Nghiên cứu ảnh hưởng của trường gió và áp suât không khí tới quá trình dao động dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vực bờ tây vịnh bắc bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
……………………

Nguyễn Minh Hải

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG GIÓ
VÀ ÁP SUẤT KHÔNG KHÍ TỚI QUÁ TRÌNH DAO ĐỘNG
DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC PHI TUẦN HOÀN TẠI KHU VỰC
BỜ TÂY VỊNH BẮC BỘ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
....................................

Nguyễn Minh Hải

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRƯỜNG GIÓ
VÀ ÁP SUẤT KHÔNG KHÍ TỚI QUÁ TRÌNH DAO ĐỘNG
DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC PHI TUẦN HOÀN TẠI KHU VỰC
BỜ TÂY VỊNH BẮC BỘ
Chuyên ngành: Hải dương học
Mã số: 60.44.97

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Hồng Lam

Hà Nội - 2012


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu
sắc nhất tới TS. Trần Hồng Lam, Trung tâm Hải văn, Tổng cục Biển và Hải
đảo Việt Nam đã định hướng và giúp đỡ em tận tình về nhiều mặt.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong bộ môn Hải dương
học và trong khoa Khí tượng - Thủy văn và Hải dương học; các bạn học viên
trong lớp; đã chỉ dẫn và đóng góp những lời quý báu, tạo điều kiện thuận lợi
về mọi mặt để em hoàn thành khóa học và luận văn.
Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn, chắc không tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong những ý kiến đóng góp của các thầy và các đồng
nghiệp để em hoàn thiện luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2012
HỌC VIÊN

Nguyễn Minh Hải


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ………………………………………………………….....................

1

Chương 1: TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG DAO ĐỘNG
DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC BIỂN……………………………………………...

3

1.1 Khái niệm dao động dâng, rút của mực nước biển……………………...

3

1.2. Tình hình nghiên cứu mực nước biển trong và ngoài nước…………….

4

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

9

2.1. Phương pháp thống kê………………………………………………….

9

2.2. Phương pháp mô hình…………………………………………………..

17

Chương 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN…………………………………………...

22

3.1. Tính toán ảnh hưởng của điều kiện của trường gió đến chế độ dâng, rút

mực nước phi tuần hoàn tại bờ tây vịnh Bắc Bộ bằng mô hình Mike21 FM

22

3.2. Tính toán ảnh hưởng của điều kiện khí tượng đến độ dâng, rút mực
nước phi điều hòa bằng phương pháp thống kê

57

3.3. Tính toán ảnh hưởng của điều kiện của trường bão đến chế độ dâng rút
nước phi tuần hoàn tại bờ tây Vịnh bắc bộ bằng mô hình Mike21 FM

65

KẾT LUẬN ………………………………………….........................................

76

PHỤ LỤC ………………………………………………………………………

80

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………...

82


DANH MỤC CÁC BẢNG
STT

Nội dung

Trang

Bảng 2.1

Mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu.

11

Bảng 2.2

Biểu tính tương quan giữa hai biến

15

Bảng 3.1

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông

24

Bảng 3.2

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Bắc

32

Bảng 3.3

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Đông Nam

35

Bảng 3.4

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây

41

Bảng 3.5

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Bắc

47

Bảng 3.6

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
một số điểm chiết xuất từ mô hình theo hướng Tây Nam

52

Bảng 3.7

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
Hòn Dáu

57

Bảng 3.8

Tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi tuần hoàn tại
Hòn Ngư

61

Bảng 3.9

Các cơn bão đổ bộ vào khu vực từ Quảng Ninh đến Thanh
Hóa

65

Phụ lục

Các phương trình và hệ số tương quan

71


DANH MỤC CÁC HÌNH
STT

Nội dung

Trang

Hình 2.1

Lưới tính của mô hình MIKE 21 FM

20

Hình 3.1

So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Hòn Dáu (từ ngày
05 tháng 1 năm 2005 đến ngày 29 tháng 1 năm 2005)
So sánh mực nước thực đo và tính toán tại trạm Hòn Ngư (từ ngày
05 tháng 1 năm 2005 đến ngày 29 tháng 1 năm 2005)
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Mũi Ngọc
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Đông tại trạm Cửa Tùng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Bắc tại trạm Cửa Tùng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Mũi Ngọc
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

22

Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10

Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19

22
25
25
26
27
27
28
28
29
31
31
32
32
33
33
36
36
37

Hình 3.20
Hình 3.21
Hình 3.22
Hình 3.23
Hình 3.24
Hình 3.25
Hình 3.26
Hình 3.27
Hình 3.28
Hình 3.29
Hình 3.30
Hình 3.31
Hình 3.32
Hình 3.33
Hình 3.34
Hình 3.35
Hình 3.36
Hình 3.37
Hình 3.38
Hình 3.39
Hình 3.40

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Đông Nam tại trạm Cửa Tùng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Mũi Ngọc
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây tại trạm Cửa Tùng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Mũi Ngọc
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi

tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Bắc tại trạm Cửa Tùng

37
38
38
39
39
42
42
43
43
44
44
45
45
48
48
49
49
50
50
51
51


Hình 3.41

53

Hình 3.61

Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Cửa Ông
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Ba Lạt
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Lạch Trường
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Diễn Châu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Vũng Áng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió và mực nước phi
tuần hoàn theo hướng Tây Nam tại trạm Cửa Tùng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
Bắc và độ dâng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
Nam và độ dâng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây
Bắc và độ dâng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây
Nam và độ dâng
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa áp suất không khí và độ dâng,

rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
Bắc và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Đông
Nam và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây và
độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây
Bắc và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa tốc độ gió theo hướng Tây
Nam và độ dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa áp suất không khí và độ dâng,
rút mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Ngư
Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Rose đổ bộ

