Giáo trình Khí tượng hải dương (Nghề: Điều khiển tàu biển - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Hàng hải II

Chia sẻ: Cố Tiêu Tiêu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Khí tượng hải dương (Nghề: Điều khiển tàu biển - Trình độ: Cao đẳng) trình bày những nội dung chính sau: khí quyển trái đất; hiện tượng nhiệt trong khí quyển; nước trong khí quyển; áp suất không khí; gió - các dòng không khí trong khí quyển; tầm nhìn xa khí tượng; sóng biển; hải lưu;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Khí tượng hải dương (Nghề: Điều khiển tàu biển - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Hàng hải II

CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KHÍ TƯỢNG HẢI DƯƠNG NGHỀ: ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo quyết định số:29/QĐ-CĐHH II ngày 13 tháng 01 năm 2021 Của trường Cao Đẳng Hàng Hải II. (Lưu Hành Nội Bộ) TP. HCM , năm 2021 -1-
MỤC LỤC PHẦN: I............................................................................................................................ 3 Chương 1: KHÍ QUYỂN TRÁI ĐẤT............................................................................ 3 Bài 1: THÀNH PHẦN KHÍ QUYỂN TRÁI ĐẤT ........................................................ 3 BÀI 2: CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN ................................................................................. 3 Chương 2: HIỆN TƯỢNG NHIỆT TRONG KHÍ QUYỂN ....................................... 5 BÀI 1: TRẠNG THÁI NHIỆT CỦA KHÍ QUYỂN .................................................... 5 BÀI: 2. TÁC DỤNG NHIỆT CỦA MẶT ĐỆM ĐẾN LỚP KHÍ QUYỂN DƯỚI THẤP ................................................................................................................................ 5 BÀI: 3. CHẾ ĐỘ NHIỆT TRONG TẦNG ĐỐI LƯU ................................................. 6 BÀI: 4. QUAN TRẮC NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ TRÊN TÀU BIỂN ...................... 6 Chương 3: NƯỚC TRONG KHÍ QUYỂN ................................................................... 8 BÀI 1: SỰ BỐC HƠI NƯỚC - ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ ............................................... 8 BÀI 2: SƯƠNG MÙ ...................................................................................................... 12 BÀI 3: MÂY .................................................................................................................. 14 Chương 4: ÁP SUẤT KHÔNG KHÍ ........................................................................... 22 BÀI 1: MẬT ĐỘ VÀ ÁP SUẤT KHÔNG KHÍ .......................................................... 22 BÀI 2: BIẾN TRÌNH NGÀY CỦA KHÍ ÁP............................................................... 23 CHƯƠNG 5: GIÓ - CÁC DÒNG KHÔNG KHÍ TRONG KHÍ QUYỂN ............... 24 BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ GIÓ ...................................................................................... 24 BÀI 2: CÁC LOẠI GIÓ ĐỊA PHƯƠNG .................................................................... 