Giáo trình bảo vệ môi trường - Phần 1 Bảo vệ khí quyển - Chương 5

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

89
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Những biến đổi khí hậu các thành phố có nguồn gốc nhân sinh 5.1. Mở đầu Sự ô nhiễm khí quyển các thành phố bởi những tạp chất nguồn gốc nhân tạo (nhân sinh) đã đ-ợc nhận thấy sớm hơn nhiều so với những biến đổi của các đặc tr-ng trạng thái khác của khí quyển các thành phố. Thật vậy, ngay từ thế kỉ I sau công nguyên, nhà triết học La Mã nổi tiếng Seneka đã viết: Tôi đã cảm thấy sự thay đổi tinh thần ngay sau khi rời bỏ cái không khí hôi hám của thành Rim,...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình bảo vệ môi trường - Phần 1 Bảo vệ khí quyển - Chương 5

nh÷ng thμnh phè víi d©n c− vμi tr¨m ngh×n ng−êi, nhÊt lμ h¬n vμi triÖu ng−êi, do ¶nh h−ëng cña ph¸t th¶i nh©n sinh, ®· h×nh thμnh mét mμn m©y t¹p chÊt d−íi d¹ng cét khãi bao trïm thμnh phè. Mμn m©y nμy (®é cao tõ vμi tr¨m mÐt tíi 1−2 km) th−êng dÔ nhËn ra trong khi bay trªn m¸y bay hoÆc nh×n tõ nh÷ng n¬i cao ë ngo¹i « thμnh phè (thÝ dô nh×n tõ s©n th−îng Ch−¬ng 5 Pulkovo ë Lªningrat). Chóng t«i nhÊn m¹nh mét thùc tÕ lý thó. nh÷ng biÕn ®æi khÝ hËu c¸c thμnh phè Ng−êi ta biÕt r»ng tõ trªn tÇu vò trô th× c¸c ®èi t−îng nh− cã nguån gèc nh©n sinh ®−êng x¸, s«ng suèi, c¸nh ®ång nh×n râ h¬n lμ tõ c¸c ®é cao nhá vμ trung b×nh (mét nhμ du hμnh vò trô Mü viÕt r»ng tõ vò trô thËm chÝ ®äc ®−îc sè hiÖu xe h¬i ®øng ë vïng n«ng th«n). §iÒu 5.1. Më ®Çu nμy lμ do trªn c¸c ®é cao lín kh«ng cã ¸nh s¸ng t¸n x¹, cßn ë c¸c ®é cao nhá vμ trung b×nh th× ¸nh s¸ng nμy ®i tíi m¾t ng−êi Sù « nhiÔm khÝ quyÓn c¸c thμnh phè bëi nh÷ng t¹p chÊt quan s¸t, lμm gi¶m ®é t−¬ng ph¶n räi gi÷a ®èi t−îng vμ nÒn. V× nguån gèc nh©n t¹o (nh©n sinh) ®· ®−îc nhËn thÊy sím h¬n lý do nμy mμ tõ d−íi hÇm má hay giÕng s©u ban ngμy cã thÓ nhiÒu so víi nh÷ng biÕn ®æi cña c¸c ®Æc tr−ng tr¹ng th¸i kh¸c nh×n thÊy nh÷ng ng«i sao. cña khÝ quyÓn c¸c thμnh phè. ThËt vËy, ngay tõ thÕ kØ I sau Nh−ng kh«ng mét nhμ du hμnh hay nhμ thiªn v¨n nμo cã c«ng nguyªn, nhμ triÕt häc La M· næi tiÕng Seneka ®· viÕt: T«i thÓ quan s¸t tõ vò trô mét ®èi t−îng nμo ®ã (thËm chÝ ®¹i lé) ®· c¶m thÊy sù thay ®æi tinh thÇn ngay sau khi rêi bá c¸i kh«ng trong mét thμnh phè lín − tÊt c¶ bÞ che khuÊt bëi ®¸m m©y t¹p khÝ h«i h¸m cña thμnh Rim, khÐt mïi khãi bÕp ngét ng¹t vμ må chÊt trªn trêi, trong c¸c tÊm ¶nh chôp tõ c¸c tÇu vò trô ®¸m hãng”. B¾t ®Çu tõ nh÷ng thÕ kØ trung cæ, Lu©n ®«n ®· trë nªn m©y nμy cã d¹ng mét vÕt mê mê. ®¸ng buån. Vμ mÆc dï c¸c vÞ qu©n v−¬ng ®· ®−a ra mét sè chØ C¸c chÊt « nhiÔm tõ nh÷ng nguån kh¸c nhau nhËp vμo bÇu dô (c¸c n¨m 1273, 1306, 1533) cÊm ®èt than, nh−ng bÇu kh«ng kh«ng khÝ thμnh phè kÕt hîp víi sù biÕn ®æi c¸c tÝnh chÊt cña khÝ Lu©n ®«n vÉn tiÕp tôc « nhiÔm. N¨m 1661, nhμ tù nhiªn häc bÒ mÆt ®Êt (®é gå ghÒ, ®é dÉn nhiÖt, albe®«...) vμ nh÷ng nguån næi tiÕng ng−êi Anh ®· viÕt: “Trong khi t¹i tÊt c¶ nh÷ng n¬i nhiÖt trùc tiÕp táa ra, cã ¶nh h−ëng ng−îc m¹nh mÏ tíi chÕ ®é kh¸c, kh«ng khÝ trong s¹ch, th× mμn m©y x¸m ng¾t l¬ löng trªn vi khÝ hËu vμ tiÓu khÝ hËu cña thμnh phè vμ vïng ngo¹i « cña bÇu trêi Lu©n ®«n, MÆt Trêi khã mμ le lãi trªn thμnh phè: nã. D−íi t¸c ®éng cña nh÷ng nh©n tè nμy, trong thμnh phè ®· Ng−êi l÷ hμnh tíi ®©y sau nhiÒu dÆm ®−êng khã mμ nhËn ra diÔn ra nh÷ng biÕn ®æi nhÊt ®Þnh trong c¸c tr−êng nhiÖt ®é vμ thμnh phè ngoμi nh÷ng mïi vμ mïi”. ®é Èm kh«ng khÝ, tèc ®é giã, bøc x¹, tÇm nh×n xa, l−îng m©y, NÕu nh− ë kØ nguyªn tr−íc c«ng nghiÖp, chØ mét sè Ýt thμnh ®iÒu kiÖn thμnh t¹o m©y vμ s−¬ng mï (®−îc nhËn thÊy kh«ng phè lín nhÊt bÞ « nhiÔm, th× b¾t ®Çu tõ thÕ kØ tr−íc, nh÷ng chØ theo d÷ kiÖn quan tr¾c b»ng dông cô, mμ nhiÒu khi b»ng thμnh phè nh− vËy trë nªn ngμy cμng nhiÒu. Ngμy nay, ë tÊt c¶ 91 92
nhiÖt ®é ΔT − ®é kh¸c biÖt vÒ mÊt nhiÖt bøc x¹ bëi mÆt ®Êt quan s¸t chñ quan). Ta sÏ ph©n tÝch c¸c kÕt qu¶ quan tr¾c vμ gi¶i thÝch nh÷ng nhiÔu ®éng trong c¸c tr−êng yÕu tè khÝ t−îng trong thμnh phè vμ ë ngo¹i «. §iÒu lý thó lμ chØ dÉn cña Renaut so víi vïng tù nhiªn bao quanh (n¬i kh«ng bÞ « nhiÔm bëi c¸c cho thÊy r»ng ë vïng n«ng th«n sè ngμy víi nhiÖt ®é d−íi kh«ng t¹p chÊt nh©n sinh). ®é lín h¬n 40 % so víi c¸c vïng ngo¹i « Pari. Trong h¬n 100 n¨m qua (sau c¸c c«ng tr×nh tiÒn bèi cña Howard vμ Renaut), ng−êi ta ®· kh¶o s¸t kh¸ kÜ chÕ ®é khÝ 5.2. NhiÖt ®é kh«ng khÝ. §¶o nhiÖt t−îng vμ khÝ hËu nhiÒu thμnh phè trªn tÊt c¶ c¸c lôc ®Þa (trªn Sù kh¸c biÖt cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong thμnh phè víi c¬ së ph©n tÝch sè liÖu quan tr¾c hμng ngμy t¹i c¸c ®μi tr¹m, nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë c¸c vïng ngo¹i « cã lÏ do mét nhμ khoa häc th¸p v« tuyÕn truyÒn h×nh vμ cét quan tr¾c; b»ng c¸ch tiÕn ng−êi Anh Look Howard nhËn thÊy lÇn ®Çu tiªn n¨m 1820. ¤ng hμnh ®o mÆt réng chuyªn ®Ò, quan tr¾c m¸y bay, vÖ tinh...). nμy ®· viÕt cuèn s¸ch ®Çu tiªn vÒ khÝ hËu thμnh phè. Theo sè Chóng t«i sÏ dÉn ra mét sè kÕt qu¶ quan träng nhÊt. liÖu quan tr¾c c¸c n¨m 1807−1816, «ng ®· x¸c ®Þnh ®−îc r»ng Thùc tÕ trong tÊt c¶ nh÷ng thμnh phè (lín vμ nhá) quan s¸t hiÖu sè gi÷a nhiÖt ®é kh«ng khÝ trung b×nh th¸ng ( ΔT ) ë Lu©n thÊy xu thÕ t¨ng nhiÖt ®é kh«ng khÝ so víi c¸c vïng ngo¹i «. ë ®«n vμ c¸c vïng ngo¹i « dao ®éng gi÷a 1,2 oC (th¸ng 11; c¸c Pari, c¸c nhiÖt ®é tèi cao (ban ngμy) trong thêi kú 1891−1968 ®· th¸ng 9 vμ 1 còng cã c¸c gi¸ trÞ gÇn nh− vËy) vμ 0,27 oC (th¸ng t¨ng 0,011 oC/n¨m, cßn c¸c nhiÖt ®é tèi thÊp (ban ®ªm) t¨ng 5). HiÖu nμy lín h¬n vμo ban ®ªm (gÇn 2 oC), cßn ban ngμy, theo 0,019 oC/n¨m. d÷ liÖu cña Howard, trong thμnh phè l¹nh h¬n so víi ë ngo¹i « ë NhËt B¶n, xu thÕ nhiÖt ®é trong thêi kú 30 n¨m kho¶ng 0,2 oC. (1936−1965) b»ng 0,03 oC/n¨m t¹i ba thμnh phè lín ph¸t triÓn Víi mét thñ ®« kh¸c ë ch©u ¢u − Pari − nh÷ng dÉn liÖu vÒ nhanh vμ chØ b»ng 0,01 oC/n¨m t¹i ba thμnh phè nhá. Theo sè chÕ ®é nhiÖt chØ ®−îc c«ng bè vμo n¨m 1868. Renaut ®· viÕt: “... liÖu quan tr¾c t¹i n¨m thμnh phè cña Mü thêi kú 1895−1955, xu trong bÇu khÝ quyÓn mï khãi vμ amiac nμy, nhiÖt ®é kh«ng khÝ thÕ nhiÖt ®é ®Òu mang dÊu d−¬ng. Tuy nhiªn, cÇn nhÊn m¹nh ch¾c ph¶i cao h¬n so víi c¸c lμng quª xung quanh Pari”. Theo sè (vμ ®iÒu nμy rÊt quan träng ®Ó ph¸t hiÖn nguyªn nh©n t¨ng liÖu cña «ng, gi¸ trÞ trung b×nh ΔT gÇn b»ng 1 oC. Renaut lÇn nhiÖt ®é) r»ng sù t¨ng nhiÖt ®é rÊt kh¸c nhau trong c¸c mïa, cô ®Çu tiªn ®· nhËn ra r»ng “c¸c thμnh phè lμ tr¬n biÕn tr×nh thÓ lμ mïa hÌ xu thÕ lín h¬n ®¸ng kÓ (2−3 lÇn) so víi mïa ®«ng. nhiÖt ®é, lμm gi¶m biªn ®é dao ®éng nhiÖt ®é, ®Æc biÖt lμ nh÷ng ThËt vËy, t¹i Klivland (bang Ohio) trong thêi kú 1895−1941, nhiÖt ®é cao nhÊt. HiÖu øng nμy dÔ nhËn thÊy nhÊt trong thêi nhiÖt ®é ®· t¨ng 0,028 oC/n¨m vμo mïa hÌ vμ chØ 0,010 oC/n¨m gian gi¸ l¹nh buæi chiÒu cña ngμy thêi tiÕt lÆng giã quang m©y, vμo mïa ®«ng; t¹i Boston (bang Massachusets), thêi kú nhÊt lμ khi cã khãi mï bao trïm thμnh phè”. §©y lμ mét nhËn 1895−1933, t¨ng 0,026 oC/n¨m vμo mïa ®«ng vμ 0,016 oC/n¨m xÐt rÊt quan träng, v× nã chØ ra nh©n tè chÝnh h×nh thμnh hiÖu vμo mïa hÌ; t¹i Washington vμ Baltimore (bang Virginia) − 93 94