Hình 3.62

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Ruth đổ bộ

67

Hình 3.42
Hình 3.43
Hình 3.44
Hình 3.45
Hình 3.46
Hình 3.47
Hình 3.48

Hình 3.49
Hình 3.50
Hình 3.51
Hình 3.52
Hình 3.53
Hình 3.54
Hình 3.55
Hình 3.56
Hình 3.57
Hình 3.58
Hình 3.59
Hình 3.60

53
54
54
55
55
56
58
58
58
59
59
60
61
61
62
62
62

63
64
66


Hình 3.63

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Pat đổ bộ

68

Hình 3.64

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Eli đổ bộ

69

Hình 3.65

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Frankie đổ bộ

70

Hình 3.66

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Koni đổ bộ

71

Hình 3.67

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Damrey đổ bộ

72

Hình 3.68

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Washi đổ bộ

73

Hình 3.69

Dao động mực nước phi tuần hoàn thời điểm bão Francisco đổ bộ

74

Hình 3.70

Dao động mực nước phi tuần hoàn tại thời điểm bão Mujgae đổ bộ

75


MỞ ĐẦU

Vịnh Bắc Bộ ở vào khoảng vĩ độ 18o20’ N - 21o40’ N, kinh độ 106o08’ E 110o00’ E là vịnh lớn thứ hai của biển Đông với diện tích khoảng 150.000 km 2, với
chiều rộng khoảng 200 - 320 km và chiều dài khoảng 600 km. Độ sâu trung bình
toàn vịnh khoảng 50 - 60 m, nơi sâu nhất tại vùng cửa vịnh khoảng 110 m. Vịnh
thông với biển Đông qua cửa vịnh ở phía nam với độ rộng khoảng 250 km. Ngoài ra

biển Đông và vịnh còn thông nhau qua eo Hải Nam ở vùng đông bắc vịnh với độ
rộng khoảng 30 km. (“Hải dương học biển Đông” – GS. TS. Lê Đức Tố)
Trong vịnh có nhiều đảo, trong đó có những đảo khá lớn ở khu vực tỉnh
Quảng Ninh như Cái Bầu, Kế Bào, Cô Tô… khu vực quần đảo Bái Tử Long và Hạ
Long với khoảng 3000 hòn đảo lớn nhỏ, chiếm diện tích gần 3000 km 2 tạo thành
một hệ thống lạch biển chằng chịt ra vào các cảng quan trọng vùng Hạ Long của
Việt Nam. Ở ngoài khơi, còn có một số đảo không lớn và riêng biêt như Hòn Mắt,
Bạch Long Vỹ (cách Hải Phòng khoảng 150 km). Vịnh Bắc Bộ còn có nhiều nguồn
tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng, trong đó có các dạng tài nguyên nổi
trội như hải sản, du lịch biển, giao thông vận tải biển... cho phép khai thác để phát
triển kinh tế.
Song song với các lợi thế nêu trên, vùng biển trong vịnh luôn tiềm ẩn những
nguy cơ gây nên những thảm họa thiên tai nguy hiểm như: bão, nước dâng do bão,
sóng lớn, mực nước biển dâng dị thường... Vì vậy, cần thiết phải đẩy mạnh công tác
nghiên cứu khoa học nhằm mục đích nắm bắt được những quy luật tự nhiên, dự
báo, cảnh báo được các hiện tượng thời tiết nguy hiểm bắt nguồn từ biển.
Do đó, việc nghiên cứu đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ Việt Nam
nói chung và việc nghiên cứu dao động dâng, rút của mực nước do gió và khí áp nói
riêng là một trong những nhiệm vụ cấp thiết cần phải được triển khai nghiên cứu
phục vụ cho công tác quy hoạch, quản lý và phát triển kinh tế biển, đảm bảo an ninh
quốc phòng.

1


Luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của trường gió và áp suât không khí tới
quá trình dao động dâng, rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vực bờ Tây vịnh Bắc
Bộ” tập trung xác định ảnh hưởng của các yếu tố gió, khí áp lên dao động của mực
nước phi tuần hoàn tại bờ Tây vịnh Bắc Bộ. Các kết quả của Luận văn có thể phục
vụ cho việc kiểm tra các kết quả dự báo về trường gió và trường khí áp so với sự

dâng rút của mực nước phi tuần hoàn, xây dựng các công trình ven biển như cầu
cảng, đê… qua việc xác định được sự dâng rút mực nước phi tuần hoàn tại khu vực
xây dựng.
Nội dung luận văn bao gổm 03 chương, phần kết luận và phần các bảng phụ
lục:
- Chương 1: Tổng quan về các yếu tố ảnh hưởng tới dao động dâng, rút mực
nước biển và tình hình nghiên cứu
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết và các phương pháp nghiên cứu
- Chương 3: Các kết quả tính toán
- Kết luận
- Phụ lục

