Hiện tượng nước trồi là dòng nước lạnh, giàu dinh dưỡng từ tầng sâu trồi lên bề mặt, thay thế lớp nước ấm hơn. Quá trình này đóng vai trò then chốt trong việc duy trì hệ sinh thái biển và điều tiết khí hậu vùng ven bờ, đặc biệt nổi bật tại khu vực Nam Trung Bộ Việt Nam.

Định nghĩa và cơ chế hình thành nước trồi

Nước trồi là một hiện tượng hải dương học mô tả quá trình dòng nước lạnh, đặc quánh và nhiều dinh dưỡng di chuyển từ vùng sâu lên vùng nước nông, thay thế cho dòng nước nóng hơn. Hiện tượng này được nhận dạng rõ ràng qua nhiệt độ bề mặt thấp và nồng độ chlorophyll-a cao, phản ánh sự tái sinh mạnh mẽ của thực vật phù du.

Cơ chế hình thành nước trồi chủ yếu dựa vào sự tương tác giữa gió, lực Coriolis và vận chuyển Ekman. Khi gió thổi song song hoặc nghiêng so với đường bờ biển, ma sát bề mặt khiến lớp nước phía dưới dịch chuyển.

Ở Bắc Bán cầu, lực Coriolis làm dòng nước lệch về hướng phải, còn Nam Bán cầu lệch về hướng trái. Vận chuyển Ekman đẩy lớp nước bề mặt đi lệch khoảng 45 độ so với hướng gió, tạo ra hiện tượng phân kỳ dòng chảy.

Khi khối nước bị cuốn đi không được bù đắp kịp, nước lạnh từ dưới sâu sẽ trườn lên lấp khoảng trống. Tốc độ di chuyển của dạng nước trồi này thường dao động từ 5 đến 10 mét mỗi ngày.

Tuy nhiên, mức độ dịch chuyển thực tế có thể thay đổi tùy thuộc vào cường độ gió, thời gian tiếp xúc và độ dốc của đáy biển. Sự phân kỳ này chính là động lực trực tiếp tạo ra các vùng nước trồi ổn định dọc theo các tuyến bờ biển trên thế giới.

Vai trò của gió và địa hình ven biển Việt Nam

Tại vùng biển Việt Nam, hiện tượng nước trồi phát triển mạnh mẽ nhất ở khu vực ven biển Nam Trung Bộ, tập trung chính tại tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận. Nguyên nhân cốt lõi nằm ở sự kết hợp giữa hướng gió mùa và đặc điểm địa hình thềm lục địa. Gió mùa Tây Nam thịnh hành từ tháng 6 đến tháng 8 hàng năm thổi song song với đường bờ biển, tạo điều kiện lý tưởng cho vận chuyển Ekman đẩy nước bề mặt ra xa bờ.

Khu vực này có độ dốc thềm lục địa lớn và độ sâu nước tăng nhanh so với các vùng biển khác, giúp nước lạnh từ tầng sâu dễ dàng trồi lên mà không bị cản trở. Sự tồn tại của hệ dòng chảy lạnh ven bờ theo hướng Bắc-Nam và tính ổn định cao về cường độ gió mùa Tây Nam trong mùa hạ càng củng cố quá trình này.

Ngược lại, vùng biển từ Vũng Tàu đến Cà Mau mặc dù cũng chịu tác động của gió mùa Tây Nam mạnh nhưng do thềm lục địa đáy nông, bằng phẳng nên không thuận lợi cho việc hình thành nước trồi. Sự khác biệt này giải thích vì sao khí quyển vùng Phan Rang và Bắc Bình Thuận thường khô hạn, ít kết tụ hơi nước làm mưa, trong khi các vùng biển lân cận lại có chế độ thủy văn hoàn toàn khác biệt.