24 BÀI 3: DỤNG CỤ ĐO GIÓ, CÁC QUAN TRẮC GIÓ ............................................. 27 Chương 6: TẦM NHÌN XA KHÍ TƯỢNG ................................................................. 31 Bài: 1. Khái niệm về khả năng nhìn xa ....................................................................... 31 Chương 7: SÓNG BIỂN ............................................................................................... 32 Bài 1: SÓNG BIỂN ....................................................................................................... 32 BÀI 2: BĂNG BIỂN ...................................................................................................... 33 Chương 8: HẢI LƯU .................................................................................................... 35 BÀI 1: HẢI LƯU ........................................................................................................... 35 -2-
PHẦN: I Chương 1: KHÍ QUYỂN TRÁI ĐẤT Bài 1: THÀNH PHẦN KHÍ QUYỂN TRÁI ĐẤT 1/ Khái niệm khí quyển: Khí quyển là một lớp không khí bao bọc Trái đất, ngoài ra khí quyển còn là một áo che cho Trái đất chống các thiên Thạch từ ngoài vũ Trụ bay vào, và cũng là lớp không khí điều hoà nhiệt độ cho Trái đất. Ngoài ra lớp khí quyển còn có nhiều lợi ích khác. 2. Thành phần khí quyển gần mặt đất. Thành phần của lớp không khí gồm có: Nitơ – 78,09%; Oxy- 20,95%; Argon- 0,93%; Co2 – 0,03%, ngoài ra còn có các thành phần không khí khác . 3. Thành phần khí quyển trên các độ cao lớn. Từ độ cao 90 – 100 km trở lên thì thành phần khí quyển thay đổi mạnh. Trên 100 km quan sát thấy có Oxy đôn nguyên tử, còn trên 300 km một phần Ni tơ bị phân rã. Còn độ cao 1000 km thì quyển chủ yếu là Heli và Hydro. BÀI 2: CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN 1. Độ cao và khối lượng khí quyển. Dưới tác dụng của lực hút trái đất, mật độ không khí ở gần mặt đất là lớn nhất. Càng lên cao mật độ không khí càng giảm. Biểu đồ hiển thị 2. Sự phân chia khí quyển thành các tầng. 2.1/Tầng đối lưu. -3-
Là tầng thấp nhất, tiếp xúc với bề mặt trái Đất, có độ dày từ 8 – 18 Km. Đặc điểm của tầng Đối Lưu là nhiệt độ không khi giảm theo chiều cao, cứ trung bình lên cao 100m thì nhiệt độ không khí giảm đi 0,60C. Tầng Đối Lưu tuy mỏng nhưng hầu hết các hiện tượng thời tiết điều xảy ra ra tại đây như: Mây, Mưa, Gió… 2.2/Tầng bình lưu. Là tầng có độ cao trung bình từ 50 Km -60 Km. Trong tầng này, ở bên dưới nhiệt độ ít thay đổi sau đó tăng nhanh theo độ cao và có thể bằng nhiệt độ của trái đất. Đặc điểm của tầng này là do bên trên nóng bên dưới lạnh nên độ ổn định thẳng đứng. 2.3/Tầng trung quyển. Bên trên tầng bình lưu là tầng trung quyển có độ cao khoảng 80 Km là phạm vi của tầng trung quyển. Đặc điểm của tầng này là nhiệt độ giảm theo chiều cao. 2.4/Tầng nhiệt quyển. Bên trên tầng trung quyển là tầng nhiệt quyển. Đặc điểm của tầng này là nhiệt độ tăng dần theo độ cao. 2.5/Tầng ngoại quyển. Bên trên tầng nhiệt quyển là tầng ngoại quyển. -4-
