Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp: Chương V (Mới nhất)

Trưng ði hc Nông nghip 1 - Giáo trình Khí tưng Nông nghip---------------------------------------------

Chương V. ÁP SUT KHÍ QUYN VÀ GIÓ

1. ÁP SUT KHÍ QUYN

1.1. Khái nim

Trong khí tưng, ngưi ta ñnh nghĩa áp sut khí quyn như sau: Áp sut khí quyn là

trng lưng ca ct không khí thng ñng có tit din bng mt ñơn v din tích và có chiu

cao t mc quan trc ñn gii hn trên ca khí quyn. Như vy càng lên cao, chiu cao ct

không khí càng gim nên áp sut khí quyn càng gim.

Áp sut khí quyn thưng ñưc ño bng hai ñơn v là milimét thu ngân (mmHg) và

milibar (mb).

Khí áp k thy ngân ñưc Tô ri xen li (1608 -1647) sáng ch dùng ñ cao ct thu ngân tính

bng milimet (mmHg) ñ ño áp sut khí quyn. Da vào nguyên tc cân bng gia áp mt

ñu dc ngưc vào mt chu cũng cha thy ngân (xem phn thc tp). lc ca khí quyn và

trng lưng ct thu ngân cha trong mt ng thy tinh ñưc hàn kín Khi áp sut khí quyn

tăng thì ñ cao ca ct thu ngân cũng tăng.

1 mb = 0,75 mmHg

1mb = 10

-3

Bar = 10

dyn/cm

= 10

N/m

Ngưi ta gi áp sut khí quyn trong ñiu kin là 0

C, ! vĩ ñ 45

trên mc nưc bin là

áp sut tiêu chu"n. Tr s áp sut tiêu chu"n bng 760 mmHg hay 1013,25 mb. Gia áp sut

khí quyn, mt ñ không khí và nhit ñ quan h vi nhau theo biu thc sau:

(1)

Trong ñó:

ρ là mt ñ không khí (s phân t$ không khí cha trong mt ñơn v th tích).

R là hng s cht khí (R = 8,3114 Jun/mol.ñ =1/0,4845 cal/mol.ñ).

T là nhit ñ tuyt ñi ca không khí (T

K = t

C +273)

1.2. S bin ñi ca áp sut khí quyn.

Ging như các yu t khí tưng khác, áp sut khí quyn cũng bin ñi theo thi gian và

không gian. Bin ñi ca áp sut khí quyn theo không gian bao g%m bin ñi theo phương

thng ñng và phương nm ngang. Theo thi gian, áp sut khí quyn có di&n bin tun hoàn

Mi vt trên mt ñt ñưc xem như nm  ñáy ca bu khí quyn và do ñó ch

u mt sc ép

ca không khí do trng lưng ca nó gây ra. Sc ép ca khí quyn còn gi là áp su

t khí

quyn. Quan ñim ñng hc phân t cho rng áp sut khí quyn là k

t qu tng hp ca

chuyn ñng phân t không khí và trưng trng lc trái ñt. Dư

i tác dng tng hp ñó,

sc va chm ca nhiu phân t không khí có tc ñ trung bình tác dng lên m

t b mt có

din tích bng mt ñơn v

 trong thi gian ngn sinh ra áp sut. Trong khí quyn không khí

có th chuyn ñng ñi lên, ñi xung, chuyn ñng lon lưu, chuy

n ñng xoáy, git... hoc

kt hp nhiu dng chuyn ñng, chng hn như v

i mt xoáy thun nó ñ ng thi tham gia

c 3 dng chuyn ñng như v!a chuyn ñng xoáy tròn t! ngoài vào trong, v

!a chuyn

ñng t! dưi thp ñi lên cao và v

!a chuyn ñng tnh tin. Ch" nh#ng dng chuyn ñng

theo phương nm ngang mi ñưc gi là gió. Gió là ngu n nămg lưng sch vô tn nh

ưng

gió cũng gây ra nhiu nh hưng xu ñi vi sn xut nông nghip.

P = ρ.RT

Trưng ði hc Nông nghip 1 - Giáo trình Khí tưng Nông nghip---------------------------------------------

hàng ngày và hàng năm. Ngoài ra áp sut khí quyn còn bin ñi bt thưng liên quan ti s

thay ñi thi tit.

a) Bin ñi ca áp sut khí quyn theo chiu cao

Áp sut khí quyn càng lên cao càng gim, m't khác do các lp khí quyn thp hơn có

mt ñ không khí ln hơn so vi các lp khí quyn trên cao nên áp sut khí quyn gim

không ñu theo ñ cao. ( các lp khí quyn dưi thp áp sut khí quyn gim nhanh hơn so

vi các lp khí khí quyn trên cao. Ví d), ! m't ñt áp sut khí quyn là 1013,2 mb, ! ñ cao

1000 mét áp sut là 898,5 mb, ñ cao 5000 mét áp sut là 539,5 mb và ñ cao 11000 mét áp

sut ch* còn 225,6 mb.