Phân bố và đặc điểm các vùng nước trồi trên thế giới

Trên toàn cầu, hiện tượng nước trồi tập trung chủ yếu tại các khu vực đới bờ với năm vùng điển hình. Đó là bờ Tây Hoa Kỳ với dòng California, vùng biển Peru và Chile thuộc dòng Humboldt, bờ biển phía Nam châu Phi mang dòng Benguela, khu vực Tây Bắc châu Phi với dòng Canary, cùng vùng biển Somalia và Oman chịu ảnh hưởng của dòng Somali. Đặc trưng chung của các vùng này là nhiệt độ bề mặt thấp và nồng độ chlorophyll a cao, nhờ nguồn dinh dưỡng dồi dào được đưa lên từ đáy biển.

Nước trồi còn xuất hiện ở xích đạo do gió mậu dịch phân kỳ, lan rộng tại Nam Đại Dương dưới tác động của các dòng khí quanh cực đẩy nước về phía Bắc. Một số hình thức cục bộ cũng hình thành nhờ địa hình đáy biển như núi lửa hay sống núi giữa đại dương, tiêu biểu là quanh quần đảo Galapagos và Seychelles. Trong điều kiện bất thường, nước trồi có thể xuất hiện ở vùng chuyển tiếp của bão nhiệt đới với tốc độ di chuyển khoảng 5 dặm mỗi giờ, giúp giải phóng năng lượng của cơn bão.

Tác động đến năng suất sinh học và đánh bắt hải sản

Dòng nước trồi đưa các chất dinh dưỡng như nitrat, phosphat và axit silicic từ tầng sâu lên bề mặt, thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của thực vật phù du. Chính điều này khiến vùng nước trồi có mức độ sinh trưởng sơ cấp cao, đóng góp hơn 50% năng suất sinh học toàn cầu.

Từ nguồn dinh dưỡng dồi dào ấy, chuỗi thức ăn hình thành với sự tham gia của động vật nổi, động vật tiêu thụ sơ cấp và thứ cấp, cuối cùng tích tụ ở cá và các loài chim biển, động vật có vú. Kết quả là các ngư trường năng suất cao được tạo ra. Khoảng 25% sản lượng cá biển trên toàn cầu được đánh bắt từ 5 vùng nước trồi, dù chúng chỉ chiếm 5% diện tích mặt biển.

Tại vùng biển Ninh Thuận-Bình Thuận, ranh giới giữa nước ấm và lạnh là khu vực lý tưởng cho sinh vật nổi, sinh vật đáy, trứng cá, cá con, sò lông và điệp phát triển mạnh. Ngư trường tam giác Cà Ná-Phú Quý-Phan Thiết nằm ở rìa Tây Nam tâm nước trồi, trở thành một trong những vùng khai thác thủy sản trọng điểm của cả nước.

Biến động và yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nước trồi

Hiện tượng nước trồi không ổn định mà biến động theo chu kỳ năm và mùa, chịu chi phối bởi các yếu tố hải dương học phức tạp. Tại khu vực ôn đới, hoạt động này tập trung vào hai mùa xuân và hè, kéo dài khoảng 6 tháng, còn mùa đông thì hầu như vắng bóng. Khác biệt lớn là ở vùng nhiệt đới như Peru, nơi nhiệt độ ổn định giúp duy trì nước trồi quanh năm.

Tuy nhiên, những năm xảy ra hiện tượng El Niño, gió mùa suy yếu hoặc đảo chiều, đẩy khối nước nóng nghèo dinh dưỡng thay thế nước lạnh, dẫn đến sụt giảm nghiêm trọng sinh khối tảo. Hoàn lưu nước, dòng chảy xoáy và biến thiên nội tại đại dương (OIV) cũng là những nhân tố then chốt điều tiết sự biến động này.

Một nghiên cứu mô hình thủy động lực 3D tại Nam Trung Bộ Việt Nam chỉ ra rằng cường độ nước trồi ngoài khơi đạt đỉnh điểm khi hội tụ cả hoàn lưu nước xoáy thuận lẫn curl ứng suất gió xoáy thuận. Số liệu quan trắc từ 1993 đến 2009 xác nhận lưỡi nước lạnh với nhiệt độ tầng mặt 25,5°C xuất hiện dày đặc vào tháng 1, trong khi diện tích vùng nước trồi chính thức dao động mạnh từ vài nghìn lên tới 374.000 km² vào tháng 7 và tháng 8 mỗi năm.