Thủy động học của biển và đại dương

CHƯƠNG 3THỦY ĐỘNG HỌCCỦA BIỂN VÀ ĐẠI DƯƠNGVòng tuần hoàn của các dòng hải lưu có vai trò rất quan trọng đối với:xói mòn và vận chuyển vật liệu trầm tíchĐiều hòa nhiệt độ thủy quyển và khí quyểncân bằng sự ổn định/bền vững của môi trường sốngSự phân bố và hoạt động của các dòng hải lưu phụ thuộc mạnh mẽ vào:Sự chênh lệch tỉ trọng của nước mà nó là kết quả của sự chênh lệch về: nhiệt độ, độ mặtTuần hoàn của khí quyểnĐịa hình đáy biểnDo có sự chênh lệch về tỉ trọng nên nước biển và đại dương có sự phân tầng/phân đới theo chiều thẳng đứngĐới trên cùng có độ sâu vài trăm mét chịu tác động mạnh của sóng, thủy triều, bức xạ mặt trời nên được gọi là đới hỗn hợp. Các hoạt động của dòng chảy chủ yếu diễn ra theo phương ngangCác đới nằm sâu hơn có chu trình thủy hải lưu hoạt động do sự chênh lệch về tỉ trọng và có đặc điểm ngèo oxi. Hoạt động quay của trái đất làm lệch hướng chuyển động của vật thể về bên phải ở bán cầu bắc và lệch về bên trái ở bán cầu nam.(Ekman) do hiệu ứng coriolis mà gió có thể làm cho nước trên mặt chuyển động ở một góc tối đa là 45o so với hướng gió.Lực coriolis làm lệch hướng của từng lớp nước nhiều hơn so với hướng gió theo độ sâu cho đến khi lực ma sát và chuyển động của dòng do gió không còn đáng kể. Do vậy mà vận tốc giảm dần và độ lệch tăng dần theo độ sâu. Cấu trúc vận tốc dạng xoắn này đc gọi là xoắn EkmanLiên quan đến xoắn Ekman là hiện tượng dòng trồi (upwelling), xảy ra khi bờ biển nằm bên trái hướng gió thổi. nước ấm và nhẹ được vận chuyển đi xa và nước lạnh là nặng giàu chất dinh dưỡng ở dưới sâu trồi lênCác dạng dòng chảy khácDòng phân kìDòng hội tụ =>hình thành lên dòng hút chìm (trụt, downwelling)Dòng nước sâu/dòng đáyCÁC QUÁ TRÌNH THỦY ĐỘNG HỌC ĐỚI VEN BIỂN VÀ VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCHSÓNGPhần lớn sóng ở đại dương được hình thành do gió. Sóng có thể di chuyển trên một diện tích và quãng đường rất lớn. Trong quá trình di chuyển, sóng có thể thay đổi biên độ nhưng vẫn duy trì được bước sóng và chu kỳ ổn định.Khi vào đến ven bờ, biên độ, bước sóng và chu kỳ của sóng biển do tác động của một loạt các yếu tố như độ sâu đáy biển, địa mạo đáy biển, hình thái đường bờ,...Mặc dù sóng biển/đại dương thường thay đổi theo thời gian và không gian nhưng trong phạm vi hẹp có thể coi là sóng tuyến tính (sóng airy) khi chiều cao sóng có giá trị nhỏ so với bước sóng và độ sâu đáy biển.ƞ – độ cao sóng theo thời gian so với mực nước tĩnhc – vận tốc truyền sóngx – Khoảng cánh theo phương nằm ngang Độ sâu Vs tốc độ truyền sóngNước sâu: h/L ≥ 0,5Nước nông: h/L ≤ 0,04Vùng chuyển tiếp: 0,5 > h/L > 0,04k – Trị số sóng, Sự khúc xạ của sóngKhi sóng tiếp bờ với đường đỉnh sóng lệch so với đường đồng mức độ sâu đáy biển một góc α nào đó sẽ làm cho đường đi của sóng bị khúc xạ và có xu hướng // với đường đồng mức độ sâu và đường bờ.Vận tốc và bước sóng cũng giảm theoSóng đổSóng đổ khi chiều cao sóng đạt mức độ tới hạn, Một phần lớn năng lượng sóng chuyển sang dạng động năng rối (turbulent)Sóng đổĐiều kiện sóng đổTrường hợp chung:hb=1,28.Hb(b- thời điểm sóng đổ)Đối với sóng đơn:H/L trầm tích đới ven bờ có ~70% là thạch anh, ~20% là Feldspar, còn lại là các khoáng vật nặng như Horblende, Garnet, Magnetite, Ilmenite, Zircon,...Ngoài ra còn có một số khoáng vật bóc mòn từ đới ven bờ =>Thành phần khoáng vật trong trầm tích có thể được sử dụng để nghiên cứu nguồn gốc vật liệuĐộ hạtBiểu đồ phân bố thành phần độ hạt dạng cột (histogram)ɸ = -log2d (Krumbein, 1936)Biểu đồ phân bố thành phần độ hạt dưới dạng đường cong lũy tiến (Accumulative curve)Các thông số thống kê độ hạtKích thước trung phương d50 (ɸ50): Một nửa trọng lượng mẫu tt có hạt mịn hơn d50 và một nửa trọng lượng hạt thô hơn d50Kích thước hạt trung bình (Md ɸ )Độ chọn lọc: σɸ≤0,5: Chọn lọc tốt σɸ≥1: chọn lọc kémĐộ lệch: αɸ nghiêng về phía hạt thô: môi trường bóc mòn; αɸ>0 => nghiêng về phía hạt mịn: môi trường lắng đọngCác thông số thống kê độ hạtĐộ rỗngĐộ thấmTốc độ chìm của hạt trầm tích:Lưu ý trong môi trường biển, vật liệu trầm tích chịu tác động của sóng và thủy triều => giá trị tính được cần phải xem xét đến các tác động của các yếu tố dòng chảyTham khảo thêm trong SGK)