Theo sè liÖu quan tr¾c nhiÒu n¨m (1881−1960), c¸c trÞ sè tuÇn tù t¨ng 0,024 vμ 0,017 oC/n¨m vμo mïa hÌ vμ t¨ng kh«ng trung b×nh n¨m vμ trÞ sè cùc ®¹i cña nhiÖt ®é (oC) nh− sau: ®¸ng kÓ vμo mïa ®«ng. Nh÷ng sè liÖu nμy (còng nh− nhiÒu sè liÖu kh¸c sÏ dÉn d−íi NhiÖt ®é trung b×nh Cùc tiÓu Cùc ®¹i Vïng cña tuyÖt ®èi tuyÖt ®èi ®©y) mét c¸ch hoμn toμn thuyÕt phôc ®· b¸c bá quan ®iÓm cña thμnh phè N¨m Cùc tiÓu Cùc ®¹i c¸c nhμ nghiªn cøu cho r»ng ph¸t th¶i nhiÖt nh©n sinh ®ãng vai 3,6−3,8 −0,4 −47 R×a phÝa b¾c 8,0 37 trß chÝnh lμm t¨ng nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong thμnh phè (th−êng −40 Trung t©m 4,8 1,3 8,7 38 3,6−3,8 −45 c¸c nhμ nghiªn cøu nμy kh«ng dÉn ra c¸c ®¸nh gi¸ ®Þnh l−îng). R×a phÝa nam 0,1 7,7 37 MÆc dï nh÷ng ph¸t th¶i nμy trong mïa s−ëi Êm (mïa ®«ng) lín Nh− vËy, trung b×nh trong n¨m nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë trung h¬n nhiÒu so víi mïa hÌ, song xu thÕ nhiÖt ®é mïa ®«ng nhá t©m Matxc¬va kho¶ng 1 oC cao h¬n c¸c vïng r×a. Kh¸c biÖt vÒ h¬n nhiÒu so víi xu thÕ mïa hÌ. c¸c nhiÖt ®é cùc tiÓu ®Æc biÖt lín − hiÖu sè ®¹t tíi 7 oC. Theo sè Ta dõng l¹i ph©n tÝch chi tiÕt h¬n vÒ nhiÖt ®é kh«ng khÝ liÖu quan tr¾c t¹i 14 tr¹m cña Matxc¬va vμ tØnh Matxc¬va c¸c thμnh phè Tt p vμ c¸c vïng ngo¹i « Tn o vμ hiÖu sè n¨m 1946−1965, nhiÖt ®é n¨m trung b×nh cña kh«ng khÝ ë Loxinoostrovskaia vμ Tushino thÊp h¬n 1,0 oC so víi ë trung ΔT = Tt p − Tn o t©m Matxc¬va (kh¸ch s¹n “Banchuk”, gÇn §μi khÝ t−îng thñy cña c¸c nhiÖt ®é t¹i hai thμnh phè lín nhÊt vμ ®−îc kh¶o s¸t v¨n Matxc¬va), ë Izmailovo thÊp h¬n 1,4 oC vμ ë Nhemchinovka ®Çy ®ñ nhÊt cña Liªn X« − Matxc¬va vμ Lªningrat. vμ Lªnino−§achnoie thÊp h¬n 1,5 oC. Cã thÓ nhËn thÊy r»ng hiÖu c¸c nhiÖt ®é kh«ng khÝ trung b×nh th¸ng gi÷a trung t©m C¶ sè liÖu nhiÒu n¨m (khÝ hËu), lÉn sè liÖu quan tr¾c Matxc¬va vμ c¸c vïng ngo¹i « trong th¸ng b¶y ®Òu lín h¬n chuyªn ®Ò (quan tr¾c mÆt réng), cho thÊy r»ng nhiÖt ®é kh«ng trong th¸ng giªng (0,4−0,5 oC nÕu so víi Tushino vμ khÝ trong thμnh phè lín cã thÓ kh¸c biÖt nhiÒu so víi nhiÖt ®é Lªnino−§achnoie). kh«ng khÝ ë ngo¹i « thμnh phè. HiÖu ΔT th−êng xuyªn nhÊt lμ Chóng t«i sÏ ®−a thªm dÉn liÖu vÒ sè ngμy víi nhiÖt ®é mang dÊu d−¬ng (thμnh phè Êm h¬n ngo¹i «). Bªn trong thμnh thÊp h¬n c¸c gi¸ trÞ ®· nªu theo sè liÖu quan tr¾c t¹i c¸c tr¹m phè, nhiÖt ®é kh«ng khÝ (t¹i mùc 2 m) t¹i cïng mét thêi ®iÓm §μi khÝ t−îng thñy v¨n Matxc¬va (§KTTVM, trung t©m còng cã thÓ biÕn ®æi trong ph¹m vi kh¸ réng. Th«ng th−êng, Matxc¬va) vμ ViÖn kinh tÕ n«ng nghiÖp mang tªn Timiriazev nh÷ng gi¸ trÞ nhiÖt ®é cao nhÊt quan s¸t thÊy ë phÇn trung t©m (VKTNN, r×a phÝa b¾c Matxc¬va): thμnh phè, cßn trªn h−íng ra phÝa r×a, nhiÖt ®é gi¶m (c¸c ®−êng ®¼ng trÞ hiÖu nhiÖt ®é thùc tÕ song song víi ranh giíi ngoμi cña
Tæng cña c¸c nhiÖt ®é trung b×nh ngμy t¹i c¸c tr¹m nμy lμ (HVKTNN), ®· nhËn ®−îc ph−¬ng tr×nh håi quy nh− sau cho ®é dμi thêi kú kh«ng l¹nh t t − t x (tÝnh bμng ngμy): nh− sau: t t − t x = 144 + 1,501 ( N − 1927) , 10 >15 trong ®ã N − n¨m cÇn x¸c ®Þnh t t − t x . Theo ph−¬ng tr×nh nμy, − −780 −910 2550 2260 2205 1645 §KTTVM §KTTVM −350 −925 −1035 2470 2365 2055 1320 HVKTNN HVKTNN thêi kú kh«ng l¹nh trong 50 n¨m ®· t¨ng lªn 75 ngμy (tõ 144 ngμy trong n¨m 1927 ®Õn 219 ngμy trong n¨m 1977). Tuy C¸c nhiÖt ®é trung b×nh tÝnh theo tõng thËp niªn trong thêi nhiªn, v× c¸c ®é lÖch b×nh ph−¬ng trung b×nh cña c¸c ngμy t x vμ kú 1879−1975 ë Matxc¬va (HVKTNN) liªn tôc t¨ng (ngo¹i trõ c¸c n¨m 1906−1915), trung b×nh 0,2 oC/10 n¨m (sau 100 n¨m− t t kh¸ lín (b»ng 12 vμ 10 ngμy), nªn trong mçi n¨m cô thÓ cã t¨ng 2 oC). Sù t¨ng nhiÖt ®é râ nhÊt (0,5 oC) ®· diÔn ra trong c¸c thÓ cã thiªn lÖch lín so víi gi¸ trÞ x¸c ®Þnh theo c¸c ph−¬ng n¨m 1966−1975. NhiÖt ®é trung b×nh (5,2 oC) cña thËp niªn nμy tr×nh håi quy (vμ thùc tÕ ®· quan tr¾c thÊy nh− vËy). v−ît trªn chuÈn nhiÒu n¨m (4,0 oC) lμ 1,2 oC. Kú 5 n¨m 1971−1975 còng tá ra Êm h¬n c¶: nhiÖt ®é trung b×nh cña nã B¶ng 5.1. C¸c gi¸ trÞ trung b×nh vμ cùc trÞ cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ (oC) trong mïa ®«ng (th¸ng 12−2) vμ mïa hÌ (th¸ng 6−8) 1970−1974 b»ng 5,7 oC, cßn n¨m 1975 lμ n¨m Êm nhÊt (nhiÖt ®é trung b×nh 6,7 oC) trong toμn thêi kú quan tr¾c ®· xÐt. NhiÖt ®é th¸ng Trung b×nh Cùc tiÓu Cùc ®¹i Cùc tiÓu Cùc ®¹i giªng trung b×nh trong c¸c n¨m 1879−1975 t¹i tr¹m HVKTNN ngμy trung b×nh trung b×nh tuyÖt ®èi tuyÖt ®èi §iÓm b»ng −10,2 oC, th¸ng b¶y 18,1 oC; Êm nhÊt lμ th¸ng giªng n¨m §«ng HÌ §«ng HÌ §«ng HÌ §«ng HÌ §«ng HÌ 1882 (−3,2 oC) vμ th¸ng b¶y n¨m 1938 (23,3 oC), cßn l¹nh nhÊt − th¸ng giªng n¨m 1883 (−21,6 oC) vμ th¸ng b¶y n¨m 1904 (14,6 −5,1 −7,7 −2,5 −27,0 Lªningrat 17,6 13,7 22,0 2,9 7,4 33,6 −6,6 −9,5 −3,9 −30,1 C). Cùc tiÓu tuyÖt ®èi (−42,2 oC) quan tr¾c ®−îc vμo ngμy Voeikovo 16,4 11,8 22,2 0,4 6,4 32,7 o −6,3 −9,4 −3,4 −32,3 −2,2 Sosnovo 16,0 10,5 21,4 6,3 32,7 17/1/1940, cùc ®¹i tuyÖt ®èi (36,8 oC) − ngμy 7/8/1920. −7,0 −10,4 −3,7 −36,7 −1,0 Belogorka 16,2 10,6 22,0 7,2 33,5 Nh÷ng sè liÖu nμy còng nh− nh÷ng sè liÖu ®· dÉn ë trªn vÒ −7,1 −9,6 −4,2 −33,1 Volkhov 16,5 10,9 21,9 0,0 6,5 33,8 hiÖu sè ΔT ë Matxc¬va chøng tá r»ng, trong sù h×nh thμnh ®¶o Quan tr¾c thêi tiÕt hÖ thèng vμ dμi nhÊt ë Liªn X« ®−îc nhiÖt, ph¸t th¶i nhiÖt nh©n sinh kh«ng gi÷ vai trß quyÕt ®Þnh thùc hiÖn t¹i Lªningrat: tõ n¨m 1749. MÆc dï tr¹m khÝ t−îng (nh− ®iÒu nμy ®−îc nªu ra trong nhiÒu s¸ch chuyªn kh¶o vμ bμi ®· di chuyÓn mét sè lÇn, nh−ng trong tÊt c¶ c¸c thêi kú ®Òu b¸o), v× vμo mïa ®«ng ph¸t th¶i lo¹i nμy lín h¬n nhiÒu so víi n»m kh«ng xa trung t©m thμnh phè. HiÖn nay, tr¹m nμy n»m mïa hÌ (trong khi ®ã th× t¨ng nhiÖt ®é vμ gi¸ trÞ ΔT vμo mïa hÌ trªn vïng Petrogratskaia, trªn bê s«ng TiÓu Nheva. C¸c tr¹m lín h¬n so víi mïa ®«ng). ngo¹i vi lμ nh÷ng ®iÓm c¸ch Lªningrat 80−100 km (ngo¹i trõ V× nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë thμnh phè ®¬n ®iÖu t¨ng lªn, ng−êi tr¹m Voeikovo, n»m c¸ch trung t©m Lªningrat kho¶ng 20 km). ta quan s¸t thÊy sù dÞch chuyÓn c¸c ngμy tiÓu hμn cuèi xu©n Theo d÷ liÖu trung b×nh nhiÒu n¨m (khÝ hËu), c¸c nhiÖt ®é ( t x ) vμ ®Çu thu ( t t ). Theo c¸c d÷ liÖu quan tr¾c ë Matxc¬va trung b×nh, cùc ®¹i vμ cùc tiÓu ngμy ë Lªningrat cao h¬n so víi 97 98
c¸c vïng ngo¹i vi 1−2 oC nÕu xÐt vÒ trung b×nh c¶ n¨m còng Nh÷ng sè liÖu nμy kh¼ng ®Þnh kÕt luËn ®· nªu ra ë trªn vÒ nh− trong c¸c mïa kh¸c nhau. vai trß thø yÕu (chø kh«ng ph¶i quyÕt ®Þnh) cña ph¸t th¶i nhiÖt trùc tiÕp trong sù h×nh thμnh hiÖu sè ΔT : bëi v× c«ng nghiÖp vμ §èi víi Lªningrat, ®· tiÕn hμnh nghiªn cøu tØ mØ nhÊt vÒ nhÊt lμ giao th«ng vËn t¶i, ph¸t th¶i nhiÖt vμo ban ngμy nhiÒu hiÖu sè ΔT cña c¸c nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong thμnh phè vμ ë c¸c h¬n ®¸ng kÓ so víi ban ®ªm, vμ tØ phÇn ®ãng gãp cña c¸c d¹ng vïng ngo¹i vi. Ngoμi nh÷ng gi¸ trÞ trung b×nh (b¶ng 5.1), ®· ph¸t th¶i nμy cã tÝnh chÊt quyÕt ®Þnh, nªn lÏ ra hiÖu ΔT ban nghiªn cøu biÕn tr×nh ngμy cña hiÖu ΔT (b¶ng 5.2) vμ lÇn ®Çu ngμy ph¶i lín h¬n nhiÒu so víi ban ®ªm (thùc tÕ th× ng−îc l¹i). tiªn x©y dùng hμm ph©n bè cña hiÖu nμy (h×nh 5.1). Theo sè liÖu b¶ng 5.2, c¸c gi¸ trÞ ΔT lín nhÊt ®¹t ®−îc vμo ban ®ªm vμ c¸c giê s¸ng sím, cßn nhá nhÊt − ban ngμy. Biªn ®é ngμy cña ΔT lín (h¬n 2 oC) vμo mïa hÌ vμ nhá h¬n nhiÒu vμo mïa ®«ng (0,5−1,0 oC). B¶ng 5.2. BiÕn tr×nh ngμy cña hiÖu ΔT (oC) trung b×nh theo mïa ®«ng vμ mïa hÌ trong c¸c n¨m 1970−1974 TÊt c¶ Voeikovo Sosnovo Belogorka Volkhov Thêi gian, c¸c ®iÓm giê §«ng HÌ §«ng HÌ §«ng HÌ §«ng HÌ §«ng HÌ 00 1,3 1,6 1,2 2,7 2,0 2,5 2,0 2,2 1,5 2,2 03 1,2 1,9 1,1 3,0 2,0 3,1 1,9 2,7 1,5 2,7 06 1,4 1,6 0,9 2,4 1,9 2,8 2,1 2,0 1,5 2,2 H×nh 5.1. MËt ®é ph©n bè (a) vμ hμm ph©n bè (b) cña hiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ ΔT ë Lªningrat vμ c¸c vïng ngo¹i vi thêi kú 1970−1974 09 1,4 0,8 1,2 0,7 1,9 1,2 2,2 0,6 1,6 0,8 12 1,2 0,7 1,0 0,7 1,5 0,5 1,7 0,1 1,3 0,5 Trªn h×nh 5.1 biÓu diÔn mËt ®é vμ hμm ph©n bè hiÖu ΔT (c¸c tËp mÉu gåm 17 366 hiÖu ΔT mïa ®«ng vμ 14 720 − mïa 15 1,1 0,5 0,8 0,8 1,0 0,3 1,4 0,1 1,0 0,4 hÌ), cho thÊy r»ng ΔT ë thμnh phè lín biÕn thiªn trong ph¹m vi 18 1,3 0,9 1,1 0,7 1,5 0,2 1,6 0,3 1,4 0,5 rÊt réng: c¸c trÞ sè cùc h¹n cña ΔT tr¶i ra trªn kho¶ng gi÷a 16 21 1,5 1,5 1,2 1,3 2,0 0,8 2,0 1,0 1,6 1,1 vμ −9 oC vμo mïa ®«ng vμ gi÷a 11 vμ −11 oC vμo mïa hÌ. MËt ®é ph©n bè ( P ) cña ΔT ®¹t cùc ®¹i (gi¸ trÞ mèt) b»ng 34 % t¹i 1 oC Ghi chó: Trong hai cét cuèi cïng dÉn c¸c gi¸ trÞ ΔT gi÷a nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë Lªningrat vμ nhiÖt ®é lÊy trung b×nh theo tÊt c¶ c¸c ®iÓm ngo¹i vi. vμo mïa ®«ng vμ 26 % vμo mïa hÌ, tuÇn tù trªn d¶i 0÷1 vμ 1÷2 C. VÒ c¸c phÝa ΔT lín h¬n vμ bÐ h¬n kÓ tõ c¸c d¶i nμy, mËt ®é o 99 100
