Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1: Khí hậu học): Chương 5 – Phan Văn Tân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:38

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1: Khí hậu học) - Chương 5: Giới thiệu về hệ thống khí hậu. Những nội dung chính trong chương gồm có: Nước là yếu tố cần thiết cho khí hậu và đời sống, cân bằng nước, tích lũy nước mặt và dòng chảy, giáng thủy và sương sa, sự bốc hơi và thoát hơi, mô hình hoá cân bằng nước mặt đất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1: Khí hậu học): Chương 5 – Phan Văn Tân

PHẦN 1: 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 |  è 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
by the parentheses. The smaller values are those referenced to the larger oceanic area. Phân bố nước trong hệ thống khí hậu TABLE 5.1 Water Volumes of Earth Category Volume (106 km3) Percent (%) Oceans 1348.0 97.39 Polar ice caps, icebergs, glaciers 227.8 2.010 Ground water, soil moisture 8.062 0.580* Lakes and rivers 0.225 0.020 Atmosphere 0.013 0.001 Total water amount 1384.0 100.0 Fresh water 36.00 2.60 Fresh water reservoirs as a percent of total fresh water Polar ice caps, icebergs, glacier 77.2 Ground water to 800 m depth 9.8* Ground water from 800 m to 4000 m 12.3* Soil moisture 0.17* Lakes (fresh water) 0.35 Rivers 0.003 Hydrated earth minerals 0.001 Plants, animals, humans 0.003 Atmosphere 0.040 Sum 100.000 * Numbers uncertain.
Chu trình nước
Các thành phần của chu trình nước
Giáng thuỷ và các yếu tố khác
Các thành phần của chu trình nước Giáng thuỷ •  Rất ẩm ở những vùng nhiệt đới •  Dịch chuyển theo mùa (Bắc/Nam bán cầu) •  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 Nước có thể cho giáng thủy •  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
Nước ngầm
5.2 Cân bằng nước |  Cân bằng nước bề mặt: gw = P + D - E - Δf 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 Δf = P - E
•  Cân bằng nước bề mặt: gw = P + D - E - Δf |  Cân bằng nước khí quyển: gwa = -(P + D - E) - Δfa tích luỹ nước trong khí quyển lượng nước ra khỏi cột khí quyển •  Cân bằng nước cho hệ trái đất-khí quyển : gw + gwa = -Δf - Δfa Trung bình năm: Δf = - Δfa Lượng nước mang vào lục địa do sự vận chuyển của khí quyển bằng lượng dòng chảy từ các con sông
Phân bố theo vĩ độ của cân bằng nước bề mặt |  Giáng thuỷ đạt các cực đại ở gần xích đạo và ở các vĩ độ trung bình |  Cực đại ở xích đạo do giáng thuỷ mạnh trong dải hội tụ nhiệt đới |  Cực đại ở vĩ độ trung bình do các nhiễu động xoáy thuận |  Bốc hơi biến thiên đều hơn giáng thuỷ: một cực đại ở nhiệt đới. |  Giáng thuỷ > bốc hơi ở xích đạo và ở các vĩ độ trung bình và cao. Phân bố dòng chảy cho thấy: •  Hơi nước trong khí quyển vận chuyển từ cận nhiệt đới về xích đạo và vĩ độ cao. •  Còn dòng chảy biển hoặc các dòng chảy sông lại mang nước từ nơi khác trở lại các vùng cận nhiệt đới
Cân bằng nước của lục địa và đại dương (mm/năm) Vùng E P Δf Δf/P Lục địa Châu Âu 375 657 282 0,43 Châu Á 420 696 276 0,40 Châu Phi 582 696 114 0,16 Châu Úc 534 803 269 0,33 Bắc Mỹ 403 645 242 0,37 Nam Mỹ 946 1564 618 0,39 Châu Nam cực 28 169 141 0,83 Tất cả các lục địa 480 746 266 0,36 Đại dương Bắc Băng Dương 53 97 44 0,45 Đại Tây Dương 1133 761 -372 -0,49 Ấn Độ Dương 1294 1043 -251 -0,24 Thái Bình Dương 1202 1292 90 0,07 Tất cả các đại dương 1176 1066 -110 -0,10 Toàn cầu 973 973 0
5.3 Tích luỹ nước mặt và dòng chảy gw = P + D - E - Δf |  Trên lục địa thành phần này bao gồm: {  nước trong lớp đất gần bề mặt, {  nước chảy xuống các lớp sâu hơn và trở thành một bộ phận của hệ thống nước ngầm. {  lớp tuyết phủ bề mặt. |  Nước tích luỹ có ý nghĩa đối với khí hậu và đời sống |  Tích luỹ nước giáng thuỷ trong các bãi tuyết phụ thuộc vào cấu trúc vật lý và nhiệt động lực của bề mặt. |  Tích luỹ nước bề mặt do mưa phụ thuộc vào tần suất và cường độ giáng thuỷ, vào các tính chất của đất, lớp phủ thực vật và dạng địa hình bề mặt |  Nếu đất bề mặt đã bão hoà và giáng thuỷ hoặc tuyết tan nhanh hơn lượng nước có thể được cân bằng lại (ngấm vào đất, bốc hơi) thì các vũng nước bề mặt sẽ xuất hiện. |  Khi những chỗ thấp trên bề mặt đã được phủ đầy nước, nước bề mặt sẽ bắt đầu chảy tràn ra xung quanh về phía các dòng suối và các hệ thống tiêu thoát è Xuất hiện dòng chảy mặt
5.4 Giáng thủy và sương sa |  Giáng thủy thường xuất hiện khi: {  Có chuyển động thăng của các phần tử khí (tầng kết bất ổn định đối lưu, làm lạnh bức xạ ở trên đỉnh mây, không khí ẩm bị cưỡng bức trượt dọc lên trên sườn núi,...) |  Giáng thủy lớn nhất ở gần xích đạo, nhỏ nhất ở các vùng cận nhiệt đới |  Sương hình thành khi: {  không khí tiếp xúc với bề mặt lạnh (đêm trời quang) |  Sương rơi góp phần đáng kể cho cân bằng nước bề mặt ở những vùng khí hậu khô cằn, nhưng nói chung là lượng nước nhỏ
Các loại giáng thủy |  Giáng thuỷ có thể do nhiều nguyên nhân: {  Chuyển động thăng do fronts {  Chuyển động thăng do ITCZ {  Chuyển động thăng do đối lưu {  Chuyển động thăng do địa hình {  …
Phân bố giáng thuỷ •  Mưa nhiều ở nhiệt đới và các vĩ độ trung bình •  Ba trung tâm mưa lớn ở Tây Thái bình dương, Nam Mỹ và Tây Phi •  Phân bố mưa liên quan đến vị trí hoạt động Global maps of precipitation in millimeters per day for annual, DJF and JJA seasons. Note that the Dateline của ITCZ is in the center of this plot