Bài giảng Khí hậu học: Chương 5 – ĐH KHTN Hà Nội

Chia sẻ: Chạy Ngay Đi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Khí hậu học - Chương 5: Chu trình nước. Những nội dung chính được trình bày trong chương gồm có: Nước là yếu tố cần thiết cho khí hậu và đời sống, cân bằng nước, tích luỹ nước mặt và dòng chảy, giáng thủy và sương sa, sự bốc hơi và thoát hơi, biến động năm của cân bằng nước lục địa. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khí hậu học: Chương 5 – ĐH KHTN Hà Nội

KHÍ HẬU HỌC Chương 5. Chu trình nước
5.1 Nước là yếu tố cần thiết cho khí hậu và đời sống  Nước di chuyển liên tục giữa đại dương, khí quyển, băng quyển và đất liền.  Tổng lượng nước trên trái đất được duy trì gần như không đổi trên qui mô thời gian cỡ hàng ngàn năm, nhưng nó thay đổi trạng thái giữa các dạng lỏng, rắn và khí.  Sự di chuyển của nước giữa các đại dương, khí quyển và đất liền được gọi là chu trình nước.  Lượng nước di chuyển thông qua chu trình nước hàng năm tương đương với lớp nước lỏng dày khoảng 1m phủ đều trên bề mặt Trái đất.  Nước được đưa vào khí quyển thông qua bốc hơi và quay trở lại bề mặt nhờ giáng thuỷ.  Để bốc hơi một lớp nước dày 1m trong một năm đòi hỏi phải có một lượng năng lượng trung bình khoảng 80 Wm2.  Mặt trời cung cấp năng lượng cần thiết để bốc hơi nước từ bề mặt
 Sự di chuyển hơi nước theo phương ngang và phương thẳng đứng trong khí quyển là yếu tố quyết định cân bằng nước trên lục địa  Khoảng 1/3 lượng giáng thuỷ rơi trên lục địa là nước bốc hơi từ các vùng đại dương.  Lượng giáng thuỷ vượt quá lượng bốc hơi trong các vùng lục địa được trả về đại dương qua các con sông.  Nếu tất cả hơi nước trong khí quyển ngưng kết lại thành dạng lỏng và trải đều trên bề mặt trái đất thì nó chỉ tương đương với lớp nước dày khoảng 2.5 cm.
 (Lượng nước bốc hơi và ngưng kết)/Năm ~ lớp nước dày 100cm,  Lượng nước tồn tại trong KQ ~ 2.5cm   Nước trong khí quyển bị lấy đi (remove) do giáng thuỷ ~ 40 lần/Năm (=100/2.5), hay 9 ngày một lần.  Vì lượng bốc hơi thuần là phần nhỏ còn lại của quá trình trao đổi hai chiều xảy ra rất nhanh của các phân tử nước qua bề mặt tiếp xúc khí quyểnnước, nên thời gian trú ngụ của các phân tử nước trong khí quyển chỉ khoảng 3 ngày.  Vì lượng nước nằm sát bề mặt trái đất chỉ khoảng gần 3 km độ sâu (chủ yếu trong các đại dương), và chỉ có lớp nước dày 2.5 cm có mặt trong khí quyển, nên trung bình mỗi phân tử nước phải chờ một thời gian rất dài trong đại dương, trong các tảng băng hoặc trong các tầng ngậm nước, giữa các lần du ngoạn ngắn ngủi vào trong khí quyển.
Chu trình nước toàn cầu (cm/năm phủ đều trên diện tích đất hoặc đại dương) • Nước từ đại dương vận chuyển vào đất liền trong khí quyển • Nước từ đất liền trở về đại dương qua các con sông • Phần lớn lượng giáng thủy trên đất liền tham gia vào chu trình nước (48/75=64%) • Yếu tố nào quyết định chu trình nước toàn cầu ?