2


Chương 1
TỔNG QUAN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG DAO ĐỘNG
DÂNG, RÚT MỰC NƯỚC BIỂN

1.1. Khái niệm dao động dâng, rút của mực nước biển
Dao động dâng rút của mực nước biển là các dao động dâng, rút mực nước
dưới tác động của trường gió ổn định và biến động của gió và áp suất khí quyển
trong bão, dòng nước sông... dao động mực nước biển là tổ hợp dao động của thủy
triều và các dao động dâng, rút mực nước do các nhiễu động khí quyển và các quá
trình khác. Vì vậy, để có được bức tranh tổng thể, chi tiết về dao động của mực
nước biển phục vụ cho các nhu cầu kinh tế, kỹ thuật khác nhau còn cần phải tìm
hiểu, nghiên cứu kỹ lưỡng các thành phần dao động phi tuần hoàn - nước dâng,
nước rút.
Dao động dâng rút của mực nước biển là do các hoạt động của khí quyển và
bức xạ mặt trời có tính chất không tuần hoàn gây nên. Các hoạt động đa dạng, muôn

hình muôn vẻ của khí quyển dẫn đến sự đa dạng của mực nước biển. Tuy nhiên, có
thể kể ra các nguyên nhân chính sau đây gây nên các dao động dâng rút mực nước
biển:
- Dao động dâng rút xuất hiện dưới tác dụng của ma sát tiếp tuyến giữa gió
và mặt nước giới hạn bởi bờ biển. Sự giảm áp suất khí quyển trên lục địa và tăng áp
suất trên mặt biển kết hợp với gió gây ra nước dâng tại vùng ven bờ và ngược lại sự
tăng áp suất khí quyển trên lục địa và giảm áp suất trên mặt biển kết hợp với gió
gây ra nước rút;
- Dao động dâng rút do biến đổi áp suất khí quyển gây nên. Áp suất khí
quyển tăng lên 1 mbar thì mực nước biển giảm xuống 10 mm và ngược lại khi áp
suất khí quyển giảm xuống 1 mbar thì mực nước biển tăng lên 10 mm. Tuy nhiên,
đây là những biến đổi tĩnh học chúng thường nhỏ hơn nhiều so với biến đổi động

3


lực học của gió và dòng chảy bờ;
- Dao động dâng rút do sự bất đồng nhất của chu trình tuần hoàn nước (sự
bốc hơi, giáng thủy, dòng chảy) liên quan đến sự biến đổi của lượng nước tại các
khu vực khác nhau của biển. Những dao động này có thể rất đáng kể ví dụ như có
trận mưa lớn lên tới hàng trăm mm trong một ngày có thể làm tăng mực nước đột
ngột trong khoảng thời gian ngắn;
- Dao động dâng rút do sự biến đổi của mật độ nước gây ra. Như đã biết mật
độ nước biển phụ thuộc vào nhiệt độ và độ muối mà tại khu vực ven bờ nhiệt độ và
độ muối nước biển thường xuyên thay đổi do ảnh hưởng của nước lục địa và tương
tác với địa quyển. Sự dịch chuyển của lượng nước mặt nhẹ hơn vào vùng ven bờ sẽ
làm cho mực nước biển dâng lên. Ngược lại khi có gió dạt nước nhẹ hơn bị mang ra
ngoài khơi, nước nặng hơn ở dưới sâu dọc sườn lục địa dâng lên thay thế khi đó
mực nước biển sẽ hạ thấp do vùng ven bờ bị mất nước và nước mặt nhẹ hơn được
thay thế bằng nước sâu nặng hơn tại đây;

- Dao động dâng rút do hiệu ứng bơm Ekman. Sự hội tụ khối nước lớp
Ekman do gió địa phương đồng thời với sự chìm xuống của các khối nước từ dòng
địa chuyển tải vào đẩy lớp nước ấm hơn lên cao dồn vào bờ bề mặt biển vùng gần
bờ bị dâng cao;
- Dao động dâng rút mực nước biển do ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt
đới. (“Nghiên cứu đặc điểm biến thiên mực nước biển ven bờ Việt Nam” – TS.
Hoàng Trung Thành)
1.2. Tình hình nghiên cứu mực nước biển trong và ngoài nước
Tình hình nghiên cứu mực nước biển ở nước ngoài
Các phương pháp phân tích thống kê nghiên cứu mực nước biển thông qua
các công trình tổng quan của các tác giả người Nga tiêu biểu như Mariutin,
Peresipkin, Levikov, German v.v... Một số công trình đi sâu nghiên cứu xác định
các cực trị mực nước với các tần suất hiếm và sự tổ hợp của các dao động mực nước