P ®¬n ®iÖu gi¶m − gi¶m nhanh h¬n víi ΔT < 0 vμ chËm h¬n víi L−îng m©y tÇng d−íi (cÊp) ΔT > 0 . Ph©n tÝch c¸c sè liÖu trong c¸c thêi h¹n kh¸c nhau ®· 0−2 3−8 9 −10 cho thÊy r»ng, mËt ®é P ban ®ªm (03 giê) ®¹t cùc ®¹i trªn d¶i Ban ®ªm 2,8 2,0 1,4 2÷3 oC, chiÒu vμ tèi (18, 21 vμ 00 giê) vμ s¸ng sím (06 giê) − Ban ngμy 0,8 0,6 1,2 trªn d¶i 1÷2 oC, cßn ban ngμy (09, 12 vμ 15 giê) d¶i nμy dÞch C¶ ngμy 2,0 1,1 1,3 chuyÓn tíi 0÷1 oC, tøc mËt ®é ph©n bè còng chØ ra r»ng ban ®ªm Sè tr−êng hîp trong ngμy 1492 399 381 ΔT lín h¬n ban ngμy. Nh÷ng kh¸c biÖt trong nhiÖt ®é kh«ng khÝ quan tr¾c ®−îc Hμm ph©n bè F (ΔT ≤ X ) cña hiÖu ΔT , ®−îc biÓu diÔn trªn kh«ng nh÷ng gi÷a thμnh phè vμ c¸c vïng ngo¹i vi cña nã, mμ h×nh 5.1, cho thÊy r»ng kh«ng ph¶i trong mäi tr−êng hîp thμnh cßn gi÷a c¸c ®iÓm n»m bªn trong thμnh phè. ë Lªningrat, trong phè ®Òu Êm h¬n c¸c vïng ngo¹i vi cña m×nh. Theo sè liÖu quan vßng 15−20 n¨m gÇn ®©y ®· nhiÒu lÇn tiÕn hμnh quan tr¾c mÆt tr¾c thêi kú 1970−1974, Lªningrat Êm h¬n c¸c vïng ngo¹i vi víi réng vi m« gåm ®o nhiÖt ®é vμ ®é Èm kh«ng khÝ, tèc ®é giã, bøc 83 % vμo mïa ®«ng vμ víi 80 % vμo mïa hÌ. Ta ®Ó ý r»ng x¸c x¹ vμ c¸c yÕu tè khÝ t−îng kh¸c t¹i nhiÒu ®Þa ®iÓm trong thμnh suÊt cña t×nh huèng thμnh phè l¹nh h¬n c¸c vïng ngo¹i vi phè (tõ 10−15 ®Õn 30−40). kh«ng h¼n ®· nhá (gÇn 20 %) ®Õn møc kh«ng tÝnh tíi khi gi¶i B¶ng 5.3. C¸c gi¸ trÞ trung b×nh cña hiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ (oC) ë Lªningrat thÝch c¸c nguyªn nh©n biÕn ®æi khÝ hËu thμnh phè. Thμnh phè vμ ë s©n bay Pulkovo trong c¸c kiÓu thêi tiÕt kh¸c nhau Êm h¬n c¸c vïng ngo¹i vi th−êng x¶y ra ban ®ªm h¬n lμ ban ngμy. ThËt vËy, c¸c gi¸ trÞ ΔT ≥ 0 oC vμo mïa hÌ lóc 00 vμ 03 giê Thêi h¹n, giê Thêi h¹n, giê KiÓu gÆp 93 % tr−êng hîp, cßn lóc 12, 15 vμ 18 giê chØ 64−68 %. Sù thêi tiÕt 3 6 12 15 3 6 12 15 hiÖn diÖn c¸c hiÖu ΔT ©m ë sè lín c¸c tr−êng hîp (trung b×nh Q M − LG 2,1 2,7 2,1 1,7 2,9 2,3 0,2 0,5 gÇn 20 %) chØ ra ®Æc biÖt râ r»ng trong sù h×nh thμnh ®¶o nhiÖt Q M − GN 1,6 1,3 0,9 0,4 3,0 1,5 0,0 0,0 vai trß quyÕt ®Þnh thuéc vÒ c¸c nh©n tè khÝ t−îng. QM − G M −0,7 −0,1 − − − −1,3 2,4 1,0 HiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë Lªningrat vμ ë s©n bay Pulkovo T§ − L G 2,2 0,3 1,3 1,0 2,3 2,0 0,2 0,6 cã gi¸ trÞ lín nhÊt trong thêi tiÕt quang m©y lÆng giã vμo c¸c giê T§ − G N −0,2 ban ®ªm (b¶ng 5.3), khi ®ã hiÖu nμy ®¹t 2−3 oC. Khi t¨ng l−îng 1,0 0,7 0,2 2,1 2,0 0,1 0,3 m©y vμ vËn tèc giã, ΔT th−êng gi¶m. Mïa hÌ vμo c¸c giê ban T§ − G M − − − − − 0,7 0,3 1,1 ngμy ΔT trong mäi kiÓu thêi tiÕt ®Òu kh«ng v−ît qu¸ vμi phÇn MM − L G 0,8 0,9 0,6 0,6 1,1 0,9 0,1 0,0 m−êi ®é b¸ch ph©n. MM − G N −0,3 0,4 0,5 0,4 0,2 1,2 1,1 0,0 MM − G M −0,1 − −0,6 −0,1 Phô thuéc cña hiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë Lªningrat vμ ë 0,1 0,4 0,6 0,9 Sosnovo mïa hÌ vμo l−îng m©y ®−îc ®Æc tr−ng b»ng nh÷ng sè Ghi chó: ë ®©y LG − lÆng giã (tèc ®é giã d−íi 1 m/s), GN − giã nhÑ (2 − 5 m/s), liÖu sau ®©y: GM − giã m¹nh (h¬n 5 m/s), QM − quang m©y, T§ − m©y thay ®æi, MM − mï trêi. 101 102
m) nhiÖt ®é ë Matxc¬va cao h¬n ë Obnhinsk tíi 2−3,5 oC. Víi ®é cao c¸c trÞ sè ΔT gi¶m, nh−ng sau khi ®¹t cùc tiÓu ë ®é cao 100 − 200 m th× l¹i b¾t ®Çu t¨ng chËm ®Õn 1 − 1,5 oC t¹i ®é cao 200 − 250 m (h×nh 5.3). giê H×nh 5.2. BiÕn tr×nh ngμy cña hiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë Matxc¬va vμ Obnhinsk, mùc 15 m: ngμy 9−11/8 (1), 23−25/8 (2), 6−8/9 (3) n¨m 1972 Mïa hÌ, trong thêi tiÕt lÆng giã quang m©y, buæi s¸ng vμ ban tr−a, phÇn trung t©m thμnh phè Êm h¬n vïng ven bê vÞnh PhÇn Lan (ë vïng Lix−i Nos vμ Lomonosov) tíi 2−3 oC vμ Êm h¬n phÇn cßn l¹i cña thμnh phè vμ l©n cËn tíi 1,0−1,5 oC. §é Èm t−¬ng ®èi ë trung t©m thμnh phè trong c¶ ngμy thÊp h¬n c¸c vïng ngo¹i vi lμ 15−20 %. Trong thêi tiÕt m©y mï ΔT nhá h¬n nhiÒu. §é t−¬ng ph¶n nhiÖt ®é lín nhÊt gi÷a phÇn trung t©m thμnh phè vμ c¸c vïng kh¸c quan tr¾c thÊy vμo c¸c giê ban ®ªm vμ s¸ng sím mïa ®«ng, khi ®ã ΔT ®¹t 8−12 oC. H×nh 5.3. C¸c tr¾c diÖn th¼ng ®øng cña hiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ Ng−êi ta ®· thö so s¸nh c¸c gi¸ trÞ ΔT trong c¸c ngμy kh¸c ë Matxc¬va vμ Obnhinsk lÊy trung b×nh trong hai ngμy nhau cña tuÇn lÔ. ThÊy r»ng mïa ®«ng vμo ngμy chñ nhËt ΔT C¸c kÝ hiÖu qui −íc xem trªn h×nh 5.2 t¹i New−Havene vμ Baltimore (Mü) kho¶ng hai lÇn nhá h¬n so Theo sè liÖu quan tr¾c ë Lªningrat (th¸p v« tuyÕn truyÒn víi c¸c ngμy kh¸c trong tuÇn. Nh−ng vμo mïa hÌ, vμo ngμy chñ h×nh) vμ Voeikovo (th¸m kh«ng v« tuyÕn), hiÖu nhiÖt ®é kh«ng nhËt, ΔT thËm chÝ lín h¬n c¸c ngμy th−êng. Theo ph−¬ng khÝ mang dÊu d−¬ng cho tíi ®é cao kho¶ng 200 m vμ dÊu ©m − ë th¼ng ®øng, nhiÔu ®éng cña tr−êng nhiÖt ®é do thμnh phè g©y cao h¬n mùc nμy, ngoμi ra, ΔT khi ph©n tÇng æn ®Þnh lín h¬n nªn lan tíi ®é cao tõ vμi tr¨m mÐt tíi 1 − 2 km. nhiÒu so víi khi bÊt æn ®Þnh. C¸c trÞ sè ΔT (oC) trung b×nh t¹i BiÕn tr×nh ngμy cña hiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë Matxc¬va vμ c¸c ®é cao nh− sau: ë Obnhinsk vμ ph©n bè c¸c gi¸ trÞ trung b×nh cña ΔT theo sè §é cao, m . . . . . . . 2 25 132 164 232 269 liÖu ba lo¹t quan tr¾c ®ång bé hai ngμy ®ªm ®−îc biÓu diÔn trªn h×nh 5.2 vμ 5.3. Nh÷ng trÞ sè lín nhÊt cña ΔT ®¹t ®−îc vμo ban ΔT khi γ > γ a . . . . −0,8 −1,3 0,7 0,3 0,2 0,0 ®ªm, nhá nhÊt − ban ngμy (h×nh 5.2). ë gÇn mÆt ®Êt (t¹i mùc 15 khi γ < γ a . . . . QP − −0,9 −1,4 2,9 2,7 1,4 1,0 103 104
5.3. NghÞch nhiÖt chóng chñ yÕu ®−îc t¹o thμnh vμo ban ®ªm trong thêi tiÕt Ýt m©y vμ giã nhÑ (kh«ng qu¸ 5 m/s). D¹ng nghÞch nhiÖt n©ng cao Ph©n tÇng nghÞch nhiÖt (nhiÖt ®é trong mét líp nμo ®ã t¨ng h×nh thμnh ë vïng n«ng th«n hiÕm ¬n, chñ yÕu trong thêi tiÕt theo ®é cao) lμm suy yÕu ®Æc biÖt m¹nh sù trao ®æi rèi vμ do ®ã, m©y mï vμ tèc ®é giã võa ph¶i (2−10 m/s). sù vËn chuyÓn c¸c chÊt « nhiÔm tõ mÆt ®Êt vμ tõ líp s¸t mÆt §é dμy c¸c líp víi ph©n tÇng nghÞch biÕn ®æi trong ph¹m vi ®Êt lªn c¸c líp cao h¬n cña khÝ quyÓn. V× lý do ®ã, khi t¹o thμnh réng − tõ 30−50 ®Õn 500 m vμ h¬n; chªnh nhiÖt ®é t¹i c¸c biªn sù nghÞch nhiÖt, t¹p chÊt gia nhËp tõ c¸c nguån mÆt ®Êt sÏ bÞ trªn vμ d−íi − tõ vμi phÇn m−êi ®é ®Õn 10 oC vμ h¬n. gi÷ l¹i ë gÇn mÆt ®Êt vμ t¹o nªn nh÷ng møc « nhiÔm cao. V× Trong thμnh phè lín (Matxc¬va), ®é lÆp l¹i chung cña c¶ vËy, trong nh÷ng thËp niªn gÇn, ®©y ng−êi ta rÊt chó ý nghiªn hai d¹ng ph©n bè nghÞch còng cao (trung b×nh 57 % mét n¨m) cøu vÒ sù ph©n bè nghÞch nhiÖt ®é nh− lμ mét trong nh÷ng yÕu nh− ë vïng n«ng th«n (Obnhinsk). Tuy nhiªn, t−¬ng quan gi÷a tè khÝ t−îng tiÒm n¨ng g©y « nhiÔm quan träng nhÊt. Ng−êi ta c¸c d¹ng ph©n bè nghÞch ë Matxc¬va vμ ë Obnhinsk ®èi lËp chØ cã thÓ nghiªn cøu tØ mØ vÒ cÊu tróc líp khÝ quyÓn phÝa d−íi nhau: nÕu nh− ë Obnhinsk tØ phÇn d¹ng nghÞch nhiÖt s¸t ®Êt lμ ®é dμy 300−500 m tõ khi tæ chøc quan tr¾c trªn c¸c cét quan 38 % trong tæng sè quan tr¾c, d¹ng ph©n bè nghÞch n©ng cao − tr¾c khÝ t−îng cao ë Obnhinsk (tØnh Kaluga, ®é cao 301 m), ë 15 %, th× ë Matxc¬va, d¹ng nghÞch nhiÖt s¸t ®Êt quan s¸t ®−îc Ostankino (Matxc¬va, ®é cao 503 m), ë Lªningrat, Kiev vμ c¸c 13 %, d¹ng n©ng cao − 44 % tæng sè quan tr¾c. th¸p truyÒn h×nh kh¸c. Cã thÓ nhËn thÊy r»ng, tr−íc khi tæ Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n¨ng l−îng mùc mÆt ®Êt sau ®©y chøc nh÷ng quan tr¾c nμy, ®· cã mét ý kiÕn cho r»ng nghÞch cho phÐp gi¶i thÝch nh÷ng ®Æc ®iÓm trong ph©n bè th¼ng ®øng nhiÖt lμ hiÖn t−îng kh¸ hiÕm. cña nhiÖt ®é trong thμnh phè vμ ®ång thêi ph¸t hiÖn nh÷ng TÊt c¶ c¸c nghÞch nhiÖt ®−îc ph©n lo¹i thμnh nghÞch nhiÖt nh©n tè chÞu tr¸ch nhiÖm h×nh thμnh ®¶o nhiÖt: s¸t ®Êt (biªn d−íi trïng víi mÆt ®Êt) vμ nghÞch nhiÖt n©ng cao R = QT + LQ P + QM + Qa , (5.1) (biªn d−íi n»m t¹i mét ®é cao nμo ®ã). trong ®ã R = ( I + i ) (1 − r ) − B * − c©n b»ng bøc x¹ (ë ®©y I + i − Theo sè liÖu quan tr¾c ë Obnhinsk, ®©y ®−îc xem nh− tr¹m th«ng l−îng bøc x¹ tæng céng, r − albe®«, B * − ph¸t x¹ hiÖu ®¹i diÖn, n»m ë mét ®Þa ®iÓm më víi møc « nhiÔm kh«ng khÝ dông cña mÆt ®Êt, QT − th«ng l−îng hiÓn nhiÖt rèi, LQ P − th«ng kh«ng ®¸ng kÓ, ph©n bè nghÞch (dÞ th−êng) cña nhiÖt ®é theo ®é cao ®−îc quan tr¾c thÊy trong h¬n nöa sè tr−êng hîp (trung l−îng Èn nhiÖt, tøc nhiÖt l−îng mÊt do bèc h¬i n−íc tõ mÆt ®Êt, b×nh 53 % mét n¨m) vμ ph©n kh¸ ®Òu theo c¸c mïa trong n¨m: QP − th«ng l−îng h¬i n−íc rèi, L − nhiÖt l−îng hãa h¬i riªng, mïa ®«ng − 57 % tr−êng hîp, mïa xu©n − 53 % tr−êng hîp, QM − th«ng l−îng nhiÖt ph©n tö ®i vμo nÒn ®Êt, Qa − th«ng mïa hÌ − 47 % tr−êng hîp vμ mïa thu − 56 % tr−êng hîp. ë l−îng nhiÖt nh©n sinh g©y nªn bëi c¸c nguån kh¸c nhau, bao vïng n«ng th«n, thèng trÞ d¹ng nghÞch nhiÖt s¸t mÆt ®Êt (®é lÆp gåm c¸c qu¸ tr×nh trao ®æi chÊt cña ng−êi vμ ®éng vËt. l¹i cña chóng b»ng 38 %), mÊt nhiÖt bøc x¹ tõ mÆt ®Êt ®ãng vai Trong ph−¬ng tr×nh c©n b»ng (5.1), mçi th«ng l−îng trong trß quyÕt ®Þnh sù h×nh thμnh d¹ng nghÞch nhiÖt nμy. V× vËy, thμnh phè kh¸c nhiÒu so víi mçi th«ng l−îng t−¬ng øng ë vïng 105 106
trong ®ã γ = −∂T / ∂ z − gradient nhiÖt ®é theo ph−¬ng th¼ng n«ng th«n. ®øng, γ a ≈ 1 oC/100 m − gradient ®o¹n nhiÖt kh«, k z − hÖ sè rèi, §ã tr−íc hÕt lμ do sù « nhiÔm kh«ng khÝ thμnh phè bëi c¸c ρ − mËt ®é kh«ng khÝ, c p − nhiÖt dung riªng cña kh«ng khÝ. t¹p chÊt nh©n sinh cã ¶nh h−ëng tíi c¸c dßng bøc x¹ MÆt Trêi ( I + i ) vμ bøc x¹ hång ngo¹i ( B*) , vμ sù biÕn ®æi c¸c tÝnh chÊt bÒ Dùa trªn ph−¬ng tr×nh (5.1), ta sÏ nhËn ®−îc biÓu thøc cho mÆt ®Êt. Trong thμnh phè, tham sè gå ghÒ lín h¬n ®¸ng kÓ: tïy gradient nhiÖt ®é th¼ng ®øng ë l©n cËn mÆt ®Êt thuéc vμo ®é cao c¸c tßa nhμ vμ mËt ®é c¸c c«ng tr×nh, nã biÕn L ∂q QM R γ =γa + + − , (5.2) thiªn tõ 0,5 − 0,7 m tíi 3 − 5 m, trong khi ë vïng n«ng th«n lμ cp ∂ z cp ρ kz cp ρ kz 10 −3 − 10 −1 m. Albe®« (r ) cña c¸c thμnh phè nhá h¬n so víi vïng ë ®©y q − tØ phÇn khèi l−îng h¬i n−íc. n«ng th«n 4 − 6 %, vÝ dô ë Saint−Louise, Mü, albe®o gÇn 11 %, Ban ®ªm, khi R = − B* < 0 , ë c¸c vïng ngo¹i vi sÏ t¹o ra cßn c¸c vïng ngo¹i vi 16 %. Mïa ®«ng vμ ®Çu mïa xu©n ë c¸c vÜ nh÷ng ®iÒu kiÖn ®Ó h×nh thμnh nghÞch nhiÖt s¸t mÆt ®Êt ( γ < 0 ) ®é trung b×nh vμ cao, sù « nhiÔm vμ thu gom tuyÕt trong c¸c thμnh phè cã ¶nh h−ëng ®Æc biÖt m¹nh lμm gi¶m r . C¸c dßng cã nguån gèc bøc x¹ (l−îng mÊt nhiÖt bøc x¹ bëi mÆt ®Êt gi÷ vai Èn nhiÖt rèi ( LQ P ) vμ dßng ®i vμo nÒn ®Êt ( QM ) rÊt kh¸c nhau trß chñ yÕu). Cïng thêi gian ®ã, trong thμnh phè, do ¶nh h−ëng gi÷a thμnh phè vμ vïng ngo¹i vi. Theo sè liÖu quan tr¾c ë cña dßng ph¸t x¹ ng−îc l¹i cña khÝ quyÓn t¨ng lªn, bëi v× cã Columbia (Mü) vμo mét trong nh÷ng ngμy kh«ng m©y mïa h¹, nhiÒu t¹p chÊt vμ h¬i n−íc ®−îc t¹o thμnh khi ®èt c¸c d¹ng víi tèc ®é giã d−íi 3 m/s, c¸c dßng LQ P trong thμnh phè vμ ë nhiªn liÖu, bøc x¹ hiÖu dông sÏ nhá h¬n nhiÒu so víi ë c¸c vïng ngo¹i vi. V× ban ®ªm dßng h−íng tõ trong nÒn ®Êt lªn bÒ mÆt ngo¹i vi tuÇn tù b»ng 0,1 vμ 2,04 W/m2, QM : 4,53 vμ 1,67 W/m2; ®Êt, mμ vÒ trÞ tuyÖt ®èi th× dßng nμy trong thμnh phè lín h¬n so vμo ®ªm kh«ng m©y trong thμnh phè LQ P vμ QM lμ 0,07 vμ víi vïng ngo¹i vi, tõ quan hÖ (5.2) suy ra r»ng: ban ®ªm, ë l©n −1,40 W/m2, ë ngo¹i vi: −0,07 vμ −0,91 W/m2. C¸c dßng mang cËn mÆt ®Êt trong thμnh phè, x¸c suÊt gi¸ trÞ γ mang dÊu dÊu d−¬ng nÕu chóng h−íng lªn tõ mÆt ph©n c¸ch gi÷a khÝ d−¬ng sÏ lín h¬n ( γ > 0 ). §iÒu nμy cã nghÜa lμ, nhiÖt ®é ë líp s¸t quyÓn vμ ®Êt. NhËn thÊy r»ng albe®« mÆt ®Êt trong khi tiÕn ®Êt gi¶m theo ®é cao, vμ nghÞch nhiÖt ®−îc n©ng lªn tíi mét ®é hμnh thÝ nghiÖm nμy b»ng 25 % ë c¸c vïng ngo¹i vi vμ chØ b»ng cao nμo ®ã phÝa trªn mÆt ®Êt (h×nh 5.4). Nh÷ng lËp luËn ®Þnh 5 % trong thμnh phè. tÝnh nμy còng nh− nh÷ng ®¸nh gi¸ ®Þnh l−îng dÉn tíi kÕt luËn Dßng nhiÖt l−îng nh©n sinh ( Qa ) trong ®¹i ®a sè c¸c thμnh vÒ vai trß quyÕt ®Þnh cña c¸c nh©n tè ®Þa vËt lý trong sù h×nh phè cña hμnh tinh kh«ng v−ît qu¸ 10 % l−îng bøc x¹ tíi tõ MÆt thμnh ®¶o nhiÖt. Ban ®ªm, vμ vμo mïa ®«ng − víi trÞ sè R ©m − Trêi, dßng nhiÖt mÊt do bèc h¬i vμ dßng nhiÖt ®i vμo ®Êt. trong vßng phÇn lín thêi gian trong ngμy, ph¸t x¹ hiÖu dông Ta sÏ lîi dông biÓu thøc quen thuéc cho th«ng l−îng hiÓn ( B*) cña mÆt ®Êt gi÷ vai trß chÝnh. Ph©n bè nghÞch nhiÖt ®é ë nhiÖt rèi c¸c vïng ngo¹i vi thμnh phè cμng m¹nh, tøc gi¸ trÞ tuyÖt ®èi QT = −c p ρ k z (γ − γ a ) , γ ngo¹i vi cμng lín, th× ΔT cμng lín. Víi nh÷ng thμnh phè d©n c− 107 108
nhiÖt th× hiÖu ΔT sÏ triÖt tiªu. h¬n 2 triÖu ng−êi ®· thiÕt lËp ®−îc liªn hÖ t−¬ng quan ΔT = 2,6 − 1,2 γ ngo¹i vi , (5.3) Ng−êi ta ®· nhËn ®−îc nh÷ng gi¸ trÞ ng−ìng cña tèc ®é giã cho mét sè thμnh phè, khi giã v−ît qu¸ ng−ìng th× ΔT thùc tÕ trong ®ã hÖ sè t−¬ng quan gi÷a ΔT vμ γ b»ng −0,87 (ë ®©y ΔT b»ng kh«ng: tÝnh b»ng oC, γ ngo¹i vi − tÝnh b»ng oC/ 100 m). Lu©n Monrea Breme Hamilto Redding Ban ngμy, vai trß chÝnh lμ do sù gi¶m albe®« ë thμnh phè, ®«n l n n kÐo theo lμm t¨ng l−îng bøc x¹ hÊp thô tõ MÆt Trêi, ngoμi ra D©n sè, ngh×n 8500 2000 400 300 120 cßn lμ sù gi¶m mÊt nhiÖt cho bèc h¬i. ng−êi VËy nãi chung c¸c th«ng l−îng trong ph−¬ng tr×nh c©n 6−8 4−7 ung−ìng , m/s 12 11 8 b»ng (5.1), vμ cïng víi nã lμ gi¸ trÞ ΔT biÕn ®æi trong ph¹m vi §· nhËn ®−îc nh÷ng mèi liªn hÖ t−¬ng quan trùc tiÕp gi÷a rÊt réng. ΔT vμ d©n sè ( N ) cña thμnh phè: − ®èi víi B¾c Mü (18 thμnh phè): ΔTmax = 3,06 lg N − 6,79 ; − ®èi víi ch©u ¢u (11 thμnh phè): ΔTmax = 2,01 lg N − 4,06 . 5.4. Bøc x¹ Nh− ®· nhiÒu lÇn nªu râ, c¸c chÊt lμm « nhiÔm khÝ quyÓn thμnh phè cã ¶nh h−ëng m¹nh tíi c¸c dßng vμ nhËp l−îng bøc x¹ sãng ng¾n (cña MÆt Trêi) vμ sãng dμi (cña mÆt ®Êt), vμ kÕt côc − tíi c©n b»ng bøc x¹ cña mÆt ®Êt vμ líp khÝ quyÓn « nhiÔm. H×nh 5.4. S¬ ®å gi¶i thÝch sù h×nh thμnh hiÖu ΔT Theo sè liÖu quan tr¾c ë mét sè thμnh phè Trung ¢u, th«ng 1 − tr¾c diÖn th¼ng ®øng cña nhiÖt ®é ë vïng ngo¹i vi, 2 − trong thμnh phè l−îng bøc x¹ MÆt Trêi trong thμnh phè bÞ suy gi¶m so víi vïng n«ng th«n ngo¹i vi tíi 29−36 % khi ®é cao MÆt Trêi h⊕ = 10 o , tíi Tèc ®é giã cã ¶nh h−ëng lín tíi c¸c th«ng l−îng nhiÖt rèi. 20−26 % − khi h⊕ = 20 o , tíi 15−21 % − khi h⊕ = 30 o vμ tíi 14−16 Khi giã m¹nh lªn, nghÞch nhiÖt bÞ ph¸ hñy kh«ng chØ ë thμnh % − khi h⊕ = 40 o , ë ®©y con sè thø nhÊt øng víi mïa hÌ hoÆc phè mμ c¶ ë c¸c vïng ngo¹i vi. §ång thêi víi ph¸ hñy nghÞch 109 110