Gii hn trên

ca KQ

P + dP

(m't ñt)

Z + dZ

Xét 1 ct không khí thng ñng

ñ cao Z áp sut khí quyn l

à P, khi

ñó ! ñ cao Z + dZ, áp sut s+ l

à P

- dP, rõ ràng dP chính là tr

ng

lưng ct không khí có ñ

 cao dZ,

i hn t ñ cao Z ñn Z+dZ.

(hình 5.3.). Do vy:

dP = - ρ.g.dZ (2)

Trong ñó: ρ là mt ñ không khí.

g là gia tc trng trư

ng

(g = 9,82m/s

)

Phương trình (2) ñưc gi l

phương trình tĩnh hc cơ b

n.

Phương trình này ch* áp d)ng

khi

nghiên cu khí quyn tĩnh. Hình 5.3. Sơ ñ bin ñi ca áp sut khí quyn

Trưng ði hc Nông nghip 1 - Giáo trình Khí tưng Nông nghip---------------------------------------------

T phương trình (1) ta có ρ = P/RT, thay vào phương trình (2) ta có :

P dP g

dP = - ── gdZ hay — = - —— dZ

RT P RT

ði vi P ly tích phân t P

ñn P, vi Z ly t Z

ñn Z, ta có :

P Z

dP g

―― =

――

P RT

Cho T giá tr trung bình và g giá tr không ñi thì:

ln ― = - ― ( Z - Z

) (3)

g (z-zo)

P = P

(4)

Nu P

là áp sut ! m't ñt thì Z

= 0 do ñó ta có :

g z

P = P

(5)

T công thc (4) chúng ta có 2 nhn xét như sau:

− Càng lên cao khí áp càng gim

− ( ñiu kin nhit ñ thp thì khí áp gim nhanh hơn so vi ! ñiu kin nhit ñ cao

khi ñ cao tăng lên.

Khi trin khai công thc (3) ngưi ta cũng thu ñưc mt công thc ñơn gin hơn gi là

công thc Babinê v s bin thiên áp sut khí quyn theo ñ cao.

P - P

Z = 16000 (1 + αt) ——— (6)

+ P

Trong ñó:

Z - chênh lch ñ cao gia 2 trm ño áp sut khí quyn.

P, P

là áp sut khí quyn ! trm dưi và áp sut ! trm trên

t - nhit ñ trung bình ca ct không khí gia 2 trm.

α - h s giãn n! ca không khí, α = 0,00366.

Công thc Babinê cho phép gii quyt mt s vn ñ thc ti&n như:

1. Tìm chênh lch ñ cao gia 2 ña ñim có áp sut là P

và P

. Vic ño ñ cao bng

phương pháp này khá chính xác và thun tin thay th cho phương pháp ño bng máy trc

ña. ð'c bit, khi ñưng ngm ca máy trc ña b che khut ho'c phi ño ñ cao ! hai ña

ñim cách nhau quá xa.

2. Tính toán ñưc khí áp ! bt kỳ mt ñ cao nào ñó nu bit khí áp ! m't ñt, ni suy

khí áp v cùng mt mc ñ cao ! các ña ñim quan trc ñ v+ bn ñ% khí áp ph)c v) công

vic d báo thi tit.

Trưng ði hc Nông nghip 1 - Giáo trình Khí tưng Nông nghip---------------------------------------------

Bc khí áp:

Kho sát mt ct không khí, các tit din chênh lch áp sut khí quyn 1 mb to thành

nhng bc thang khí áp. ð cao ca m1i bc thang khí áp gi là bc khí áp ñưc tính theo

công thc sau:

(1 + αt)

h = 8000 —— (7)

Trong ñó: P là áp sut khí quyn

t là nhit ñ ca không khí

α là h s giãn n! th tích ca không khí

(α = 0,00366 = 1/273)

T công thc (7) ta thy bc khí áp t l

nghch vi áp sut và t l thun vi nhit ñ.

Càng lên cao bc khí áp càng ln và ! cùng

giá tr khí áp thì vùng nóng có bc khí áp ln

hơn vùng lnh. Như vy, nhng vùng không

khí lnh khí áp gim nhanh hơn, nhng vùng

không khí nóng khí áp gim chm hơn theo

chiu cao. H qu là khi có 2 ct không khí

nóng, lnh khác nhau ! cnh nhau thì trên

cùng mt ñ cao ct không khí nóng có áp

sut cao hơn ct không khí lnh.

Nóng Lnh

650mb

780mb

800mb

650mb

780mb

900mb

800mb

900mb

1000mb

Ct 1 Ct 2

Hình 5.4. Sơ ñ chênh lch bc khí áp

Do chênh lch khí áp, ! trên cao, không khí nóng s+ di chuyn v phía ct không khí lnh.

