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

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





Chương II. CÁC KIN THC CHUNG V KHÍ QUYN TRÁI ÐT

1. CU TRÚC THEO CHIU THNG ÐNG CA KHÍ QUYN

Da trên nhng ñc tính vt lý và tính cht hot ñng, khí quyn trái ñt ñưc chia

thành 5 tng mi tng có nhng ñc trưng vt lý khác nhau (xem sơ ñ hình 2.1).

1.1. Tng ñi lưu (Troposphere)

Là tng không khí gn mt ñt nht, ñ cao trung bình ca nó vào khong 11 km:  hai

cc trái ñt ch cao t 8 - 10 km, còn  vùng xích ño là 15 - 18 km. Ð cao ca tng khí

quyn này do ñ cao ca các dòng ñi lưu quyt ñnh, bi vy nó thay ñi theo mùa trong

năm và thay ñi theo vĩ ñ ña lý, do tính cht nhit lc quyt ñnh.

Tng ñi lưu là tng khí quyn hot ñng nht. Các hin tưng thi tit, mưa, nng,

mây, dông bão... ñu xy ra  tng khí quyn này. Tng ñi lưu cũng là môi trưng sng ca

tt c các sinh vt trên trái ñt.

Ðc ñim quan tr ng ca tng ñi lưu là nhit ñ gim dn theo ñ cao. Trung bình c!

lên cao 100m nhit ñ gim xung 0,64

C. Nhit ñ  gi"i hn trên ca nó xung rt thp, có

th ñt - 70

C  vùng xích ño ca trái ñt.

# tng này thưng xy ra hin tưng các dòng không khí ñi lên hoc ñi xung (do các

trung tâm khí áp cao, khí áp thp..., do gp các chư"ng ngi vt trên mt ñt, do s tranh chp

Trái ñt, bng lc hút ca mình ñã t

p trung xung quanh nó mt lp các cht khí

ñưc gi là khí quyn. Lp khí quyn gn mt ñt có vai trò ht s

c ln lao ñi vi s sng

trên trái ñt, là môi trưng quan trng ca nn sn xut nông nghip.

Hn hp các cht khí to nên khí quyn ñưc gi là không khí. Trong khí quyn li

ên

tc xy ra các quá trình và hin tưng vt lý: s tun hoàn nưc, các hin tư

ng quang hc,

ñin hc. Tp hp các hin tưng và quá trình vt lý ñó chính là ch

 ñ thi tit ca mt

vùng.  mt chng mc nào ñó s bin ñi ca thi tit ñã to nên nh

ng ñiu kin cn

thit cho s sng nói chung và cho ngành sn xut nông nghip nói riêng. S

 bin ñng thái

quá ca nó có th dn ñn nhng thiên tai ñe da cuc sng và các ho

t ñng sn xut ca

con ngưi.

Gia khí quyn, sinh quyn, thy quyn và ña quyn luôn luôn trao ñ i tương tác l

n

nhau trong sut quá trình lch s" hình thành trái ñt ñă to nên nh

ng cân bng ñng.

Nhng cân bng này có tác dng duy trì, tái to các pha ca cân bng tư nhiên. N

u mt

ñiu kin nào ñó trong cân bng b phá v$ s% gây ra nhng t n tht không lưng trư

c

ñưc. S hot ñng thiu ý thc bo v thiên nhiên ca con ngưi ngày càng xâm ph

m cân

bng sinh thái, làm cho ngu&n tài nguyên ngày càng cn kit. Hàng năm 17 tri

u hecta rng

nhit ñi, 300.000 ha rng thưa b

 khai thác quá mc. Mt phn ba din tích ñt ñai b ñe

do b'i nn hoang mc hóa. Nn ô nhi(m không khí, ô nhi(m nưc ñã làm mt ñi ư

c

chng 5 - 10% s loài sinh vt t nay ñn năm 2020; và ñn năm 2050 s loài sinh v

t b

dit chng s% lên ñn 25%. Sinh quyn b phá v$ s% gây ra s bin ñng khí hu và khô h

n,

lũ lt trên trái ñt ngày mt gia tăng.

Vic bo v cân bng sinh thái là vn ñ quyt ñnh s t&n vong ca loài ngưi. Mi ngư

i

cn có ý thc bo v nó. Ð làm cơ s' cho nhng hiu bit chúng ta ln lư

t xem xét nhng

vn ñ sau ñây:



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





gia các khi không khí...). Hin tưng thăng giáng ca các khi không khí ñã làm thay ñi

ch ñ nhit, $m ca không khí.



(Kho sát khí quyn, Oklahoma - 1997)

Chúng ta bit r%ng các cht khí ñu ch!a ñng năng lưng ñưc g i là ñng năng. Ðng

năng ca cht khí ph& thuc vào áp sut khí quyn, nó ñiu khin trng thái nhit: khi b nén

chúng nóng lên, khi giãn n chúng b lnh ñi. T nguyên lý ñó ta có th suy ra r%ng: Khi

không khí khi chuyn ñng ñi lên, áp sut gim dn và giãn ra do dó chúng lnh ñi.