4


với các điều kiện sóng phát sinh do các nhiễu động dị thường của khí quyển. Trong
số tác giả này phải kể đến Kite, Lopatoukin, Boukhanovsky.
Tại các nước phát triển như Nhật, Mỹ, Anh... đã có một hệ thống các trạm
mực nước ven bờ biển hiện đại, đo đạc nhiều năm và mật độ trạm đủ dày để tính
toán các đặc trưng mực nước bằng phương pháp thống kê cho toàn bộ dải ven biển
đảm bảo độ chính xác rất cao phục vụ cho các ngành kinh tế quốc dân.
Các mô hình tính toán hải dương được biết đến như Delf3D, Mike21… cũng
đều có những mô - đun tính toán liên quan đến dao động mực nước. Trong Luận
văn này, học viên sử dụng mô hình Mike21 để tính toán sự ảnh hưởng của gió và
bão tới quá trình dao động dâng, rút của mực nước phi tuần hoàn.
Tình hình nghiên cứu mực nước biển ở trong nước
Việt Nam là một quốc gia biển, vì vậy ngay từ khi mới thành lập các nhà
lãnh đạo đất nước đã có ý thức xây dựng đội ngũ các nhà khoa học có tâm có tài để

phát triển đất nước mà hướng nghiên cứu về biển giữ vai trò rất quan trọng. Trong
nghiên cứu mực nước biển, các nhà khoa học trong nước cũng theo 2 phương pháp
tính toán thống kê và mô hình.
Trong đề tài cấp nhà nước về “Xác định số "0" độ sâu cho vùng lãnh hải Việt
Nam” mã số KHCN-06.06 do Cục bản đồ Bộ Tổng tham mưu chủ trì, các tác giả
Bùi Xuân Thông, Nguyễn Thế Tưởng đã sử dụng phương pháp Vladimirsky để xác
định mực nước triều thấp nhất tại 6 trạm có số đo mực nước từng giờ và đo dẫn cao
độ về mốc trạm Hòn Dấu để từ đó kiến nghị vị trí xác định số "0" hải đồ dự kiến áp
dụng cho toàn lãnh hải Việt Nam. Thực hiện nhiệm vụ xác định các ngấn triều thấp
nhất phục vụ công tác đo vẽ bản đồ biển, các tác giả Bùi Đình Khước, Trần Quang
Tiến đã thực hiện tính toán theo phương pháp Vladimirsky cho 16 trạm có số đo
mực nước biển dọc bờ và hải đảo Việt Nam.
Sử dụng các phương pháp của Vladimisky và Peresipkin, Phạm Văn Huấn,
Nguyễn Tài Hợi đã tính được các mực thủy triều cực trị (thấp nhất và cao nhất) cho

5


18 trạm mực nước và sử dụng số liệu mực nước trung bình năm trước năm 1994
ước lượng tốc độ tăng lên của mực nước biển cho năm trạm mực nước chính dọc bờ
Việt Nam.
Tác giả Đỗ Ngọc Quỳnh đã mở rộng tính toán cho các vùng biển xa bờ khi
đã xác định được các hằng số điều hoà thủy triều. Kết quả chi tiết có thể tham khảo
trong. Đặc biệt trong 10 năm gần đây, hệ thống các trạm đo mực nước ven bờ, cửa
sông, hải đảo đã được tập hợp và đánh giá khá kỹ từ các trạm hải văn và thuỷ văn
cửa sông gần biển. Trong đề tài khoa học cấp nhà nước “Cơ sở khoa học và đặc
trưng kỹ thuật đới bờ phục vụ yêu cầu xây dựng công trình biển ven bờ” mã số
KHCN-06.10 do Viện Cơ học chủ trì.
Để đánh giá được nguy cơ ngập lụt do mực nước biển dâng bởi biến đổi khí
hậu ở Việt Nam, trong dự án do chính phủ Hà Lan tài trợ, Nguyễn Tài Hợi, đã tổng

hợp một khối lượng lớn số liệu từ 32 trạm đo mực nước của cả hai hệ thống trạm
hải văn và thuỷ văn dọc ven bờ, hải đảo Việt Nam. Phần lớn các đặc trưng thống kê
mực nước của các trạm này đã được mô tả cùng với hệ thông các đường cong phân
bố với các suất bảo đảm xác định. Từ năm 1983, trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu
của Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn, các tác giả Nguyễn Thuyết, Nguyễn Ngọc Thụy
đã áp dụng phương pháp phổ để phân tích dao động mực nước. Kết quả phân tích
phổ mực nước cho thấy ngoài các dao động có chu kỳ khá rõ tương ứng với các
thành phần triều, còn chứa rất nhiều các sóng khác tiềm ẩn với chu kỳ dài. Trong
quy mô của biển Đông, tác giả Phạm Văn Huấn đã có những kết luận về các trường
dao động riêng trong quan hệ tổ hợp thủy triều và mực nước biển nói chung và đánh
giá dao động dâng rút mực nước biển Đông trong hai trường gió mùa vào khoảng
vài chục cm. Năm 2009, tác giả Đinh Văn Ưu và Nguyễn Nguyệt Minh tiến hành
phân tích thống kê mực nước nhiều năm và áp dụng kỹ thuật wavelet đã bước đầu
xác định được vai trò của các dao động chu kỳ 1 năm, từ 2 đến 7-8 năm. Trong đó
biên độ dao động năm là đáng kể có thể chiếm tới 20-30% độ lớn thủy triều. Những
kết quả phân tích này cũng cho thấy xu thế biến đổi mực nước do tác động của biến
đổi khí hậu và các nguyên nhân khác cũng không giống nhau đối với các vùng biển.