mïa xu©n, con sè thø hai øng víi mïa ®«ng, lóc kh«ng khÝ bÞ « bøc x¹ MÆt Trêi trùc x¹ vμ tæng céng ë Lªningrat nhá h¬n so víi nhiÔm m¹nh nhÊt. ë c¸c vïng ngo¹i vi. C¸c trÞ sè tæng trung b×nh cña bøc x¹ MÆt Trêi trùc x¹ ( I ' ) vμ tæng céng ( I '+i ) ®i tíi mÆt ph¼ng n»m ngang T¹i Keln − mét thμnh phè lín, bÞ « nhiÔm ë Céng hßa Liªn (triÖu J/m2) ë Lªningrat, Voeikovo vμ Nhikolaevskoie trong c¸c Bang §øc − dßng bøc x¹ tæng céng tíi mÆt ph¼ng vu«ng gãc, mïa nh− sau: trung b×nh n¨m b»ng 59 % so víi dßng trong khÝ quyÓn lý t−ëng Mïa ®«ng Mïa xu©n Mïa hÌ Mïa thu (kh« vμ s¹ch), dao ®éng trong n¨m tõ 44 % ë th¸ng 2 ®Õn 69 % ë th¸ng 6. Trong khi ®ã ë Trir¬ − mét thμnh phè kh«ng lín, Ýt «  I ' Δt nhiÔm cña Céng hßa Liªn bang §øc − dßng nμy b»ng 70 %, dao Lªningrat 17 549 843 134 ®éng gi÷a 60 % ë th¸ng 11 vμ 76 % ë th¸ng 4. T¹i Tokyo, dßng Voeikovo 29 582 871 142 bøc x¹ MÆt Trêi ®i tíi mÆt ®Êt nhá h¬n 12 − 30 % so víi dßng ë Nhikolaevskoie 37 562 859 159 vïng n«ng th«n. Trªn c¸c ®¶o n−íc Anh, dßng trùc x¹ MÆt Trêi  ( I '+i ) Δ t ë c¸c thμnh phè vÒ trung b×nh suy yÕu 38 %. Tuy nhiªn, trong Lªningrat 100 1085 1517 347 c¸c thμnh phè, dßng t¸n x¹ t¨ng m¹nh (trung b×nh 2,3 lÇn). KÕt Voeikovo 135 1166 1626 382 qu¶ lμ dßng bøc x¹ MÆt Trêi tæng céng trong c¸c thμnh phè vÒ Nhikolaevskoie 155 1152 1634 411 trung b×nh b»ng 82 % so víi dßng cùc tiÓu quan s¸t ®−îc trong cïng thêi gian ë vïng n«ng th«n. ë ®©y I ′ vμ i − c¸c dßng trùc x¹ vμ t¸n x¹ ®i tíi mÆt ph¼ng C¸c chÊt g©y « nhiÔm kh«ng nh÷ng lμm suy yÕu dßng bøc n»m ngang, Δ t − kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c lÇn ®o; phÐp tÝnh x¹ MÆt Trêi, mμ cßn lμm biÕn ®æi thμnh phÇn phæ cña dßng. tæng thùc hiÖn trªn toμn thêi kho¶ng cã ¸nh s¸ng trong ngμy. ThËt vËy, theo sè liÖu quan tr¾c, ë Pari, trong dßng bøc x¹ tæng Tõ nh÷ng sè liÖu ®· dÉn suy ra r»ng, so víi c¸c vïng ngo¹i céng, tØ phÇn cña bøc x¹ cùc tÝm lμ 0,3 % ë trung t©m vμ 3,0 % ë vi, c¸c dßng I ′ vμ I ′ + i ë Lªningrat bÞ suy gi¶m m¹nh vμo mïa ngo¹i «, cña bøc x¹ tia tÝm − tuÇn tù 2,5 vμ 5,0 %; trong khi ®ã ®«ng (víi nh÷ng ®é cao nhá cña MÆt Trêi) vμ bÞ suy gi¶m Ýt ¬n tØ phÇn cña tia nh×n thÊy (43 vμ 40 %) vμ hång ngo¹i (54 vμ 52 nhiÒu vμo mïa hÌ: tæng trùc x¹ ë Lªningrat chØ b»ng 59 vμ 46 % %) biÕn ®æi kh«ng nhiÒu. Cã thÓ nhËn xÐt r»ng, chØ cã Lu©n ®«n so víi c¸c tæng t−¬ng øng ë Voeikovo vμ Nhikolaevskoie vμo trong nh÷ng thËp niªn gÇn ®©y tr¹ng th¸i bÇu kh«ng khÝ ®· mïa ®«ng vμ ®¹t 96 vμ 98 % vμo mïa hÌ. ®−îc c¶i thiÖn vμ do ®ã, c¸c dßng tíi cña bøc x¹ MÆt Trêi vμ thêi V× c¸c t¹p chÊt hÊp thô, vμ theo ®Þnh luËt Kirkhoph, chóng gian cã ¸nh s¸ng MÆt Trêi ®· t¨ng lªn. ThËt vËy, vμo c¸c n¨m ph¸t ra bøc x¹ hång ngo¹i, nªn so víi c¸c vïng ngo¹i vi, trong 1958−1967 thêi gian nμy t¨ng 50−70 % so víi ë nh÷ng thËp niªn thμnh phè sÏ t¨ng l−îng ph¸t x¹ ng−îc l¹i cña khÝ quyÓn vμ do tr−íc ®ã, mïa xu©n vμ mïa thu t¨ng 15−25 %. ®ã, ph¸t x¹ hiÖu dông cña mÆt ®Êt gi¶m. C¸c trÞ sè trung b×nh ë Lªningrat vμ c¸c vïng ngo¹i vi, chÕ ®é bøc x¹ ®−îc ®Æc cña c¸c tæng (triÖu J/m2) ph¸t x¹ hiÖu dông cña mÆt ®Êt ë tr−ng b»ng nh÷ng sè liÖu lÊy trung b×nh trong nh÷ng n¨m Lªningrat vμ Voeikovo nh− sau: 1953−1976 nh− sau. Gièng nh− ë c¸c thμnh phè lín kh¸c, dßng 111 112
mïa xu©n−hÌ. §Æc biÖt vμo c¸c th¸ng chuyÓn tiÕp: th¸ng 3 vμ Mïa ®«ng Mïa xu©n Mïa hÌ Mïa thu th¸ng 4, khi ®ã trong thμnh phè Lªningrat nhiÒu khi kh«ng cßn Lªningrat 113 340 365 197 tuyÕt trªn c¸c ®−êng phè, v× vËy albe®« ë ®©y tuÇn tù 28 vμ 23 Voeikovo 125 360 432 210 % nhá h¬n so víi ë Nhikolaevskoie, bëi v× ë ngo¹i « trong th¸ng Tæng ph¸t x¹ hiÖu dông vμo mïa ®«ng ë Lªningrat b»ng 90 3 vμ th¸ng 4 th−êng vÉn cßn th¶m tuyÕt. % so víi ë Voeikovo, cßn mïa hÌ − b»ng 85 %. Gi¶i thÝch sù kh¸c KÕt qu¶ t¸c ®éng cuèi cïng tíi nhiÖt ®é kh«ng khÝ s¸t mÆt biÖt nμy rÊt khã, bëi v× ¶nh h−ëng tíi ph¸t x¹ hiÖu dông kh«ng ®Êt tïy thuéc vμo c©n b»ng bøc x¹ ( R ) cña bÒ mÆt ®Êt. C¸c gi¸ nh÷ng chØ cã c¸c t¹p chÊt, nång ®é cña chóng vμo mïa ®«ng lín trÞ trung b×nh mïa (kW/m2) ë ba ®Þa ®iÓm trªn nh− sau: h¬n vμo mïa hÌ, mμ cßn cã ®é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ, do sù Mïa Mïa Mïa hÌ Mïa thu t−íi n−íc ®−êng phè, yÕu tè nμy trong thμnh phè cã thÓ kh¸c víi ®«ng xu©n ®é Èm kh«ng khÝ ë c¸c vïng ngo¹i vi, vμo mïa hÌ lín h¬n so víi −9,1 Lªningrat 66,9 111 8,5 mïa ®«ng. Còng cÇn ph¶i l−u ý tíi ®é chÝnh x¸c thÊp cña phÐp −11,2 Voeikovo 58,5 111 10,0 ®o ph¸t x¹ hiÖu dông. −10,7 Nhikolaevskoie 55,8 109 26,2 Nh− ®· nªu ë trªn, albe®« mÆt ®Êt trong thμnh phè vμ ë ngo¹i vi rÊt kh¸c nhau. D−íi ®©y dÉn nh÷ng gi¸ trÞ albe®« Vμo mïa ®«ng, c¶ trong th¸ng 11, c©n b»ng bøc x¹ cã gi¸ trung b×nh mïa (%): trÞ ©m trong thμnh phè vμ ë c¸c vïng ngo¹i thμnh. Tuy nhiªn, ë Lªningrat mÆt ®Êt mïa ®«ng lμm mÊt n¨ng l−îng tia Ýt h¬n so Mïa Mïa hÌ Th¸ng 3 Th¸ng 4 Th¸ng víi ë c¸c vïng ngo¹i thμnh (Ýt h¬n 19 vμ 15 % so víi Voeikovo vμ ®«ng 11 Nhikolaevskoie). Mïa xu©n, c©n b»ng bøc x¹ ë Lªningrat cã dÊu Lªningrat 57 18 39 15 37 d−¬ng, lín h¬n 14 vμ 20 % so víi ë Voeikovo vμ Nhikolaevskoie, Voeikovo 73 19 61 27 51 nã cã t¸c ®éng vÒ phÝa lμm t¨ng nhiÖt ®é trong thμnh phè. Tuy Nhikolaevsko 71 22 67 36 46 nhiªn, mïa hÌ vμ mïa thu, khi R trong thμnh phè thËm chÝ ie nhá h¬n so víi c¸c vïng ngo¹i vi, sù ®ãng gãp cña R vμo lμm ë Lªningrat, c¸c gi¸ trÞ trung b×nh mïa cña albe®« mïa t¨ng nhiÖt ®é hoμn toμn kh«ng nhiÒu. Ngoμi ra, vμo mïa thu, ®«ng nhá h¬n 14−16 % so víi ë Voeikovo vμ Nhikolaevskoie, theo c¸c sè liÖu nμy, d−íi ¶nh h−ëng cña R , nhiÖt ®é kh«ng khÝ nh−ng vμo mïa hÌ chØ nhá h¬n 1−4 %. Mïa ®«ng c¶ ë thμnh phè trong thμnh phè cÇn ph¶i h¹ xuèng so víi c¸c vïng ngo¹i thμnh. lÉn c¸c vïng ngo¹i vi, do th¶m tuyÕt nªn albe®« mÆt ®Êt 3−3,5 LiÖu cã thÓ cho lμ ®óng kh«ng nÕu gi¸ trÞ R qu¸ lín nh− vËy ë lÇn lín h¬n so víi mïa hÌ. Tuy nhiªn, do cïng ¶nh h−ëng cña Nhikolaevskoie: thÝ dô, tæng th¸ng cña R ë Lªningrat b»ng −8 th¶m tuyÕt, nh−ng th¶m tuyÕt ë c¸c vïng ngo¹i vi s¹ch h¬n triÖu J/m2, cßn ë Nhikolaevskoie 126 triÖu J/m2; x¸c suÊt h¬n c¶ nhiÒu so víi ë trong thμnh phè, ngoμi ra nhiÒu tuyÕt bÞ mang ®i lμ sè liÖu ®o ë Nhikolaevskoie cã sai sè ®¸ng kÓ. khái thμnh phè, albe®« mÆt ®Êt ë Lªningrat kh¸c víi albe®« ë §¸ng tiÕc r»ng trong t− liÖu kh«ng cã sè liÖu ®Çy ®ñ vÒ c¸c c¸c vïng ngo¹i vi, vμo mïa thu−®«ng kh¸c nhiÒu h¬n so víi 113 114
hîp phÇn c©n b»ng bøc x¹ vμ c©n b»ng nhiÖt, tr−íc hÕt lμ ph¸t trong khi ®¸nh gi¸ ®iÒu kiÖn lao ®éng vμ nghØ ng¬i ngoμi trêi x¹ hiÖu dông, mÊt nhiÖt cho bèc h¬i, dßng nhiÖt ®i vμo ®Êt, ë c¸c cña con ng−êi. thêi gian kh¸c nhau trong ngμy ®Ó so s¸nh gi÷a thμnh phè vμ C¸c ®¹i l−îng khÝ t−îng kh¸c, thêi tiÕt vμ khÝ hËu cña mét ngo¹i thμnh. Còng cÇn l−u ý r»ng, gi¸ trÞ cña c¸c ®¹i l−îng khÝ vïng nãi chung liªn quan mËt thiÕt víi giã. Khi gÆp mét vËt c¶n t−îng ®o ®−îc trªn v−ên quan tr¾c khÝ t−îng cã thÓ kh¸c víi c¸c nμo ®ã, giã t¸c ®éng lªn nã mét ¸p lùc (¸p lùc giã), trong ®ã ®éng gi¸ trÞ trung b×nh toμn thμnh phè. ThÝ dô, chØ cÇn nãi vÒ ¶nh n¨ng cña dßng kh«ng khÝ gi¶m, chuyÓn thμnh néi n¨ng vμ thÕ h−ëng cña tuyÕt tíi albe®«: trong khi tõ nhiÒu n¬i trong thμnh n¨ng. Nh÷ng c«ng tr×nh riªng biÖt vμ thμnh phè nãi chung lμ phè tuyÕt ®−îc thu dän, nh−ng ë v−ên khÝ t−îng th× th¶m tuyÕt mét vËt c¶n, d−íi ¶nh h−ëng cña vËt c¶n ®ã tèc ®é giã trong tù nhiªn ®−îc b¶o tån. §Ó cã ®−îc nh÷ng −íc l−îng tin cËy vÒ thμnh phè th−êng suy yÕu so víi giã ë c¸c vïng ngo¹i vi. Nh÷ng c¸c nh©n tè kh¸c nhau ¶nh h−ëng tíi khÝ hËu