NXB Ĉҥi hӑc Quӕc gia Hà Nӝi - 2006
Tӯ khóa: Dòng chҧy, hoàn lѭu nѭӟc, lӵc nӝi sinh, lӵc ngoҥi sinh, dòng chҧy quán tính, dòng chҧy ÿӏa chuyӇn, dòng chҧy trôi,
mӵc nѭӟc, thӫy triӅu, triӅu sai, sóng gió, sóng nӝi, sóng thҫn, dao ÿӝng lҳc, tài nguyên sinh vұt, tài nguyên khoáng vұt, năng
lѭӧng sóng, năng lѭӧng thӫy triӅu, năng lѭӧng dòng chҧy.
V. N. VOROBIEV, N. P. SMIRNOV
HҦI DѬѪNG HӐC ĈҤI CѬѪNG
Phҫn 2 – Các quá trình ÿӝng lӵc hӑc
Biên d͓ch: Ph̩m Văn Hṷn
Tài li͏u trong Th˱ vi͏n ÿi͏n t͵ Tr˱ͥng Ĉ̩i h͕c Khoa h͕c T͹ nhiên có th͋ ÿ˱ͫc s͵ dͭng cho
mͭc ÿích h͕c t̵p và nghiên cͱu cá nhân. Nghiêm c̭m m͕i hình thͱc sao chép, in ̭n phͭc vͭ
các mͭc ÿích khác n͇u không ÿ˱ͫc s͹ ch̭p thu̵n cͯa nhà xṷt b̫n và tác gi̫

đại học quốc gia Hq Nội
V. N. Vorobiev, N. P. Smirnov
Hải dnơng học
đại cnơng
Phần 2: Các quá trình động lực học
Biên dịch: Phạm Văn Huấn
Nhq Xuất bản đại học quốc gia Hq Nội
3 . . , . .

2.


,
ôằ,
ôằ

1.10. Các xoáy trong đại dơng 57
1.11. Các front đại dơng 62
Choơng 2 - Sóng trong đại do
ơng 65
2.1. Phân loại sóng v những yếu tố cơ bản của sóng 65
2.2. Cơ sở lý thuyết sóng trôcôit 68
2.3. Năng lợng sóng trôcôit 74
2.4. Lý thuyết cơ sở về các sóng di 75
2.5. Các nhóm sóng 78
2.6. Sự xuất hiện v phát triển của sóng gió 80
2.7. Phụ thuộc của sóng gió vo tốc độ, thời gian tác động của gió
v đ 84
2.8. Các đặc trng thống kê của sóng gió 86
2.9. Sự biến dạng của sóng gió khi tiến về phía bờ 88
2.10. Những độ cao sóng quan trắc đợc trong đại dơng 91
2.11. Sóng nội 94
2.12. Dao động lắc 96
2.13. Sóng thần 98
Choơng 3 - Thủy triều trong đại doơng 100
3.1. Những quy luật vật lý cơ bản hình thnh thủy triều 100
3.1.1. Thủy triều v các lực tạo thủy triều 100
3.1.2. Thế vị của các lực tạo triều 105
3.1.3. Lực tạo triều 106
3.2. Cơ sở lý thuyết tĩnh học về thủy triều 107
3.3. Đặc trng tổng quát về thủy triều 110
3.3.1. Các yếu tố thủy triều chính v các chuyên từ 110
3.3.2. Phân loại thủy triều 112
3.3.3. Những quy luật địa lý của dao động mực nớc thủy triều
115
3.4. Triều sai 116

4.2.1. Ti nguyên dầu v khí biển 165
4.2.2. Các khoáng sản dạng rắn ở đáy đại dơng 167
4.2.3. Thu nhận các nguyên tố đa v vi lợng từ nớc biển 168
4.2.4. Quặng kết hạch sắt măng gan 170
4.2.5. Kết hạch phosphorit 171
4.3. Sử dụng năng lợng đại dơng v những tính chất vật lý của
nớc biển trong ngnh năng lợng 171
4.3.1. Sử dụng các tính chất vật lý của n
ớc biển 172
4.3.2. Năng lợng sóng đại dơng 173
4.3.3. Năng lợng thủy triều đại dơng 174
4.3.4. Sử dụng năng lợng của các dòng biển 175
Twi liệu tham khảo 176