6


Đã thiết lập một hệ thống các trạm quan trắc mực nước nhằm đo đạc liên tục
dao động mực nước biển theo các khoảng thời gian kéo dài khác nhau từ hàng tháng
đến hàng năm và thậm chí nhiều năm dọc theo ven bờ biển Việt Nam . Trên cơ sở
các chuỗi số liệu này đã tiến hành phân tích tính toán ra các tham số đặc trưng cho
chế độ thủy triều như mực nước trung bình, mực nước cực trị, thời gian triều dâng,
thời gian triều rút, các hằng số tuần hoàn thủy triều,... cho từng trạm.
Kết quả là việc lập ra các bảng thủy triều hàng năm cho các cảng chính dọc
ven bờ. Bảng mô tả mực nước dự tính từng giờ của các cảng chính và một số giá trị
nội suy cho các điểm phụ ở ven biển hoặc vùng hạ lưu các sông. Bảng thủy triều

này được Trung tâm Hải văn (trước đây là Trung tâm Khí tượng Thủy văn Biển)
xuất bản hàng năm và đã phục vụ rất tốt cho các chương trình nghiên cứu khoa học
cũng như yêu cầu thực tiễn của các ngành kinh tế, an ninh và quốc phòng trên biển.
Nhiều công trình của nhiều tác giả khác nhau đã tập trung theo phương pháp
số trị để nghiên cứu thủy triều trong Biển Đông cũng như Vịnh Bắc Bộ. Có thể kể
tên hàng loạt các công trình của các tác giả như: nhóm mô hình triều thuộc đề tài
nhà nước KT.03.03 (1991 - 1995) “Thủy triều Biển Đông và sự dâng mực nước
biển ven bờ Việt Nam” (gồm Đỗ Ngọc Quỳnh, Nguyễn Thị Việt Liên, Đặng Công
Minh, Nguyễn Hữu Nhân, Bùi Hồng Long, Lê Trọng Đào, Nguyễn Thọ Sáo);
những công trình được thực hiện trong khuôn khổ các luận án phó tiến sỹ trong và
ngoài nước như của Bùi Hồng Long (1986), Nguyễn Thọ Sáo (1988), Nguyễn Thị
Việt Liên (1997), Đinh Văn Mạnh (2000). Trong đó luận án của Đinh Văn Mạnh đã
bước đầu xây dựng mô hình 3 chiều cho chuyển động thủy triều Vịnh Bắc Bộ. Cần
lưu ý rằng bằng giải số trị theo phương hướng này một số tác giả đã bắt đầu nghiên
cứu tìm hiểu sâu hơn về cơ chế hình thành biến đổi bức tranh dao động thủy triều
trong Biển Đông. Các tác giả đã nghiên cứu các bài toán truyền sóng tự do, truyền
sóng dao động có chu kỳ triều qua các biên lỏng, các chu kỳ dao động riêng trong
toàn biển, đánh giá tác động trực tiếp của lực gây triều trong phạm vi biển. Ngoài ra
có thể kể tên một số tác giả của những nghiên cứu này là Đỗ Ngọc Quỳnh (1983,
1991), Phạm Văn Huấn (1987), Phạm Văn Ninh và Trần Thị Ngọc Duyệt (1997),

7


Đỗ Ngọc Quỳnh, Phạm Văn Ninh, Nguyễn Thị Việt Liên và Trần Thị Ngọc Duyệt
(1998). Trong đề tài “Nghiên cứu đề cập, chi tiết toàn bộ số liệu cơ bản về triều,
nước dâng dọc bờ biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam phục vụ tính toán thiết kế,
củng cố nâng cấp đê biển” năm 2007 do Viên Cơ học chủ trì, TS. Đinh Văn Mạnh
đã thiết lập mô hình số trị tính toán thủy triều và nước dâng do bão cho vùng ven
bờ, xây dựng bộ thông số cơ bản về mực nước tổng hợp (nước dâng do bão và thủy

triều) khu vực ven bờ và xây dựng được cơ sở dữ liệu cơ bản về thủy triều, nước
dâng, mực nước tổng hợp dọc bờ.

8


Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Phương pháp thống kê
2.1.1. Phương pháp phân tích điều hòa thủy triều (“Lý thuyết thủy triều” –
PGS. TS. Phạm Văn Huấn)
Độ cao mực nước thủy triều z tại thời gian bất kỳ t là tổng của các dao động
triều thành phần (gọi là các phân triều hay các sóng triều):
r

z t = A0 + ∑ f i H i cos [q i t + (V0 + u ) i − g i ]

(2.1)

i =1

trong đó: A0 − độ cao mực nước trung bình, f i − hệ số suy biến biên độ của phân
triều i , H i − hằng số điều hòa biên độ của phân triều i , q i − tốc độ góc không đổi
của phân triều i , (V0 + u ) i − những phần pha thiên văn của phân triều i biểu diễn
các góc giờ của những tinh tú giả định tại thời điểm t , g i − hằng số điều hòa về pha
của phân triều i , r − số lượng các phân triều. f i và (V0 + u ) i phụ thuộc thời gian t .
Khi có n độ cao mực nước quan trắc z t , nhiệm vụ của phân tích thủy triều là xác
định bộ gồm r cặp hằng số điều hòa không đổi H và g cho từng phân triều của
trạm nghiên cứu.

Để thuận tiện áp dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất, người ta thường
biến đổi phương trình (2.1) thành
r

z t = A0 + ∑ ( Ai cos qi t + Bi sin qi t ) ,

(2.2)

i =1

trong đó
Ai = f i H i cos[ g i − (V 0 + u ) i ] , Bi = f i H i sin[ g i − (V0 + u ) i ] .

