Nhng ng lc, ngun nng lưng và
các c im cơ bn ca hoàn lưu nhit i
Khí tượng học synốp(Phần nhiệt đới)
NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2006.
Từ khoá: Hoàn lưu nhiệt đới, nhiệt đới.
Tài liệu trong Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho
mục đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in
ấn phục vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà xuất bản và
tác giả.
Mục lục
CHƯƠNG 1 ......................................................................................................................2
NHỮNG ĐỘNG LỰC, NGUỒN NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA
HOÀN LƯU NHIỆT ĐỚI..................................................................................................2
1.1
RANH
GIỚI
MIỀN
NHIỆT
ĐỚI
.......................................................................................2
1.2
CÂN
BẰNG
NĂNG
LƯỢNG
NHIỆT
CỦA
MẶT
ĐẤT
VÀ
KHÍ
QUYỂN
...........3
1.3
NHỮNG
NHÂN
TỐ
VẬT
LÝ
CƠ
BẢN
......................................................................... 7
1.4
BẢO
TOÀN
MÔMEN
QUAY
VÀ
SỰ
TỒN
TẠI
ĐỚI
GIÓ
ĐÔNG
NHIỆT
ĐỚI
VÀ
ĐỚI
GIÓ
TÂY
ÔN
ĐỚI
.............................................................................................. 9
1.5
NHỮNG
ĐẶC
ĐIỂM
CƠ
BẢN
CỦA
HOÀN
LƯU
NHIỆT
ĐỚI
........................... 10
1.5.1
Phân bố theo vĩ độ của tốc độ gió, khí áp, độ phân kỳ và hội tụ
......................... 11
1.5.2
Chuyển động thẳng đứng và dải mưa
........................................................................ 11
1.5.3
Sự biến đổi theo mùa của hoàn lưu nhiệt đới và sự bất đối xứng của hai bán
cầu
...................................................................................................................................... 13
1.6
TRƯỜNG
ÁP,
TRƯỜNG
GIÓ
MIỀN
NHIỆT
ĐỚI
................................................... 14
1.7
CHUYỂN
ĐỘNG
THẲNG
ĐỨNG
................................................................................ 22
1.8
DÒNG
XIẾT
MIỀN
CẬN
NHIỆT
VÀ
NHIỆT
ĐỚI
................................................... 23
Chương 1. Nhữn
g
độn
g
lực, n
g
uồn năn
g
l
ư
ợn
g
và
các đặc điểm cơ bản của hoàn lưu nhiệt đới
Trần Công Minh
1.9
ÁP
CAO
CẬN
NHIỆT
TÂY
THÁI
BÌNH
DƯƠNG
VÀ
ÁP
CAO
TIBET
............ 26
2
Chương 1
NHỮNG ĐỘNG LỰC, NGUỒN NĂNG LƯỢNG
VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA HOÀN LƯU
NHIỆT ĐỚI
1.1 RANH GIỚI MIỀN NHIỆT ĐỚI
Trước tiên ta hãy xác định khu vực nhiệt đới trên Trái Đất. Hiện nay có một số cách
xác định miền nhiệt đới: theo quan điểm địa lý và theo quan điểm khí tượng.
Theo quan điểm địa lý, miền nhiệt đới là miền nằm ở hai phía xích đạo và giới hạn
bởi chí tuyến Bắc (23
o
30’N) và chí tuyến Nam (23
o
30’S), giới hạn ngoài của khu vực
Mặt Trời có thể nằm ở vị trí thiên đỉnh.
Trong khí tượng người ta còn coi miền nhiệt đới là miền nằm giữa hai vĩ tuyến 30
o
N
và 30
o
S, gần trùng với vị trí trung bình của trục cao áp cận nhiệt mỗi bán cầu, là đường
phân chia hoàn lưu khí quyển thịnh hành đới gió đông (trong miền nhiệt đới) và đới gió
tây ôn đới. Ranh giới này di chuyển theo hướng kinh tuyến và theo mùa, bao gồm nhiều
khu vực với khí hậu cận nhiệt. Mùa hè ranh giới này có thể có vị trí bắc nhất và đóng vai
trò một ranh giới phía bắc của không khí nhiệt đới biển và xích đạo. Mùa đông ranh giới
này lại di chuyển về phía xích đạo và không khí cực đới có thể lan sâu xuống phía nam.
Phần còn lại của Trái Đất bên ngoài miền nhiệt đới được gọi là miền ngoại nhiệt đới.
Trên trường gió mặt đất, miền nhiệt đới được đặc trưng bởi đới gió đông còn miền ngoại
nhiệt đới là đới gió tây. Chính vì vậy trong khí tượng synôp người ta còn lấy ranh giới
phân chia đới gió đông nhiệt đới và đới gió tây ở phần dưới tầng đối lưu (mực 700mb) để
xác định miền nhiệt đới. Ranh giới này biến động theo mùa và phụ thuộc vào vị trí địa lý.
Miền nhiệt đới có nhiều đặc điểm khác biệt so với miền ôn đới trong chế độ bức xạ
và chế độ nhiệt dẫn đến sự khác biệt đáng kể trong đặc điểm hoàn lưu so với miền ngoại
nhiệt đới.