Ngưc li, s vn chuyn t cao xung thp, không khí  trng thái b nén và làm nhit

ñ ca nó tăng lên. Gi thit r%ng khi không khí chuyn ñng nhanh, không có s trao ñi

nhit hoc s xáo trn v"i khi không khí xung quanh. Hin tưng ñó ñưc g i là ñon nhit,

có nghĩa là không có s trao ñi nhit v"i xung quanh.

Các khi không khí ñi lên bao gi cũng có hin tưng ñon nhit lnh; các khi không

khí ñi xung thưng kèm theo hin tưng ñon nhit nóng. # các khi không khí khô (chưa

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





bão hòa hơi nư"c) m!c ñ tăng hoc gim nhit ñ là 1

C cho 100m g i là ñon nhit khô. #

khi không khí bão hòa hơi nu"c thì m!c ñ tăng hoc gim nhit ñ là 0,5

C/100m g i là

ñon nhit $m. Ði v"i khi không khí bc lên cao lúc ñu lnh ñi theo m!c ñon nhit khô

bi vì nó chưa bão hòa hơi nư"c, ñn mt ñ cao nht ñnh nhit ñ không khí ñã gim ñn

ñim sương, và tr nên bão hòa hơi nư"c, s tip t&c gim nhit ñ theo m!c ñ ñon nhit

$m.

Kt qu thng kê s liu cao không 30 năm (1961 - 1990)  Hà Ni cho thy, vào mùa

ðông  l"p không khí 500 mét thưng xut hin l"p nghch nhit (th hin rõ trong giá tr

nhit ñ ti cao), còn mùa Hè l"p nghch nhit yu hơn. Do có l"p nghch nhit,  l"p không

khí cao hơn thưng xy ra ngưng kt hơi nư"c.

Bng 2.1. Nhit ñ không khí kho sát lúc 7h (0h GMT)  các ñ cao ti Hà Ni

(S liu 30 năm 1961 -1990)

Mc (mét) Tháng I Tháng VII

0 T

max

min

max

min

0 14,6 23,0 5,5 27,3 31,4 21,6

200 13,8 21,7 3,5 26,2 31,9 20,3

500 12,5 24,7 0,9 25,2 30,0 19,1

1000 10,6 21,4 0,6 22,8 27,7 16,0

1500 9,3 19,1 -1,5 20,0 24,8 15,3

2100 7,9 18,1 -1,7 16,6 20,8 2,0

3100 5,0 14,2 -3,7 11,1 15,7 7,9

Ngu&n: TS. Hoàng Th Phương H&ng (ðài khí tưng cao không Hà Ni)

Hin tưng thăng, giáng ca các khi không khí trong tng ñi lưu thưng di(n ra hàng

ngày, v"i cưng ñ mnh hay yu tùy theo ch ñ nhit ca mt ñt và là nguyên nhân làm

hơi nư"c ngưng kt, to thành mây, mưa... Hin tưng ñi xung ca các khi không khí (

các trung tâm áp cao, trên các sưn núi xung...) làm cho không khí nóng lên, ñ $m xa dn

trng thái bão hòa. Hin tưng thăng, giáng ca các khi không khí là mt hin tưng ñc

trưng quan tr ng ca tng ñi lưu.

Tng ñi lưu chim 80% khi lưng khí quyn và 90% hơi nư"c, thành phn khí quyn

 tng này luôn luôn di(n ra s trao ñi gia mt ñt, mt ñi dương và khí quyn.

1.2. Tng bình lưu (Stratosphere)

Tng bình lưu là tng tip giáp v"i tng ñi lưu, lên cao t"i 50 - 55km. Ðc ñim ca

tng bình lưu là không khí ít b xáo trn theo chiu th)ng ñ!ng. Có th tách tng này thành hai

l"p:

- L"p ñ)ng nhit: n%m sát tng ñi lưu lên cao t"i 25km, nhit ñ ít thay ñi, trung bình

vào khong -55

C. L"p khí quyn này thưng chuyn ñng theo chiu n%m ngang t ñông

sang tây. Kích thư"c các khi không khí này có th t"i hàng nghìn cây s.

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





- L"p nghch nhit:  ñ cao t 25 ñn trên 50km. # tng này nhit ñ tăng dn theo ñ

cao, nhit ñ trung bình vào khong 0

C, ti ña có th t"i trên +10

Sư tăng dn nhit ñ ca l"p khí quyn này có th là do s có mt ca tng ôzôn, cht

hp thu mnh các tia sóng ngn ca b!c x mt tri.

- Phía trên tng nghch nhit là ñnh tng bình lưu (Stratopause), nhit ñ khá n ñnh,

khong 0

C  ñ cao 55km.

1.3. Tng trung gian (Mesosphere)

Tng trung gian n%m trên tng bình lưu cho ñn ñ cao 80 - 90 km. Tng này nhit ñ

gim dn theo ñ cao và ñt ñn giá tr - 70

C ñn - 80

1.4. Tng ñin ly (Thermosphere)

Tng ñin ly hay còn g i là tng nhit quyn là tng không khí có ñ cao t 80 ñn

800km. # tng này không khí rt thưa loăng. Dư"i tác d&ng ca các tia b!c x, các cht khí

ñu b phân ly và b ion hoá mnh. Khí quyn  ñây có ñ d*n ñin cao.

Ð d*n ñin cao  tng ñin ly là nguyên nhân làm phn hi các sóng vô tuyn phát ñi

t mt ñt, nh vy mà m i thit b vô tuyn ñin  mt ñt,  các v tinh nhân to m"i có th

hot ñng bình thưng ñưc.

Tng ion có th nhn thy hai cc ñi ion hóa  ñ cao 100 km và 180 - 200km.

Ðc ñim quan tr ng ca tng khí quyn này là nhit ñ không khí cao và tăng nhanh

theo ñ cao. # ñ cao 200km có nhit ñ 600

C, còn  gi"i hn trên là 2000

1.5. Tng khuych tán (Exosphere)

Gi"i hn trên ca tng này vào khong 2000 ñn 3000 km, là tng chuyn tip gia khí

quyn và không gian vũ tr& (Outer space), không khí tng này rt thưa loãng thành phn ch

yu là hydrô và hêli.

2. MT Ð, KHI LƯNG VÀ S PHÂN B KHÍ QUYN THEO CHIU CAO

2.1. Mt ñ không khí

Mt ñ không khí là khi lưng cht khí có trong 1m

không khí, hay là t+ s gia khi

lưng và th tích ca cht khí, ñưc kí hiu là ρ.

Ln ñu tiên trên th gi"i, mt ñ không khí ñưc xác ñnh vào th k+ th! 17 sau khi

sáng ch ra bơm không khí. Mt ñ không khí  ñiu kin tiêu chu$n (áp sut khí quyn 760

mm; nhit ñ không khí 0

C) b%ng 1,293 kg/m

. Còn nu áp sut khí quyn b%ng 1000 mm thì

mt ñ không khí là 1,276 kg/m

Mt ñ không khí ph& thuc vào mt s yu t vt lý như: nhit ñ, áp sut khí quyn

và ñ $m không khí. Ð xác ñnh mt ñ không khí ngưi ta có th dùng các thit b máy móc

ño ñm trc tip, và cũng có th xác ñnh mt cách gián tip da trên hai yu t là nhit ñ và

áp sut khí quyn.

Ði lưng nghch ño ca mt ñ không khí ñưc g i là th tích riêng ca không khí

(V):

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





V =

ρ (1)

Mt ñ không khí ph& thuc vào nhit ñ (T) và áp sut khí quyn (P). S ph& thuc

này ñưc biu th b%ng phương trình Clapayron là phương trình ñưc rút ra t nhng ñnh lut

vt lý cơ bn Boymariotte và Gayluitsac

PV = RT (2)

Trong ñó: P- áp sut khí quyn (mm);

V- th tích riêng;

R- h%ng s cht khí;

T- nhit ñ tuyt ñi ca không khí.

Thay (1) vào (2) ta có:

ρ = R.T

Tha nhn h%ng s cht khí R = 2,064 cal/mol. ñ = 0,4845

hay ρ = 0,4845 x

273 + t

t là nhit ñ không khí tính theo ñ bách phân (

C).

Ta có th dùng phương trình (3) ñ xác ñnh mt ñ không khí  bt kỳ ñiu kin nhit

ñ và áp sut nào ca khí quyn.

T phương trình (3) ta suy ra r%ng: Mt ñ không khí t+ l thun v"i áp sut ca khí

quyn (áp sut càng tăng thì khi lưng cht khí có trong 1m

không khí càng 1"n và do ñó

mt ñ không khí tăng). Mt ñ không khí t+ l nghch v"i nhit ñ. Nhit ñ không khí càng

tăng thì mt ñ không khí gim, vì nhit ñ tăng th tích tăng làm cho khi lưng ca mt ñơn

v th tích không khí gim.

Bng 2.2. nh hưng ca nhit ñ và m ñ ñn mt ñ không khí

Nhit ñ không khí (

Mt ñ không khí (g/m

) 0 10 20 30

Mt ñ không khí khô 1293 1247 1203 1165

Mt ñ không khí bão hoà hơi nư"c 1290 1241 1194 1194

Chênh lch không khí khô và $m 3 6 11 18

Mt ñ khí quyn còn ph& thuc vào $m ñ không khí. -m ñ không khí càng tăng thì

mt ñ không khí càng gim (bng 2.2)





Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp - Chương II

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