Chương 2: HIỆN TƯỢNG NHIỆT TRONG KHÍ QUYỂN BÀI 1: TRẠNG THÁI NHIỆT CỦA KHÍ QUYỂN 1. Nguồn gốc của nhiệt. Nguồn gốc của nhiệt chính là năng lượng mặt trời, chính nguồn nhiệt của mặt trời tạo nên các hiện tượng thời tiết trên trái đất. Và cũng là nguồn gốc của mọi hiện tượng quang học khác trên trái đất. 2. Bức xạ mặt trời. Bức xạ mặt trời là dòng vật chất và năng lượng của Mặt Trời phát ra. Đây chính là nguồn năng lượng chính cho các quá trình phong hóa, bóc mòn, vận chuyển, bồi tụ trên Trái Đất, cũng như chiếu sáng và sưởi ấm cho các hành tinh trong hệ Mặt Trời. 3. Bức xạ hạt Bức xạ hạt hay còn gọi là gió Mặt Trời chủ yếu gồm các proton và electron. Đa phần thì chúng có hại cho các sinh vật, nhưng Trái Đất đã có tầng ozone bao phủ ngăn được phần nào ảnh hưởng có hại. Năng lượng bức xạ hạt của Mặt Trời thường thấp hơn năng lượng bức xạ nhiệt 107 lần, và thâm nhập vào tầng khí quyển không quá 90 km. Khi đến gần Trái Đất, nó có vận tốc tới 300-1.525 km/s và mật độ 5-80 ion/cm³ 4. Bức xạ điện từ Bức xạ điện từ có hai dạng: bức xạ trực tiếp và bức xạ khuếch tán. Có bước sóng khá rộng từ bức xạ gamma đến sóng vô tuyến với năng lượng cực đại ở vùng quang phổ khả kiến. Đây chính là nguồn năng lượng chủ yêu để chiếu sáng và duy trì các hoạt động sinh hóa trên Trái Đất. Khi qua khí quyển Trái Đất, các bức xạ sóng ngắn có hại cho sự sống gần như bị tầng ozone hấp thụ hoàn toàn. Ngày nay do công nghiệp phát triển, các chất CFC thải vào khí quyển đang huỷ hoại dần dần tầng ozone, tạo ra nguy cơ bức xạ sóng ngắn sẽ tiêu diệt sự sống trên Trái Đất. BÀI: 2. TÁC DỤNG NHIỆT CỦA MẶT ĐỆM ĐẾN LỚP KHÍ QUYỂN DƯỚI THẤP 1. Mặt đệm là gì Là bề mặt đất, mặt nước, lớp phủ thực vật, lớp phủ băng tuyết …nằm dưới đáy của đại dương khí quyển. Do có đặc điểm khác nhau về màu sắc và độ ẩm… do đó sự hấp thụ và bức xạ nhiệt của mặt trời cũng khác nhau. 2. Sự nóng lên và lạnh đi của mặt đất và mặt nước. Sự nóng lên và lạnh đi của mặt đệm phụ thuộc vào sự cân bằng nhiệt của nó, tức là phụ thuộc vào lượng nhiệt hấp thụ vào và lượng nhiệt tỏa ra của nó. Ví dụ: Vào giữa trưa mùa hạ dòng nhiệt đi đến vượt quá lượng nhiệt tỏa ra, vì vậy mặt đất nóng lên. Vào ban đêm mùa đông lượng nhiệt tỏa ra lớn hơn nhiều so lượng nhiệt mặt đất hấp thụ được, nên trên mặt đất lạnh đi. 3. Sự truyền nhiệt trong tầng đối lưu. Đối lưu là sự dịch chuyển của nhiều khối không khí riêng biệt theo chiều thẳng đứng. -5-
Nguyên nhân: Khi có nguồn nhiệt, phần chất gần nguồng nhiệt sẽ nóng hơn các nơi khác, nhiệt độ tăng thì thể tích của phần chất đó củng tăng và làm cho trọng lượng giảm. Đến khi trọng lượng bé hơn lực đẩy Ác-si-mét tác dụng vào thì phần chất đó nổi lên. Một lượng chất lỏng từ địa điểm gần nơi đun sẽ di chuyển qua bù lại phần chất đã nổi lên. Trong tự nhiên, hiện tượng đối lưu thường là các dòng biển nóng và lạnh chảy, các cơn gió biển, các dòng khí nóng và lạnh tạo nên xoáy lốc,... Ngoài ra trong vũ trụ còn có plasma chảy thành dòng trong một số ngân hà và tinh vân. 4. Biến trình ngày và năm của nhiệt độ không khí trên đất liền và trên đại dương. Độ dẫn nhiệt lớn của nước và sự truyền nhiệt nhanh xuống dưới sâu làm chậm dần sự nóng lên và lạnh đi của tầng mặt nước. Đối với bề