Mở đầu - Hải dương học đại cương
Con người nghiên cứu đại dương trước hết do nhu cầu thực tiễn sử dụng các tài nguyên đại dương để giải quyết những vấn đề đời sống quan trọng của mình. Việc kiếm thức ăn cho mình từ đại dương và sử dụng các đại dương và biển để di chuyển dễ dàng và nhanh từ ...
Con người nghiên cứu đại dương trước hết do nhu cầu thực tiễn sử dụng các tài nguyên đại dương để giải quyết những vấn đề đời sống quan trọng của mình. Việc kiếm thức ăn cho mình từ đại dương và sử dụng các đại dương và biển để di chuyển dễ dàng và nhanh từ nơi này đến nơi khác thì con người đã làm từ những thời kì xa xưa. Đại dương đang tiếp tục đóng vai trò to lớn trong việc giải quyết các vấn đề thực phẩm và giao thông. Chỉ cần nói rằng ba phần tư tổng tải trọng lưu thông trên thế giới thuộc về hàng hải và gần 6 % chất đạm động vật con người nhận được từ đại dương đã đủ để chứng minh điều đó. Trong tương lai sắp tới đây, vai trò của các đại dương trong việc giải quyết hai vấn đề này, nhất là vấn đề thực phẩm, sẽ tăng lên.
Về sau, việc nghiên cứu đại dương đã trở thành một khâu tất yếu để hiểu những nguyên nhân và quy luật biến đổi thời tiết và khí hậu trên Trái Đất và khả năng dự báo chúng. Nhiều cuộc khảo sát thực nghiệm lớn ở đại dương là nhằm giải quyết vấn đề này. Một lý do nữa thúc đẩy nghiên cứu, đó là đại dương không chỉ giàu tài nguyên sinh vật, mà còn là kho vô tận các tài nguyên khoáng vật, trong khi trên lục địa nhiều loại tài nguyên trong số này đang có nguy cơ cạn kiệt. Cuối cùng, thời gian gần đây, con người đang gắn với đại dương để giải quyết một trong những nhiệm vụ chính yếu của mình duy trì sự tiến bộ và bảo tồn cuộc sống trên hành tinh － tạo ra năng lượng sạch sinh thái.
Giải quyết những vấn đề đó không thể thiếu hiểu biết các quá trình động lực xảy ra trong đại dương. Chẳng hạn, để xác định đúng tuyến hành hải của tàu (ngắn nhất và an toàn) phải biết các dòng biển cũng như cường độ và tần suất sóng biển trên đường đi của tàu. Để tính đúng thời gian cập vào nhiều cảng, phải biết và tính được thủy triều ở đại dương. Tất cả những vùng giàu có nhất về tài nguyên cá đều phụ thuộc cách này hay cách khác vào các quá trình động lực trong đại dương － sự hình thành các vùng nước trồi, các đới front, các cấu trúc xoáy, còn những biến thiên bất kỳ trong động lực đại dương có thể có ảnh hưởng lớn tới sản lượng cá. Thí dụ rõ nét nhất là hiện tượng El－Nino ở bờ Pêru. Tại vùng này, tùy thuộc vào các quá trình động lực ở nam phần Thái Bình Dương mà sản lượng cá biến đổi tới một số bậc.
Đời sống và phúc lợi của những người sống ven bờ biển và đại dương (số này gần bằng một phần ba dân số Trái Đất) phụ thuộc nhiều vào những hiện tượng động lực ở đại dương như các trận bão với tác động hủy hoại công trình bờ; sóng thần, đôi khi gây thiệt hại to lớn về người và của; nước dâng bão và sóng dài gây nên lũ lụt v.v...
Cuối cùng, các quá trình động lực ở đại dương có thể ảnh hưởng đáng kể tới hoạt động của lực lượng 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 dương, nghiên cứu nó và tính đến các quá trình động lực ở đại dương khi giải quyết các nhiệm vụ của mình.
Nước trong đại dương liên tục chuyển động. Chỉ có điều là cường độ chuyển động biến thiên trong thời gian và không gian. Các đại dương chứa đựng phần lớn toàn bộ thế năng mà Trái Đất nhận từ Mặt Trời. Nhiệt lượng Mặt Trời dự trữ trong một cột nước với diện tích thiết diện đơn vị vượt trội nhiều lần năng lượng chứa trong một cột không khí của khí quyển hay của đất đá lục địa có cùng diện tích thiết diện. Chính vì vậy, khi tìm kiếm những nguồn năng lượng thay thế cách nhận năng lượng bằng phương thức đốt nhiên liệu khoáng, chúng ta phải hướng sự chú ý tới đại dương. Nhiều tính chất vật lý của các khối nước ở đại dương được quy định bởi động lực học của đại dương, và để hiểu về các tính chất đó, chỉ có thể bằng cách nghiên cứu các quá trình động lực đại dương.
