ dài sóng thì không còn có sự chuyển động do sóng gây ra nữa.
Sóng hỗn độn
Trên đại dơng chỉ trừ trờng hợp sóng lừng là không phụ thuộc hớng gió
còn lại sóng trong bất kỳ một hệ thống đặc biệt nào hầu hết không bao giờ đồng
nhất trong đặc tính của nó, mặc dầu sự vận động của chúng thờng xuyên phụ
thuộc vào gió và ở phía cuối gió. Khi gió bắt đầu thổi chuỗi sóng đợc tạo ra và
bắt đầu chuyển động về phía cuối gió, nhng do sự hỗn loạn của gió cộng với các
yếu tố khác một chuỗi sóng thờng chứa đựng các con sóng có độ dài, chu kỳ và

độ cao khác nhau, Kết quả là có một sự trộn lẫn không theo quy luật mà trong đó
chỉ có một ít con sóng có hình dạng rõ rệt. Ngoài ra sự hỗn độn tăng lên khi sóng
mặt và sóng lừng cùng xuất hiện đồng thời, đôi khi cùng hớng và nhiều lúc khác
là tổng hợp của nhiều hớng khác nhau. Trong những trờng hợp nh vậy rất khó
để xác minh nó là sóng mặt hay sóng lừng, sự cộng hởng (đồng bộ) giữa chúng
có thể gây ra một số cơn sóng rất lớn.
Sóng nhóm
Gió tạo ra sóng vận động theo các nhóm, ở đây các sóng lớn là sự kết hợp
của các con sóng nhỏ liên tiếp. Vấn đề này rất quan trọng trong việc điều khiển
tàu trong thời tiết xấu. Việc xử lý phải dựa trên chu kỳ lắc ngang và lắc dọc của


tàu. Khi chu kỳ lắc ngang của tàu nhỏ hơn chu kỳ của sóng, tàu sẽ có xu hớng
làm cho boong tàu thăng bằng với bờ dốc của sóng, nh vậy nó có thể gây ra lắc
dữ dội nhng nớc tràn lên mặt boong ít. Khi chu kỳ lắc ngang của tàu lớn hơn chu
kỳ của sóng thì tàu có xu hớng làm dìm boong của nó vào trong sóng và nớc dễ
dàng tràn lên boong hơn.
Một tình trạng nguy hiểm có thể xẩy ra với sóng ngang khi mà chu kỳ
lắc ngang của tàu trùng với chu kỳ của sóng. Sự cộng hởng có thể gây nên kết
quả lật tàu.
Đối với các tàu buôn cỡ lớn thì chu kỳ lắc ngang của tàu lớn hơn nhiều so
với chu kỳ dài nhất của một con sóng, còn đối với các thuyền nhỏ có chu kỳ lắc
ngang nhỏ hơn chu kỳ của sóng, cho nên cả hai trờng hợp hiếm khi sự cộng hởng
có thể xẩy ra.
Sóng kỳ dị
Khi sóng lừng và sóng mặt di chuyển trên các hớng khác nhau, đỉnh của
một số sóng có thể đến đồng thời tại một điểm. Điều này có thể tạo nên một cơn
sóng có độ cao không bình thờng. Sự cộng hởng theo cùng một phơng pháp của
các hõm sẽ tạo nên một hiện tợng mà đợc mô tả nh một cái lỗ trên đại dơng
-Hole in the ocean.

Các cơn sóng rất dốc và rất nguy hiểm đôi khi đợc thấy cùng với gió ở
ngoài khơi bờ đông của Nam phi, phía nam của vịnh Durban, trong vùng lân cận
của dòng hải lu Aghulas và trong dòng chảy ngợc gần bờ của nó. Các sóng cuôn
-Rollers ngoài khơi St Helena là một ví dụ khác của loại sóng kỳ dị.
Khi các cơn sóng ở gần bờ biển, nó có thể gặp phải các dòng thuỷ triều ngợc hớng và mạnh, hoặc chúng gặp các hệ thống sóng khác ngợc chiều chúng có
thể tạo nên những cơn sóng bất thờng (abnormal waves). Sóng bất thờng có thể
xẩy bất kỳ nơi nào trên thế giới, khi nó có đủ các điều kiện để hình thành. Sóng
bất thờng có thể gây nên những nguy hiểm đặc biệt cho tât cả các loại tàu, kể cả
các tàu lớn vì nó có độ cao bất thờng (có thể đến 20m) và rất dữ dội. Vì vậy khi
hành trình gần nhũng khu vực có cảnh báo về sóng bất thờng cần hết sc cẩn thận.
Các cảnh báo cho ở trong các xuất bản phẩm: Admiralty sailing direction và
Ocean passage for the world, cũng nh ở một số hải đồ tỉ lệ lớn.
Sóng bất thờng xuất hiện ở bờ biển Đông-nam của Nam phi là một ví dụ
điển hình, ở đây do có dòng hải lu Agulhas ven bờ rất mạnh là điều kiện thuận
lơi cho việc xuất hiện sóng bất thờng: vào năm 1968 tại bờ biển phía đông-nam
của nam phi đã xuất hiện một cơn sóng bất thờng làm chiếc tàu World Glory
trọng tải 28300 grt bị gãy làm đôi và tất cả thuyền viên bị thiệt mạng.
Sóng do núi lửa ngầm và động đất
Ttrên một số vùng của đại dơng có sự hoạt động của những núi lửa ngầm
và động đất. Những hoạt động này của đại dơng đã gây nên những cơn sóng rất
lớn, gây tổn thất nặng nề cho các tàu bè khi hành trình gần các khu vực đó. Ví dụ
vào năm 1969, một trận động đất ngầm xẩy ra với trung tâm cách Cabo de são
Vicente của Bỉ khoảng 115 hải lý về phía tây-tây-nam đã gây thiệt hại đáng kể