thμnh phè, cÇn cã sè liÖu quan tr¾c ë thμnh phè Columbia (Mü) vμ ë s©n bay quèc nh÷ng th«ng tin vÒ c¸c hîp phÇn c©n b»ng nhiÖt lÊy trung b×nh tÕ c¸ch ®ã kh«ng xa ®−îc ph©n ra thμnh ba nhãm tïy theo tØ lÖ theo toμn thμnh phè. Nh÷ng th«ng tin nh− vËy cã thÓ thu ®−îc c¸c tèc ®é giã trong thμnh phè ( u p ) vμ ë s©n bay ( u a ) a = u p / u a : nhê vÖ tinh, m¸y bay vμ c¸c ph−¬ng tiÖn bay kh¸c. 1) a < 0,7 ; 2) 0,7 < a < 0,99 ; 3) a > 1,0 . §é lÆp l¹i cña c¸c nhãm ®ã biÕn ®æi m¹nh tïy theo møc ®é kiÕn thiÕt thμnh phè. N¨m 1969 tØ phÇn cña nhãm thø nhÊt b»ng 43 % tæng sè quan tr¾c, cßn 5.5. VËn tèc giã nhãm thø ba − 25 %. Sau 5 n¨m ®é lÆp l¹i cña nhãm thø nhÊt ®· t¨ng tíi 65 %, cßn nhãm thø ba − gi¶m xuèng tíi 14 %. VËn tèc giã cã ¶nh h−ëng lín nhÊt tíi møc « nhiÔm khÝ quyÓn trong thμnh phè vμ c¸c vïng l©n cËn. Bªn c¹nh dßng t¹p ë thμnh phè Gan®evichi, Belorusia, tèc ®é giã trung b×nh chÊt b×nh l−u trùc tiÕp phô thuéc vμo tèc ®é giã, dßng t¹p chÊt n¨m ®· gi¶m tõ 3,9 m/s n¨m 1945 xuèng cßn 2,5 m/s n¨m 1971. rèi cã ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ tíi sù biÕn ®æi nång ®é t¹p chÊt theo T−¬ng tù, ë thμnh phè Pacm¬, Italia, tèc ®é giã trung b×nh 10 n¨m ®· gi¶m tõ 1,3 m/s trong thêi kú 1938−1949 xuèng 0,8 m/s thêi gian trong bÇu kh«ng khÝ thμnh phè, dßng rèi còng liªn trong thêi kú 1962−1973. quan mËt thiÕt víi tèc ®é giã. Vai trß kh«ng kÐm quan träng cña giã thÓ hiÖn ë t¸c ®éng Theo sè liÖu quan tr¾c ë mét lo¹t thμnh phè ®· x¸c lËp ®−îc ®éng lùc cña nã lªn tÊt c¶ nh÷ng c«ng tr×nh v−¬n cao trªn mÆt mèi phô thuéc tèc ®é giã vμo th¶m thùc vËt. Trªn c¸c khu vùc nhiÒu c©y, mïa hÌ tèc ®é giã 20−30 % thÊp h¬n so víi c¸c khu ®Êt, tr−íc hÕt ®ã lμ c¸c th¸p truyÒn h×nh vμ vi ba, ch©n ®Õ cét ®−êng d©y truyÒn ®iÖn, th¸p n−íc, èng khãi c¸c nhμ m¸y ph¸t vùc Ýt c©y. TØ sè c¸c tèc ®é giã ë trung t©m mËt ®é kiÕn thiÕt cao cña thμnh phè, thÝ dô ë Viªn, u p vμ khu vùc c«ng viªn ë ven ®iÖn vμ c¸c hÖ thèng lß ®èt, c¸c tßa nhμ cao tÇng. T¶i träng giã còng cÇn ph¶i tÝnh tíi trong khi thùc thi c«ng t¸c x©y dùng vμ thμnh phè u c : u p / u c ®· t¨ng tõ 0,50 tíi 0,77 vμo mïa ®«ng vμ bèc dì, l¾p r¸p cÇu v.v... Th«ng tin vÒ giã, nhiÖt ®é vμ ®é Èm tõ 0,75 tíi 0,85−0,90 vμo mïa hÌ, khi u p t¨ng tõ 1,4 tíi 9,7 m/s kh«ng khÝ cÇn thiÕt ®Ó lùa chän chÕ ®é s−ëi Êm c¸c tßa nhμ, do (¶nh h−ëng cña th¶m c©y xanh ®· t¸c ®éng tíi u c ). Nh÷ng sè ®ã, quyÕt ®Þnh khèi l−îng nhiªn liÖu ®−îc chuyÓn tíi thμnh phè, 115 116
®é t¨ng mét chót (10−20 %). V−ên c©y − bôi c©y l©n cËn c¸c tßa liÖu nμy ®−îc quan tr¾c trong giã h−íng t©y. nhμ lμm gi¶m tèc ®é giã tõ 20 ®Õn 35 %. Nh÷ng c«ng tr×nh c©y Trong tr−êng hîp giã ®«ng nam tØ sè u p / u c mïa hÌ thËm xanh diÖn tÝch kh«ng d−íi 5−8 ha cã thÓ ¶nh h−ëng m¹nh h¬n chÝ lín h¬n ®¬n vÞ. Nã t¨ng tõ 1,00 lªn 1,25 khi t¨ng u c tõ 1,4 n÷a ®Õn chÕ ®é giã vμ chÕ ®é nhiÖt. lªn 6,9 m/s. Mïa ®«ng u p / u c t¨ng tõ 0,50 lªn 1,05 trong cïng Nh÷ng tßa nhμ c«ng nghiÖp vμ chung c− lμm biÕn ®æi tèc ®é ®iÒu kiÖn t¨ng cña u c . Cã lÏ, khu c«ng viªn n»m ë phÇn phÝa vμ h−íng dßng kh«ng khÝ, cã ¶nh h−ëng lín tíi sù ph©n bè c¸c t©y thμnh phè, v× vËy trong giã ®«ng nam dßng kh«ng khÝ tho¹t chÊt « nhiÔm bªn trong thμnh phè. NÕu giã thæi vu«ng gãc c¸c ®Çu ®i qua thμnh phè, sau ®ã míi lμ c«ng viªn, t¹i ®ã nã suy yÕu d·y nhμ cña nhμ m¸y nh«m, th× ë phÝa khuÊt giã cña khu«n thªm n÷a trong th¶m c©y xanh. viªn nhμ m¸y, hμm l−îng flo hy®rua 2,5−24 lÇn lín h¬n phÝa ®ãn giã, cßn hμm l−îng c¸c hîp chÊt florit r¾n lín h¬n 3−28 lÇn. Tõ nh÷ng dÉn liÖu nμy suy ra r»ng sù suy yÕu t−¬ng ®èi cña tèc ®é giã ë thμnh phè víi giã nhÑ vμ võa diÔn ra m¹nh h¬n T¹i t©m cña khu«n viªn, nång ®é t¹p chÊt xÊp xØ nh− nhau so víi ®iÒu kiÖn giã m¹nh. trong mäi h−íng giã, nh−ng h¬i cao h¬n trÞ sè trung b×nh nång ®é cña phÝa khuÊt giã vμ phÝa ®ãn giã. Nh÷ng kÕt qu¶ t−¬ng tù Sù suy yÕu giã m¹nh nhÊt quan s¸t thÊy ë gÇn mÆt ®Êt. còng nhËn ®−îc ®èi víi khu khu«n viªn nhiÒu tßa nhμ: trong giã Ph¶i nhÊn m¹nh r»ng bªn trong thμnh phè ph©n bè giã, nhiÖt thæi däc theo trôc khu«n viªn nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm lín h¬n ®é vμ ®é Èm kh«ng khÝ rÊt ®a d¹ng. PhÝa d−íi m¸i c¸c c«ng ë phÝa khuÊt giã; trong giã thæi vu«ng gãc trôc khu«n viªn, « tr×nh, h−íng giã bÞ quy ®Þnh bëi vÞ trÝ c¸c tßa nhμ vμ ®−êng phè nhiÔm cùc ®¹i sÏ thÊy ë nh÷ng ®iÓm n»m gÇn t©m khu«n viªn. t−¬ng ®èi so víi h−íng cña dßng kh«ng khÝ bªn trªn thμnh phè. Trong thμnh phè thèng trÞ h−íng giã däc theo ®−êng phè. NÕu Sù phô thuéc gi÷a møc « nhiÔm vμ tèc ®é giã cã thÓ ph¸t giã thæi ngang ®−êng phè, tèc ®é giã ë phÝa khuÊt giã cña c¸c tßa hiÖn nÕu lÊy trung b×nh c¸c sè liÖu. Nång ®é t¹p chÊt ®¸ng kÓ nhμ nhá h¬n 2−3 lÇn so víi phÝa ®ãn giã. nhÊt ®· quan tr¾c ®−îc víi tèc ®é giã 2−4 m/s. ë ®©y ph¶i l−u ý r»ng trong thêi gian thÝ nghiÖm thùc tÕ kh«ng x¶y ra nh÷ng HiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë phÝa høng n¾ng vμ phÝa khuÊt cña ®−êng phè trong thêi tiÕt Ýt m©y ngμy hÌ cã thÓ ®¹t tíi 5 oC, tr−êng hîp lÆng giã hoÆc giã víi tèc ®é d−íi 1 m/s, nªn kh«ng thÓ nghiªn cøu sù ph©n bè nång ®é t¹p chÊt trong tr−êng hîp cßn ®é Èm t−¬ng ®èi khi phun n−íc ®−êng phè th× t¨ng lªn tíi 30−40 %. giã rÊt yÕu. T¹i tèc ®é giã 9 m/s hμm l−îng c¸c muèi florit nhá h¬n 3−5 lÇn so víi tr−êng hîp giã 2−4 m/s. Trong ®iÒu kiÖn x©y dùng tho¸ng ë c¸c khu phè míi, ch−a Sù biÕn thiªn tèc ®é giã theo ®é cao bªn trªn thμnh phè cã th¶m c©y xanh, th× sù suy yÕu giã ®¸ng kÓ trong khu nhμ ë ®−îc m« t¶ b»ng chÝnh nh÷ng ph−¬ng tr×nh vμ c«ng thøc ®· th−êng Ýt x¶y ra. Ng−îc l¹i, nhiÒu tr−êng hîp ë l©n cËn c¸c nhËn ®−îc ®èi víi c¸c bÒ mÆt tù nhiªn cã ®é gå ghÒ cao, ch¼ng kho¶ng tho¸ng gi÷a c¸c tßa, nhμ tèc ®é giã cã thÓ t¨ng (tíi 20−50 %) so víi tèc ®é bªn ngoμi thμnh phè. Khi giã thæi vu«ng h¹n nh− ®èi víi rõng. Trong c¸c ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng gãc víi mÆt tiÒn tßa nhμ, dßng giã bÞ ®æi h−íng 90o, cßn tèc ®é trong tr−êng hîp c¸c bÒ mÆt nh− vËy bªn c¹nh gradient ¸p suÊt, lùc Koriolis vμ lùc ma s¸t rèi, cÇn ph¶i tÝnh tíi lùc trë kh¸ng kh«ng biÕn ®æi ®¸ng kÓ. NÕu giã thæi däc theo mÆt tßa nhμ, tèc 117 118
tØ sè u ( z ) / u g t¹i ®é cao 200 m b»ng kho¶ng 0,95 bªn trªn vïng xuÊt hiÖn khi dßng t−¬ng t¸c víi c¸c vËt c¶n. Trong líp s¸t ®Êt víi ®é cao d−íi 100−200 m phô thuéc cña n«ng th«n ®ång b»ng vμ chØ b»ng 0,58 bªn trªn thμnh phè víi tèc ®é giã u ( z ) vμo ®é cao z víi ®é chÝnh x¸c ®ñ cho c¸c môc nh÷ng tßa nhμ cao. ®Ých thùc tiÔn ®−îc m« t¶ b»ng c«ng thøc logarit Tõ lý thuyÕt còng nh− tõ c¸c sè liÖu quan tr¾c rót ra r»ng  z + z0  biÕn ®æi tèc ®é giã theo ®é cao cßn phô thuéc nhiÒu vμo ®é ph©n u ( z ) = 5,5 b u g lg  , (5.4) z  tÇng nhiÖt cña khÝ quyÓn. Trªn h×nh 5.5 dÉn mét gi¶n ®å thu 0  ®−îc theo sè liÖu quan tr¾c trªn cét vi ba thμnh phè Lªningrat 1 ; z 0 − tham sè trong ®ã u g − tèc ®é giã ®Þa chuyÓn, u g = − ®Ó x¸c ®Þnh tØ sè u ( z ) / u10 t¹i c¸c ®é cao kh¸c nhau øng víi mét 2ω z ρ sè gi¸ trÞ cña tham sè kh«ng thø nguyªn gå ghÒ; b = u * / u g − hÖ sè ma s¸t ®Þa chuyÓn; u * − tèc ®é ma s¸t, g T2 − T164 −∂ p / ∂ n − gradient ¸p suÊt ph−¬ng ngang, ω z = ω sin ϕ , ρ − mËt μ= T132 2ω z u132 ®é kh«ng khÝ, ϕ − vÜ ®é, ω − tèc ®é gãc quay ngμy cña Tr¸i §Êt. ®Æc tr−ng cho ®é æn ®Þnh cña khÝ quyÓn. ë ®©y T2 , T132 , T164 − Tham sè b liªn hÖ víi sè Rossby Ro = u g / (2ω z z 0 ) b»ng biÓu thøc nhiÖt ®é kh«ng khÝ tuÇn tù t¹i ®é cao 2 m (lÒu khÝ t−îng), 132 phô thuéc sau: vμ 164 m; u10 vμ u132 − tèc ®é giã t¹i ®é cao 10 m (cét ®o giã) vμ 1/ 2 1  1 Ro = 0,4  2 − 115  + 2,64 lg  2  . 