mặt nước càng dày thì quá trình càng chậm thêm, điều này dẫn đến sự biến đổi nhiệt độ trên đại dương trong một ngày thường rất nhỏ khoảng 0.1 – 0.2 C0. Dao động nhiệt hàng năm của bề mặt đại dương là rất lớn so với dao động nhiêt hằng ngày trên đại dương. Ở vùng nhiệt nhiệt đới dao động từ 2 – 3 C0. BÀI: 3. CHẾ ĐỘ NHIỆT TRONG TẦNG ĐỐI LƯU 1. Gradien nhiệt thẳng đứng Gradient nhiệt là một đại lượng vecto đặc trưng cho sự biến thiên của nhiệt độ không khí theo độ cao, nó thường được ký hiệu là . Công thức tính gradient: = t0 C/ 100m 2. Sự thay đổi nhiệt theo độ cao. Ở tầng đối lưu sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao chịu sự chi phối mạnh của quá trình bức xạ nhiệt của mặt đệm. Vào ban ngày nhất là mùa hạ lớp không khí sát mặt đất bị hun nóng mạnh, nhiệt độ tăng nhanh, còn lớp không khí bên trên chưa kịp nóng, nhiệt độ tăng không đáng kể và sự khác biệt giữa các lớp không khí trên và dưới càng được dgia tăng. Còn ban đêm do hiện tượng bức xạ nhiệt làm cho nhiệt độ mặt đất lạnh đi. BÀI: 4. QUAN TRẮC NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ TRÊN TÀU BIỂN 1. Nhiệt độ không khí: Nhiệt độ không khí được đặc trưng bởi yếu tố nóng hay lạnh của khối không khí. Nhiệt độ càng cao các phân tử chất khí chuyển động càng nhanh. Các đơn vị dùng trong việc đo nhiệt độ là: + Độ 0C( Celcius ) còn gọi là độ bách phân, nhiệt độ sôi của nước là 100C 0 ở áp suất 760mmHg + Độ 0K( Kelvin ), 00K ứng với -2730C như vậy 3730K = 1000C + Ngoài ra người ta con sử dụng một đơn vị khác nữa là độ 0F( Farenget) * C = 5/9(F – 32) hay C = (F – 32)/1.8 * F = 9/5 C +32 hay = 1.8 C + 32 * K = C + 273.15 -6- * R = F + 459.69
2. Các dụng cụ đo nhiệt độ không khí. Nhiệt kế chất lỏng: hoạt động trên cơ sở dãn nhiệt của chất lỏng. Các chất lỏng sử dụng ở đây phổ biến là thủy ngân, rượu màu, rượu etylic (C2H5OH), pentan (C5H12), benzen toluen (C6H5CH3)... Nhiệt kế điện: Dụng cụ đo nhiệt điện sử dụng các đặc tính điện hoặc từ phụ thuộc nhiệt độ như hiệu ứng nhiệt điện trong một mạch có hai hoặc nhiều kim loại, hoặc sự thay đổi điện trở của một kim loại theo nhiệt độ. Nhiệt kế điện trở: nhiệt kế đo nhiệt độ dựa trên hiệu ứng biến thiên điện trở của chất bán dẫn, bán kim hoặc kim loại khi nhiệt độ thay đổi; đặc tính loại này có độ chính xác cao, số chỉ ổn định, có thể tự ghi và truyền kết quả đi xa. Nhiệt kế điện trở bằng bạch kim đo được nhiệt độ từ 263 0C đến 1.0640C; niken và sắt tới 3000C; đồng 500C - 1800C; bằng các chất bán dẫn để đo nhiệt độ thấp (0,1 0K – 100 0K). Để đo nhiệt độ thấp, người ta áp dụng loại nhiệt kế ngưng tụ, nhiệt kế khí, nhiệt kế từ. Nhiệt kế hồng ngoại: Dựa trên hiệu ứng bức xạ nhiệt dưới dạng hồng ngoại của các vật nóng. -7-