cho các tàu hoạt động gần đó, đặc biệt chiếc tàu dầu Ida Knudssen (32000grt) ở
cách trung tâm động đất 15 hải lý đã bị đánh đắm, tổn thất toàn bộ. Hoặc vào
tháng 9 năm 1952 một đợt núi lửa ngầm đột nhiên hoạt động ở vùng biển
Nampo Shoto của Nhật bản đã gây ra nhiều thiệt hại , trong đó có chiếc tàu quan
trắc của Nhật đã bị đắm khi đến khảo sát.

Sóng thần (Tsunamis)
Tên gọi này có nguồn gốc từ Nhật bản có nghĩa là sóng bến cảng (Harbour
wave), nhng do mức độ dữ dội của nó mà chúng ta thờng gọi là sóng thần. Nó có
nguyên nhân do động đất ngầm, nhng cũng có thể do núi lửa phun ngầm hoặc
sự lở đất ở bờ biển. Trên biển sóng này khó có thể xác định đợc vì nó có độ dài
đến hàng trăm hải lý, trong khi độ cao thì nhỏ hơn 1 mét và tốc độ di chuyển thì
khủng khiếp có thể đạt từ 300 đến 500 hải lý/giờ (nơ). Khi vào đến vùng nớc
nông ven bờ nó trở nên ngắn và độ cao rất lớn , có thể đạt đến 20 mét nh đã đợc
ghi nhận. Đặc biệt ở những vùng bờ biển có hình chữ V sẽ tạo điều kiện thuận lợi
cho sóng thần tăng cờng mức dữ dội của nó. Những đợt sóng đầu tiên vào bờ
hiếm khi có độ cao lớn, mà nó thờng theo nhóm với đỉnh sóng nhọn, sau đó mất
dần cho đến 10 đến 40 phút sau một đợt sóng mới lại xuất hiện. Đôi lúc những
đợt sóng cảnh báo đầu tiên tạo nên các hõm sóng làm cho mực nớc khu vực ảnh
hởng bị hạ thấp xuống bất thờng. Những ngời đi biển cần quan tâm đến các dấu
hiệu đầu tiên này, và khi nhận định có thể có một đợt sóng thần (Tsunamis)
đang đến, nếu tàu đang neo đậu gần bờ hay trong cảng thì ngay lập tức phải cho
tàu chạy hớng ra phía biển, cách xa bờ với khoảng cách phù hợp và ở khu vực có
độ sâu lớn. Sóng thần có thể di chuyển trên một quãng đờng rất lớn trên đại dơng, ví dụ đợt sóng thần xẩy ra vừa qua (cuối năm 2004), mặc dù trung tâm của
nó là ở Indonesia nhng nó đã ảnh hởng đến tận ấn độ và bờ đông của châu Phi,
gây thiệt hại vô cùng to lớn về ngời và của trên cả hai lục địa.
Kích thớc của sóng: Một con sóng có chu kỳ 2 giây sẽ có độ dài khoảng 6m độ
cao khoảng 0.6m, nếu chu kỳ là 10 giây thì độ dài sẽ là 155m và độ cao khoảng
12m. Tuy nhiên một sóng lừng dài khi không có gió có thể có chu kỳ 15 giây và
độ dài khoảng 355m, nhng độ cao chỉ khoảng 0,3m. Độ cao sóng lớn nhất đợc ghi
lại bởi báo cáo thời tiết của các tàu trong vòng 20 năm qua là 21m, đây có thể là
cơn sóng kết hợp giữa sóng mặt và sóng lừng.
Kích thớc của sóng phụ thuộc vào thòi gian tác động của gió. Ban đầu nó
còn ngắn và dốc, nhng nếu gió tiếp tục thổi trên cùng một hớng, nó sẽ trở nên
dài hơn và độ cao của nó tăng lên..
Sóng biển trong vùng nớc nông: Khi sóng biển đến vùng nớc nông, bắt đầu tại