132 m; g − gia tèc r¬i tù do. Tham sè μ > 0 khi nhiÖt ®é gi¶m b  b  theo ®é cao vμ μ < 0 − khi ph©n tÇng nghÞch. Tèc ®é giã ®Þa chuyÓn ®−îc x¸c ®Þnh hoÆc theo b¶n ®å khÝ Theo nh÷ng quan niÖm vËt lý hiÖn tån t¹i, th× tèc ®é giã sÏ ¸p, hoÆc theo sè liÖu th¸m kh«ng khÝ quyÓn (tèc ®é giã t¹i ®é cao 1−1,5 km gÇn b»ng u g ). t¨ng nhanh theo ®é cao (cao h¬n 10 m) trong ph©n tÇng nghÞch, khi sù trao ®æi ®éng l−îng theo ph−¬ng th¼ng ®øng gÆp khã V× trong thμnh phè nh÷ng tßa nhμ lμ c¸c yÕu tè gå ghÒ, nªn kh¨n, vμ t¨ng t−¬ng ®èi chËm khi nhiÖt ®é gi¶m theo ®é cao tham sè gå ghÒ (kh¸c víi c¸c bÒ mÆt tù nhiªn kh«ng phñ bëi (ph©n tÇng bÊt æn ®Þnh còng thuéc tr−êng hîp nμy). ThËt vËy, rõng) cã bËc 101 − 10 0 m. Theo d÷ liÖu cña c¸c t¸c gi¶ kh¸c nhau, víi μ = −100 , tèc ®é giã t¹i ®é cao 150 m t¨ng kho¶ng 3,8 lÇn so z 0 trong c¸c thμnh phè biÕn thiªn tõ 0,4−0,7 ®Õn 3−5 m. víi tèc ®é giã t¹i ®é cao 10 m, trong khi ®ã víi μ = 100 t¹i ®é cao ë cao h¬n líp s¸t mÆt ®Êt, ph©n bè tèc ®é giã theo ®é cao 150 m tèc ®é giã chØ b»ng 2,2 lÇn u10 . ®−îc m« t¶ b»ng nh÷ng c«ng thøc phøc t¹p h¬n nh÷ng c«ng Víi tèc ®é giã lín, t¹i ®é cao trªn mùc m¸i nhμ mét Ýt thøc ®· dÉn ë trªn. Cã thÓ nhËn xÐt r»ng, v× bªn trªn thμnh phè th−êng thÊy t¹o thμnh dßng siÕt. ThËt vËy, theo sè liÖu quan sù trao ®æi rèi ph¸t triÓn m¹nh h¬n (do ¶nh h−ëng cña z 0 lín), tr¾c trªn th¸p truyÒn h×nh ë Tokyo, víi tèc ®é giã h¬n 30 m/s, tèc ®é giã t¨ng theo ®é cao bªn trªn thμnh phè chËm h¬n so víi t¹i ®é cao 30 m trªn mùc trung b×nh cña c¸c m¸i nhμ, tèc ®é giã c¸c vïng xung quanh. ThËt vËy, theo c¸c sè liÖu lÊy trung b×nh, 119 120
m/s vμo mïa ®«ng ®Õn 1,2 m/s vμo mïa xu©n). th−êng lín h¬n ®Õn 10 m/s. Sù ph©n bè c¸c c«ng tr×nh kh«ng ®Òu ®Æn vμ sù bÊt ®ång Nãi chung, ¶nh h−ëng lμm nhiÔu cña thμnh phè lín th−êng nhÊt ®Þa h×nh khu vùc dÉn tíi chç kh«ng ph¶i khi nμo còng lan ®Õn toμn bé líp biªn, tøc ®Õn ®é cao 1,0 − 1,5 km. chóng ta còng ph¸t hiÖn thÊy c¸c dßng héi tô vμo phÝa trung V× trong thμnh phè tån t©m thμnh phè, mμ nÕu nh− cã ph¸t hiÖn ®−îc th× sù ph©n bè t¹i ®¶o nhiÖt, nªn gièng chóng theo bÒ réng thμnh phè còng kh«ng ®−îc ®Òu ®Æn (kh«ng nh− bªn trªn mét vïng bÞ ®ång t©m) nh− lÏ ra ph¶i cã trong tr−êng hîp bÒ mÆt ®ång nhÊt. ®èt nãng bÊt kú, bªn trªn Cã thÓ nhËn xÐt r»ng kh«ng hiÕm khi chuyÓn ®éng cña thμnh phè, do ¶nh h−ëng kh«ng khÝ vμo phÝa bªn trong thμnh phè vμ hiÖn t−îng nãi cña lùc ®é næi sÏ xuÊt hiÖn chung mang tÝnh chÊt cña sãng chanh chÊp (frontal): ë r×a cña chuyÓn ®éng th¨ng cña vïng mËt ®é x©y dùng cao, ng−êi ta thÊy sù t−¬ng ph¶n m¹nh kh«ng khÝ. Trªn mÆt ph¼ng nhÊt cña nhiÖt ®é vμ th¨ng gi¸ng vËn tèc cña kh«ng khÝ l¹nh n»m ngang khi ®ã quan s¸t h¬n bÞ l«i cuèn vμo thμnh phè ban ®ªm. thÊy sù tô tËp (héi tô) cña c¸c dßng kh«ng khÝ. ®¶o Sù héi tù cña c¸c dßng kh«ng khÝ do ®¶o nhiÖt sinh ra thóc nhiÖt ph¸t triÓn m¹nh nhÊt ®Èy sù vËn chuyÓn c¸c chÊt « nhiÔm tõ c¸c vïng ngo¹i vi vμo vμo ban ®ªm. V× vËy mμ c¸c phÝa trung t©m thμnh phè. D−íi gãc ®é nμy th× viÖc ph©n bè c¸c thμnh phÇn dßng kh«ng c¬ së c«ng nghiÖp ra phÝa ngo¹i thμnh kh«ng gi¶i quyÕt ®−îc khÝ h−íng vμo phÝa trung vÊn ®Ò gi¶m thiÓu møc « nhiÔm ë trung t©m thμnh phè: ph¸t t©m thμnh phè còng dÔ th¶i cña c¸c xÝ nghiÖp n»m ë ngo¹i thμnh bÞ c¸c dßng héi tù H×nh 5.5. §å thÞ ®Ó x¸c ®Þnh tØ sè u ( z ) / u 10 cña ph¸t hiÖn vμ ®o ®−îc vμo mang vμo phÇn trung t©m thμnh phè. c¸c tèc ®é giã, Lªningrat, z 0 = 0,8 m c¸c giê ban ®ªm. Th−êng th× thμnh phÇn tèc ®é giã sinh ra bëi ®¶o nhiÖt kh«ng v−ît qu¸ 1 m/s. 5.6. Khãi, s−¬ng, khãi mï vμ tÇm nh×n trong c¸c thμnh phè Sù héi tô c¸c dßng kh«ng khÝ lμ nguyªn nh©n cña hiÖn t−îng vμo ban ®ªm giã trªn thμnh phè yÕu ®i nhanh nh− ban Sù « nhiÔm khÝ quyÓn thμnh phè bëi c¸c t¹p chÊt, biÕn ®æi ngμy, ®«i khi cã thÓ giã lín h¬n so víi c¸c vïng ngo¹i vi. HiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ, tèc ®é giã vμ c¸c ®¹i l−îng khÝ t−îng kh¸c øng nμy ®Æc biÖt lé râ trong tr−êng hîp tèc ®é giã nhá vμ ph©n kh«ng thÓ kh«ng ¶nh h−ëng tíi nh÷ng ®iÒu kiÖn h×nh thμnh vμ tÇng nghÞch. ThÝ dô, ë trung t©m Lu©n ®«n, tèc ®é giã ban ®ªm ®é lÆp l¹i cña nh÷ng hiÖn t−îng quan träng ®Ó gi¶i quyÕt c¸c (lóc 01 giê) vÒ trung b×nh n¨m lín h¬n so víi ë s©n bay lμ 0,3 bμi to¸n thùc dông nh− khãi, s−¬ng mï vμ khãi mï, nh÷ng hiÖn m/s; hiÖu nμy biÕn ®æi tõ 0,1 m/s vμo mïa xu©n ®Õn 0,6 m/s vμo t−îng nμy lμm gi¶m m¹nh tÇm nh×n trong khÝ quyÓn. mïa hÌ. Ban ngμy (lóc 13 giê) t−¬ng quan ng−îc l¹i: tèc ®é giã ë Ng−êi ta quy −íc gäi khãi lμ tr¹ng th¸i khÝ quyÓn trong ®ã trung t©m nhá h¬n so víi ë s©n bay lμ 0,7 m/s (dao ®éng tõ 0,4 121 122
do ¶nh h−ëng cña « nhiÔm kh«ng khÝ bëi c¸c t¹p chÊt, tÇm nh×n P% P% Tr¹m Tr¹m khÝ t−îng S M n»m gi÷a 1 vμ 10 km. Khi S M < 1 km hiÖn t−îng Lªningrat 32 Sosnovo 64 ®−îc gäi lμ s−¬ng mï. Tuy nhiªn, ngay tõ khi S M < 10 km, c¸c Voeikovo 54 Belogorka 62 h¹t t¹p chÊt th−êng ®· mang n−íc, trong ®ã ®é Èm t−¬ng ®èi Nh− vËy, ë Lªningrat tÇm nh×n kh«ng xÊu ( S M > 10 km) quan cña kh«ng khÝ cμng cao th× tØ phÇn cña nh©n ng−ng kÕt trong tr¾c ®−îc hiÕm h¬n nhiÒu, cßn tÇm nh×n xÊu ( S M < 10 km) − tæng khèi l−îng h¹t n−íc cμng nhá. NÕu b¸n kÝnh h¹t n−íc t¨ng th−êng xuyªn h¬n nhiÒu so víi ë nh÷ng ®iÓm d©n c− kh«ng lín ®Õn 1 μm − ®©y ®· lμ nh÷ng h¹t n−íc nhá xÝu cña s−¬ng mï − t¹i c¸c vïng ngo¹i vi. C¸c trÞ sè ®èi víi nh÷ng thμnh phè kh¸c th× tØ phÇn cña c¸c nh©n ng−ng kÕt ®−îc gäi lμ khæng lå (víi b¸n còng gÇn nh− vËy. kÝnh gÇn 0,1 μm) gi¶m xuèng ®Õn 0,001 cña tæng khèi l−îng h¹t n−íc. ¸p suÊt h¬i n−íc b·o hßa trªn c¸c h¹t n−íc víi b¸n kÝnh B¶ng 5.4. §é lÆp l¹i (%) cña tÇm nh×n khÝ t−îng lín h¬n 1 μm kh«ng tïy thuéc vμo b¶n chÊt cña nh©n ng−ng kÕt (®é dμi tËp mÉu theo mçi tr¹m − 3608). C¸c mïa ®«ng thêi kú 1969−1974 mμ tõ ®ã h¹t n−íc ®−îc t¹o thμnh, thùc tÕ kh«ng kh¸c biÖt víi S M km ¸p suÊt trªn bÒ mÆt n−íc. §iÒu nμy cã nghÜa r»ng trong s−¬ng Tr¹m mï h¹t − chÊt láng æn ®Þnh (kh«ng tan) ®é Èm t−¬ng ®èi cña 1−2 2−6 6 − 10 10 kh«ng khÝ gÇn b»ng 100 %, cßn ®iÒu kiÖn tån t¹i vμ lín lªn cña Lªningrat 1,4 2,1 22,9 41,8 31,8 c¸c h¹t n−íc trong s−¬ng mï th× do sù biÕn ®æi nhiÖt ®é hay ®é Voeikovo 2,8 2,5 19,4 21,2 54,1 Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ quyÕt ®Þnh. Chóng ta còng cÇn chó Sosnovo 4,7 3,4 8,5 19,0 64,4 ý r»ng, theo d÷ liÖu thÝ nghiÖm th× c¸c h¹t hÊp thô Èm − c¸c Belogorka 3,5 2,7 10,3 21,7 61,7 nh©n ng−ng kÕt − cã thõa trong khÝ quyÓn, kh«ng chØ ë c¸c Tuy nhiªn, chØ cã ®é lÆp l¹i cña khãi nhÑ ( S M = 6 − 10 km) vμ thμnh phè, mμ ë mäi vïng kh¸c cña Tr¸i §Êt, trªn ®¹i d−¬ng; khãi võa ( S M = 2 − 6 km) trong thμnh phè lμ t¨ng ®¸ng kÓ do ¶nh nh−ng c¸c h¹t s−¬ng vμ m©y chØ t¹o thμnh trªn mét sè Ýt c¸c h−ëng cña c¸c t¹p chÊt nh©n sinh (b¶ng 5.4): ®é lÆp l¹i cña c¸c nh©n. Sau nh÷ng nhËn xÐt chung nμy, chóng t«i sÏ dÉn ra ®ît khãi nh− vËy ë Lªningrat kho¶ng 2 lÇn lín h¬n so víi ë nh÷ng kÕt qu¶ quan tr¾c khãi vμ s−¬ng ë c¸c thμnh phè lín vμ Sosnovo vμ Belogorka. Cßn vÒ khãi nÆng ( S M = 1 − 2 km) vμ ®Æc nh÷ng vïng ngo¹i vi l©n cËn. biÖt lμ s−¬ng mï ( S M =< 1 km), th× ®é lÆp l¹i cña chóng ë thμnh Sù « nhiÔm khÝ quyÓn c¸c thμnh phè bëi nh÷ng t¹p chÊt phè lín kh«ng nh÷ng kh«ng lín h¬n, mμ nhá h¬n so víi c¸c nguån gèc nh©n sinh ®−¬ng nhiªn lμm gi¶m tÇm nh×n, t¨ng ®é vïng ngo¹i vi: ®é lÆp l¹i cña c¸c tr¹ng th¸i víi S M =< 1 km ë lÆp l¹i cña khãi vμ gi¶m ®é lÆp l¹i cña tr¹ng th¸i tÇm nh×n tèt. Lªningrat 2−3 lÇn nhá h¬n so víi c¸c ®Þa ®iÓm kh¸c. ThËt vËy, theo sè liÖu quan tr¾c c¸c n¨m 1969−1974, ®é lÆp Nh÷ng sè liÖu quan tr¾c vÒ thêi gian kÐo dμi tæng céng t * l¹i P cña c¸c tr¹ng th¸i khÝ quyÓn víi S M > 10 km ë Lªningrat vμ x¸c suÊt P cña s−¬ng mï (mïa ®«ng c¸c n¨m 1969−1974) vμ c¸c tr¹m c¸ch xa 20−80 km vμo mïa ®«ng nh− sau: chøng tá vÒ ®iÒu nμy ( P − tØ sè t * trªn toμn thêi kú quan tr¾c): 123 124