Chương 3: NƯỚC TRONG KHÍ QUYỂN BÀI 1: SỰ BỐC HƠI NƯỚC - ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ 1. Nguồn gốc của hơi nước trong khí quyển. Nước tồn tại trong khí quyển ở ba trạng thái đó là: hơi, không thể nhìn thấy được; trạng thái lỏng, dưới dạng mưa, sương mù; cịn trạng thi rắn như tuyết, mưa đá..., nước ở trong khí quyển ở trạng thái hơi, do sự bốc hơi từ bề mặt nước, từ trạng thái này này nếu gặp điều kiện thích hợp có thể hóa lỏng hoặc rắng. 2. Độ Ẩm Không Khí: Độ ẩm tuyệt đối: Là khối lượng hơi nước chứa trong một đơn vị thể tích không khí (g/m3) Độ ẩm tương đối: Độ ẩm tương đối ký hiệu là U, U = e/es ở trong cùng nhiệt độ và áp suất hay U còn tính bằng công thức U= 100r/rs, ở đây rs là tỷ số hỗn hợp bão hòa. Nhiệt độ điểm sương (Zd): Là nhiệt mà không khí phải lạnh theo một quá trình đẳng áp P và r để tới bão hòa. * Cách xác định nhiệt độ điểm sương: Bước 1: Chúng ta xác định nhiệt độ ở nhiệt kế khô t1 Bước 2: Chúng ta xác định nhiệt độ ở nhiệt kế ướt t2 Bước 3: Chúng ta xác định hiệu nhiệt kế khô và ướt t = t1 - t2 Bước 4: Ta lấy t nằm ở cột dọc ở bảng nhiệt độ điểm sương (Dew point). Còn hàng ngang là giá trị t1. Sau khi tra xong ta sẽ được nhiệt độ điểm sương Chú ý: Ta có thể làm tương tự như trên để tra độ ẩm tương đối nhưng phải tra độ ẩm tương đối (Realative Humidity). Trong bảng tra trên người ta dùng nhiệt độ F0, do đó chúng ta đổi nhiệt độ C0 thành nhiệt độ F0 rồi tra. * C = 5/9(F – 32) hay C = (F – 32)/1.8 * F = 9/5 C +32 hay = 1.8 C + 32 * K = C + 273.15 * R = F + 459.69 -8-
-9-
3. Cách đo độ ẩm không khí. * Cách xác định độ ẩm không khí Bước 1: Chúng ta xác định nhiệt độ ở nhiệt kế khô t1 Bước 2: Chúng ta xác định nhiệt độ ở nhiệt kế ướt t2 Bước 3: Chúng ta xác định hiệu nhiệt kế khô và ướt t = t1 - t2 Bước 4: Ta lấy t nằm ở cột dọc ở bảng độ ẩm tương đối (Realative Humidity). Còn hàng ngang là giá trị t1. Sau khi tra xong ta sẽ được ẩm tương đối - 10 -
- 11 -
BÀI 2: SƯƠNG MÙ 1. Sương mù Sương, sương móc, móc, Hán-Việt: lộ thủy, là các thuật ngữ để chỉ các giọt nước nhỏ xuất hiện trên các vật mỏng vào buổi sáng sớm hay thậm chí là buổi chiều. Đây là một dạng của sự ngưng tụ. Sương được tạo ra từ hơi ẩm của khí quyển bị ngưng tụ lại sau một ngày nắng ấm và xuất hiện trong đêm trên bề mặt bị làm lạnh như những giọt nhỏ. Các bề mặt lạnh sẽ làm lạnh không khí ở gần đó, làm giảm độ ẩm mà không khí gần đó có thể giữ được. Lượng hơi nước dôi ra sẽ bị ngưng tụ. Khi nhiệt độ hạ đủ thấp, sương sẽ tạo thành trong dạng các hạt nước đá nhỏ; đây là dạng của sương muối. 2. Nguyên nhân hình thành sương mù. Sương thường xuất hiện vào những đêm quang mây, gió nhẹ, nhiệt độ và độ ẩm tương đối cao. Trong thời tiết như vậy, bức xạ hiệu dụng mạnh, nhiệt độ các cảnh vật trên mặt đất hạ thấp. Không khí tiếp xúc với chúng bị lạnh và hơi nước ngưng kết lại thành các giọt nước bám vào cảnh vật ấy. Nước sẽ ngưng tụ thành các giọt nhỏ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí. Nhiệt độ và độ ẩm tương đối mà tại đó các giọt nước có thể hình thành được gọi là điểm sương. Khi nhiệt độ bề mặt giảm xuống, đạt tới điểm sương, hơi nước trong - 12 -