7 8
Lời nói đầu
Do một số nguyên nhân, sách giáo khoa về hải dơng
học đại cơng đợc xuất bản thnh hai phần. Phần 1 Hải
dơng học đại cơng: Các quá trình vật lý của tác giả V. N.
Malinhin xuất bản năm 1998. Phần 2 Hải dơng học đại
cơng: Các quá trình động lực học, của các tác giả V. N.
Vorobiev v N. P. Smirnov, l phần kết thúc của giáo trình
hải dơng học đại cơng. Cả hai ti liệu học tập đều đợc
viết theo chơng trình hiện hnh của môn học đợc thông
qua năm 1996.
Việc xây dựng chơng trình môn học Hải dơng học
đại cơng v sự hình thnh môn học ny ở Đại học Quốc
gia Khí tợng Thủy văn Nga (trớc đây l Trờng Đại học
Khí tợng Thủy văn Lêningrat) gắn liền với tên tuổi của
các giáo s Vsevolođ Vsevolođovich Timonov, ngời sáng


9 10
quát một cách khá đầy đủ, hầu nh ton bộ bức tranh các
quá trình động lực trong đại dơng, nhng không quá chi
tiết hóa v quá nhiều những dẫn đề lý thuyết. Một sinh
viên ham hiểu biết luôn có thể lm sâu rộng tri thức của
mình thông qua đọc văn liệu của các nh khoa học Nga,
những ngời đã từng có đóng góp cơ bản cho sự nghiệp
nghiên cứu động lực học đại dơng nh: Iu. M. Sokalsky, V.
V. Suleikin, N. N. Zubov, V. B. Stokman, I. V. Monhin, B.
A. Kagan, I. N. Đaviđan v nhiều ngời khác, cũng nh các
nh hải dơng học ngoại quốc nổi tiếng với một loạt sách đã
đợc dịch sang tiếng Nga: Lamb A., Neuman G., Perri A.,
Volker Đ. v.v
Cuối cùng, các tác giả by tỏ cảm ơn tới giáo s chủ
nhiệm bộ môn Động lực học đại dơng A. V. Nhekrasov,
các giáo s B. A. Kagan v V. N. Malinhin, các phó giáo s
L. N. Kuznhesova v P. L. Plink vì những nhận xét quý báu
trong khi đọc duyệt bản thảo. Chúng tôi đặc biệt cảm ơn
những ngời phản biện: chủ nhiệm bộ môn hải dơng học
Đại học Tổng hợp Quốc gia Sankt-Peterburg V. V. Ionov,
giáo s V. R. Fuks, phó giáo s V. V. Klepikov v chủ
nhiệm phân ban Tơng tác đại dơng v khí quyển của
Viện nghiên cứu khoa học Bắc Cực Nam Cực, giáo s G. V.
Alekseev về những nhận xét phê bình v góp ý m chúng
tôi đã tiếp thu.
Các tác giả cảm ơn giáo s hiệu trởng Đại học Quốc
gia Khí tợng Thủy văn Nga L. N. Karlin đã luôn ủng hộ
trong quá trình xây dựng bản thảo, chủ nhiệm ban biên tập