(2.3)

Biết mực nước tại n giờ, người ta có n phương trình đại số dạng (2.2) đối

9


với các ẩn số Ai và Bi để giải bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất. Từ mỗi
cặp ẩn Ai và Bi tìm được sẽ tính ra
Hi =

Ai2 + Bi2
fi

,

g i = arctg

Bi
+ (V0 + u ) i .
Ai

(2.4)

Chuỗi quan trắc càng dài, số phương trình dạng (2.2) càng nhiều, thì A0 và
số cặp hằng số điều hòa H và g nhận được càng nhiều, càng chính xác. Với một
năm quan trắc ta có 8760 phương trình dạng (2.2) và có thể xác định được khoảng
60-68 cặp hằng số điều hòa H và g của điểm quan trắc.
Nhược điểm cơ bản của các phương trình dạng (2.2) là những đại lượng
thiên văn biến thiên với thời gian f và (V0 + u ) của mỗi dao động thành phần i đã
bị xem là không đổi suốt trong thời gian quan trắc và bị đưa vào trong các ẩn số Ai
và Bi của các phương trình (2.2), do đó từng phương trình ở dạng (2.2) trở thành
không chính xác, bởi vì trong thực tế mỗi dao động phân triều ở công thức (2.1) là
một dao động điều biến biên độ, f biến đổi với thời gian và phần phụ pha (V0 + u )
cũng biến đổi với thời gian một cách đáng kể.
Khi tính H i và g i theo các công thức (2.4) người ta phải dùng giá trị trung
bình của f i tại thời điểm giữa thời kỳ quan trắc và giá trị của (V0 + u ) i tại thời điểm
đầu thời kỳ quan trắc. Điều này lại gây nên những mâu thuẫn kỹ thuật như: chuỗi
quan trắc càng dài thì sai số càng tăng, chuỗi không liên tục (ví dụ 2 năm quan trắc
không kế tiếp, mà cách xa nhau) thì không thể có thời điểm giữa quan trắc...
Các chương trình phân tích điều hòa thủy triều bằng phương pháp bình
phương nhỏ nhất hiện nay xuất phát từ công thức (2.2) và mang những nhược điểm
cơ bản như vậy.
2.1.2 Tách mực nước dao động tuần hoàn (“Dự báo thủy văn biển” –
Phạm Văn Huấn)
Dùng phương pháp phân tích tuần hoàn thủy triều tính hằng số tuần hoàn tại

10


các trạm, sau đó dự tính lại thủy triều trong toàn bộ thời gian có số liệu quan trắc.
Lấy giá trị độ cao mực nước quan trắc H qt trừ đi độ cao thủy triều dự tính
H tt cho các thời điểm tương ứng theo công thức:
Z i = H iqt − H itt , i = 1, 2, ..., N

trong đó: N − độ dài chuỗi mực nước; Z − mực nước dâng hoặc rút.
Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác của dự tính
thủy triều. Hiện nay khả năng phân tích và dự tính thủy triều bằng phương pháp
phân tích tuần hoàn đã đạt được độ chính xác khá cao (114 sóng). Do vậy, phương
pháp này hoàn toàn có thể sử dụng để tách dao động thủy triều ra khỏi chuỗi số liệu
quan trắc mực nước biển.
Bảng 2.1: Mực nước phi tuần hoàn tại Hòn Dáu

2.1.3. Phương pháp phân tích tương quan tuyến tính giữa các biến
Đây là một phương pháp thống kê mà giá trị kỳ vọng của một hay nhiều biến
ngẫu nhiên được dự đoán dựa vào điều kiện của các biến ngẫu nhiên (đã tính toán)
khác. Đối với mục tiêu đặt ra của Luận văn học viên xác định mối quan hệ giữa
trường gió (hướng gió, tốc độ gió) lên dao động mực nước phi tuần hoàn bằng các
phương trình tương quan.
Những mối phụ thuộc dự báo giữa các hiện tượng cần dự báo và những nhân

11


tố quyết định có thể nhận được bằng những phương pháp khác nhau. Thông thường
người ta tìm những mối phụ thuộc đó bằng cách dựng và phân tích các đồ thị dựa
trên số liệu quan trắc. Những biểu thức liên hệ nhận được sẽ được biểu thị dưới

dạng những phương trình tương ứng. Những phương trình kiểu như vậy đã từng
được nhiều tác giả nghiên cứu để dự báo nhiệt độ nước biển, nhiệt độ không khí,
lượng mưa, độ dày băng, dao động mực nước biển và nhiều yếu tố thủy văn biển
khác.
Sau khi đã phân tích bước đầu những dữ liệu quan trắc, tức trên cơ sở phân
tích định tính những đặc điểm của hiện tượng được nghiên cứu và những hiểu biết
về các quy luật chung của nó đã thiết lập được các yếu tố chính quyết định sự biến
đổi của hiện tượng, người ta tiến tới nghiên cứu mối liên hệ định lượng giữa hiện
tượng và các yếu tố: xác định dạng của mối liên hệ đó và tìm biểu thức giải tích mà
sau này dùng làm biểu thức để tính toán dự báo.
Muốn vậy người ta lập các chuỗi số liệu quan trắc về hiện tượng dự báo và
các yếu tố mà nó phụ thuộc. Hiện tượng dự báo sẽ được coi là biến số phụ thuộc,
gọi là hàm, còn các yếu tố sẽ là biến độc lập, gọi là các đối số. Khi xây dựng các
mối liên hệ dự báo độ dài chuỗi quan trắc có ý nghĩa quan trọng. Trong thống kê
toán học đã xác nhận rằng khi tìm mối liên hệ giữa hai biến thì độ dài chuỗi quan
trắc cần phải chứa không ít hơn 100 quan trắc. Nếu như số biến tăng lên thì độ dài
chuỗi cũng phải tăng. Tuy nhiên, trong thực hành những chuỗi số liệu có độ dài đáp
ứng đòi hỏi thường thiếu. Dĩ nhiên những mối liên hệ được xây dựng theo những
chuỗi quan trắc ngắn sẽ kém tin cậy hơn so với những chuỗi dài. Đặc biệt điều này
hay sảy ra đối với dự báo dài hạn. Vì vậy trong thực hành dự báo khi các chuỗi
quan trắc được tích luỹ dần thêm thì các mối phụ thuộc dự báo cũng được xây dựng
lại cho chính xác hơn.
Dạng đơn giản nhất của mối liên hệ giữa các đại lượng là mối phụ thuộc
hàm, khi mà mỗi trị số của đại lượng x ứng với một trị số hoàn toàn xác định của
một đại lượng y khác. Tuy nhiên, khi nghiên cứu các mối liên hệ giữa các hiện

12


tượng trong tự nhiên chúng ta ít gặp các mối phụ thuộc hàm mà thường là các mối

phụ thuộc tương quan. Ở đây mỗi giá trị của một đại lượng lại tương ứng với một
tập hợp các giá trị có thể có của đại lượng khác. Sự phân tán của các giá trị có thể
có ấy mang tính chất ngẫu nhiên và được giải thích một mặt do sai số của các quan
trắc, mặt khác do ảnh hưởng của một số lớn các yếu tố thứ yếu chưa được kể đến
khi xây dựng mối phụ thuộc.
Để trực quan đánh giá đặc điểm của mối liên hệ giữa các đại lượng x và y ,
người ta thường dựng đồ thị tương quan, trên đó theo trục tung đặt các trị số của
biến phụ thuộc y , còn trục hoành đặt các trị số của biến x . Theo từng cặp trị số của
x và y tương ứng nhận được trong một quan trắc người ta thu được một tập hợp các
điểm quan trắc. Đặc điểm phân bố của các điểm trên mặt phẳng đồ thị sẽ chỉ ra
dạng của mối liên hệ cũng như mức độ (tính chặt chẽ) của mối phụ thuộc. Trong
nhiều trường hợp chỉ cần xem các điểm quan trắc phân bố như thế nào trên đồ thị
người ta đã có thể đánh giá trước được khả năng hiệu quả của mối phụ thuộc trong
mục đích dự báo.
Khi trên đồ thị có một số lượng lớn các điểm quan trắc, muốn vẽ đường liên
hệ có thể chia tất cả các điểm ra thành những nhóm và trong mỗi nhóm tìm điểm
trung bình (tìm ngay trên đồ thị hoặc tính các giá trị trung bình của x và y ). Sau đó
vẽ đường liên hệ theo các điểm trung bình. Độ chính xác của đường liên hệ dự báo
tìm được có thể đánh giá bằng cách so sánh các giá trị của đại lượng y tính theo mối
liên hệ này với các giá trị quan trắc của y . Việc này thực hiện bằng cách dựng một
đồ thị trên đó theo trục tung đặt các các số liệu quan trắc thực tế, còn theo trục
hoành − là các giá trị tính được từ mối liên hệ dự báo. Nếu đường nhận được là một
đường thảng đi qua gốc tọa độ, nghiêng một góc khoảng 45° với trục tọa độ, thì đồ
thị dự báo được dựng đúng, trong trường hợp ngược lại cần phải xem xét và chỉnh
lại. Thông thường sự kiểm tra các mối phụ thuộc dự báo không thực hiện theo chính
chuỗi số liệu quan trắc mà từ đó mối phụ thuộc dự báo được xây dựng, mà theo một
chuỗi số liệu độc lập khác. Vì vậy khi xây dựng các mối phụ thuộc dự báo nếu
chuỗi số liệu quan trắc ta có khá dài, thì nên bớt lại một phần để dùng vào việc kiểm