khí quyển ngưng tụ để tạo thành các giọt nhỏ trên bề mặt. Quá trình này phân biệt sương với các dạng khí tượng thủy văn khác, được hình thành trực tiếp trong không khí bằng cách làm lạnh nó tới điểm sương (thông thường xung quanh các nhân ngưng tụ) như sương mù hay mây. Tuy nhiên, các nguyên lý nhiệt động lực học của sự hình thành là giống như nhau. 3. Sự xuất hiện Sự làm lạnh bề mặt vừa đủ thường xảy ra khi nó mất nhiều nhiệt do bức xạ hồng ngoại hơn là năng lượng nó nhận được dưới dạng bức xạ mặt trời từ ánh sáng Mặt Trời, và điều này đặc biệt đúng trong trường hợp những đêm trời quang mây. Một điểm quan trọng khác, độ dẫn nhiệt kém hạn chế sự thay thế phần năng lượng mất đi của bề mặt từ nhiệt năng của các lớp đất sâu hơn, thường là ấm hơn vào ban đêm. Các vật thể thích hợp cho sự hình thành sương vì thế là những vật dẫn nhiệt kém hay bị cô lập tương đối tốt khỏi mặt đất, và những bề mặt phi kim hay được che phủ như là lớp mạ ánh kim là những vật thể bức xạ tia hồng ngoại kém. Các điều kiện thời tiết thích hợp bao gồm trời quang mây và ít hơi nước trong phần cao của khí quyển để giảm thiểu các hiệu ứng nhà kính và độ ẩm thích hợp của khong khí gần mặt đất. Các đêm có sương điển hình thường được coi là các đêm yên tĩnh bởi gió sẽ đem không khí nóng từ các cao độ lớn xuống bề mặt lạnh. Nếu khí quyển là nguồn chính của hơi ẩm, thì một lượng thông gió nhất định vẫn là cần thiết để thay thế hơi nước đã ngưng tụ. Tốc độ gió tối ưu cao nhất có thể thấy trên các đảo khô cằn. Tuy nhiên, nếu đất ẩm cận kề là nguồn chính của hơi nước thì gió luôn luôn là bất lợi cho sự hình thành sương. Các nguyên lý hình thành sương không hạn chế sự xuất hiện của nó chỉ về đêm và ngoài trời. Chúng cũng hoạt động khi các kính mắt nhận một luồng hơi nước trong phòng ấm và ẩm hay trong các quy trình công nghiệp. Tuy nhiên, thuật ngữ ngưng tụ được ưa sử dụng hơn trong những trường hợp đó. 4. Cách phân loại sương mù Sương mù là hiện tượng hơi nước ngưng tụ thành các hạt nhỏ li ti (mây) gần mặt đất. Nó xảy ra khi hơi ẩm từ bề mặt Trái Đất bốc hơi; khi bốc hơi, hơi ẩm chuyển động lên cao, nó bị làm lạnh và ngưng tụ tạo thành hiện tượng sương mù. Sương mù khác với mây ở chỗ nó gần với bề mặt Trái Đất, còn mây thì không. Người ta còn xếp sương mù vào họ mây thấp. Phân loại sương mù: Sương mù bức xạ: được tạo thành bởi sự làm lạnh của đất sau hoàng hôn bởi bức xạ nhiệt (hồng ngoại) trong điều kiện yên tĩnh với bầu trời quang đãng. Lớp đất lạnh sẽ tạo ra sự ngưng đọng trong không khí gần đó bằng truyền dẫn nhiệt. Trong sự yên tĩnh hoàn hảo, lớp sương mùt có thể thấp hơn 1 mét nhưng sự chuyển động hỗn loạn có thể tạo ra lớp sương mù dày hơn. Loại hình này phổ biến trong mùa thu và thông thường không tồn tại lâu sau bình minh. Sương mù gió: xảy ra khi không khí ẩm chuyển động qua bề mặt lạnh do gió và bị làm lạnh. Dạng này của sương mù là phổ biến trên biển khi không khí vùng nhiệt đới gặp gỡ với nước lạnh hơn của các vĩ độ cao hơn. Nó cũng là phổ biến khi - 13 -
hai luồng không khí có các đặc trung khác nhau về nhiệt độ và độ ẩm (frông) đi qua khu vực lạnh. Sương mù hơi: là dạng cục bộ nhất, được tạo ra do luồng không khí lạnh đi trên nước ấm hơn. Hơi nước nhanh chóng đi vào khí quyển bằng cách bay hơi và sự ngưng tụ xảy ra khi đạt tới điểm sương, tạo ra lớp hơi mỏng và yếu. Sương mù hơi là phổ biến ở các khu vực gần hai địa cực, cũng như xung quanh các hồ sâu và rộng vào cuối mùa thu và đầu mùa đông. Nó rất gần với hiện tượng tuyết hiệu ứng hồ hay mưa hiệu ứng hồ, và thông thường sinh ra sương giá, hoặc đôi khi là sương muối. Sương mù ngưng đọng: (hay sương mù mưa) tạo thành do các giọt nước bị ngưng đọng rơi xuống lớp không khí khô hơn ở dưới các đám mây, các giọt nước bay hơi thành hơi nước. Hơi nước bị làm lạnh và tại điểm sương nó ngưng tụ và tạo ra sương mù. Sương mù núi: tạo thành khi gió thổi không khí trên các chỗ dốc, làm lạnh đoạn nhiệt nó khi nó được nâng lên và làm cho hơi ẩm trong không khí phải ngưng tụ. Loại hình này thường tạo ra sương giá trên các đỉnh núi. Sương mù thung lũng: tạo thành trong các thung lũng núi, thông thường trong mùa đông. Nó là kết quả của sự đảo lộn nhiệt độ sinh ra bởi không khí lạnh nặng hơn đi vào trong các thung lũng, với không khí ấm hơn đi qua các ngọn núi ở phía trên. Nó là sương mù bức xạ bị giam giữ bởi địa hình khu vực, và có thể tồn tại trong vài ngày trong điều kiện yên tĩnh. Ở thung lũng trung tâm California, sương mù thung lũng được nói đến như là Tule fog. Sương mù băng: là bất kỳ dạng sương mù nào khi các giọt nước bị đóng băng thành các tinh thể nước đá nhỏ trong không khí. Nói chung, loại hình này yêu cầu nhiệt độ thấp hơn điểm đóng băng, làm cho nó chỉ phổ biến ở gần Bắc cực hay châu Nam cực. Các lượng cực kỳ nhỏ của chúng rơi xuống tạo ra dạng ngưng tụ gọi là tinh thể nước đá, thông thường thấy có ở Barrow, Alaska. Mọi loại hình sương mù tạo ra khi độ ẩm tương đối đạt tới 100%, và nhiệt độ không khí có xu hướng giảm xuống dưới điểm sương, ép nó xuống thấp hơn bằng cách làm cho hơi nước ngưng tụ. Ngoài ra còn loại sương mù khô là hiện tượng khí quyển bị vẩn đục nhẹ do sự tồn tại của các hạt bụi, khói gây nên BÀI 3: MÂY 1. Mây Khi hơi nước trong khi quyển ngưng tụ thì mây được hình thành, đó là những hạt nước nhỏ, những tinh băng nhỏ hoặc những giọt nước chậm đông. Hơi nước ngưng tụ tạo thành các giọt nước nhỏ (thông thường 0,01 mm) hay tinh thể nước đá, cùng với hàng tỷ giọt nước hay tinh thể nước đá nhỏ khác tạo thành mây mà con người có thể nhìn thấy. Mây phản xạ tương đương nhau toàn bộ các bước sóng ánh sáng nhìn thấy, do vậy có màu trắng, nhưng chúng cũng có thể có màu xám hay đen nếu chúng quá dày hoặc quá đặc do ánh sáng không thể đi qua. Mây trên các hành tinh khác thông thường chứa các loại chất khác chứ không phải nước, phụ thuộc vào các điều kiện của khí quyển của chúng (thành phần khí và nhiệt độ). - 14 -
2. Nguyên nhân hình thành mây Mây được tạo thành trong những khu vực không khí ẩm bị làm lạnh, nói chung là do bay lên. Nó có thể xảy ra Cùng với front nóng và front lạnh, Khi không khí chuyển động lên trên các dãy núi và bị làm lạnh khi nó lên cao hơn trong khí quyển, Khi không khí ấm thổi qua bề mặt lạnh hơn, chẳng hạn mặt nước. Mây tương đối nặng. Nước trong các đám mây điển hình có thể có khối lượng hàng triệu tấn, mặc dù mỗi mét khối mây chứa chỉ khoảng 5 gam nước. Các giọt nước trong mây nặng hơn hơi nước khoảng 1.000 lần, vì thế chúng nặng hơn không khí. Lý do tại sao chúng không rơi, mà lại được giữ trong khí quyển là các giọt nước lỏng được bao quanh bởi không khí ấm. Không khí bị ấm lên do năng lượng nhiệt giải phóng khi nước ngưng tụ từ hơi nước. Do các giọt nước là rất nhỏ, chúng "dính" với không khí ấm. Khi mây được tạo thành, không khí ấm mở rộng hơn là giảm thể tích sau khi hơi nước ngưng tụ, làm cho các đám mây bị đẩy lên cao, và sau đó mật độ riêng của mây giảm tới mức mật độ trung bình của không khí và mây trôi đi trong không khí. Hình thái thực thụ của mây được tạo ra phụ thuộc vào cường độ lực nâng và phụ thuộc vào sự ổn định của không khí. Trong các điều kiện khi sự không ổn định của sự đối lưu thống lĩnh thì sự tạo thành các đám mây theo chiều thẳng đứng được hình thành. Không khí ổn định tạo ra chủ yếu là các đám mây thuần nhất theo chiều ngang. Sự nâng lên theo các phrông tạo ra các hình thái khác nhau của mây, phụ thuộc vào thành phần của các phrông này (dạng ana hay dạng kata của phrông ấm hay phrông lạnh). Sự nâng sơn căn cũng tạo ra các hình thái khác nhau của mây, phụ thuộc vào sự ổn định của không khí, mặc dù mây chóp và các mây sóng là đặc thù của các loại mây sơn căn. 3. Các dạng mây Mây có nhiều dạng khác nhau gồm ba loại cơ bản như sau: -Mây tầng cao, Mây tầng trung, Mây tầng thấp, Mây phát triển theo chiều thẳng đứng. 4. Phân hạng mây quốc tế Sự kết hợp ba loại mây trên người ta có mười loại mây như sau: Tên mây Độ cao Đặc điểm Hiện tượng thời tiết (km) Mây Ti 7 – 10 Tạo thành bởi tinh Khi tồn tại độc lập: thời tiết (Cirrus – Ci) thể băng, trắng bạc, tốt. Nếu mây trở nên dày không tạo bóng râm, đặc, hướng mây trắng nhiều: đôi khi có hình rẻ thời tiết trở nên xấu. quạt. Mây Ti tích 6–8 Được sắp xếp trật tự Mây phát triển thời tiết trở (Cirrocumulu như vảy cá, màu nên xấu, thường có mưa to s – Cc) trắng, không có gió lớn. bóng râm. - 15 -
Màu trắng sữa như bức màn che khắp Mây Ti tằng bầu trời, mây có thể Mây dày và thấp thì thời tiết (Cirrostratus 6–8 nhìn thấy qua mặt trở nên xấu đi – Cs) trời, mặt trăng, chung quanh có quầng Mây Trung Từng mảng màu Mây phát triển, thời tiết tích trắng hoặc xám nhạt, xấu. 3–6 (Altocumulus nằm dưới Mặt trời – Ac) xuất hiện ráng đỏ. Mây Trung 2–5 Màu xám hay xanh Có thể xuất hiện mưa nhỏ. tằng xám dày đặc, có Mây trở nên mỏng hơn, thời (Altostratus – bóng râm. tiết tốt hơn. As) Mây Tằng 1–2 Từng mảng lớn màu Nhìn chung thời tiết tốt, tích xám hay xanh xám, nhưng nếu mây phát triển, (Stratocumulu xếp thành từng lớp. thời tiết xấu đi. s – Sc) Mây Tằng 0.2 – 1 Màu sắc đậm nhạt Thời tiết ổn định, đôi khi có (Stratus – St) không đồng nhất, mưa lâm râm hình dáng không có qui luật Mây Vũ tằng 1–2 Màu xám đậm, thấp, Xuất hiện mưa, tuyết kéo (Nimbostratu nặng dài. s – Ns) Mây Tích Màu xám nhạt, có Thời tiết nhìn chung tốt. Nếu (Cumulus – mảnh đơn độc. Phát mây phát triển, thời tiết có Cu) 0.5 – 1.5 triển theo chiều giông. thẳng đứng, đỉnh nhọn, đáy bằng. Mây Vũ tích 1–2 Gần giống mây tích. Mưa tuyết từng cơn rất dữ (Cumulonimb Phát triển nhanh dội, có gió lớn. us – Cb) theo chiều thẳng đứng, dày, đỉnh thành mây Ci, đáy đen chì. 5. Cách quan trắc mây 5.1Mây thấp - 16 -
- 17 -
- 18 -
5.2 Mây trung - 19 -
- 20 -