Tuy nhiên, ! m't ñt khí áp ct không khí lnh li cao hơn ct không khí nóng. Do ñó không

khí chuyn ñng ! dưi thp và trên cao có chiu ngưc nhau, to thành nhng hoàn lưu

khép kín.

b) Bin ñi ca áp sut khí quyn theo phương nm ngang.

Các vùng khác nhau trên b m't trái ñt luôn có s khác nhau v nhit ñ do vy áp sut

khí quyn theo phương nm ngang cũng không ñ%ng nht. ð biu di&n s khác nhau v khí

áp theo phương nm ngang ngưi ta dùng mt ñi lưng gi là gradient khí áp ngang (G).

- P

G = -------- = ------ (8)

- L

Trong ñó:

dP: là chênh lch khí áp gia 2 ña ñim

dL: khong cách theo phương nm ngang gia 2 ña ñim.

Gradient khí áp theo phương nm ngang thưng ñưc xác ñnh cho m1i ñ vĩ ña lý (1

ñ vĩ khong 111km), ñơn v G là mb/111km. ð biu di&n bin thiên khí áp theo phương

nm ngang ngưi ta thưng v+ bn ñ% các ñưng ñng áp (hình 5.5). ðưng ñng áp là

nhng ñưng lin nét, khép kín ni lin các ñim có tr s khí áp như nhau. Do mt ñ các

trm ño khí áp quá ít nên phi dùng phương pháp ni suy ñ xác ñnh khí áp trên m't ñt.

Trên bn ñ% khí áp, các ñưng ñng áp thưng ñưc v+ cách nhau 5mb. Tuỳ theo s phân b

khí áp mà trên bn ñ% các ñưng ñng áp có nhng hình dng khác nhau:

•

••

• Vùng khí áp cao là vùng có các ñưng ñng áp khép kín, t ngoi vi vào trung tâm

áp sut khí quyn tăng dn. Trong vùng khí áp cao, gradient khí áp có hưng t ngoi vi

vào trung tâm.

Trưng ði hc Nông nghip 1 - Giáo trình Khí tưng Nông nghip---------------------------------------------

•

••

• Vùng khí áp thp là vùng có các ñưng ñng áp khép kín, t ngoi vi vào trung tâm

áp sut khí quyn gim dn, gradient khí áp hưng t trung tâm ra ngoi vi.

•

••

• Rãnh khí áp là phn khí áp thp nhô ra, tr)c nm gia hai vùng có khí áp cao hơn.

•

••

• Lư2i khí áp là vùng khí áp cao nhô ra, tr)c nm gia hai vùng có khí áp thp hơn.

•

••

• Yên khí áp là vùng nm gia hai vùng khí áp cao và khí áp thp sp xp xen k+

nhau.

ð'c ñim ca gradient khí áp nm ngang là luôn luôn vuông góc vi các ñưng ñng áp

và hưng t nơi có khí áp cao v nơi có khí áp thp. Không khí thưng di chuyn theo chiu

Gradient khí áp nm ngang to thành gió. Khi gradient khí áp nm ngang càng ln thì gió

thi càng mnh. Trên bn ñ% ñng áp, nhng vùng mà ñưng ñng áp càng dày thì tr s

gradient khí áp càng ln.

c) Din bin hàng ngày ca áp sut khí quyn

Di&n bin hàng ngày ca khí áp có 2 cc ñi và 2 cc tiu. Cc ñi ca khí áp xy ra vào

lúc 10 gi và 22 gi, cc tiu xy ra lúc 4 gi và 16 gi. Hàng ngày, khí áp tăng t 4 gi sáng

ñn 10 gi thì ñt cc ñi, sau ñó gim dn ñn 16 gi ñt cc tiu. T 16 gi khí áp li tăng

dn ñn 22 gi thì ñt cc ñi th hai và tip t)c gim dn ñn 4 gi sáng hôm sau li ñt cc

tiu th hai. Di&n bin hàng ngày ca khí áp ñ'c bit th hin rõ ! vùng xích ño và nhit ñi,

biên ñ ngày ca khí áp vào khong 3 - 4 mb. Càng lên vĩ ñ cao biên ñ dao ñng ca khí áp

càng gim dn, ! vĩ ñ 60

biên ñ khí áp ch* vào khong 0,3 mb.

Khi thi tit thay ñi ñt ngt khí áp có s bin thiên mnh m+, biên ñ ngày ñêm có th

ñt ti 10 - 15 mb. Ví d), khi có mt cơn bão tin ñn thì khí áp gim ñt ngt và tăng nhanh

tr! li khi cơn bão ñi qua.

Hình 5.5. Bn ñ các ñưng ñng áp trên mc nưc bin

Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp - Chương V

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi