Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 4

Chia sẻ: Bạch Khinh Dạ Lưu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 4 cung cấp cho học viên các kiến thức về chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiên, độ ẩm không khí, sự bốc hơi nước, sự ngưng kết hơi nước, sương, sương muối, sương mù, các loại mây, mưa, độ ẩm đất,... 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 4

7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Chương IV. Tuần hoàn nước trong tự nhiên ○ Chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiên ○ Độ ẩm không khí ○ Sự bốc hơi nước ○ Sự ngưng kêt hơi nước ○ Sương, sương muối, sương mù ○ Các loại mây ○ Mưa ○ Độ ẩm đất Chu trình tuần hoàn nƣớc (Đơn vị: nghìn km3/năm, diện tích của trái đất là 520 x 103 km3) Nước bốc thoát hơi Nước mưa Nước bốc hơi Bảng 1. Tài nguyên nƣớc trên trái đất (Korzun & cộng sự - 1978) (nước bám lại) Dạng nước Diện tích (km2) Thể tích (Km3) % so với tổng số % tổng số nước ngọt Đại dương 361 300 000 1 338 000 000 96,5 Tổng nước ngầm 134 800 000 23 400 000 1,7 30,1 QUÁ TRÌNH Nước ngầm 134 800 000 10 530 000 0,76 0,05 Độ ẩm đất 82 000 000 16 500 0,001 THOÁT HƠI NƢỚC Băng tuyết 16 227 500 24 064 000 1,74 68,7 CỦA CÂY RỪNG Nam cực Greenland 13 980 000 1 802 400 21 600 000 2 340 000 1,56 0,17 61,7 6,68 Bắc cực 226 100 83 500 0,006 0,24 Giọt nước từ tán Vùng núi 224 000 40 600 0,003 0,12 Nước ngầm đóng băng 21 000 000 300 000 0,022 0,86 Nước lọt ác { Giọt nước từ tán Hồ chứa tán trực tiếp 2 058 700 176 400 0,013 0,25 Nước ngọt 1 236 400 91 000 0,007 Thảm Nước mặn 822 300 85 400 0,006 mục Đầm lầy 2 682 600 11 470 0,0008 0,03 Thảm mục Sông 148 800 000 2 120 0,0002 0,006 Nước chảy bề mặt đất Nước trong sinh vật 1 120 0,0001 0,003 Đất trống Vật rơi rụng Nước khí quyển 12 900 0,0001 0,04 Tổng số 1 385 984 610 100 Đất trống Nước ngọt 148 800 000 35 029 210 2,53 100 Vai trò của nước và tuần hoàn nước Năng lượng sử dụng khi nước chuyển trạng thái  Nước chiếm 70-90% trọng lượng cơ thể sinh vật  Trao đổi nước giữa khí quyển, đất liền và đại dương  Vận chuyển năng lượng trong khí quyển (hoàn lưu khí quyển và bão nhiệt đới)  Điều hòa độ mặn của nước biển.  Cung cấp nguồn dinh dưỡng cho sinh vât biển (quyết định năng suất của hệ sinh thái biển) 1
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Độ ẩm không khí 1) Đại lượng đặc trưng cho độ ẩm không khí  Độ ẩm tuyệt đối (g/m3): Là lượng hơi nước chứa trong 1m3 không khí (g/m3)  Áp suất hơi nước của không khí (sức trương hơi nước - e) Áp suất do hơi nước chứa trong không khí gây ra. Đơn vị: 1mb = 10-3bar = 100 N/m2 = 100Pa = 3/4 mmHg a (g/m3) =( 0.81e/(1 + αt) α là hệ số dãn nở thể tích của không khí (0,00366) và e là áp suất hơi nước trong không khí (mb)  Áp suất hơi nước bão hòa (E) Áp suất hơi nước tối đa trong không khí ở một nhiệt độ xác định E(t) = 6,1 . 107,6t/(242 + t) E (t) là áp suất hơi nước bão hoà ở nhiệt độ t (0C). Khi t = 0oC thì E = 6,1mb. Quá trình  Độ ẩm riêng (g/kg): bão Lượng hơi nước tính bằng gam chứa trong 1 kg không khí ẩm. hòa  Độ ẩm tương đối (RH%): hơi Độ ẩm tương đối là tỷ lệ phần trăm giữa áp suất hơi nước của kh ông khí và áp suất hơi nước bão hoà (E(ta). (ea) nước RH(%) = (ea/E(ta)) . 100 của Nếu ea = E(ta) không khí bão hoà hơi nước và khi đó RH = 100% không  Độ hụt bão hòa(d): khí Độ hụt bão hoà hay độ thiếu hụt ẩm (d) là hiệu số giữa áp suất hơi nước bão hoà và áp suất hơi nước thực tế ở nhiệt độ xác định d = E(ta) – ea d cho biết độ ẩm của không khí xa hay gần trạng thái bão hòa  Điểm sương () Là nhiệt độ mà tại đó hơi nước chứa trong không khí đạt tới trạng thái bão hoà [ea = E()]. Khi khoảng cách giữa t và  càng lớn, càng xa trạng thái bão hòa. Mối quan hệ giữa E, RH% với nhiệt độ Diễn biến độ ẩm của không khí 2) Diễn biến của độ ẩm tuyệt đối  Phụ thuộc vào biến đổi của nhiệt độ không khí  Biển hay lục địa  Mùa trong năm Hàng ngày: amax lúc 14-15h amin lúc mặt trời mọc Hàng năm: amax vào tháng 7 amin vào tháng 1  Trên lục địa vào mùa hè hàng ngày: 2 amax vào 8-9h và trước lúc mặt trời lặn; 2 amin vào 14-15h và lúc mặt trời mọc 3) Diễn biến của độ ẩm tương đối  Tỷ lệ nghịch với diễn biến của nhiệt độ không khí  Ngoại trừ những vùng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ gió mùa diễn biến hàng năm khá phức tạp. 2
7/18/15 Diễn biến hàng ngày độ ẩm tƣơng đối Diễn biến hàng ngày của nhiệt độ Ảnh hưởng của độ ẩm đối với nông nghiệp o Ảnh hưởng tới cường độ thoát hơi nước của cây Tăng lên năm lần khi độ ẩm không khí giảm từ 90-95% xuống 50% o Các loại cây trồng khác nhau có nhu cầu độ ẩm khác nhau (bông, hồ tiêu) o Ảnh hưởng tới sự phát dục của sinh vật (đồng hồ sinh học, côn trùng diapause và anabiose 75%). Xoài nở hoa gặp thời tiết đẹp Hình 4.8. Củ khoai mới chín hình thức Xoài nở hoa gặp độ ẩm cao nên bị bệnh 3
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Biện pháp điều tiết độ ẩm không khí  Trồng đai rừng chắn gió trên cánh đồng nhằm ngăn gió khô, nóng và hạn chế tốc độ phân tán hơi ẩm.  Xây dựng hệ thống tưới tiêu hoàn chỉnh tạo điều kiện cho cây trồng được tưới đầy đủ  Trồng xen để tăng mật độ cây trồng làm tăng độ ẩm không khí  Trồng rừng và xây dựng hồ chứa nước để cải thiện độ ẩm không khí trên quy mô rộng  Cần nắm vững diễn biến độ ẩm không khí theo không gian và thời giạn, đồng thời nắm vững nhu cầu độ ẩm Hình 4.9. Củ khoai tây đã chin sinh lý của các loại cây trồng nhằm bố trí thời vụ hợp lý Sự bốc hơi nước (Evaporation)  Vật thể bốc hơi: Trạng thái vật bốc hơi: nước thể lỏng bốc hơi mạnh hơn ở thể rắn 1) Bản chất của sự bốc hơi nước Diện tích mặt ngoài lớn sẽ bốc hơi nhanh hơn  Là quá trình chuyển trạng thái của nước từ thể lỏng hoặc thể rắn sang Nhiệt độ vật bốc hơi càng cao thì tốc độ bốc hơi càng lớn thể hơi Nước có nhiều tạp chất sẽ bốc hơi chậm hơn nước tinh khiết  Điều kiện: ea < E(ta) hay ta >   Bốc hơi từ đất  Đơn vị đo bốc hơi: bề dày của lớp nước bốc hơi (mm);1mm = 10 m3 ha-1 Đất cát bốc hơi nhanh hơn đất giàu mùn, đất sét = 1 lít m-2  Bốc hơi là quá trình tiêu tốn năng lượng: Mặt đất gồ ghề bốc hơi nhiều hơn mặt đất bằng phẳng. Khi ẩm, mặt đất màu sẫm bốc hơi mạnh hơn đất màu nhat Nhiệt hóa hơi là lượng nhiệt tiêu tốn cho 1 g hơi nước bốc hơi hoàn toàn. Đất có kết cấu viên bốc hơi mạnh hơn đất có kết cấu đoàn lạp L = 597 - 0,6t  Bốc thoát hơi nước từ thực vật (Transpiration) Trong đó L là nhiệt hoá hơi của nước (cal g -1) và t là nhiệt độ của nước Phần lớn lượng nước hút được cây dùng vào quá trình bốc hơi qua lá. Ví dụ (0C). cây ngô chỉ 1 - 2% lượng nước cây hút từ đất được sử dụng để tạo ra chất hữu cơ. 2) Các yếu tố ảnh hưởng đến sự bốc hơi Lượng nước tiêu hao để hình thành một đơn vị chất khô gọi là hệ số thoát hơi W = A.(E – e)/P nước của cây. W: tốc độ bốc hơi (mm.ha-1.h-1) Hệ số thoát hơi = lượng nước thoát hơi/lượng chất khô tạo nên A: hệ số phụ thuộc vào tốc độ gió Hiện nay thường dùng chỉ tiêu WUE (Water Use Efficiency) (g/l) E: áp suất hơi nước bão hoà ở nhiệt độ mặt bốc hơi Đây là CÁC chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu hạn của các giống. e: áp suất thực tế của hơi nước trên bề mặt bốc hơi P: áp suất khí quyển Sự ngưng kết hơi nước  Khái niệm: Là quá trình chuyển trạng thái của nước từ thể hơi sang thể lỏng hoặc thể rắn.  Điều kiện ngưng kết  ea ≥ E(ta) khi ta ≤  ─ Khối không khí chuyển động ngang (bình lưu) trượt trên bề mặt đệm lạnh hơn hoặc xáo trộn với khối không khí ấm hơn. ─ Khối khí lạnh đi về ban đêm do mặt đất bức xạ mất nhiệt. ─ Các khối không khí gần bão hoà có nhiệt độ khác nhau xáo trộn với nhau. ─ Các khối không khí chuyển động thăng lên cao, nhiệt độ giảm dần ─ Các khối không khí di chuyển tiếp xúc với nhau (front nóng hoặc lạnh)  Có hạt nhân ngưng kết hơi nước (hạt nước nhỏ li ti, bụi, phấn hoa, hạt muối
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Các sản phẩm ngưng tụ hơi nước  Sương Là lớp nước mỏng, giọt nước hình thành trên mặt đất hay trên bề mặt các vật thể có nhiệt độ thấp (lá cây, sàn nhà, mặt tảng đá
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Sương mù bình lưu Các sản phẩm ngưng tụ hơi nước (advection fog) Biện pháp phòng chống sương muối:  Trồng rừng chắn gió hướng Bắc  Xới xáo đất để làm giảm nhiệt dung, hấp thu tốt bức xạ ban ngày.  Hun khói trong các thung lũng.  Tưới nước mặt lá, giữ đất luôn ẩm.  Thiết kế hệ thống thông gió (với loại cây đặc sản quý)<  Sương mù Hình thành ở lớp không khí gần mặt đất, là các hạt nước hoặc hạt băng nhỏ li ti bay lơ lửng (hạt sương mù có kích thước 2-5)  Nguyên nhân: phân biệt các loại sương mù  Sương mù bức xạ (radiation fog): mặt đất lạnh đi do bức xạ mất nhiệt, lớp không khí mỏng sát mặt đất (1-2m) xuất hiện sương mù. Thường xuất hiện trên thảo nguyên, đồng lúa, đồng bông< Sương mù bốc hơi (steam fog) Sương mù thành phố  Sương mù bình lưu (advection fog): không khí nóng, ẩm di chuyển trượt trên mặt đất lạnh hoặc xáo trộn với khối không khí lạnh hơn. Sương mù bình lưu thường dày và đặc (dày từ 10 mét đến hàng trăm mét, đặc làm tầm nhìn xa giảm).  Sương mù bốc hơi (steam fog): vào mùa thu, mùa đông trên bề mặt ao, hồ, sông, ngòi xuất hiện làn sương mù mỏng do hơi nước bốc lên gặp không khí lạnh.  Sương mù thành phố (loại sương mù hỗn hợp do nhiều nguyên nhân hình thành).  Mây Là tập hợp những sản phẩm ngưng kết ở các độ cao khác nhau trong khí quyển.  Cơ chế dẫn đến sự ngưng tụ tạo thành mây gọi chung là nhiễu động khí quyển (đối lưu, front, rãnh trên cao, hội tụ nội chí tuyến, áp thấp nhiệt đới, bão, lốc, tố, vòi rồng