t * giê t * giê Tr¹m Tr¹m Ta nhËn thÊy r»ng cho tíi gÇn ®©y ®· phæ biÕn réng mét ý P% P% kiÕn ®−îc ph¶n ¸nh trong c¸c s¸ch chuyªn kh¶o vμ gi¸o khoa Lªningrat 115 1,1 Sosnovo 443 4,1 cho r»ng ë c¸c thμnh phè th× s−¬ng mï ®−îc t¹o thμnh th−êng Voeikovo 319 3,0 Belogorka 265 2,4 xuyªn h¬n so víi c¸c vïng ngo¹i vi (thÝ dô xem cuèn chuyªn Chóng t«i sÏ dÉn thªm th«ng tin vÒ sè ngμy cã s−¬ng mï trong hai thêi kú n¨m n¨m ë nh÷ng tr¹m trªn: kh¶o cña Smith vμ Ramada, theo ®ã, ®é lÆp l¹i cña s−¬ng mï ë c¸c thμnh phè lín h¬n so víi vïng n«ng th«n, mïa hÌ h¬n 30 %, C¸c n¨m 1965−1969 C¸c n¨m 1970−1974 Tr¹m mïa ®«ng 100 %). Víi t− c¸ch lμ nguyªn nh©n, ng−êi ta ®· chØ Lªningrat 80 74 ra c¸c nh©n ng−ng kÕt mμ trong thùc tÕ ë thμnh phè nhiÒu h¬n Voeikovo 194 265 so víi ë ngoμi thμnh phè. Sosnovo 142 206 Belogorka 191 238 VËy ph¶i gi¶i thÝch nh− thÕ nμo vÒ hiÖn t−îng ®é lÆp l¹i cña s−¬ng mï vμ mét phÇn c¸c ®ît khãi nÆng ë nh÷ng thμnh còng nh− vÒ sè ngμy trung b×nh trong n¨m cã s−¬ng mï theo d÷ phè lín ®· gi¶m rÊt m¹nh nh− c¸c dÉn liÖu kh«ng thÓ trèi c·i liÖu nhiÒu n¨m: trªn ®©y ®· cho thÊy, rÊt tr¸i ng−îc víi nh÷ng quan niÖm Lªningrat (Trung t©m 29 Toksovo 67 truyÒn thèng? DÔ nhËn thÊy r»ng, sù t¨ng nhiÖt ®é kh«ng khÝ th«ng tin thêi tiÕt) trong thμnh phè ®ãng vai trß quyÕt ®Þnh trong hiÖn t−îng nμy. Lªningrat (tr¹m khÝ 39 Lo®enoie pole 52 ThËt vËy, gi¶ sö t×nh thÕ khÝ t−îng nh− sau: ®é Èm t−¬ng ®èi t−îng cöa s«ng Nheva) cña kh«ng khÝ ë c¸c vïng ngo¹i thμnh Voeikovo 64 Volosovo 68 f ngo¹i « = engo¹i « / E (Tngo¹i « ) Petrokreposch 46 Lixy Nos 21 V−borg 47 Lomonosov 25 ®· gÇn víi 100 %: e ngo¹i « ≈ E (Tngo¹i « ) . ë ®©y e − ¸p suÊt riªng ë Matxc¬va, sè ngμy trung b×nh n¨m cã s−¬ng còng Ýt h¬n phÇn cña h¬i n−íc. E − ¸p suÊt h¬i n−íc b·o hßa t¨ng lªn cïng so víi c¸c vïng ngo¹i vi cña nã 2−2,5 lÇn: víi sù t¨ng nhiÖt ®é T . Sè ngμy Sè ngμy Trong cïng thêi gian nμy, ®é Èm t−¬ng ®èi trong thμnh phè Tr¹m Tr¹m cã s−¬ng cã s−¬ng f thμnh phè = ethμnh phè / E (Tthμnh phè ) , Matxc¬va (trung t©m) 20 §mitrov 37 th«ng th−êng sÏ nhá h¬n 100 %. Do ¶nh h−ëng cña x¸o trén Matxc¬va (TriÓn l·m Thμnh 26 Zagorsk 46 ph−¬ng ngang ¸p suÊt h¬i n−íc ë thμnh phè gÇn b»ng e ngo¹i « : tùu Kinh tÕ Quèc d©n) ethμnh phè ≈ engo¹i « = E (Tngo¹i « ) . Klin 36 Kashira 49 125 126
C¸c quan tr¾c ®· kh¼ng ®Þnh nhËn xÐt nμy. Nh− vËy, t¹i Ph¶i nhÊn m¹nh r»ng sù t¨ng nhiÖt ®é ¶nh h−ëng tíi sù thμnh t¹o s−¬ng mï chØ ë nh÷ng thμnh phè lín, n¬i ΔT vÒ thêi ®iÓm b¾t ®Çu t¹o thμnh s−¬ng mï ë c¸c vïng ngo¹i «, ®é trung b×nh ®¹t nh÷ng trÞ sè gÇn 1 oC. Trong c¸c thμnh phè mμ Èm t−¬ng ®èi trong thμnh phè sÏ b»ng gi¸ trÞ trung b×nh cña ΔT kh«ng v−ît h¬n vμi phÇn m−êi ®é E (Tngo¹i « ) f thμnh phè = , E (Tngo¹i « + ΔT ) b¸ch ph©n, ë Liªn X« rÊt nhiÒu thμnh phè nh− vËy (ë Minsk vμ Kuib−sev 0,2 oC, Kiev vμ Tashken 0,4 oC, Sverddlovsk 0,5 oC), trong ®ã T = Tthμnh phè − Tngo¹i « − hiÖu nhiÖt ®é kh«ng khÝ trong th× gi¶m l−îng ®é Èm t−¬ng ®èi do ¶nh h−ëng cña ΔT nhá, vμ thμnh phè vμ ngo¹i «. kÕt qu¶ lμ kh«ng quan s¸t thÊy mét sù kh¸c biÖt ®¸ng kÓ nμo vÒ C¸c gi¸ trÞ f thμnh phè (%) øng víi nh÷ng gi¸ trÞ kh¸c nhau ®é lÆp l¹i s−¬ng mï trong thμnh phè vμ ë ngo¹i «. ChÝnh v× lý do cña Tngo¹i « vμ hai gi¸ trÞ ΔT nh− sau: ®ã, ë Lixi Nos vμ Lomonosov, c¸c thμnh phè kÕ cËn Lªningrat, theo c¸c d÷ liÖu ®· dÉn trªn ®©y, sè ngμy cã s−¬ng mï trong ΔT o C o C Tngo¹i « n¨m thËm chÝ Ýt h¬n mét chót so víi ë Lªningrat: trong th¸ng 1 2 10 − th¸ng 1, khi s−¬ng mï th−êng x¶y ra nhÊt, nhiÖt ®é kh«ng −20 92 84 khÝ ë c¸c tr¹m ®ã cao h¬n 0,2−0,3 oC so víi ë Lªningrat, bëi v× −10 92 85 ¶nh h−ëng lμm Êm cña vÞnh PhÇn Lan ®· ph¸t huy t¸c dông. Vμ nãi chung, ë mäi n¬i ph¶i tÝnh tíi ¶nh h−ëng cña c¸c ®iÒu 0 93 87 kiÖn ®Þa ph−¬ng tíi sù h×nh thμnh s−¬ng mï. V× lý do ®ã mμ ®é 10 94 88 lÆp l¹i cña s−¬ng mï ë c¸c vïng ngo¹i vi cña nhiÒu thμnh phè V× f thμnh phè rÊt nhá h¬n 100 %, sù thμnh t¹o s−¬ng mï trong nhá h¬n so víi ë trong thμnh phè, ®Æc biÖt khi gi¸ trÞ trung b×nh thμnh phè kh«ng thÓ b¾t ®Çu, trong khi ®ã ë ngo¹i « trong t×nh ΔT kh«ng lín. thÕ nμy s−¬ng mï b¾t ®Çu h×nh thμnh ( f ngo¹i « ≈ 100 %). §Ó xuÊt CÇn ph¶i dõng l¹i nãi vÒ viÖc sö dông kh¸i niÖm “khãi mï”. hiÖn s−¬ng mï trong thμnh phè nhiÖt ®é kh«ng khÝ ë ngo¹i « Mét sè t¸c gi¶ ®ång nhÊt nã víi c¸c kh¸i niÖm “khãi” vμ “s−¬ng cÇn ph¶i gi¶m xuèng d−íi ®iÓm s−¬ng. Trong khi ë ngo¹i « ®ang mï”. Trong thùc tÕ khãi mï − mét hiÖn t−îng ®éc lËp, kh¸c biÖt t¹o thμnh s−¬ng mï nÆng (víi nhiÒu n−íc), cßn trong thμnh phè víi khãi vμ s−¬ng mï. Nh− ®· chØ ra trong môc 2.4, ®Æc ®iÓm − s−¬ng mï võa vμ nhÑ. Trong thμnh phè tr−íc hÕt c¸c lo¹i ph©n biÖt cña khãi mï lμ nã cã s¾c n©u g©y ra bëi c¸c «xit nit¬ s−¬ng mï nhÑ sÏ tan. Nh− vËy, sù kh¸c biÖt vÒ ®é lÆp l¹i cña cã trong thμnh phÇn cña peroxilathetilnitrat (PAN) − thμnh s−¬ng mï trong thμnh phè vμ ë ngo¹i « liªn quan tr−íc hÕt tíi phÇn chÝnh cña khãi mï. VÒ phÇn m×nh, PAN ®−îc t¹o thμnh s−¬ng mï nhÑ vμ s−¬ng mï võa. 127 128
khi bøc x¹ MÆt Trêi, tr−íc hÕt lμ bøc x¹ cùc tÝm vμ tÝm, t¸c ®éng thμnh phè vμ c¸c vïng ngo¹i «: kh«ng Ýt tr−êng hîp m−a m¹nh lªn c¸c hy®r« cacbua vμ c¸c «xit nit¬, trong qu¸ tr×nh nμy chóng ë mét phÇn thμnh phè nh−ng kh«ng m−a ë c¸c phÇn kh¸c. Ph©n kÕt hîp víi nhau. Kh¸c víi khãi cã mμu x¸m vμ xanh lôc, ®é Èm bè ®é dμy th¶m tuyÕt còng kh«ng ®ång ®Òu theo l·nh thæ thμnh t−¬ng ®èi trong khãi mï th−êng kh«ng cao. Theo dÊu hiÖu nμy phè. Theo d÷ liÖu quan tr¾c, ë Lªningrat chØ cã 40 % tr−êng hîp khãi mï gÇn gièng kh«ng ph¶i víi khãi, mμ víi mï − hiÖn t−îng tuyÕt ®ång thêi r¬i ë tÊt c¶ c¸c khu cña thμnh phè. §é dμy tuyÕt gi¶m tÇm nh×n do ¶nh h−ëng cña c¸c t¹p chÊt r¾n Ýt thÊm n−íc, r¬i ë c¸c phÇn kh¸c nhau cña thμnh phè rÊt kh¸c nhau: trong thÝ dô ®−îc t¹o thμnh trong vô ch¸y. TÇm nh×n xa trong khãi c¸c ®ît tuyÕt r¬i m¹nh chªnh lÖch ®é dμy tuyÕt r¬i mét ngμy ®¹t tíi 10−14 cm. VÒ trung b×nh c¸c khu phÝa nam vμ ®«ng nam lμ mï biÕn thiªn trong ph¹m vi réng, tuy nhiªn th−êng nhá h¬n 10 km. V× trong khi t¹o thμnh PAN, vai trß quyÕt ®Þnh thuéc vÒ n¬i nhiÒu tuyÕt nhÊt trong thμnh phè Lªningrat. §é dμy tuyÕt bøc x¹ MÆt Trêi, nªn khãi mï ®−îc t¹o thμnh trong c¸c thμnh r¬i mét ngμy biÕn thiªn trong ph¹m vi réng: 60 % tr−êng hîp nã kh«ng qu¸ 2 cm, 80 % tr−êng hîp − 4 cm vμ 96 % tr−êng hîp − phè n»m ë c¸c vÜ ®é thÊp. 10 cm (víi sè ngμy tuyÕt r¬i trung b×nh trong n¨m b»ng 76). 5.7. Gi¸ng thñy Gi¸ng thñy thuéc nh÷ng ®¹i l−îng khÝ t−îng biÕn ®æi m¹nh theo thêi gian vμ kh«ng gian (thuéc tÝnh t¹o thμnh c¸c vÖt khi gi¸ng thñy). B»ng nh÷ng kh¶o s¸t cña O. A. §roz®ov vμ S. A. Sver thùc hiÖn ë vïng Lªningrat, ®· x¸c lËp ®−îc r»ng b¶n th©n thμnh phè vμ nh÷ng ®Æc ®iÓm ®Þa h×nh vïng − vòng Nheva vμ vÞnh PhÇn Lan, cã ¶nh h−ëng tíi sù ph©n bè gi¸ng thñy. Theo sè liÖu quan tr¾c nhiÒu n¨m, ë vïng ngo¹i « phÝa b¾c (Levasovo) vμ phÇn phÝa b¾c thμnh phè, trung b×nh trong n¨m l−îng gi¸ng thñy tuÇn tù lín h¬n 20 vμ 11 % so víi ë phÇn trung t©m Lªningrat. Ng−îc l¹i, ë c¸c phÇn phÝa nam vμ t©y nam (cöa s«ng Nheva vμ vïng bê vòng Nheva), l−îng gi¸ng thñy nhá h¬n so víi ë trung t©m (trung b×nh n¨m nhá h¬n 5−7 %). Ph©n bè m−a rμo ®Æc biÖt kh«ng ®ång nhÊt theo l·nh thæ 129 130