Phân bố nước trong hệ thống khí hậu và chu trình nước
Chu trình nước thứ cấp
Chu trình nước liên quan đến:  Nguồn bức xạ mặt trời thuần tại bề mặt  Nguồn bức xạ sóng dài thuần tại bề mặt  Thông lượng hiển nhiệt  Thông lượng ẩn nhiệt  Thông lượng nhiệt đi lên từ đất  Độ ẩm tương đối bề mặt
Phân bố bức xạ sóng dài thuần tại bề mặt  Phụ thuộc vào:  Nhiệt độ bề mặt (Ts4)  Độ phát xạ của khí quyển (chủ yếu do hơi nước)  Nhiệt độ khí quyển
Phân bố thông lượng hiển nhiệt bề mặt  Phụ thuộc vào:  Mức độ nước sẵn có  Hiệu nhiệt độ bề mặt và nhiệt độ không khí (Tsfc – Tair)  Bức xạ thuần
Phân bố Thông lượng ẩn nhiệt  Nói chung lớn hơn SH ở trên biển  Phụ thuộc lượng nước sẵn có  Phụ thuộc Tsfc – Tair  Phụ thuộc bức xạ thuần
Phân bố Thông lượng nhiệt đi lên từ đất  Nhỏ hơn nhiều so với SH hoặc LE  Tsoil trễ pha so với Tair
Phân bố độ ẩm tương đối bề mặt (%)  Khác biệt lớn giữa biển và lục địa  Vai trò của ẩm đất ?
Phân bố nước trên trái đất Loại Thể tích (106km3) % Đại dương 1348.0 97.39 Các chỏm băng cực, núi băng, sông băng 227.8 2.01 Nước ngầm, ẩm trong đất 8.062 0.58* Sông và hồ 0.225 0.02 Khí quyển 0.013 0.001 Tổng lượng nước 1384 100.0 Nước ngọt 36.0 2.60 Các bể nước ngọt tính theo % tổng lượng nước ngọt Các chỏm băng cực, núi băng, sông băng 77.2 Nước ngầm cho đến độ sâu 800m 9.8* Nước ngầm ở độ sâu 800400m 12.3* Ẩm trong đất 0.17* Hồ (nước ngọt) 0.35 Sông 0.003 Nước khoáng 0.001 Thực vật, động vật, con người 0.003 Khí quyển 0.040 Tổng 100.000
Phân bố nước trong hệ thống khí hậu
Nước ngầm
Nước trong khí quyển Trung bình năm lượng nước có thể cho giáng thủy (mm)  Trung bình ~ 25 mm  Cường độ giáng thủy trung bình khoảng 2.6 mm/ngày  Thời gian trú ngụ ~ 9 ngày  Rất ổn định  E ~ P ~ 2.6 mm/ngày
January Giáng thủy (mm/tháng) • Rất ẩm ở những vùng nhiệt đới • Dịch chuyển theo mùa (Bắc/Nam bán cầu) July • Các khu vực gió mùa • Rất khô ở các vĩ độ cao cận nhiệt đới • Tại các vĩ độ trung bình mưa nhiều vào mùa hè • Bản đồ mưa tháng 7 trông giống như bản đồ phân bố rừng
5.2 Cân bằng nước  Cân bằng nước bề mặt: gw = P + D  E  f tích luỹ nước tại bề nước ngưng kết mặt và dưới bề mặt dòng chảy bề mặt giáng thuỷ do lượng bốc mưa và tuyết thoát hơi • Trung bình trong thời kỳ dài: lượng nước tích luỹ là nhỏ. Nước do sương cũng thường là nhỏ hoặc có thể sáp nhập vào giáng thuỷ, nên f = P  E
• Cân bằng nước bề mặt: gw = P + D  E  f  Cân bằng nước khí quyển: gwa = (P + D  E)  fa tích luỹ nước trong khí quyển lượng nước ra khỏi cột khí quyển • Cân bằng nước cho hệ trái đấtkhí quyển : gw + gwa = f  fa Trung bình năm: f =  fa Lượng nước mang vào lục địa do sự vận chuyển của khí quyển bằng lượng dòng chảy từ các con sông