độ sâu bằng nửa chiều dài sóng, tốc độ và độ dài của nó giảm xuống mặc dù độ
cao của chúng vẫn tồn tại nh cũ, nhng sóng sẽ tan vỡ khi độ sâu bằng khoảng 1,5
lần độ cao của nó. Khi tiến vào bờ biển gấp khúc sóng có khuynh hớng đổi hớng
làm cho gờ phía trớc của nó trở nên song song với bờ biển. Điều quan trọng cần
nhớ là ở các vùng cạn và vùng lân cận nh ở biển bắc (North sea) , Baltic, mặc dầu


kích thớc của sóng không bằng kích thớc của sóng đại dơng nhng chúng thờng
dốc và ngắn nên khá nguy hiểm.
Các sóng ổn định nh sóng bán nhật triều, sóng địa chấn (còn gọi là sóng
Tsunami ở bắc Thái bình dơng) gây ra bởi động đất ngầm hoặc núi lửa ngầm,
còn có các sóng triều Tidal waves dịch chuyển phía trớc hoặc sau các cơn bão
nhiệt đới. Các sóng này có chu kỳ dài và thờng không có các cảnh báo, tác động
của chúng đôi khi rất tai hại, chúng chỉ dịu đi khi đi vào vùng nớc nông.
Các dòng triều: Một dòng triều chảy ngợc với hớng gió sẽ làm cho sóng dồn lên
và đỉnh sóng vỡ ra, ở cuối dòng triều có xu hớng làm biển dịu đi. Khi dòng triều
chảy mạnh có thể nguy hiểm vì nó làm cho sóng trở nên hỗn độn. Những vùng
nh vậy đợc cho trên hải đồ và các hớng dẫn chạy tàu. Các sóng trong một luồng
chảy thờng đến từ nhiều hớng với rất ít sự cảnh báo. Các dòng hải lu rất mạnh đợc thấy trong một số dòng triều (ví dụ dòng Portland và dòng Alderney) có thể
gây khó khăn cho việc điều khiển các tàu có công suất bé.
Giá trị thực tiễn của các yếu tố sóng: Thông tin về tình hình sóng trên đại dơng
là cần thiết cho các mục đích sau:
1.Hỗ trợ cho việc chuẩn bị và phát hành thông tin về chạy tàu theo thời tiết cho
các tàu.
2.Để nghiên cứu cách xử lý của các tàu trên biển và lựa chon tàu phù hợp.
3.Để thiết kế và định hớng các cảng biển và các đập chắn sóng và thiết kế các dàn
khoan trên biển
4.Để hỗ trợ cho việc dự báo tình trạng sóng ở các vùng bờ biển (chẳng hạn các
khu neo trong)
5.Để phục vụ cho công tác nghiên cứu khí tợng và hải dơng học.

Quan trắc sóng biển: Trong nhật ký boong ở trên tàu thờng có tập quán ghi chép
và mô tả tình trạng sóng biển, chẳng hạn sóng nhỏ hay biển êm (slight sea), sóng
lừng mạnh (heavy swell - long swell) tơng tự cách diễn đạt thông thờng theo tập
quán trong các thông báo thời tiết cho tàu biển để mô tả thực tế và dự báo sóng.
Một phơng pháp chính xác hơn của việc mô tả sóng của các tàu đợc lựa chọn
(selected ship) là dùng các báo cáo thời tiết đã đợc mã hoá truyền đi bằng radio
đến các trạm khí tợng để báo cáo tình trạng sóng thực tế. Các quan trắc nh vậy
quả là khó khăn để có đợc độ chính xác cao đối với các tàu có buồng lái cao và
tốc độ lớn, nhng các sĩ quan khí tợng của cảng sẽ cho ngời quan trắc tự nguyện
các hớng dẫn và họ sẽ dần thành thạo trong qúa trình thực hành. Các bản đồ thời
tiết Synoptic đợc phát cho các tàu bằng Facsimile có kèm theo dự báo sóng, nó
cho độ cao tính bằng mét nhng ít khi có cả chu kỳ.

Tài liệu tham khảo:
1.Meteorology for Seafarers của tác giả C.R Burgess, Nhà xuất bản Brown, Son &
Ferguson Ltd, London


2.Maritime Meteorology a guide for deck officers
3.The Mariners handbook (NP 100)