Ở miền nhiệt đới, tia bức xạ Mặt Trời hầu như chiếu vuông góc với mặt đất nên ở
đây có lượng bức xạ nhiệt rất lớn và khá đồng đều trên toàn miền. Chính vì vậy miền
nhiệt đới là nguồn nhiệt, từ đây nhiệt vận chuyển về phía hai cực.
Lượng bức xạ nhiệt lớn và đồng đều tạo nền nhiệt cao và khá đồng đều. Chính vì vậy
trường áp khá đồng nhất thể hiện ở gradien khí áp ngang nhỏ hơn so với miền ngoại nhiệt
đới (1-2 so với 3-5mb/100km) chỉ trừ trường hợp đặc biệt đối với hiện tượng dị thường là
bão thì gradien khí áp ngang có thể tới 20mb/100km, lớn gấp 4-5 lần so với miền ngoại
nhiệt đới. Do vĩ độ thấp, lực Coriolis nhỏ và bằng không khi tới xích đạo, hệ thức địa
chuyển không thực hiện tốt như đối với miền ngoại nhiệt đới, nghĩa là không có sự thích
ứng tốt giữa trường áp và trường gió, không thể dùng hệ thức địa chuyển để tính tốc độ
gió từ gradien khí áp và suy trường gió từ trường áp.
3
Lượng nhiệt lớn cung cấp cho quá trình bốc hơi từ các đại dương rộng lớn miền cận
nhiệt và nhiệt đới tạo nguồn cung cấp ẩm lớn được tín phong đưa từ trục áp cao cận nhiệt
(khoảng 30
o
vĩ) vào dải hội tụ nhiệt đới gần xích đạo tạo thành các dải mây tích và vũ
tích cho mưa rào và dông ở khu vực xích đạo. Trong những điều kiện thuận lợi, một
trong các nhiễu động trên dải hội tụ nhiệt đới có thể khơi sâu và phát triển thành các xoáy
thuận nhiệt đới, các cơn bão cho mưa to gió lớn với nhiều đặc trưng khác biệt so với
xoáy thuận ngoại nhiệt đới.
Do sự dịch chuyển của đới bức xạ cực đại theo hướng bắc nam giữa hai bán cầu và
sự đốt nóng khác nhau giữa mùa đông và mùa hè, giữa lục địa và đất liền nên ở các khu
vực gió mùa trong miền nhiệt đới hình thành các khu vực có hướng gió thịnh hành và chế
độ mưa ẩm đối lập hay gần như đối lập giữa mùa đông và mùa hè.
Khác với miền ngoại nhiệt đới với dòng khí cơ bản là hướng tây, ở miền nhiệt đới
dòng khí cơ bản là hướng đông, đó là dòng khí thổi ở rìa hướng về phía xích đạo của áp
cao cận nhiệt. Chính vì vậy các xoáy thuận nhiệt đới kể cả bão có hướng di chuyển chủ
yếu từ đông sang tây, ngược với hướng di chuyển từ tây sang đông của xoáy thuận ngoại
nhiệt đới.
Với những đặc điểm trên các hình thế thời tiết miền nhiệt đới có cấu trúc, nguyên
nhân hình thành cũng như đặc điểm di chuyển, phát triển rất khác nhau như ta sẽ thấy
trong các mục trình bày dưới đây.
1.2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG NHIỆT CỦA MẶT ĐẤT VÀ KHÍ
QUYỂN
Mặt Trời là nguồn cung cấp năng lượng chính cho các quá trình khí quyển trên Trái
Đất. Miền nhiệt đới hấp thụ được lượng bức xạ nhiệt lớn nhất trên Trái Đất và ở đây quá
trình bốc hơi trên mặt biển cũng xảy ra mạnh nhất. Chính vì vậy miền nhiệt đới là nguồn
nhiệt và nguồn ẩm, từ đây các dòng khí và dòng biển vận chuyển nhiệt ẩm về miền vĩ độ
cao.
Tồn tại một sự cân bằng giữa lượng bức xạ mà khí quyển hấp thụ và phát xạ từ hệ
thống Trái Đất - khí quyển. Chính vì vậy mà nhiệt độ trung bình của mặt đất và của khí
quyển hầu như không đổi trong thời gian dài. Mặt khác, các chuyển động kinh hướng và
chuyển động thẳng đứng trong hệ thống hoàn lưu lại đảm bảo cân bằng nhiệt của từng
phần Trái Đất: nhiệt độ của xích đạo có giá trị trung bình khá ổn định.
Kết quả tính trung bình nhiều năm của thông lượng bức xạ, lượng mưa, lượng bốc hơi
và vận chuyển nhiệt dạng hiển nhiệt và ẩn nhiệt bốc hơi và ngưng kết là cơ sở để xây
dựng các đường phân bố của các thông số này theo vĩ độ ở Bắc và Nam Bán Cầu (hình
1.1 - 1.4).
Phân bố bức xạ trên Trái Đất phụ thuộc trước hết vào vĩ độ địa lý và có thể đánh giá
thông qua cán cân bức xạ (còn gọi là cân bằng bức xạ). Trên hình 1.1 là sơ đồ tổng quát
về cân bằng bức xạ theo vĩ tuyến. Mặt đất thu được bức xạ nhiệt dương ở hầu hết các vĩ
độ, trừ phần nhỏ gần hai cực (cách cực khoảng 15
o
vĩ đối với mỗi bán cầu), nơi phát xạ
nhiệt từ bề mặt băng tuyết lớn hơn lượng bức xạ nhận từ Mặt Trời.