Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp - Chương IV

Chia sẻ: Le Duc Lê Đức Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

265
lượt xem 127
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nước tồn tại trong tự nhiên dưới ba trạng thái: rắn, lỏng, khí. Ba thể đó không ngừng chuyển hoá lẫn nhau. Nước từ các đại dương, biển sông ngòi ao hồ, đất và thực vật bốc hơi vào không khí. Hơi nước gặp lạnh kết tạo thành mây

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp - Chương IV

Chương IV. TU N HOÀN NƯ C TRONG T NHIÊN Nư c t n t i trong t nhiên dư i ba tr ng thái: r n, l ng, khí. Ba th ñó không ng ng chuy n hóa l n nhau. Nư c t các ñ i dương, bi n, sông ngòi, ao h , ñ t và th c v t b c hơi vào không khí. Hơi nư c g p l nh ngưng k t t o thành mây, mưa rơi xu ng b m t trái ñ t. Nư c mưa th m xu ng ñ t, ch y ra sông, ra bi n r i l i b c hơi. Quá trình ñó g i là vòng tu n hoàn nư c trong t nhiên. Vòng tu n hoàn này g m ba khâu chính: b c hơi, ngưng k t, giáng th y. Các quá tnnh ñó liên k t ch t ch v i nhau, ñó là nh ng khâu riêng bi t c a vòng tu n hoàn chung.Hi u bi t v b n ch t v t lý t nhiên c a vòng tu n hoàn nư c và m i liên h c a chúng ñ i v i s n xu t nông nghi p s giúp chúng ta có nh ng gi i pháp h p lý ñ gi v ng tr ng thái cân b ng nư c ñ i v i cây tr ng. 1. CHU TRÌNH NƯ C TRONG T NHIÊN Vì m c nư c c a ñ i dương trên th gi i tính trung bình không thay ñ i, và lưu lư ng trung bình nhi u năm c a các dòng sông cũng không thay ñ i, nên có th coi lư ng nư c t ng c ng trong t nhiên c ba th : r n, l ng và khí cũng không thay ñ i. Do ñó ta suy ra r ng, trong thiên nhiên có m t ch ñ xác ñ nh nào ñó c a chu trình nư c trong ñó lư ng nư c t ng c ng rơi trên b m t trái ñ t b ng lư ng nư c b c hơi t ng c ng. Th m mao m ch th u M ch nư c ng m 61 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Tính trung bình trong m t năm, t b m t các ñ i dương trên th gi i có 448.900km3 nư c vâ t b m t ñ t li n có 71.100 km3 nư c b c hơi vào khí quy n. Cũng trong m t năm lư ng nư c rơi trên ñ i dương là 411.600 km3 và trên ñ t li n là 108.400km3. Như v y, trong m t năm có 520.000 km3 nư c b c hơi thì trong m t năm cũng có ñúng m t lư ng giáng th y như th rơi xu ng b m t trái ñ t. Như v y, nư c ñã hoàn thành m t vòng tu n hoàn khép kín trong khí quy n. B ng 4.1. Cân b ng nư c trên trái ñ t hàng năm Thành ph n nư c luân chuy n Nư c b sung Nư c m t ñi V (km3) L (mm) V (km3) L (mm) L c ñ a (di n tích 148 628 000 km2) Giáng thu (mưa, tuy t) 108 400 720 Dòng ch y (sông, su i) 37 300 250 B c hơi 71 100 470 ð i dương, bi n (di n tích 361 455 000 km2) Giáng thu (mưa, tuy t) 411 600 1 140 Dòng ch y (sông, su i) 37 300 100 B c hơi 448 900 1 240 T ng c ng 520 000 520 000 (Ngu n: M.I. Lvotvis - 1964) [Ghi chú: L (mm): b dày l p nư c quy ñ i; V (km3): th tích nư c] Ngoài vòng tu n hoàn ñó, trên l c ñ a cũng có m t vòng tu n hoàn c a nư c. Hơi nư c ñư c mang t ñ i dương t i, ngưng k t l i, t o thành mây và trên l c ñ a có mưa rơi xu ng. M t ph n c a lư ng nư c ñó l i b c hơi và có th là ngu n g c c a lư ng mưa. Ngoài ra, mưa trên ñ t li n có th hình thành do s b c hơi ñ a phương. Sơ ñ vòng tu n hoàn c a nư c trên m t kho ng gi i h n c a ñ t li n ñư c trình bày trên hình 4.2. Lư ng m ñư c ñưa t ñ i dương t i lãnh th (A0); m t ph n c a lư ng m ñó rơi xu ng thành mưa (O1); ph n còn l i ñư c ñưa ra ngoài gi i h n c a lãnh th (A0 - O1); Lư ng mưa rơi xu ng (O1) s b b c hơi. lư ng nư c b c hơi (UC) s hình thành mây. M t ph n lư ng nư c mưa (O2) t các ñám mây rơi xu ng lãnh th , ph n còn l i ho c ñư c gió mang ñi (AC) ho c dòng sông mang ñi (C). A0 --- --- ------ A0 - O 1 --------------------- - - Ac - - - - O1 O2 Uc C Hình 4.2. Vòng tu n hoàn nư c trong gi i h n l c ñ a 2. ð M KHÔNG KHÍ 2.1. Các ñ i lư ng v t lý ñ c trưng ñ m không khí Ð m không khí ñư c xác ñ nh b ng lư ng hơi nư c ch a trong không khí. 62 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
a) Áp su t hơi nư c (e) (Còn g i là s c trương hơi nư c) là ph n áp su t do hơi nư c ch a trong không khí gây ra và ñư c bi u th b ng milimet thùy ngân (mmHg) ho c b ng miliba (mb): 1mb = 10-3bar = 102N/m2 1mb = 3/4 mmHg Trong 1 kh i không khí ñóng kín (ví d : 1 qu bóng), không khí s gây ra xung quanh m t áp su t P. Áp su t P là t ng h p áp su t thành ph n gây ra b i các ch t khí ch a trong kh i không khí ñó: P = p1 + p2 + .... pi + .... + pn (1) Trong ñó: p1: áp su t c a O2, p2: áp su t c a CO2, ... pi: áp su t hơi nư c, ...... pn: áp su t c a ch t khí th n. pi ñư c ký hi u là e. b) Áp su t bão hòa E (mb; mmHg) m t nhi t ñ nh t ñ nh, áp su t hơi nư c ng v i gi i h n t i ña c a hơi nư c trong không khí g i là áp su t hơi nư c bão hòa hay áp su t c c ñ i c a hơi nư c trong không khí và ñư c kí hi u là E. E ñư c tính theo công th c: 7 ,6t E = 6,1. 10 242 + t (2) Trong ñó: 6,1 là áp su t bão hòa nhi t ñ 0OC; 7,6 và 242 là các h s th c nghi m; t là nhi t ñ không khí. S ph thu c c a áp su t hơi nư c bão hòa vào nhi t ñ không khí ñư c trình bày trên hình 4.3. c) ð m riêng (ρ) ρ Là lư ng hơi nư c tính b ng gam ch a trong 1 kg không khí m.(g/kg). 622e ρ = (g/kg) (3) P - 0,378e d) Ð m tuy t ñ i (a): Là lư ng hơi nư c tính b ng gam ch a trong 1m3 không khí (g/m3). Gi a ñ m tuy t ñ i và áp su t hơi nư c có m i liên h ñư c bi u di n b ng công th c: 63 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
N u áp su t hơi nư c e tính b ng miliba thì: 0,81 a= x e (g/m3) (4) 1 + αt Trong ñó: t là nhi t ñ c a không khí α là h s giãn n c a không khí, α = 0,00366. N u áp su t hơi nư c e tính b ng milimét th y ngân thì ta có công th c: 1,06 a= xe (g/m3) (5) 1 + αt 1,06 T s ≈1 1 + αt nên tr s c a ñ m tuy t ñ i a và áp su t hơi nư c e (tính b ng milimet th y ngân) b ng nhau khi nhi t ñ không khí là 16,50C. Do ñó, trong th c hành khí tư ng, áp su t hơi nư c thư ng ñư c g i là ñ m tuy t ñ i. Nhưng khi áp su t hơi nư c tính b ng miliba thì tr s c a nó khác rõ r t v i tr s ñ m tuy t ñ i. Trư ng h p này không g i áp su t hơi nư c là ñ m tuy t ñ i. Ch ng h n, nhi t ñ t = 200C và áp su t hơi nư c e = 18mb, ñ m tuy t ñ i là: 0,81 . 18 a= = 13,5 g/m3 1 + 0,00366 . 20 N u áp su t hơi nư c e = 18 mm Hg, thì 1,06 . 18 a= = 17,6 g/m3 1 + 0,00366 . 20 Tuy nhiên, c n chú ý r ng áp su t hơi nư c và ñ m tuy t ñ i không bi u th chính xác m c ñ m hay khô c a không khí. B i vì v i cùng m t tr s c a ñ m tuy t ñ i, không khí có th khô hay m tùy theo nhi t ñó. Vì v y ñ ñánh giá ñư c c th hơn tình tr ng m c a không khí ngư i ta dùng ñ i lư ng ñ m tương ñ i. e) T m (f%): Là t s gi a lư ng hơi nư c ch a trong 1m3 không khí v i tr ng lư ng không khí khô có cùng th tích. 64 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
g) Ð m tương ñ i (r%): Là t s gi a áp su t hơi nư c ch a trong không khí và áp su t hơi nư c bão hòa m t nhi t ñ ñã cho. e r(%) = .100 (6) E Ð m tương ñ i cho bi t không khí m ñang xa hay g n tr ng thái bão hòa. N u hơi nư c ñ t m c bão hòa trong kho ng không gian ñang xét thì áp su t e c a hơi nư c ch a trong không khí s b ng áp su t E c a hơi nư c bão hòa nhi t ñ ñó, và ñ m tương ñ i trong trư ng h p này s b ng 100%. h) ð thi u h t bão hòa (d): Là hi u s gi a áp su t hơi bão hòa và áp su t c a hơi nư c trong không khí m t nhi t ñ nh t ñ nh. d=E-e (7) Ð i lư ng này bi u th b ng ñơn v milimet th y ngân ho c miliba. Ð thi u h t bão hòa chính là lư ng hơi nư c c n thêm vào không khí ñ có lư ng hơi nư c hoàn toàn bão hòa trong không khí m t nhi t ñ nh t ñ nh. i) Ði m sương τ (0C): Là nhi t ñ mà t i ñó hơi nư c ch a trong không khí ñ t t i tr ng thái bão hòa. Ði m sương tính b ng ñ như nhi t ñ . Ngư i ta xác ñ nh ñi m sương b ng b ng tra s ph thu c c a áp su t hơi nư c bão hòa vào nhi t ñ khi ñã bi t tr s áp su t hơi nư c. Vì nhi t ñ c a ñi m sương, hơi nư c ch a trong không khí tr nên bão hòa nghĩa là e = E, khi ñó t = τ. Trong b ng ngư i ta tìm tr s E = e và nhi t ñ ng v i tr s ñó chính là ñi m sương. Nh ng ñ i lư ng v t lý ñ c trưng c a ñ m không khí nêu trên ñư c ng d ng r ng rãi trong nghiên c u khoa h c và trong th c ti n. 2.2. Di n bi n c a ñ m không khí a) Nh ng dao ñ ng hàng ngày và hàng năm c a ñ m tuy t ñ i Dao ñ ng hàng ngày c a ñ m tuy t ñ i c a không khl có liên quan m t thi t v i s di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ . Trên m t bi n và ñ i dương và c b bi n, ñ m tuy t ñ i trong th i gian m t ngày ñêm tăng lên khi nhi t ñ tăng. Tình tr ng này cũng quan sát th y trên l c ñ a v mùa ñông. Trong nh ng trư ng h p v a nêu, tr s l n nh t c a ñ m tuy t ñ i x y ra vào lúc 14 - l5 gi là th i gian nhi t ñ không khí ñ t t i ñi m c c ñ i hàng ngày. Tr s nh nh t c a ñ m tuy t ñ i x y ra vào trư c lúc m t tr i m c là th i gian nhi t ñ không khí gi m xu ng ñi m c c ti u c a ngày. N u ñ ý r ng khi nhi t ñ tăng lên thì s b c hơi cũng tăng lên và do ñó lư ng hơi nư c ch a trong không khí cũng tăng lên, ta s hi u rõ ngay vì sao dao ñ ng hàng ngày c a ñ m tuy t ñ i l i liên h m t thi t v i s di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ không khí. Trên l c ñ a trong mùa nóng, dao ñ ng hàng ngày c a ñ m tuy t ñ i không trùng v i d ng di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ không khí. ñây, trong m t ngày ñêm ñ m tuy t ñ i có hai c c ñ i, vào kho ng 8 - 9 gi sáng và trư c lúc m t tr i l n. Còn các tr s c c ti u thì x y ra trên các vùng l c ñ a vào trư c lúc m t tr i m c và kho ng 14 - l5 gi . S dĩ có tình 65 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
tr ng ñ m tuy t ñ i gi m ñi vào ban ngày nh t là vào bu i trưa là do có s trao ñ i không khí theo phương th ng ñ ng, nh ñó không khí m g n m t ñ t ñư c ñưa lên cao và không khí khô hơn ñ n th ch . Sau 14 - 15 gi . S trao ñ i theo phương th ng ñ ng y u ñi, ñ ng th i nư c v n ti p t c b c hơi vào không khí nên ñ m tuy t ñ i c a không khí trong các l p dư i th p b t ñ u tăng lên và t i trư c lúc m t tr i l n thì ñ t t i ñi m c c ñ i th hai trong ngày. Sau khi m t tr i l n, nhi t ñ không khí gi m xu ng nhanh chóng do ñó hơi nư c ngưng k t l i thành sương ho c sương mù. Vì nguyên nhân ñó, ñ m tuy t ñ i sau lúc m t tr i l n gi m xu ng và ñ t t i ñi m c c ti u vào trư c lúc m t tr i m c. Dao ñ ng hàng năm ñ m tuy t ñ i c a không khí thư ng trùng v i di n bi n hàng năm c a nhi t ñ . Trong th i gian m t năm, tr s l n nh t c a ñ m tuy t ñ i x y ra B c bán c u vào tháng b y là tháng nóng nh t; tr s nh nh t x y ra vào tháng giêng là tháng l nh nh t trong năm. b) Nh ng dao ñ ng hàng ngày và hàng năm c a ñ m tương ñ i Dao ñ ng hàng ngày c a ñ m tương ñ i t l ngh ch v i nhi t ñ , khi nhi t ñ tăng thì ñ m tương ñ i gi m và khi nhi t ñ gi m thì ñ m tương ñ i tăng. Vì khi nhi t ñ tăng thì s b c hơi tăng lên và do ñó lư ng hơi nư c nh p vào khí quy n cũng tăng lên, k t qu là ñ m tuy t ñ i c a không khí tăng lên, ñ ng th i áp su t hơi nư c bão hòa cũng tăng. Nhưng áp su t c a hơi bão hòa tăng nhanh hơn so v i ñ m tuy t ñ i, vì v y t s áp su t hơi nư c trên áp su t hơi nư c bão hòa (e/E) gi m khi nhi t ñ tăng, có nghĩa là ñ m tương ñ i gi m. Khi nhi t ñ không khí gi m thì ñ m tuy t ñ i gi m, nhưng gi m ch m hơn nhi u so v i áp su t hơi bão hòa, cho nên khi nhi t ñ không khí gi m thì ñ m tương ñ i tăng. Ví d : lúc 