Khoa Học Vũ Trụ - Sinh Thái Tầng Khí Quyển phần 5

Chia sẻ: Dqwdqdf Dwqdfewf | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'khoa học vũ trụ - sinh thái tầng khí quyển phần 5', khoa học tự nhiên, công nghệ môi trường phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Khoa Học Vũ Trụ - Sinh Thái Tầng Khí Quyển phần 5

ð m tuy t ñ i là lư ng nư c trong ñ t tính theo ph n trăm tr ng lư ng ñ t ñã s y khô ki t. ð m tuy t ñ i là ñ m th c t kh o sát trên ñ ng ru ng. e) ð m tương ñ i: Ð m tương ñ i hay ñ bão hòa nư c c a ñ t là t s gi a ñ m tuy t ñ i và s c ch a m c c ñ i (ñ m ñ ng ru ng). ð m tương ñ i ñư c tính theo công th c: Ð m tuy t ñ i Ð m tương ñ i (%) = x 100 (18) Ð m ñ ng ru ng 6.4. ð c tính v t lý nư c và ñ ng thái ñ m c a ñ t feralit a) ð t feralit trên phù sa c : Dung tr ng là 1,31 - 1,40 g/cm3, t tr ng t 1,65 - 1,73, thành ph n cơ gi i th t, th t n ng, sét nh , hàm lư ng sét v t lý 45 - 71%, tương ñ i tơi x p. ð m cây héo t 5 - 10%, SCACð 33,9 - 36,5%. ð a ñi m kh o sát trên vư n tr ng dâu 2 năm. K t qu kh o sát ñ m tuy t ñ i các tháng mùa khô ( t tháng 11 ñ n tháng 3 năm sau) trên t ng ñ t m t 0 - 10cm là 11 - 16%, ñ t m c 40 - 50% SCACð. Trong mùa mưa (t tháng 5 ñ n tháng 10) ñ m tuy t ñ i trung bình ñ t t 15 - 25%, tương ñương v i 40 - 65% SCACð. b) ð t feralit phát tri n trên phi n th ch: Dung tr ng là 1,3 - 1,4 g/cm3, t tr ng t 2,6 - 2,7, thành ph n cơ gi i th t trung bình, hàm lư ng sét v t lý 34 - 45%, ñ x p t ng s 47 -48%. ð m cây héo t 10 - 11%, SCACð 24 - 25%. ði m kh o sát ñ t khu ñ i b hoang kho ng 3 năm g n ñây, các năm trư c tr ng s , ñ d c 7-80. K t qu kh o sát trong mùa khô (t tháng 11 ñ n tháng 3 năm sau) t ng ñ t m t có ñ m tuy t ñ i 8 - 9%, ñ t 30 - 40% SCACð. Trong mùa mưa (t tháng 5 ñ n tháng 10) ñ m tuy t ñ i 12 - 15%, ñ t m c 50 - 60% SCACð. c) ð t feralit phát tri n trên sa th ch: Dung tr ng là 1,4 -1,5 g/cm3, t tr ng t 2,73, thành ph n cơ gi i th t nh , cát pha, hàm lư ng sét v t lý 23 - 26%, tương ñ i tơi x p. ð m cây héo t 3 - 8%, SCACð 18 - 23%. ði m kh o sát di n bi n ñ m ñ t ti n hành trên ñ t tr ng tr t, luân canh ngô, m ch hoa, c t khí… Theo các s li u kh o sát cho th y, l p ñ t m t vào mùa khô (t tháng 11 ñ n tháng 3 năm sau) ñ m tuy t ñ i c a ñ t kho ng 5 - 10%, ñ t m c 40 - 50% so v i SCACð. Trong mùa mưa (t tháng 5 ñ n tháng 10) ñ m tuy t ñ i ñ t 15 - 18%, b ng 70 - 90% SCACð. 6.5. C i thi n ñ m ñ t Mu n cho cây tr ng có ñư c s n lư ng cao trư c h t ph i th a mãn nhu c u nư c các th i kỳ sinh trư ng. Nhưng trong t nhiên các vùng, m t th i kỳ phát d c nào ñó c a cây tr ng thư ng thi u ho c th a nư c. Lư ng nư c ho c ñ m ñ t cao quá ho c th p quá ñ u có h i cho cây tr ng. Do ñó ph i dùng nhi u bi n pháp ñ gi cho ñ t có ñ m thích h p. Nhi m v ch y u v n là t o ra tr ng thái cân b ng nư c c a ñ t phù h p nh t v i nhu c u t ng giai ño n sinh trư ng c a cây tr ng, t o cho cây tr ng luôn luôn có ñi u ki n ñ m h u hi u cao. Ð m h u hi u là gi i h n ñ m ñ t mà cây tr ng có th hút ñư c nư c. Ð m h u hi u ph thu c vào m c nư c ng m, tính ch t ñ t và kh năng s d ng nư c c a cây. 85 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Nh ng bi n pháp cơ b n nh m c i thi n ñ m ñ t: - Tư i ñ nư c và tiêu nư c k p th i. - C i t o ñ t làm cho ñ t m u m : ñ t tr ng m u c n ph i tơi x p, nhi u mùn, gi m t t. S c gi m c a ñ t ph thu c vào thành ph n cơ gi i và t l mùn ch a trong nó. - Làm ñ t k p th i v khi ñ t v a ñ m, làm ñ t k . - Ð t tr ng màu c n ñư c ñánh lu ng, khơi rãnh, phá váng sau mưa và thư ng xuyên x i xáo. - Tr ng ñai r ng, cây che ph m t ñ t, che ph ñ t b ng polyetylen hay gi y không ng m nư c, tàn dư th c v t ho c các lo i v t li u khác. - Có th s d ng các lo i v t li u gi m, hút m t ng h p trong công nghi p. 7. CÂU H I ÔN T P 1. Phân tích chu trình nư c trong t nhiên ? trong chu trình nư c, nh ng quá trình v t lý nào x y ra ? 