Chính vì thế, những năm gần đây, nghiên cứu động lực học đại dương rất được chú trọng. Cùng với mở rộng khảo sát lý thuyết, đã tiến hành những đợt thực nghiệm đại dương quy mô lớn nhằm nghiên cứu trước hết là hoàn lưu đại dương. Thật vậy, một dự án nghiên cứu chưa từng thấy về quy mô nghiên cứu hoàn lưu lớp mặt đại dương đã được thực hiện trong thời kỳ đợt Thực nghiệm toàn cầu lần thứ nhất vào năm 1979. Chỉ riêng ở Nam bán cầu, tại vùng 20－65oS đã đặt 300 trạm phao trôi với khoảng cách nhau không quá 500 km. Hệ thống trắc đạc vô tuyến chuyên nghiệp sử dụng các vệ tinh theo dõi vị trí các phao từ 9 đến 14 lần một ngày. Các trạm phao thiết kế không bị ảnh hưởng gió và cho phép người ta nhận được dữ liệu rất độc đáo về hoàn lưu nước mặt ở một vùng ít được nghiên cứu nhất của Đại dương Thế giới trong một năm liền.
Cũng tại khu vực này, ở Nam Dương
Các năm 1977－1978, ở Đại Tây Dương đã tiến hành một đợt thực nghiệm hợp tác Nga － Mỹ quy mô lớn “POLIMODE” phát hiện ra những đặc điểm lý thú nhất về cấu trúc và động lực của các xoáy synop đại dương do các nhà khoa học Nga phát hiện từ năm 1967 sau đợt thực nghiệm “Polygon－67”. Cùng thời kỳ đó (1967－1984), ở thủy vực Bắc Băng Dương đã tiến hành quan trắc theo các chương trình ICEEXP và AOBP nhằm nghiên cứu sự trôi băng và ước lượng thể tích băng trôi từ Bắc Băng Dương về thủy vực Bắc Âu, và “POLEXP－North” nhằm nghiên cứu hoàn lưu và cấu trúc nước các thủy vực Bắc Âu và Bắc Băng Dương.
Những đợt thực nghiệm lớn do các nước riêng lẻ hoặc cộng đồng quốc tế cùng thực hiện trong khuôn khổ các chương trình INDEXP, MONEXP v.v.. đã nhằm vào nghiên cứu hoàn lưu gió mùa trong khí quyển và đại dương và hoàn lưu nước ở vùng xích đạo Ấn Độ Dương.
Nhiều đợt khảo sát thực nghiệm quy mô lớn liên tục được thực hiện ở Thái Bình Dương. Mục tiêu chính là nghiên cứu biến động mùa và giữa các năm của hoàn lưu nước, cấu trúc các dòng biển và các quá trình tương tác giữa đại dương và khí quyển. Thí dụ, từ năm 1979 đến 1984, các quan trắc tiến hành trong khuôn khổ dự án “Động lực học các dòng chảy ở Thái Bình Dương” của Mỹ đã cho phép xác định chính xác cấu trúc của các dòng chảy xiết xích đạo tầng sâu và luận chứng sự phát triển của hiện tượng dị thường khí hậu lớn ở Thái Bình Dương － El－Nino － 1982－1983.
Trong những năm tám mươi, đã đề xuất những nhiệm vụ, chuẩn bị các chương trình và bắt đầu thực hiện những đợt thực nghiệm quốc tế lớn “Đại dương nhiệt đới － Khí quyển toàn cầu” và “Hoàn lưu Đại dương Thế giới”. Các đợt thực nghiệm này tiếp diễn đến năm 2000, thời kì quan trắc sôi động nhất là các năm 1990－1997. Trong thời gian đợt thực nghiệm đồ sộ nhất trong toàn bộ lịch sử khảo sát hải dương học “Hoàn lưu Đại dương Thế giới”, đã nghiên cứu hoàn lưu đại dương từ quy mô các xoáy không lớn và vai trò của chúng trong sự biến động của đại dương, đến các quá trình toàn cầu vận chuyển nhiệt và muối trong đại dương và sự ảnh hưởng của chúng tới thời tiết và khí hậu Trái Đất. Hiện nay, phần lớn chương trình quan trắc đã hoàn tất và đang tiến hành xử lý và phân tích thông tin nhận được. Như vậy, nghiên cứu động lực học nước và các quá trình tương tác giữa đại dương và khí quyển đã trở thành những vấn đề cơ bản trong nghiên cứu Đại dương Thế giới trong những năm gần đây.
