Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 2

Chia sẻ: Bạch Khinh Dạ Lưu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 2 cung cấp cho học viên các kiến thức về cấu trúc và thành phần khí quyển; cấu trúc các tầng của khí quyển gồm: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung quyển, tầng điện ly, tầng ngoài; các thành phần của không khí gồm: thành phần không khí lớp sát mặt đất, cacbonic, oxy;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 2

7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ CH¬NG 2. CÊU TRÚC Vµ THµNH PHÇN KHÝ QUYÓN 1. CÊu tróc khÝ quyÓn Tæng träng lîng cña khÝ quyÓn: 5,136.1015 tÊn Tæng träng lîng cña ®Þa quyÓn: 5,96.1021 tÊn Tæng träng lîng cña thuû quyÓn: 1,4.1018 tÊn Träng lîng khÝ quyÓn t¬ng ®¬ng víi träng lîng cña 76 cm Hg phñ ®Òu trªn bÒ mÆt ®Þa cÇu (1AT = 760mmHg) MËt ®é kh«ng khÝ ()ë ®k 00C, P= 760mmHg lµ 1,293 kg/m3 ThÓ tÝch riªng cña kh«ng khÝ lµ ®¹i lîng nghÞch ®¶o cña mËt ®é kh«ng khÝ : V = 1/ (1) C«ng thøc Claypayron: PV = RT (2) Ta cã:  = P/RT (3) R: h»ng sè chÊt khÝ (1/0,4845); P: ¸p suÊt khÝ quyÓn; T: nhiÖt ®é tuyÖt ®èi kh«ng khÝ 2.1. TÇNG ®ÈI LƯU (TROPOSPHERE) 2.1. TÇNG ®ÈI LU (TROPOSPHERE) Bảng 2.1. Nhiệt đ ộ k h ả o s á t l ú c 7 h ( 0 h G M T ) ở c á c đ ộ c a o t ạ i Hà Nội  Líp khÝ quyÓn s¸t mÆt ®Êt dµy 10-12 km (Số liệu 30 nă m 1 9 6 1 - 1 9 9 0 ) (ë xÝch ®¹o: 16 km, ë 2 cùc: 8 km) Mực Tháng I Tháng VII  TËp trung hÇu hÕt kh«ng khÝ cña khÝ quyÓn: (mét) Tíi ®é cao 5km chiÕm 50% kh«ng khÝ 0 Ttb Tmax Tmin Ttb Tmax Tmin Tíi ®é cao 10km chiÕm 75% kh«ng khÝ 0 14,6 23,0 5,5 27,3 31,4 21,6 Tíi ®é cao 12km chiÕm 80% kh«ng khÝ Tíi ®é cao 20km chiÕm 95% kh«ng khÝ 200 13,8 21,7 3,5 26,2 31,9 20,3  NhiÖt ®é gi¶m dÇn theo ®ä cao: 500 12,5 24,7 0,9 25,2 30,0 19,1 Trung b×nh cø lªn cao 100m nhiÖt ®é gi¶m 0,650C 1000 10,6 21,4 0,6 22,8 27,7 16,0 Th¨ng ®o¹n nhiÖt kh«, cø lªn cao 100m nhiÖt ®é gi¶m 0,8 - 10C 1500 9,3 19,1 -1,5 20,0 24,8 15,3 Th¨ng ®o¹n nhiÖt Èm, cø lªn cao 100m nhiÖt ®é gi¶m 0,5 0C 2100 7,9 18,1 -1,7 16,6 20,8 2,0 3100 5,0 14,2 -3,7 11,1 15,7 7,9 Nguồn: TS. Hoàng Thị Phương Hồng (Đài khí tượng cao không) 2.1. TÇng ®èi lu (Troposphere)  KhÝ ¸p còng gi¶m dÇn theo ®é cao: §é cao (km) 0 2,0 4,0 6,0 KhÝ ¸p (mmHg) 760 598 465 358  Kh«ng khÝ chøa nhiÒu h¬i n-íc: ®é Èm t-¬ng ®èi thay ®æi tõ 5 - 100%.  Kh«ng khÝ th-êng ph¸t triÓn c¸c dßng th¨ng, dßng gi¸ng (®èi l-u).  Lµ tÇng khÝ quyÓn cã nhiÒu biÕn ®æi vËt lý hÕt søc phøc t¹p t¹o nªn c¸c hiÖn t-îng thêi tiÕt. 1
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 2.2. TÇNG B×NH LUU (STRATOSPHERE) Tia tử ngoại phân huỷ tầng ô zôn như thế nào: Ôzôn ở tầng bình lưu tồn tại 1 cân bằng động, khi hấp thụ bức xạ tử ngoại nó có thể bị phân huỷ: O3 + bức xạ tử ngoại = O2 + O  Giíi h¹n tõ 12 ®Õn 50 km O2 + bức xạ tử ngoại = O + O  ®©y lµ tÇng khÝ quyÓn Ýt biÕn ®éng, yªn tÜnh. Kh«ng khÝ rÊt th-a lo·ng vµ hÇu nh- kh«ng cã h¬i n-íc. Và ôzôn cũng được tái tạo trở lại: O + O2 = O3 Các chất Clorofluorocacbon (CFC), (CH4), (N2O), (NO) có khả năng thúc đẩy  Kh«ng khÝ vËn chuyÓn theo 1 h-íng tõ t©y sang ®«ng rÊt æn ®Þnh nªn gäi lµ B×nh l-u (giã T©y) phân hủy tầng ôzôn. Trong tự nhiên CFC xâm nhập một cách chậm chạp vào  §-îc ph©n lµm 2 líp theo ®Æc ®iÓm nhiÖt ®é nh- sau: tầng ôzôn của khí quyển, khi tiếp xúc với các tia tử ngoại, CFC giải phóng Cl tự +/ Líp 12 - 25 km: Kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é kh«ng ®æi (kho¶ng -55 ®Õn - do. Clo kết hợp với O nguyên tử theo phản ứng: Cl + O = ClO 760C), yªn tÜnh, Ýt cã biÕn ®æi. Quan sát cho thấy, Cl ở tầng bình lưu thường tồn tại dưới dạng bền vững như +/ Líp 25 ®Õn 50 km: nhiÖt ®é t¨ng dÇn theo ®é cao do kh«ng khÝ chøa HCl, ClONO2. Vào mùa đông, Vùng Nam cực lạnh hơn nên ở tầng bình lưu xuất nhiÒu khÝ «z«n (o3) hÊp thu bøc x¹ tö ngo¹i vµ tia vò trô. NhiÖt ®é cùc hiện các đám mây băng, tạo cơ hội cho Cl giải phóng khỏi các dạng bền vững. ®¹i cã thÓ tíi +100C. Mùa xuân đến, gặp ánh sáng MT, Cl phân hủy O 3. vì thế lỗ thủng ô zôn ở nam cực lớn hơn. Một CFC có thể phá huỷ hàng nghìn phân tử ôzôn. Hoạt động tương tự trong quá trình phân huỷ ôzôn còn có Brôm, NO và OH -. Lỗ thủng ôzôn dùng để chỉ sự suy giảm ôzôn nhất thời hằng năm ở hai cực Trái đất. Kích thước lỗ thủng tầng ô zôn: Năm 2007 25 triệu km2 Năm 2008 27 triệu km2 6/9/2009 24 triệu km2 Diện tích Nam cực 14 triệu km2 Diện tích Bắc Mỹ 24,7 triệu km2 Hội nghị Motrean (1987) về cấm CFC 2.3. TÇng Trung quyÓn (Mesosphere):  Giới hạn từ 50 -85 km. nhiÖt ®é kh«ng khi h¹ xuèng vµ gi¶m dÇn theo ®é cao (-70 ®Õn -800C).  Kh«ng khÝ ph¸t triÓn c¸c dßng ®èi lu yÕu. 2.4. TÇng ®iÖn ly (Thermosphere)  Cßn gäi lµ tÇng nhiÖt quyÓn hay tÇng ion  Giíi h¹n tõ 85 ®Õn 1000 km  C¸c ph©n tö kh«ng khÝ bÞ ph©n tÝch thµnh c¸c ion mang ®iÖn (O++, O--, NO+...)  MËt ®é ion ho¸ cao nhÊt ë 2 ®é cao: 100 vµ 180 km  NhiÖt ®é kh«ng khÝ rÊt cao do thêng xuyªn cã sù phãng ®iÖn (nhiÖt ®é tõ 200 ®Õn hµng nghìn 0C) 2.5. TÇng ngoµi (ngo¹i quyÓn - exosphere)  Giíi h¹n ®é cao tõ 1000 km ®Õn kho¶ng 3000 km. Vît ra ngoµi lµ kho¶ng ch©n kh«ng vò trô (out space)  Kh«ng khÝ v« cïng tha lo·ng, tån t¹i d¹ng c¸c tói khÝ, thµnh phÇn chñ yÕu lµ Hydro vµ Heli 2
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ B¶NG 2. THµNH PHÇN KH«NG KHÝ KH«NG BÞ « NHIÔM 3. Thµnh phÇn kh«ng khÝ Tªn chÊt C«ng thøc TØ lÖ Khèi l-îng 3.1. Thµnh phÇn kh«ng khÝ líp s¸t mÆt ®Êt trong KQ (tÊn) Nit¬ N2 78,09% 3850. 1012 3.1.1. Nit¬ Oxy O2 20,94% 1180. 1012 Argon Ar 0,93% 65. 1012  C¸c d¹ng tån t¹i trong kh«ng khÝ: N2, N2O, NO2, NH3... Cacbonic CO2 0,032% 2,5. 1012  Nguån bæ sung lµ qu¸ tr×nh ph¶n nitrat ho¸ Neon Ne 18 ppm 64. 109  Vai trß ®èi víi ®êi sèng sinh vËt: tham gia vµo thµnh phÇn Heli He 5,2 ppm 3,7. 109 cÊu t¹o c¬ thÓ (protein, axit amin, vitamine, ADN, ARN, diÖp Metan CH4 1,3 ppm 3,7. 109 Kripton Kr 1,0 ppm 15. 109 lôc, Hemoglobine...) Hydro H2 0,5 ppm 0,18. 109  Sinh vËt chØ sö dông Nit¬ ë c¸c d¹ng hîp chÊt: Nit¬ ¤xit N2O 0,25 ppm 1,9. 109  §éng vËt sö dông N h÷u c¬ (protein, a. amin, vitamine...) Cacbon monoxit CO 0,10 ppm 0,5. 109  Thùc vËt sö dông N ë d¹ng ion (NH4+, NO3-) hoÆc c¸c «zon O3 0,02 ppm 0,2. 109 Sulfur dioxit SO2 0,001 ppm 11. 106 ph©n tö nhá nh- CO(NH2) 2 , Alanine...) Nit¬ dioxit NO2 0,001 ppm 8. 106 3.1.2. Cacbonic (CO2): 3. Thµnh phÇn kh«ng khÝ  Nguån bæ sung CO2 cho khÝ quyÓn nhê c¸c qu¸ tr×nh h« hÊp, ®èt 3.1. Thµnh phÇn kh«ng khÝ líp s¸t mÆt ®Êt ch¸y vµ ph©n gi¶i hîp chÊt h÷u c¬.  Lµ thµnh phÇn biÕn ®éng rÊt lín  Mét sè vi sinh vËt sö dông Nit¬ ph©n tö: (vi  C©y trång sö dông CO2 nh- nguån nguyªn liÖu cho qu¸ tr×nh quang khuÈn h¶o khÝ Azotobacter, VK yÕm khÝ Clostridium Pasterianum, hîp VK céng sinh Rhizobium, , t¶o lôc Anabaena.  ph-¬ng ph¸p khai th¸c nguån tµi nguyªn N2: 6CO2 +6H2O C6 H12 O6 +6O2  Ph-¬ng ph¸p c«ng nghiÖp: trong c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt ph©n  C¸c gièng, chñng lo¹i c©y kh¸c nhau yªu cÇu hµm l-îng CO2 kh¸c ®¹m, dïng c¸c ph-¬ng ph¸p c«ng ph¸ Nit¬ (phãng ®iÖn hoÆc nhau tuú thuéc vµo ®iÓm bï vµ ®iÓm b·o hoµ CO2 cña chóng. §iÓm dïng ho¸ chÊt), sau ®ã cè ®Þnh N d-íi d¹ng c¸c hîp chÊt nh- bï CO2 tõ 0,01 - 0,03%, ®iÓm b·o NH4NO3, (NH4)2 SO4, NH3, urea CO(NH2) 2. hoµ CO2 tõ 0,05 ®Õn 0,4%.  Ph-¬ng ph¸p n«ng häc: trång c©y ph©n xanh hä ®Ëu, th¶ bÌo  Mét sè c©y trång cã c-êng ®é quang hîp t¨ng khi CO2 t¨ng lªn, hoa d©u. nh-ng mét sè c©y cã ®iÓm b·o hoµ thÊp th× hµm l-îng CO2 t¨ng ¶nh  Ph-¬ng ph¸p vi sinh vËt: Dïng c¸c lo¹i ph©n vi sinh vËt (EM, h-ëng xÊu tíi sinh tr-ëng, ph¸t triÓn. Vi sinh S«ng Gianh, Vi sinh Thiªn n«ng...)  Nång ®é CO2 giíi h¹n cho phÐp ë c¬ së s¶n xuÊt ®èi víi ng-êi vµ ®éng vËt lµ 0,1% 3.1.3. Oxy (O2)  tû träng 1,1025  §-îc coi lµ d-ìng khÝ: Oxy rÊt cÇn thiÕt ®èi víi sù sèng, nã tham gia vµo qu¸ tr×nh h« hÊp, qu¸ tr×nh ph©n gi¶i chÊt h÷u c¬ vµ qu¸ tr×nh ch¸y.  Oxy ®-îc bæ sung cho khÝ quyÓn nhê qu¸ tr×nh quang hîp 3.1.4. Bôi  Lµ tËp hîp nhiÒu h¹t vËt chÊt v« c¬ hay h÷u c¬ cã kÝch th-íc nhá bÐ tån t¹i trong kh«ng khÝ d-íi d¹ng bôi bay, bôi l¾ng, h¬i, khãi hoÆc mï.  bôi bay cã kÝch th-íc 0,001 - 10 m (tro, muéi, khãi vµ c¸c h¹t chÊt r¾n nhá chuyÓn ®éng Braon¬ hoÆc r¬i theo ®Þnh luËt Stok. G©y tæn th-¬ng c¬ quan h« hÊp, bÖnh nhiÔm bôi th¹ch anh (silicose) 3
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/  Bôi l¾ng cã kÝch th-íc lín h¬n 10 m, r¬i theo ®Þnh luËt Bảng 4. Tác dụng bệnh lý của một số khí độc đối với con người Niut¬n, g©y bÖnh cho m¾t, nhiÔm trïng, dÞ øng da...  Ph©n lo¹i bôi: Tác nhân Nguồn phát sinh Tác dụng bệnh lý +/ Theo nguån gèc: bôi h÷u c¬ (phÊn hoa, phÊn c«n Anđêhit Quá trình trïng); bôi v« c¬ (bôi kho¸ng, bôi kim lo¹i, hçn hîp); bôi n h i ệ t p h â n d ầ u , G â y b u ồ n p h i ề n , c á u g ắ t , ả n h hưởng đến bộ máy hô hấp tù nhiªn; bôi nh©n t¹o; bôi vò trô; bôi nói löa, b·o c¸t. m ỡ , v à g l i x e r i n y đường hô hấp +/ theo kÝch th-íc: bôi: >10 m; mï: o,1 - 10 m; khãi: < A m ô n i a c Q u á t r ì n h s ả n x u ấ t p h â n G â y v i ê m t ấ đạm, sơn hay thuốc nổ 0,1 m. Asin (AsH3) Hàn sắt, thép hoặc sản xuất Làm giảm hồng cầu trong máu, +/ Theo tÝnh x©m nhËp vµo ®-êng h« hÊp: bôi kh«ng ë l¹i phÕ nang: 10 m khói đốt than oxy trong máu +/ ph©n lo¹i theo c¸c ®Æc ®iÓm kh¸c: theo t¸c h¹i Clo Tẩy vải sợi và các quá trình Gây nguy hại đối với toàn bộ (nhiÔm ®éc, g©y ung th-, x¬ phæi, nhiÔm trïng) hoá học tương tự đường hô hấp và mắt Bảng 2. Số lượng các tác nhân ô nhiễm trên toàn thế giới năm 1992 Bảng 4. Tác dụng bệnh lý của một số khí độc đối với con người Ðơn vị: Triệu tấn Tác nhân ô nhiễm chính Tác nhân Nguồn phát sinh Tác dụng bệnh lý Nguồn gây ô nhiễm Cacbon COx Bụi SOx NOx Hydrat Hydro Khói các lò chế biến hoá Gây tác hại đối với tế bào 1. Giao thông vận tải 58.1 1.2 0.8 15.1 7.3 xyanit chất, mạ kim loại thần kinh, đau đầu, làm - Ôtô chạy xăng 53.5 0.5 0.2 13.8 6.0 khô họng, mờ mắt - Ôtô chạy dầu diezel 0.2 0.3 0.1 0.4 0.5 - Máy bay 2.4 0.0 0.0 0.3 0.0 Hydro Tinh luyện dầu khí, khắc Gây mệt mỏi toàn thân - Tàu hoả và các loại khác 2.0 0.4 0.5 0.6 0.8 florua kính bằng axit, sản xuất 2. Ðốt nhiên liệu 1.7 8.1 22.2 0.7 8.8 nhôm, phân bón - Than 0.7 7.4 18.3 0.2 3.6 - Dầu, xăng 0.1 0.3 3.9 0.1 0.9 Hydro Công nghiệp hoá chất Giống mùi trứng thối, gây - Khí đốt tự nhiên 0.0 0.2 0.0 0.0 4.1 Sunfit và tinh luyện nhiên liệu buồn nôn, kích thích mắt - Gỗ, củi 0.9 0.2 0.0 0.4 0.2 3. Sản xuất công nghiệp 8.8 6.8 6.6 4.2 0.2 có nhựa đường và họng 4. Xử lý chất thải rắn 7.1 1.0 0.1 1.5 0.5 Tro, muội, Từ lò đốt của các ngành Ðau mắt và có thể gây 5. Hoạt động khác 15.3 8.8 0.5 3.8 1.6 - Cháy rừng 6.5 6.1 0.0 2.0 1.1 khói công nghiệp bệnh ung thư - Ðốt các sản phẩm nn 7.5 2.2 0.0 1.5 0.3 - Ðốt rác thải bằng than 1.1 0.4 0.5 0.2 0.2 - Hàn đốt xây dựng 0.2 0.1 0.0 0.1 0.0 Country Total Emissions (Million metric tons of CO2) Per Capita Emissions (Tons/capita) Hiệu ứng nhà kính 1. China 6017.69 4.58 2. United States 5902.75 19.78 Một phần bức xạ sóng dài thoát Một phần BXMT bị mặt ra khỏi bầu khí quyển, một phần 3. Russia 1704.36 12.00 đất và khí quyển phản bị các chất khí nhà kính hấp thụ 4. India 1293.17 1.16 xạ trở lại. 5. Japan 1246.76 9.78 và phát xạ ngược trở lại trái đất. 6. Germany 857.60 10.40 Hiệu ứng này giúp giữ ấm cho bề mặt trái đất và lớp khí quyển 7. Canada 614.33 18.81 phía bên dưới 8. United Kingdom 585.71 9.66 9. South Korea 514.53 10.53 10. Iran 471.48 7.25 11. Italy 468.19 8.05 12. South Africa 443.58 10.04 Bầu khí quyển 13. Mexico 435.60 4.05 cho BXMT đi qua. 14. Saudi Arabia 424.08 15.70 15. France 417.75 6.60 16. Australia 417.06 20.58 17. Brazil 377.24 2.01 18. Spain 372.61 9.22 19. Ukraine 328.72 7.05 Mặt đất hấp thụ BXMT và ấm lên 20. Poland 303.42 7.87 Mặt đất phát xạ bức xạ sóng dài Top 20 nước có mức phát thải CO2 nhiều nhất trên thế giới (2009) 4
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 7/18/15 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/  5