2. Quá trình b c hơi nư c trên m t ñ t ? Nh ng y u t nh hư ng t i quá trình b c hơi ? 3. Hãy nêu các phương pháp tính lư ng b c hơi trong ñi u ki n t nhiên ? Ưu như c ñi m c a các phương pháp ñó ? 4. Hãy nêu các ch tiêu ñ m không khí (ñ m tuy t ñ i, s c trương hơi nư c, s c trương hơi nư c bão hòa, ñ m tương ñ i, ñi m sương) ? Công th c xác ñ nh các ch tiêu ñó ? 5. Di n bi n ñ m tuy t ñ i và ñ m tương ñ i hàng ngày và hàng năm ? Cho bi t lúc 13 gi nhi t ñ không khí là 250C, ñ m tương ñ i 80%. ð n 19 gi nhi t 6. ñ gi m xu ng 200C. Hãy tính ñ m tuy t ñ i, s c trương hơi nư c th c t , s c trương hơi nư c bão hòa 2 th i ñi m trên và cho bi t lúc 19 gi có sương không ? tính th i ñi m b t ñ u có sương ? Có m t kh i không khí m t ñ t nhi t ñ 240C, ñ m 85%. Do có dông nhi t nên kh i 7. không khí này b ñ y lên cao. Bi t r ng quá trình thăng (ñi lên), kh i không khí ñó thay ñ i nhi t ñ theo hi u ng ño n nhi t m. C lên cao 100 mét nhi t ñ gi m ñi 0,50C. Anh (ch ) hãy tính ñ cao chân mây s hình thành ? 8. Phương pháp ñi u ti t ñ m không khí và quá trình b c hơi nư c ? 9. ði u ki n c a quá trình ngưng k t hơi nư c ? trong t nhiên nh ng ñi u ki n này x y ra như th nào ? 10. Các d ng s n ph m ngưng k t chính (sương, sương mù, sương mu i) ? nguyên nhân hình thành và ý nghĩa th c ti n c a chúng ? 11. Hãy nêu phương pháp phân lo i mây theo ñ cao chân mây ? Nh ng lo i mây nào thư ng gây ra mưa ? 12. Nguyên nhân hình thành mưa ? Di n bi n lư ng mưa theo không gian và th i gian như th nào ? 13. nh hư ng c a mưa ñ i v i s n xu t nông nghi p và phương pháp ñi u ti t lư ng mưa ? 14. Hãy nêu các ñ i lư ng ñ m ñ t ? ý nghĩa c a m i ñ i lư ng v t lý ñó ? 15. Di n bi n ñ m ñ t và phương pháp ñi u ti t ñ m ñ t ? 86 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 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 nhưng gió cũng gây ra nhi u nh hư ng x u ñ i v i s n xu t nông nghi p. 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 = 103 dyn/cm2 = 102 N/m2 Ngư i ta g i áp su t khí quy n trong ñi u ki n là 0oC, vĩ ñ 45o 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) P = ρ.RT 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 (T0K = t0C +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 87 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 Xét 1 c t không khí th ng ñ ng ñ cao Z áp su t khí quy n là P, khi c a KQ ñó ñ cao Z + dZ, áp su t s là P - dP, rõ ràng dP chính là tr ng P + dP lư ng c t không khí có ñ cao dZ, gi i h n t ñ cao Z ñ n Z+dZ. (hình 5.3.). Do v y: P dP = - ρ.g.dZ (2) Z + dZ Trong ñó: ρ là m t ñ không khí. Z g là gia t c tr ng trư ng (g = 9,82m/s2) Po (m t ñ t) Phương trình (2) ñư c g i là phương trình tĩnh h c cơ b n. Phương trình này ch áp d ng khi Hình 5.3. Sơ ñ bi n ñ i c a áp su t khí quy n nghiên c u khí quy n tĩnh. 88 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 Po ñ n P, v i Z l y t Zo ñ n Z, ta có : P Z dP g - dZ ―― = ―― Zo P RT Po Cho T giá tr trung bình và g giá tr không ñ i thì: P g ln ― = - ― ( Z - Zo) (3) P0 RT g (z-zo) RT P = Poe (4) N u Po là áp su t m t ñ t thì Zo = 0 do ñó ta có : gz RT P = Poe (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 - Ph Z = 16000 (1 + αt) ——— (6) P + Ph Trong ñó: Z - chênh l ch ñ cao gi a 2 tr m ño áp su t khí quy n. P, Ph 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 P1 và P2. 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. 