13

tra dự báo.
Nếu như các điểm tập trung gần một đường thẳng thì mối liên hệ là tốt, chặt
chẽ. Nếu như mối liên hệ nhận được không đủ chặt chẽ, thì người ta dần dần đưa
thêm các đối số khác, ít quan trọng hơn so với đối số thứ nhất, vào mối liên hệ và
xây dựng các đồ thị liên hệ mới.
Khi mối phụ thuộc nhận được thoả mãn yêu cầu về mọi mặt, người ta tiến tới
tìm biểu thức định lượng (hay biểu thức giải tích) của mối phụ thuộc đó, xác định
các đặc trưng của mối liên hệ như hệ số tương quan, phương trình tương quan. Vì
đặc điểm tản mạn của các điểm quan trắc trên đồ thị tương quan thường khác nhau
và theo hình dạng bên ngoài khó đánh giá mức độ chặt chẽ của mối liên hệ, nên
trong thực hành dự báo đã thảo ra các tiêu chuẩn đặc biệt để đánh giá những liên hệ
dự báo. Như trên đã nêu, nếu mối liên hệ giữa các đại lượng rất chặt chẽ, tức các
điểm quan trắc tập trung ở gần đường thẳng, thì đồ thị này có thể dùng được ngay
để dự báo. Muốn vậy chỉ cần theo mỗi giá trị cho trước của đối số x trên đồ thị này
ta xác định giá trị tương ứng của đại lượng dự báo y. Để biểu diễn định lượng
những mối phụ thuộc dự báo người ta thường sử dụng phương pháp tính toán tương
quan, phương pháp này cho phép nhận được đặc trưng định lượng của mối liên hệ
giữa các đại lượng, xác định độ tin cậy của mối liên hệ và chỉ ra mức độ ảnh hưởng
của từng nhân tố đối số. Tuy nhiên cần nhớ rằng việc sử dụng tương quan chỉ bắt
đầu khi nào bản chất vật lý của mối liên hệ giữa các biến và hiện tượng dự báo đã
được xác định. Phương pháp tương quan chỉ được xem như cách thể hiện số của
mối phụ thuộc đã tìm được và có cơ sở vật lý.
Giả sử đặc trưng thủy văn cần dự báo y bị tác động bởi một đặc trưng khí
tượng hay thủy văn khác x được quan trắc tại thời kỳ trước hoặc đồng thời với đặc
trưng y . Cần phải tìm phương trình liên hệ giữa hai đại lượng này dưới dạng:
y= f(x) ± σ

(2.5)

trong đó chỉ ra độ chính xác của phương trình (±σ) . Ước lượng độ chính xác của
phương trình (2.5) trong một số trường hợp có thể lấy bằng ±0,8 σ; ±0,6 σ hoặc ±1/

14


5 A (σ - độ lệch bình phương trung bình của yếu tố dự báo; A - biên độ dao động
của yếu tố dự báo).
Trong trường hợp liên hệ tuyến tính của hai biến, người ta lập bảng các chuỗi
quan trắc của các đại lượng y và x và tính toán các tham số cơ bản: x , y , σ x , σ y và
rxy (bảng 2.2).
Bảng 2.2: Biểu tính tương quan giữa hai biến

Những tham số này tính theo các công thức đã biết trong thống kê toán học:

trong đó − r hệ số tương quan (0 ≤ rxy ≤ 1) ; − E độ lệch xác suất của r.
Sử dụng những trị số nhận được của các tham số cơ bản có thể quyết định
vấn đề về đột in cậy của mối liên hệ. Mối liên hệ được xem là đáng tin cậy khi trị số

15


của hệ số tương quan khá lớn (r ≥ 80,0) và đồng thời phải lớn hơn độ lệch xác suất
của nó không ít hơn 6−10 lần. (r/E ≥ 6).
Sự cần thiết phải tính chỉ tiêu tin cậy là do không phải hệ số tương quan cao
luôn luôn là chỉ tiêu của mối liên hệ tin cậy. Thí dụ, đối với những chuỗi quan trắc
ngắn, thì hệ số tương quan cao nhận được có khi chỉ là do ngẫu nhiên. Chuỗi quan
trắc được xem là đủ dài nếu như độ lệch xác suất E là hàm của số lượng quan trắc
đủ nhỏ, tức r/E > 10.

Trong khi tính toán, nếu bất đẳng thức này không thoả mãn thì phải tăng độ
dài chuỗi quan trắc. Ngoài ra có trường hợp hệ số tương quan có thể khá cao khi
tính toán với chuỗi quan trắc ở một thời kỳ quan trắc này, song lại rất thấp nếu tính
toán với chuỗi quan trắc ở thời kỳ khác. Rõ ràng điều này xảy ra do biến đổi mối
liên hệ từ thời kỳ này đến thời kỳ kia, nói cách khác mối liên hệ giữa hiện tượng dự
báo và nhân tố ảnh hưởng không ổn định. Vì vậy phải kiểm tra xem hệ số tương
quan nhận được có biến đổi không khi tăng hoặc giảm độ dài chuỗi.
Có hai cách kiểm tra thực tế về độ ổn định của mối liên hệ. Cách thứ nhất
thực hiện như sau: Chia toàn bộ chuỗi quan trắc thành hai phần, tính các hệ số
tương quan r1 và r2 và các độ lệch xác suất tương ứng E 1 và E2 riêng biệt cho mỗi
phần. Nếu bất đẳng thức:
r1 - r2

< E1 + E2

(2.8)

thì mối liên hệ ổn định.
Cách thứ hai để kiểm tra tính ổn định của mối liên hệ là so sánh các hệ số
tương quan của hai phần r1 và r2 với hệ số tương quan chung của mỗi phần r. Nếu r1
và r2 không vượt ra ngoài khoảng giá trị r ± E thì mối liên hệ ổn định.
Như vậy nếu xác định được rằng mối liên hệ ổn định và hệ số tương quan đủ
lớn thì có thể tìm phương trình liên hệ (2.9). Sai số giữa giá trị quan trắc và giá trị
tính theo phương trình dự báo (2. 9): ε i = yqt - ydb được so sánh với 1/5 biên độ dao
động của yếu tố dự báo. Nếu sai số lớn hơn đại lượng này thì nó được coi là vượt

16