chính yếu của mình duy trì sự tiến bộ v bảo tồn cuộc sống
trên hnh tinh tạo ra năng lợng sạch sinh thái.
Giải quyết những vấn đề đó không thể thiếu hiểu biết
các quá trình động lực xảy ra trong đại dơng. Chẳng hạn,
để xác định đúng tuyến hnh hải của tu (ngắn nhất v an
ton) phải biết các dòng biển cũng nh cờng độ v tần
suất sóng biển trên đờng đi của tu. Để tính đúng thời
gian cập vo nhiều cảng, phải biết v tính đợc thủy triều ở
đại dơng. Tất cả những vùng giu có nhất về ti nguyên cá
đều phụ thuộc cách ny hay cách khác v
o các quá trình
động lực trong đại dơng sự hình thnh các vùng nớc
trồi, các đới front, các cấu trúc xoáy, còn những biến thiên
bất kỳ trong động lực đại dơng có thể có ảnh hởng lớn tới
sản lợng cá. Thí dụ rõ nét nhất l hiện tợng ElNino ở bờ
Pêru. Tại vùng ny, tùy thuộc vo các quá trình động lực ở
nam phần Thái Bình Dơng m sản lợng cá biến đổi tới
một số bậc.
Đời sống v phúc lợi của những ngời sống ven bờ biển
v đại dơng (số ny gần bằng một phần ba dân số Trái
Đất) phụ thuộc nhiều vo những hiện tợng động lực ở đại
dơng nh các trận bão với tác động hủy hoại công trình bờ;
sóng thần, đôi khi gây thiệt hại to lớn về ngời v của; nớc
dâng bão v sóng di gây nên lũ lụt v.v
Cuối cùng, các quá trình động lực ở đại dơng có thể
ảnh hởng đáng kể tới hoạt động của lực lợng hải quân
của các quốc gia. Các cơ quan quân sự của tất cả những
quốc gia có hạm đội hải quân bao giờ cũng rất chú ý tới đại
dơng, nghiên cứu nó v tính đến các quá trình động lực ở
đại dơng khi giải quyết các nhiệm vụ của mình.

14 lần một ngy. Các trạm phao thiết kế không bị ảnh
hởng gió v cho phép ngời ta nhận đợc dữ liệu rất độc
đáo về hon lu nớc mặt ở một vùng ít đợc nghiên cứu
nhất của Đại dơng Thế giới trong một năm liền.
Cũng tại khu vực ny, ở Nam Dơng
*
, trong khuôn
khổ các chơng trình POLEXSOUTH, các năm 19741983
Nga v Mỹ đã cùng nhau thực hiện những cuộc khảo sát
thực nghiệm về cấu trúc v động lực hon lu nớc Nam
Dơng. Ngời ta đã nhận đợc những dữ liệu độc đáo về sự
biến đổi cấu trúc của dòng chảy vòng quanh cực Nam Cực
theo độ sâu, sự biến động của nó trong thời gian ở quy mô
từ một số giờ đến một năm, động lực học cấu trúc v vị trí
của dải front cực Nam Cực. Đã nhận đợc những dữ liệu
lm thay đổi quan niệm rằng tại những độ sâu lớn ở Nam
Dơng các dòng chảy rất yếu. Chẳng hạn, dữ liệu cho thấy
rằng tại độ sâu gần 3000 m tốc độ chảy trung bình có thể
đạt tới 2030 cm/s, v cực đại
Các năm 19771978, ở Đại Tây Dơng đã tiến hnh
một đợt thực nghiệm hợp tác Nga Mỹ quy mô lớn
POLIMODE phát hiện ra những đặc điểm lý thú nhất về
cấu trúc v động lực của các xoáy synop đại dơng do các
nh khoa học Nga phát hiện từ năm 1967 sau đợt thực
nghiệm Polygon67. Cùng thời kỳ đó (19671984), ở thủy
vực Bắc Băng Dơng đã tiến hnh quan trắc theo các
chơng trình ICEEXP v AOBP nhằm nghiên cứu sự trôi

15 16


quyển ton cầu v Hon lu Đại dơng Thế giới. Các đợt
thực nghiệm ny tiếp diễn đến năm 2000, thời kì quan trắc
sôi động nhất l các năm 19901997. Trong thời gian đợt
thực nghiệm đồ sộ nhất trong ton bộ lịch sử khảo sát hải
dơng học Hon lu Đại dơng Thế giới, đã nghiên cứu
hon lu đại dơng từ quy mô các xoáy không lớn v vai trò
của chúng trong sự biến động của đại dơng, đến các quá
trình ton cầu vận chuyển nhiệt v muối trong đại dơng
v sự ảnh hởng của chúng tới thời tiết v khí hậu Trái
Đất. Hiện nay, phần lớn chơng trình quan trắc đã hon
tất v đang tiến hnh xử lý v phân tích thông tin nhận
đợc. Nh vậy, nghiên cứu động lực học nớc v các quá
trình tơng tác giữa đại dơng v khí quyển đã trở thnh
những vấn đề cơ bản trong nghiên cứu Đại d
ơng Thế giới
trong những năm gần đây.