7 gi 200C áp su t hơi nư c th c t là 18,7 mb, áp su t hơi bão hòa là 23,4 mb thì ñ m tương ñ i là e 18,7 r= x 100 = x 100 = 80% E 13,4 Lúc 13 gi 300C áp su t hơi nư c th c t là 21,2 mb, áp su t bão hòa là 42,04 mb, thì ñ m tương ñ i là: e 21,2 r= x 100 = x 100 = 50% E 42,04 Như v y, khi nhi t ñ tăng t 200C lên 300C và áp su t hơi nư c th c t tăng t 18,7 mb lên 21,2 mb, ñ m tương ñ i s gi m t 80% xu ng 50%. C c ti u hàng ngày c a ñ m tương ñ i x y ra vào kho ng 13 - 14 gi là th i gian có c c ñ i c a nhi t ñ không khí. Nh ng tr s c c ñ i c a ñ m tương ñ i thư ng quan sát th y vào ban ñêm ho c bu i sáng g n th i ñi m m t tr i m c là th i gian nhi t ñ không khí ñ t t i ñi m c c ti u. Ch các vùng ven bi n do ban ngày gió ñưa không khí m t bi n t i, c c ñ i c a ñ m tương ñ i ñôi khi x y ra vào bu i trưa t c là ñ ng th i v i c c ñ i c a nhi t ñ không khí. Dao ñ ng hàng năm c a ñ m tương ñ i cũng ngh ch ñ o v i di n bi n hàng năm c a nhi t ñ không khí. Nh ng tr s c c ñ i c a ñ m tương ñ i x y ra vào nh ng tháng l nh nh t, còn c c ti u x y ra vào nh ng tháng nóng nh t. T i nh ng vùng khí h u gió mùa, mùa hè gió m th i t bi n vào nên ñ m tương ñ i ñ t c c ñ i. Mùa ñông gió khô th i t ñ t li n ra nên ñ m tương ñ i ñ t tr s c c ti u. 66 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
2.3. S d ng và ñi u ti t ñ m không khí Ð m không khí là ñ i lư ng có liên quan ñ n nhi u y u t khí tư ng như mưa, gió, nhi t ñ và s b c hơi. Trên ñ ng ru ng, ñ m không khí có th thay ñ i ph thu c vào l p ph th c v t, m t ñ , kích thư c cây tr ng, ch ñ xen g i và h th ng tư i tiêu. N m ñư c m i quan h ñó giúp chúng ta ñi u ti t ñ m không khí nh m c i thi n chúng phù h p v i yêu c u c a cây tr ng. Nh ng bi n pháp c i thi n ñ m không khí: - Tr ng các ñai r ng b o v trên cánh ñ ng ñ h n ch t c ñ phân tán hơi m. - Xây d ng h th ng tư i tiêu hoàn ch nh có tác d ng r t l n ñ i v i vi c ñi u ti t ñ m không khí. B i vì m t ph n lư ng hơi nư c ch a trong không khí là do nư c t ñ t, t th c v t b c hơi lên. Nh ng cánh ñ ng ñư c tư i ñ y ñ , ñ m không khí cao hơn nh ng cánh ñ ng ít ñư c tư i. - Di n tích có tr ng cây ng n ngày, cây dài ngày, cây lâm nghi p... ñ m không khí cao hơn di n tích ñ hoang hóa. Ru ng ñư c tr ng xen, tr ng tăng m t ñ cây ho c dùng phương pháp tư i phun mưa ñ u có th làm tăng ñ m không khí. - Xây d ng các h ch a nư c s c i thi n ch ñ m không khí trong ph m vi r ng và hi u qu cao. Mu n s d ng y u t ñ m không khí thích h p c n ph i n m v ng di n bi n c a ñ m không khí theo không gian và th i gian. N m ñư c s phân b c a ñ m không khí các vùng khác nhau là cơ s ñ b trí cây tr ng h p lý. Ví d , bông ph i ñư c tr ng nh ng vùng ít mưa, ñ m không khí th p qua các tháng trong năm. Ngoài ra, n m v ng ch ñ m có ý nghĩa trong vi c b trí th i v , b o qu n s n ph m, phòng tr b nh h i cây tr ng và d ch b nh gia súc. 3. S B C HƠI 3.1. B n ch t c a quá trình b c hơi S b c hơi là quá trình nư c chuy n t tr ng thái l ng ho c r n sang tr ng thái hơi. Lư ng nư c b c hơi ño b ng chi u dày c a l p nư c b c hơi (ñơn v mm). T c ñ b c hơi là lư ng nư c b c hơi trong m t ñơn v th i gian. B n ch t v t lý c a quá trình b c hơi Nh ng phân t nư c l ng tr ng thái chuy n ñ ng không ng ng, v i nh ng t c ñ khác nhau và theo nh ng hư ng khác nhau, ñó là chuy n ñ ng Brao-nơ. Nh ng phân t ngay trên m t nư c l ng có t c ñ l n nh t ñã th ng ñư c nh ng l c k t dinh phân t và bay ra kh i nư c l ng vào không gian xung quanh. Nhi t ñ càng lên cao, các phân t nư c chuy n ñ ng càng nhanh, do ñó s phân t bay ra càng tăng. K t qu là nư c l ng chuy n sang tr ng thái hơi. Các phân t hơi nư c chuy n ñ ng theo các hư ng khác nhau và m t ph n quay tr l i m t nư c. N u s lư ng các phân t bay ra kh i nư c l ng l n hơn s phân t tr v m t nư c thì s b c hơi ñang th c hi n, lúc này trên b m t b c hơi áp su t hơi nư c e nh hơn áp su t hơi nư c bão hòa E. T c là e < E. Trong quá trình lư ng hơi nư c tăng d n trong không gian trên b m t b c hơi, s phân t bay ra và s phân t quay tr v m t nư c trong 1 ñơn v th i gian có th b ng nhau. Khi 67 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
ñó m t s cân b ng ñ ng ñư c thi t l p và s b c hơi ng ng l i. Lúc này hơi nư c tr ng thái bão hòa, t c là e = E. N u kho ng không gian bên trên b m t b c hơi ñã quá bão hoà hơi nư c thì s lư ng các phân t nư c tr v nư c l ng l n hơn s lư ng các phân t bay ra kh i nư c l ng. Ðó là hi n tư ng ngưng k t hơi nư c trên b m t nư c, là quá trình ngư c v i quá trình b c hơi. Lúc này : e > E Như v y, s b c hơi x y ra càng nhanh khi nhi t ñ c a nư c l ng càng cao. Quá trình b c hơi làm cho nư c l ng gi m nhi t ñ . Mu n cho nư c l ng b c hơi gi ñư c nhi t ñ không ñ i, c n ph i truy n cho nó lư ng nhi t t ngoài vào. Lư ng nhi t ñó g i là nhi t hóa hơi. Nhi t hóa hơi ñư c xác ñ nh theo công th c th c nghi m: L = 597 - 0,6 . t (8) Trong ñó: L là nhi t hóa hơi tính b ng calo/gam; t là nhi t ñ 00C nhi t hóa hơi c a nư c th l ng Ln = 597 cal/g và nhi t hóa hơi c a nư c th r n (băng) Lb = 677 cal/g. Nư c th l ng chuy n sang th r n (ñóng băng) c n 677 - 597 = 80 cal/gam. V y nhi t lư ng mà 1 g nư c gi m ñi khi b c hơi g i là nhi t hóa hơi. 3.2. Các y u t nh hư ng và di n bi n s b c hơi a) Các y u t nh hư ng ñ n b c hơi t m t nư c: S b c hơi là m t hi n tư ng ph c t p, ph thu c vào nhi u y u t . Nhưng trư c tiên là ph thu c vào nhi t ñ không khí và t c ñ gió. Khi nhi t ñ không khí tăng thì hơi nư c ch a trong không khí càng xa tr ng thái bão hòa, ñ thi u h t m tr nên l n hơn, vì v y b c hơi m nh lên. Gió ñưa hơi nư c hình thành t m t nư c, m t ñ t m và l p ph th c v t ñi nơi khác. Gió làm tăng cư ng s trao ñ i theo phương n m ngang c a không khí và hơi nư c ch a trong không khí, do ñó thu n l i cho s b c hơi. Ð m c a không khí càng nh , thì ñ thi u h t bão hòa càng l n, do ñó t c ñ b c hơi càng tăng. Áp su t khí quy n tăng thì s b c hơi gi m m t cách t l . T c ñ b c hơi ph thu c vào các ñi u ki n khí tư ng, ñư c bi u di n b ng công th c Ðan-tông (Dalton): E-e W = A. (9) P Trong ñó: W- t c ñ b c hơi (g/cm2/s); A- h s ph thu c t c ñ gió; E- áp su t hơi nư c bão hòa nhi t ñ b m t b c hơi; e - áp su t th c t c a hơi nư c trên b m t b c hơi; P- áp su t khí quy n. Ngoài nh ng ñi u ki n khí tư ng, s b c hơi còn ph thu c vào ñ c ñi m v t lý c a v t th b c hơi như: 68 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- Tr ng thái: nư c th l ng b c hơi m nh hơn nư c th r n (do l c k t dính phân t khác nhau). - Hình d ng m t ngoài: di n tích m t ngoài l n b c hơi s nhanh và ngư c l i. - Nhi t ñ v t b c hơi: nhi t ñ v t b c hơi càng cao b c hơi càng nhanh, vì ñ ng năng phân t l n. - Ph thu c vào t p ch t ch a trong nư c: nư c có nhi u t p ch t s làm gi m di n tích b m t b c hơi, do ñó b c hơi ch m. Nư c bi n b c hơi ch m hơn nư c tinh khi t. b) Các y u t nh hư ng ñ n s b c hơi t ñ t Ngoài ñi u ki n khí tư ng, s b c hơi t m t ñ t còn ph thu c vào tính ch t v t lý c a ñ t, tr ng thái m t ñ t, ñ a hình, v.v.. K t qu các công trình nghiên c u cho th y: - Ð t cát khô b c hơi nhanh hơn ñ t giàu mùn, ñ t sét. Ð t càng m b c hơi càng nhi u. - Tr ng thái m t ñ t có nh hư ng l n t i lư ng b c bơi. M t ñ t g gh b c hơi nhi u hơn m t ñ t b ng ph ng. Nơi ñ t cao b c hơi m nh hơn nơi ñ t th p, ñ t lõm. - M t ñ t màu s m b c hơi m nh hơn m t ñ t màu sáng. - Ð t có k t c u c c b c hơi m nh hơn ñ t có k t c u ñoàn l p. - Ð t có m c nư c ng m càng cao b c hơi càng m nh. c) Các y u t nh hư ng ñ n b c hơi t th c v t L p ph th c v t cũng có nh hư ng l n ñ n cư ng ñ b c hơi. Khi có l p ph th c v t thì b c hơi tr c ti p t m t ñ t b y u ñi nhi u. S dĩ như v y vì th c v t che ph , m t ñ t ít b tia m t tr i ñ t nóng. L p ph th c v t làm ñ m không khí tăng lên, làm gi m t c ñ gió và s trao ñ i lo n lưu c a không khí g n m t ñ t. T t c nh ng nguyên nhân ñó làm t c ñ b c hơi gi m. Nhưng c n chú ý r ng b n thân th c v t có th thoát hơi t m t lá r t nhi u nư c mà r ñã hút ñư c t trong ñ t do di n tích lá cao. Cho nên m t ñ t có l p ph th c v t s b c hơi nhi u hơn m t ñ t không có ph th c v t. Quá trình b c hơi t th c v t là m t quá trình sinh lý, khác v i s b c hơi v t lý t nư c ho c t ñ t. Như m i ngư i ñ u bi t, ph n l n lư ng nư c hút ñư c trong ñ t cây dùng vào vi c b c hơi qua lá. M t cây ngô trong th i kỳ sinh trư ng c a nó c n hút t trong ñ t 200 - 250 lít nư c, nhưng ch có 1 - 2% lư ng nư c ñó tr c ti p dùng ñ t o ra ch t h u cơ, ph n còn l i b b c hơi h t. M t hecta lúa mì b c hơi t i 300 t n nư c m t v . Lư ng nư c tiêu hao ñ cây hình thành m t ñơn v ch t khô g i là h s thoát hơi nư c c a cây: Lư ng nư c thoát hơi (g) H s thoát hơi = (10) Lư ng ch t khô t o nên (g) H s thoát hơi nư c c a m t s cây tr ng như sau: Lúa 500 - 800 Ð u 200 - 400 Khoai tây 300 - 600 Ngô 250 - 300 Bông 300 - 600 Cây g 400 - 600 H s thoát hơi có th thay ñ i theo ñi u ki n khí h u, th như ng. Cùng m t loài cây, trong ñi u ki n khí h u m ư t, h s thoát bơi nh hơn nh ng nơi khô ráo. 69 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
d) Di n bi n hàng ngày và hàng năm c a t c ñ b c hơi + Di n bi n hàng ngày c a t c ñ b c hơi ph n nhi u ñ ng bi n v i di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ . Ð b c hơi l n nh t thư ng th y vào nh ng bu i trưa và nh nh t vào trư c khi m t tr i m c. Vì nhi t ñ tăng thì áp su t hơi nư c bão hòa cũng tăng, do ñó ñ thi u h t bão hòa mà s b c hơi ph thu c vào ñó cũng tăng. Di n bi n hàng ngày c a gió cũng nh hư ng ñ n t c ñ b c hơi theo chi u hư ng tương t như v y: Ban ngày t c ñ c a gió tăng lên, s trao ñ i lo n lưu cũng tăng, t o ra nh ng ñi u ki n thu n l i cho s tăng t c ñ b c hơi. Ban ñêm s trao ñ i lo n lưu gi m ñi, không khí g n sát m t ñ t tr nên g n bão hòa, s b c hơi gi m xu ng r t m nh, ho c b ng ng h n. + Trong mùa hè, di n bi n hàng ngày c a t c ñ b c hơi bi u hi n rõ r t hơn mùa ñông. Nhi t ñ nh hư ng r t l n ñ n di n bi n hàng năm c a t c ñ b c hơi. Cho nên ñ b c hơi l n nh t thư ng x y ra vào tháng 6, tháng 7, ñôi khi vào tháng 5. Còn ñ b c hơi nh nh t thì x y ra vào tháng 12 ho c tháng 1. 3.3. Các phương pháp xác ñ nh lư ng b c hơi trong t nhiên ð xác ñ nh lư ng b c hơi trong t nhiên ngư i ta có th dùng máy và các d ng c ño b c hơi (Xem ph n th c t p). Dư i ñây chúng tôi xin gi i thi u m t s phương pháp xác ñ nh lư ng b c hơi. a) Phương pháp th c nghi m + Công th c Maietikhômirôp: W = (E - e) . (15 + 3u) (11) Trong ñó: W- lư ng nư c b c hơi trong tháng (mm/tháng); E- áp su t hơi nư c bão hòa ng v i nhi t ñ trung bình tháng (mmHg/tháng). e - áp su t hơi nư c th c t ng v i nhi t ñ trung bình tháng (mmHg/tháng). u- t c ñ trung bình tháng c a gió tính ra m/s ñ cao 8 - 10m. + Công th c Pôliacôp: W = 18,6 (1 + 0,2 U) d2/3 (12) W- lư ng b c hơi trong tháng (mm/tháng); U- t c ñ gió trung bình tháng (m/s/tháng); d- ñ thi u b t bão hòa trung bình tháng (mmHg/tháng) + Công th c Ðavit: W= 0,5.d (13) W- lư ng b c hơi trong ngày (mm/ngày); d- ñ thi u h t bão hòa trung bình ngày (mmHg/ngày). b) Phương pháp cân b ng nhi t Phương pháp này căn c vào nguyên lý cân b ng nhi t c a m t ñ m (ñ t, nư c, c ...), d a vào các thông s khác nhau trong phương trình ñ xác ñ nh lư ng nư c b c hơi. Phương trình c n b ng nhi t m t ñ m: 70 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
B = LW + V + P + Q (14) Trong ñó: B - tr s cân b ng nhi t (Kcal). LW - t ng lư ng nhi t b c hơi (Kcal) L - nhi t hóa hơi (Kcal/m3). W - là lư ng nư c b c hơi (m3). V - thông lư ng nhi t trao ñ i v i không khí (Kcal). P - lư ng nhi t truy n xu ng ñ t (Kcal). Q - lư ng nhi t tích lũy m t ñ m (Kcal). c) Phương pháp cân b ng nư c Phương trình cân b ng nư c trong t nhiên. R-W-Y=0 (15) W=R-Y Trong ñó: R - T ng lư ng mưa năm (m3); W - lư ng b c hơi t ng c ng trên di n tích lưu v c (m3); Y - dòng ch y (xác ñ nh qua lưu lư ng nư c sông - m3). d) Phương pháp khu ch tán Ðây là phương pháp do Buñưkô ñ xu t: S1 - S2 W = K.ρ. (g/cm2/s) Z1 (16) ln Z2 Trong ñó: W - cư ng ñ b c hơi (g/cm2/s). (t c là lư ng nư c b c hơi trên 1 ñơn v di n tích trong 1 ñơn v th i gian) K - h s trao ñ i do chuy n ñ ng lo n lưu c a không khí; ρ - m t ñ không khí; (S1 - S2) - chênh l ch ñ m riêng t i các ñ cao Z1 và Z2 (g/kg) 3.4. Quan h gi a s b c hơi và s n xu t nông nghi p a) Vai trò c a s thoát hơi trong ñ i s ng th c v t - Thoát hơi nư c là ñ ng l c ch y u cho quá trình hút và v n chuy n nư c c a th c v t, là nguyên nhân sinh ra dòng nư c trong cây, nh ñó mu i khoáng có th t môi trư ng ngoài thâm nh p vào cơ th th c v t thông qua b r m t cách d dàng. - Thoát hơi nư c duy trì ñư c ñ bão hoà nư c trong các t ch c mô c a th c v t, duy trì ho t ñ ng bình thư ng c a nguyên sinh ch t. 71 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- Thoát hơi nư c làm gi m nhi t ñ thân và lá. Ban ngày nh t là vào bu i trưa, ñ tránh b ñ t nóng cây ph i thoát hơi nư c r t nhi u. C 1 gam nư c b c hơi, nhi t lư ng m t lá s gi m ñi kho ng 590 calo. - Thoát hơi còn có vai trò sinh lý r t quan tr ng, vì nh có thoát hơi nư c mà khí kh ng m ñ CO2 ñi vào lá, thúc ñ y quá trình quang h p. b). Vai trò c a b c hơi m t ñ t: B c hơi m t ñ t là thành ph n cân b ng nư c trong ñ t. Do ñó, khi tính toán cân b ng nư c ñ ng ru ng c n xác ñ nh lư ng b c hơi là ñ c trưng t n th t nư c ñ ng ru ng. Thông s này liên quan ñ n vi c xác ñ nh lư ng nư c c n c a cây tr ng và ch s khô h n các vùng. N u lư ng b c hơi l n hơn lư ng mưa s d n ñ n khô h n. Nh b c hơi mà nư c trong ñ t gi m ñi, hàm lư ng không khí trong ñ t tăng lên, có l i cho s sinh trư ng c a r và ho t ñ ng c a vi sinh v t trong ñ t. vùng ven bi n, do b c hơi ñã ñưa m t lương mu i lên m t ñ t làm ñ t b m n hóa có h i cho cây tr ng. c) Nh ng bi n pháp h n ch b c hơi trên ñ ng ru ng: - Làm ñ t k p th i v , san ph ng m t ru ng, lên lu ng v a ph i, x i xáo làm cho ñ t tơi x p, phá váng sau mưa. - ph ñ t b ng cây tr ng, xác th c v t ho c nilon. - Tr ng r ng ch n gió, tr ng các ñai cây b o v , ñào h , ao ch a nư c, th bèo hoa dâu. 4. S NGƯNG K T HƠI NƯ C 4.1. Nh ng ñi u ki n c a quá trình ngưng k t hơi nư c trong khí quy n Quá trình nư c t th hơi chuy n sang th l ng ho c th r n g i là s ngưng k t. S ngưng k t t a ra ti m nhi t ñã hao phí cho s b c hơi trư c ñây. Trong khí quy n ñ hơi nư c có th ngưng k t ñư c c n ph i có nh ng ñi u ki n nh t ñ nh. Các ñi u ki n ñó là: a) Áp su t hơi nư c (e): Hơi nư c ch a trong khí quy n ch có th chuy n sang th l ng ho c th r n trong trư ng h p áp su t hơi nư c th c t (e) ñ t t i áp su t bão hoà ho c vư t qua áp su t bão hòa (E) t i nhi t ñ lúc ñó, nghĩa là e ≥ E. Trong ñi u ki n nói trên, nhi t ñ không khí ph i h th p ñ n ñi m sương ho c th p hơn, t c là t ≤ τ. Ðây là ñi u ki n cơ b n ñ hơi nư c trong khí quy n ngưng k t. S gi m nhi t ñ không khí xu ng ñi m sương ho c th p hơn ñi m sương có th th c hi n ñư c trong các trư ng h p sau: - M t ñ t và các l p không khí sát m t ñ t l nh ñi vì b b c x nhi t v ban ñêm. - S ti p xúc c a không khí nóng v i m t ñ t ho c m t nư c l nh. - S xáo tr n c a các kh i không khí ñã bão hòa ho c g n tr ng thái bão hòa có nhi t ñ khác nhau. - Do b c lên cao khí áp gi m, không khí giãn n th tích d n t i nhi t ñ b gi m xu ng. - Do 2 kh i không khí có ñ c tính nhi t, m khác nhau ti p xúc v i nhau trên b m t front (Hình 4.4. Front l nh và hình 4.5. front nóng). 72 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
b) H t nhân ngưng k t: Ði u ki n th hai ñ hơi nư c ngưng k t ñư c là trong không khí c n có nh ng h t nhân ngưng k t. Ðóng vai trò c a h t nhân ngưng k t có th là nh ng h t ñ t, tinh th mu i, vi khu n, ph n hoa, tro mu i v.v.. có kích thư c tính b ng micơrôn (µ) lơ l ng trong không khí. các l p dư i c a khí quy n thư ng có ch a trung bình 50.000 h t nhân ngưng k t trong 1m3 không khí. Trên ñ i dương s h t nhân trung bình 1.000 trong 1m3 không khí. Các h t nhân ngưng k t là nh ng h t nư c r t nh có kh năng hút m cao thư ng gây ra ngưng k t hơi nư c trên b m t làm chúng l n d n lên. Quá trình ngưng k t trên các h t ch t r n không có kh năng hút m x y ra cũng tương t trư ng h p trên. Khi chuy n ñ ng trong không gian, các ph n t hơi nư c va ch m v i các h t nhân không hút m, l t vào nh ng khe h li ti trên b m t các h t nhân ñó, hơi nư c bao ph trên b m t các h t nhân t o thành các gi t nư c m i, d n d n các gi t nư c ñó cũng l n lên. S ngưng k t trư ng h p này x y ra cũng khá d dàng. N u trong không khí không có h t nhân ngưng k t thì s ngưng k t ch có th x y ra khi hơi nư c vư t quá bão hòa r t xa (ñ m tương ñ i ph i t i 400 - 600%). N u nh hơn tr s này thì các h t nư c m i t o ra s b b c hơi h t, nên quá trình ngưng k t không x y ra. N u có h t nhân ngưng k t thì s ngưng k t s x y ra khi ñ m tương ñ i kho ng 110 - 120%, ñôi khi th p hơn 100%. 4.2. Các s n ph m ngưng k t a) Sương L p không khí ti p xúc v i m t ñ t ho c v i các v t th l nh trên m t ñ t, có th b gi m nhi t ñ xu ng t i ñi m sương, vì th l p không khí này tr nên bão hòa hơi nư c; n u chúng l nh ñi thêm n a thì lư ng hơi m dư th a s b t ñ u ngưng k t. Khi ñó tùy theo nh ng ñi u ki n l nh mà hình thành nh ng s n ph m ngưng k t: sương, sương mu i. ñông k t ho c váng nư c... Sương là l p nư c m ng ho c nh ng gi t nư c nh , thư ng bao ph trên m t ñ t, lá cây, ng n c ho c các v t th . Sương hình thành trong ñi u ki n nhi t ñ không khí > 00C. Sương thư ng xu t hi n vào bu i chi u ho c ban ñêm, khi m t ñ t và các v t th trên m t ñ t l nh ñi vì phát x , nhi t ñ h xu ng dư i ñi m sương. Lúc ñó, quá trình ngưng k t hơi nư c x y ra ngay trên m t ñ t và trên b m t các v t th . Khi m t ñ t l nh, sương cũng có th hình thành khi hơi m t các l p ñ t sâu b c lên. Vì th các gi t sương bám b m t dư i các v t th . Sương có tác d ng t t ñ i v i cây tr ng vì nó cung c p m t lư ng m cho cây tr ng, r t có ý nghĩa trong th i kỳ khô h n. Hàng năm sương cung c p m t lư ng nư c t 30 - 40mm cho cây tr ng. Ngoài ra, s hình thành sương kèm theo s to nhi t làm cho môi trư ng ñ l nh do ñó ngăn c n s hình thành sương mu i. b) Sương mu i Sương mu i có ki n trúc h t tr ng, x p, ñư c hình thành trong ñi u ki n tương t nh ng ñi u ki n hình thành sương trong ñi u ki n nhi t ñ m t ñ t và các v t th r t th p, dư i 00C. Sương mu i có th hình thành ngay c khi không khí có nhi t ñ >00C nhưng m t ñ t có nhi t ñ r t th p. 73 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Nh ng ñêm tr i quang, gió nh là nh ng ñi u ki n thích h p nh t cho s hình thành sương mu i. Nh ng ñêm tr i quang làm tăng thêm s l nh ñi vì b c x c a m t ñ t; còn gió nh s ñưa các l p không khí m i ti p xúc v i m t ñ t, và mang ñi nơi khác nh ng l p không khí ñã m t hơi m vì ñã b ngưng k t. Tr i gió to gây c n tr s hình thành sương mu i. Sương mu i thư ng th y nhi u nh ng nơi có ñ m không khí không cao l m, nh t là trong các thung lũng, b n ñ a và các vùng ñ t khô, th p, trũng. Sương mu i gây nhi u tác h i cho cây tr ng, lá cây b héo rũ do nhi t ñ th p gây ra. Lá cây ti p xúc v i sương mu i, nư c trong các mô lá b ñóng băng l i, t bào b bi n d ng, các ho t ñ ng sinh lý b tê li t. N u không có bi n pháp phòng ch ng ccây tr ng s b ch t hàng lo t, không cho thu ho ch (tác h i c a sương mu i và các bi n pháp phòng ch ng s ñư c trình bày chương VII). c) Sương mù Sương mù là hi n tư ng ngưng k t hơi nư c l p khí quy n dư i th p, làm gi m t m nhìn xa. Khi nhi t ñ dương, sương mù là nh ng h t nư c nh , lơ l ng có bán kính t 2-5µ. Khi nhi t ñ âm, sương mù là nh ng tinh th băng r t l nh. Sương mù làm gi m b c x m t tr i, cây tr ng thi u ánh sáng ñ quang h p. M t khác còn là ñi u ki n t t cho sâu, b nh phát tri n. Tuỳ theo ñi u ki n hình thành, ngư i ta chia sương mù ra nhi u lo i: sương mù b c x , sương mù bình lưu, sương mù b c hơi, sương mù h n h p và sương mù front. Ph bi n nh t trong các lo i sương mù là sương mù b c x và sương mù bình lưu. - Sương mù b c x : thư ng xu t hi n do k t qu l nh ñi v ban ñêm c a m t ñ t và l p không khí g n m t ñ t vì b c x nhi t. Ð dày sương mù b c x có th t vài mét ñ n vài ch c mét, bao trùm m t kho ng không gian r ng l n hàng ch c ha. Sương mù b c x thư ng th y vào ban ñêm, bu i sáng trong mùa xuân, mùa thu hay mùa ñông. Sau khi m t tr i m c sương mù tan d n ñi, nhưng cũng có th t n t i t i bu i trưa. - Sương mù bình lưu: Sương mù bình lưu hình thành khi không khí nóng m chuy n d ch trên m t ñ m l nh (m t ñ m là b m t ñ t, m t nư c...), chúng phát tri n lên t i ñ cao vài trăm mét và bao trùm nh ng kho ng không gian r ng l n. Sương mù bình lưu xu t hi n vào mùa thu, mùa ñông và c mùa h . Các kh i không khí mang ñ c ñi m nhi t, m cao hoà tr n v i không khí l nh trên các vùng lãnh th t o thành sương mù bình lưu. Sương mù bình lưu thư ng th y vùng ven bi n, ven các h nư c l n. Trong sương mù bình lưu t m nhìn xa b h n ch nghiêm tr ng nên thư ng x y ra các tai n n giao thông. - Sương mù b c hơi: Sương mù b c hơi quan sát th y trong nh ng trư ng h p nhi t ñ b m t b c hơi l n hơn nhi t ñ không khí. Chúng hình thành do s l nh ñi và ngưng k t c a hơi nư c b c lên t m t nư c. Sương mù b c hơi thư ng hình thành vào mùa thu ho mùa ñông trên bb m t sông, ngòi, ao và h . ðó là lo i sương mù r t m ng, màu tr ng thư ng qu n quanh núi non b , g c cây quanh ao, h … - Sương mù h n h p: Hình thành do nhi u nguyên nhân khác nhau, khi có s xáo tr n c a kh i không khí có ñ m g n ñ t ñ n tr ng thái bão hoà v i kh i không khí có nhi t ñ khác bi t ho c cũng có th do s b c x m t nhi t vào ban ñêm. - Sương mù front: S hình thành c a sương mù front có liên quan t i b m t phân gi i gi a hai kh i không khí. - Sương mù thành ph : T i nh ng thành ph l n, nhi u b i b n c a các nhà máy tung vào không khí, tr thành nh ng h t nhân ngưng k t. Hơi nư c bám vào góc, c nh c a các h t 74 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
b i và ngưng k t thành nh ng h t sương mù. Sương mù thành ph thư ng quan sát th y vào bu i sáng. d) Mây: S n ph m ngưng k t hơi nư c c a l p khí quy n có ñ cao vài trăm mét tr lên g i là mây. Mây t p h p b i nh ng gi t nư c nh li ti ho c nh ng tinh th băng có kích thư c r t nh (ñư ng kính gi t nư c t 2 - 8µ, kích thư c h t băng l n hơn, kho ng vài ch c ñ n hàng trăm µ). Nh ng phân t mây t l i thành t ng ñám, lơ l ng trong không khí. Mây ñư c hình thành do nh ng nguyên nhân sau: - Do hi n tư ng ñ i lưu nhi t (ñ i lưu ch chuy n ñ ng c a các dòng không khí di chuy n ngư c chi u nhau theo phương th ng ñ ng). K t qu c a các chuy n ñ ng ñ i lưu trong khí quy n ñã sinh ra nhi u d ng mây. D ng và ñ dày c a mây ñ i lưu ph thu c vào t c ñ dòng thăng c a không khí. - Khi có b c x trong ñi u ki n th i ti t n ñ nh, mây hình thành do k t qu c a l p không khí ch a nhi u hơi nư c và b i b c x m t nhi t (thư ng là mây t ng - St). - K t qu trư t lên c a kh i không khí trên b m t front nóng. Thư ng khi không khí nóng chuy n ñ ng trư t lên b m t ti p xúc d c c a kh i không khí l nh ñã sinh ra nhi u lo i mây như NS, AS, CS, Ci ... Hình 4.4. Mây hình thành trên front l nh Hình 4.5. Mây hình thành trên front nóng ( Nghĩa các ch ti ng Anh trên hình: Cool air: không khí l nh; warm air: không khí nóng.) - Trên b m t kh i không khí l nh ti p xúc v i kh i không khí nóng khi có front l nh mây cũng ñư c hình thành. - Ngoài các nguyên nhân trên, nguyên nhân hình thành mây còn do chuy n ñ ng d ng sóng c a không khí trong khí quy n, quá trình chuy n ñ ng lo n lưu (chuy n ñ ng không theo phương nh t ñ nh) c a không khí, do kh i không khí b nâng lên b i ñ a hình d c. Tóm l i khi x y ra các nhi u ñ ng khí quy n thì mây s ñư c hình thành trong t ng ñ i lưu. Vì th các nhi u ñ ng khí quy n là nguyên nhân tr c ti p làm thay ñ i th i ti t m i khu 75 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
v c. Các nhi u ñ ng khí quy n có th ñư c li t kê g m: giông nhi t, áp th p nhi t ñ i, bão, h i t n i chí tuy n, front nóng, front l nh, bình lưu, ñư ng ñ t, t , vòi r ng…(xem chương VIII) D a vào ñ cao c a chân mây ngư i ta chia ra m t s lo i mây: * Mây t ng cao: Chân mây cao trên 6km. Hoàn toàn c u t o b i nh ng tinh th băng, có màu tr ng, sáng như b c, mây này không gây mưa. Mây t ng cao g m các lo i: - Mây ti (Cirrus - Ci). Là nh ng ñám mây tr ng x p, bi t l p, có d ng tơ s i, không in bóng trên m t ñ t. S lư ng không nhi u, nhưng cũng có khi chi m c m t ph n b u tr i, mây ti r t m ng, không làm gi m b c x m t tr i. - Mây ti tích (Cirro-cumulus - Cc). Lo i mây này hình thành t ng ñám, t ng d i, ho c hình thành nh ng kh i nh , màu tr ng. Ðôi khi chúng có d ng hình c u ho c d ng sóng lăn tăn. Mây này cũng không in bóng trên m t ñ t. - Mây ti t ng (Cirro-stratus - Cs). Là lo i mây màu tr ng m ho c xanh m , có ki n trúc tơ s i, qua mây có th nhìn th y rõ ñư ng vi n c a m t tr i và m t trăng. Thông thư ng mây này phát tri n thành màn mây, bao ph góc b u tr i. * Mây t ng gi a Chân mây có ñ cao t 2 - 6 km. Khác v i mây ti ch ph n t mây l n hơn, dày ñ c hơn. Mây t ng gi a c u t o b i nh ng gi t nư c ho c nh ng tinh th băng. Mây này thư ng có màu xám và có bóng râm trên m t ñ t. Mây t ng gi a có các lo i. - Mây trung tích (Alto-cumulus - Ac). Là lo i mây có d ng sóng, t o thành nh ng d i mây, lu ng mây ho c cu n mây, ph n l n có màu tr ng, ñôi khi có màu xanh m ho c xám m . Hi n tư ng tiêu bi u c a lo i mây này là tán m t tr i, m t trăng và hi n tư ng ánh sáng ngũ s c. - Mây trung t ng (Alto-stratus - As). Ðám mây có ki n trúc tơ s i, ph n l n có màu xám ho c hơi xanh. Thông thư ng mây này bao ph kh p c b u tr i, ñôi khi quan sát th y hi n tư ng tán trong mây. * Mây t ng th p Chân mây dư i 2km. Mây t ng th p g m nh ng ñám mây có ph n t l n, kích thư c có th ñ t t i t 0,05 ñ n 0,5mm, ñám mây không có ñư ng vi n rõ r t. Là d u hi u c a th i ti t x u. - Mây t ng (Stratus - St): L p mây ñ ng nh t, màu xanh ho c màu vàng, gi ng như sương mù, t trên mây có th có mưa phùn rơi xu ng. Mây t ng che ph h u kh p c b u tr i, ñôi khi phân b thành t ng ñám, tơi t . - Mây t ng tích (Strato-cumulus - Sc). H p b i nh ng ph n t mây khá l n, ñám mây có d ng hình n m, hình sóng ho c hình lu ng. - Mây vũ t ng (Nimbo-stratus - Ns). Là lo i mây màu xám th m, ñôi khi có màu vàng ñ c ho c xanh ñ c. Mây vũ t ng cũng thư ng che ph kh p c b u tr i, không ñ l nh ng kho ng sáng. 76 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
* Mây phát tri n theo chi u th ng ñ ng Trong quan tr c, lo i mây này ñư c li t vào lo i mây t ng th p vì chân mây thư ng dư i 2 km. Tuy nhiên ñ nh c a nh ng ñám mây này có th ñ t t i 8 - 10km. - Mây tích (Cumulus - Cu). Là nh ng ñám mây dày ñ c, bi t l p, phát tri n theo chi u th ng ñ ng, có ñ nh hình vòm, l i lên, chân mây h u như n m ngang, có ñư ng vi n rõ r t, nhưng ñôi khi có b ngoài rách tơi t . Mây tích có màu tr ng, ho c màu ñen thư ng xu t hi n vào bu i sáng mùa hè, phía chân tr i, ñ n kho ng gi a trưa thì phát tri n r t m nh, bu i chi u t a r ng ra ho c phát tri n thành kh i ñ s như trái núi. - Mây vũ tích (Cumulo-nimbus - Cb). Kh i mây màu tr ng r t l n, có chân màu xám th m. Mây vũ tích là s ti p t c phát tri n c a mây tích Cu. Mây vũ tích có hình d ng như qu núi ho c ng n tháp, ph n trên ñ nh mây có ki n trúc tơ s i. chân mây Cb thư ng quan sát th y màn mưa (Virga). Hình 4.6: Mây ti - Ci (Cirrus) Hình 4.7. Mây ti t ng - Cs (Cirro - stratus) Hình 4.8. Mây ti tích - Cc ( Cirro - cumulus) Hình 4.9. Mây trung t ng - As (Alto - stratus) 77 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Hình 4.10. Mây trung tích - Ac (Alto - cumulus) Hình 4.11. Mây t ng - St (Stratus) Hình 4.12. Mây t ng tích - Sc (Strato - cumulus) Hình 4.13. Mây vũ t ng - Ns (Nimbo - stratus) Hình 4.14. Mây tích - Cu (Cumulus) Hình 4.15. Mây vũ tích - Cb (Cumulo - nimbus) 78 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
5. MƯA 5.1. Nguyên nhân hình thành mưa Do k t qu c a s ngưng k t hơi nư c trong khí quy n t do mà mây ñư c hình thành. M t ñám mây có th ch g m nh ng gi t nư c ho c ch g m nh ng h t băng, nhưng cũng có ñám mây có c u t o c nư c, c băng. Vì có l c c n c a không khí, v l i các ph n t mây kích thư c quá nh (gi t nư c, h t băng) nên không rơi xu ng, tr ng thái lơ l ng trong không khí. N u trong ñám mây có dòng không khí ñi lên, thì các ph n t mây s b ñ y lên cao hơn trong khí quy n. Các ph n t mây ch rơi xu ng thành mưa trong trư ng h p kích thư c c a chúng l n lên r t nhi u, ñ n m c ñ có th th ng ñư c các dòng không khí ñi lên và l c c n c a không khí. Các phân t mây l n lên do hai nguyên nhân chính: a) Các ph n t mây l n lên do ngưng k t hơi nư c di n ra liên t c: Trong ñám mây có nh ng gi t nư c kích thư c không gi ng nhau thì áp su t hơi nư c bão hoà trên b m t các h t nư c nh th p hơn các h t nư c l n. B i v y hơi nư c s chuy n t các gi t nư c nh sang ngưng k t trên b m t các h t nư c l n làm cho các h t nư c l n càng to thêm, còn các h t nư c nh thì b hóa hơi h t. N u ñám mây có l n c nh ng h t nư c và nh ng tinh th băng thì hơi nư c chuy n d n t các h t nư c sang các tinh th băng vì áp su t hơi nư c bão hoà trên b m t các tinh th băng l n hơn, làm cho các tinh th băng ngày càng l n. Các h t mây tăng kích thư c ñ n m c ñ tr ng l c c a nó có th th ng ñư c các dòng không khí ñi lên và s c c n c a không khí. Các ph n t mây l n lên b ng phương pháp ngưng k t r t ch m. b) Các phân t mây l n lên do t h p: - S t h p ñư c th c hi n do s chuy n ñ ng c a các ph n t mây (chuy n ñ ng Brao- nơ) làm cho các h t nư c nh va ch m, nh p l i v i nhau. Quá trình này x y ra ch m. - S t h p ñư c th c hi n do không khí chuy n ñông lo n lưu làm các h t nư c (h t băng) ti p xúc v i nhau và nh p l i. Quá trình này ph n t mây l n lên nhanh hơn. - S t h p ñư c th c hi n do các ph n t mây tích ñi n trái d u, hút nhau làm tăng kích thư c. - S t h p trong ñám mây x y ra m nh nh t là do các ph n t mây có kích thư c khác nhau, d n ñ n t c ñ rơi khác nhau. Các ph n t mây l n rơi nhanh hơn ñu i k p các ph n t mây nh , quy n l y các ph n t nh và l n lên. Ngư i ta g i cách t h p này là t h p tr ng l c. Các ñám mây t ng cao Ci, Cs, Cc ch c u t o b i các h t băng kích thư c nh và ñ u, tr lư ng hơi nư c nh nên không t o ra mưa ñư c. Các ñám mây t ng gi a Ac, As và c mây Cu c u t o b i các gi t nư c kích thư c ñ ng ñ u, nên cũng không gây mưa (hãn h u có mưa tuy t). Các ñám mây t ng th p St, Sc có ñ phát tri n theo chi u th ng ñ ng nh , nên các phân t mây không ñ tr ng lư ng ñ rơi. Vì dòng ñi lên trong các ñám mây y u, các ph n t mây khó tăng kích thư c nên ch ñôi khi nh ng mây này có mưa nh ho c mưa phùn. Nh ng ñám mây h n h p Ns, Cb thư ng có ñ dày l n. Ph n ñ nh trên c a ñám mây g m nh ng tinh th băng, ph n gi a g m nh ng gi t nư c h n h p v i nh ng tinh th băng, ph n dư i g m nh ng gi t nư c nh nên r t d cho mưa. Như v y, trong ñám mây h n h p bao g m c nư c và băng thì gi t nư c s bay hơi chuy n sang ngưng t trên các tinh th băng. Hơi nư c ti p t c bám vào các góc c a các tinh th băng, tinh th băng l n d n lên các c nh kéo dài thành hình sao g i là sao tuy t. Hơi nư c 79 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
ti p t c ngưng k t trên nh ng cái cánh c a sao tuy t hình thành nh ng nhánh t a ra xung quanh t o thành hoa tuy t. Các hoa tuy t khi di chuy n ch m vào nhau, nh p l i thành t ng chùm g i là bông tuy t, gi ng như nh ng chùm nho. Trên ñư ng rơi xu ng, n u nhi t ñ không khí gi a ñám mây và g n m t ñ t cao thì các hoa tuy t tan ra thành nh ng gi t nư c rơi xu ng ñ t dư i d ng mưa nư c. Khi nhi t ñ không khí trên ñư ng rơi quá th p thì mưa dư i d ng tuy t mà ta thư ng th y các x l nh v mùa ñông. 5.2. Các d ng mưa và nh ng quy ñ nh v mưa a) Các d ng mưa Ngư i ta g i giáng th y t c là mưa th nư c ho c th r n, các h t nư c, các tinh th băng rơi t các ñám mây xu ng m t ñ t. Theo ñ c ñi m rơi c a h t mưa ngư i ta chia ra các d ng chính: mưa phùn, mưa d m và mưa rào. - Mưa phùn: là lo i giáng th y thư ng rơi t mây Si, Sc. Gi t nư c r t nh , ñư ng kính không quá 0,5mm, cũng có th d ng h t tuy t r t nh . - Mưa d m: là lo i giáng th y t các ñám mây Ns. As và ñôi khi t Sc. Ð c ñi m c a mưa d m là cư ng ñ thay ñ i ít, th i gian mưa kéo dài. Mưa d m thư ng g n li n v i s tràn qua c a d i h i t n i chí tuy n hay front nóng. Gi t nư c mưa d m có kích thư c trung bình. Mưa d m còn g p d ng mưa tuy t. - Mưa rào: là lo i giáng th y t mây Cb. Ð c ñi m c a mưa rào là cư ng ñ l n và thay ñ i nhi u, th i gian mưa ng n, gi t nư c có kích thư c l n. Mưa rào thư ng b t ñ u và k t thúc ñ t ng t. b) Nh ng quy ñ nh v mưa Lư ng mưa ñư c tinh b ng chi u dày milimét c a l p nư c rơi trên m t m t ph ng n m ngang trong trư ng h p không có b c hơi, không b th m ñi và ch y m t. Cư ng ñ mưa là lư ng mưa tính ra milimét nư c trong 1 phút. Cư ng ñ vư t quá 1mm/phút ñư c g i là mưa rào. Quy ñ nh v di n mưa (khu v c mưa): - Mưa vài nơi: s tr m có mưa ≤ 1/3 t ng s tr m ño mưa khu v c. - Mưa r i rác: s tr m có mưa t 1/3 - 1/2 t ng s tr m ño mưa khu v c. - Mưa nhi u nơi: s tr m có mưa > 1/2 t ng s tr m ño mưa khu v c. Quy ñ nh v lư ng mưa: - Mưa không ñáng k : Lư ng mưa t 0,0 - 0,5 mm/ngày. - Mưa nh : Lư ng mưa t 0,5 - 10,0 mm/ngày - Mưa v a: Lư ng mưa t 10,0 - 50,0 mm/ngày. - Mưa to: Lư ng mưa t 50,0 - 100,0 mm/ngày. - Mưa r t to: Lư ng mưa > 100 mm/ngày. 5.3. Di n bi n c a mưa a) Bi n trình ngày c a mưa: Ki u l c ñ a có 2 c c ñ i và 2 c c ti u. C c ñ i chính quan sát th y vào sau bu i trưa, khi mây ñ i lưu phát tri n l n nh t. C c ñ i ph (bi u hi n kém rõ rét) x y ra vào bu i sáng là lúc d ng mây t ng phát tri n nhi u nh t. C c ti u chính quan sát th y vào ban ñêm và c c ti u ph x y ra vào trư c bu i trưa. Ki u bi n, ñ i dương: c c ti u x y ra vào ban ngày, c c ñ i x y ra vào ban ñêm. b) Bi n trình năm c a lư ng mưa 80 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------