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam (Mây ti) Phân bố của mây theo độ cao Mây ti Mây ti tích (Cirus) (ciroculumulus) (Ti tích) (Ti tằng) (Trung tích) (Vũ tích) (Trung tằng) (Vũ tằng) (Tằng tích) (Mây tằng) (Mây tích) Mây ti tằng (Cirostratus) Mây trung tích (Altocumulus) Mây tích (Cumulus) Mây tích vũ (Cumulo-nimbus) 7
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Giáng thuỷ Giáng thuỷ Lượng mưa là bề dầy của lớp nước tính bằng mm đã rơi xuống mặt đất trên tiết diện nằm ngang, chưa chảy đi nơi khác, chưa thấm xuống đất Nước ở trạng thái lỏng hay rắn rơi từ các đám mây xuống mặt đất dưới và chưa bốc hơi (mm). dạng mưa, mưa đá hay tuyết rơi. Cường độ mưa là lượng mưa tính ra mm rơi trong một đơn vị thời gian Quá trình hình thành mưa: (mm/phút, mm/ngày, mm/tháng 1/2 tổng số trạm có mưa trong khu vực Để có mưa, các phần tử mây phải tăng kích thước đến khi trọng lượng đủ lớn thắng được lực cản của không khí và lực đẩy của các dòng không Phân bố lượng mưa khí thăng:  Chu kỳ ngày đêm: trên lục địa mưa thường vào buổi chiều, trên đại dương mưa thường vào 12 giờ đêm và sáng sớm.  Tăng kích thước nhờ tụ hợp:  Chu kỳ năm: o Các phần tử mây va chạm cơ giới (khi có gió)  Vùng xích đạo, mưa nhiều vào xuân phân và thu phân, mưa ít vào hạ chí và đông chí. o Các phần tử mây tích điện trái dấu thường hút tĩnh điện  khu vực gió mùa, mưa lớn vào mùa hè và mưa ít vào mùa đông.  Vùng á nhiệt đới, mưa lớn vào mùa đông, mùa hè mưa ít.  Tăng kích thước nhờ ngưng kết hơi nước xảy ra trên bề mặt các  Lượng mưa tăng theo chiều cao, sườn núi đón gió mưa nhiều hơn phân tử mây: sườn khuất gió o Các đám mây có các phần tử không đều, các hạt nước nhỏ thường  Lượng mưa theo vĩ độ địa lý: bị hoá hơi để chuyển sang các hạt nước lớn hơn.  Khu vực xích đạo lượng mưa trung bình năm trên 2000 mm. o Các đám mây có độ phát triển thẳng đứng tốt, các phần tử mây  Vùng á nhiệt đới và hoang mạc lục địa ôn đới mưa rất ít, trung bình năm 100 - thường bị cuốn lên cao rồi lại rơi xuống cho phép các hạt nước 250mm. ngưng kết trên bề mặt nhiều lớp nước làm kích thước tăng rất  Vùng ôn đới lượng mưa tăng, trung bình năm 500-1000 mm. Vùng cực đới nhanh. lượng mưa giảm, chỉ 200-300 mm/năm. Phân bố lượng mưa trên trái đất Hình 4.18. Trồng cây theo đƣờng đồng mức 8
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Độ ẩm đất  Điều kiện hình thành độ ẩm đất  Độ ẩm đất phụ thuộc vào  Tính chất đất  Các yếu tố tự nhiên: lượng mưa, mực nước ngầm, sự bốc hơi,<  Đánh giá độ ẩm đất  Các đại lượng đặc trưng cho độ ẩm đất  Độ ẩm cây héo (Wilting point)  Độ ẩm đồng ruộng (Field Capacity)  Độ ẩm bão hòa  Độ ẩm tuyệt đối  Độ ẩm tương đối Hình 4.19. Sử dụng nƣớc trong vƣờn  http://vi.wikipedia.org/wiki/Khí_quyển_Trái_Đất  http://ga.water.usgs.gov/edu/watercyclevietnamese.html Độ ẩm đất sau khi thu hoạch cây trồng của đất cát (A), đất cát pha (loam, B) và đất sét (C) khi mỗi tháng nhận lượng mưa 40mm (1) và 80m (2) 9