89 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 m i b c thang khí áp g i là b c khí áp ñư c tính theo công th c sau: (1 + αt) Trong ñó: P là áp su t khí quy n h = 8000 —— (7) t là nhi t ñ c a không khí P 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 Nóng L nh ngh ch v i áp su t và t l thu n v i nhi t ñ . 650mb 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 780mb hơn vùng l nh. Như v y, nh ng vùng không khí l nh khí áp gi m nhanh hơn, nh ng vùng 800mb 650mb không khí nóng khí áp gi m ch m hơn theo 780mb chi u cao. H qu là khi có 2 c t không khí 900mb 800mb nóng, l nh khác nhau c nh nhau thì trên 900mb cùng m t ñ cao c t không khí nóng có áp 1000mb 1000mb su t cao hơn c t không khí l nh. C t1 C t2 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). P1 - P2 dP G = -------- = ------ (8) L1 - L2 dL 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 m i 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. 90 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. Hình 5.5. B n ñ các ñư ng ñ ng áp trên m c nư c bi n • 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. • Lư i 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 60o 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. 91 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
d) Di n bi n hàng năm c a áp su t khí quy n. Hàng năm, khí áp thay ñ i tuỳ t ng vùng và tuỳ t ng mùa. l c ñ a, c c ñ i áp su t khí quy n quan sát th y vào mùa ñông còn c c ti u vào mùa hè, ngư c l i trên bi n và ñ i dương c c ñ i áp su t quan sát th y vào mùa hè, còn c c ti u vào mùa ñông. S dĩ như v y là vì mùa hè không khí trên l c ñ a nóng hơn so v i không khí trên ñ i dương, còn mùa ñông thì ngư c l i nên trên bi n khí áp cao hơn so v i trên l c ñ a, vào mùa ñông thì khí áp trên l c ñ a l i l n hơn so v i trên bi n. Biên ñ dao ñ ng hàng năm c a khí áp trên l c ñ a thư ng l n hơn nhi u so v i trên ñ i dương, ñôi khi ñ t ñ n 40 mb. Ví d : Luctrum (Trung Á), vĩ ñ 42041’ N; kinh ñ 89042’; ñ cao âm 17 mét có khí áp l n nh t vào tháng 12 là 1041,3mb, khí áp nh nh t vào tháng 7 là 1004,0mb, biên ñ 37,3mb. Tuy nhiên, khí áp trung bình trên ñ i dương luôn l n hơn so v i l c ñ a. Biên ñ dao ñ ng hàng năm c a khí áp tăng d n khi lên vĩ ñ cao, vùng nhi t ñ i dao ñ ng hàng năm c a khí áp không th hi n rõ. 2. Gió 2.1. Nguyên nhân sinh ra gió a) Khái ni m: Gió là s chuy n ñ ng c a không khí theo phương n m ngang so sánh tương ñ i v i m t ñ 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 chuy n ñ ng xoáy tròn t ngoài vào trong, chuy n ñ ng t dư i th p lên cao và 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. b) Nguyên nhân sinh ra gió: Nguyên nhân sinh ra gió là do s phân b c a khí áp trên b m t trái ñ t không ñ ng ñ u t i các ñ a ñi m. Khi có s chênh l ch khí áp theo phương n m ngang thì không khí s chuy n d ch t nơi có khí áp cao ñ n nơi có khí áp th p t o thành gió. Có th tóm t t s hình thành gió theo sơ ñ sau: GIÓ Chênh l ch nhi t ñ Chênh l ch khí áp to cao KA th p Gió th i t nơi KA cao v nơi KA th p to th p KA cao Hình 5.6. Sơ ñ gi i thích nguyên nhân sinh ra gió 92 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Qua sơ ñ trên ta th y, gi a 2 vùng ñ a lý n u có s chênh l ch v nhi t ñ thì d n ñ n chênh l ch v khí áp và sinh ra gió. − Chênh l ch v nhi t ñ d n ñ n chênh l ch v khí áp: Gi s có 2 vùng A và B n m c nh nhau (hình 5.7), ban ñ u nhi t ñ 2 vùng b ng nhau, Ta = Tb và áp su t không khí m t ñ t b ng nhau Pa = Pb. Sau ñó n u vùng A nóng lên thì nhi t ñ vùng A cao hơn vùng B, Ta > Tb. Lúc này áp su t c t không khí vùng A gi m theo ñ Paz Pbz cao s ch m hơn so v i vùng B (xem ph n 1.2.1), k t qu là t m t ñ cao Z nào ñó áp su t khí quy n vùng A là Paz s l n hơn áp su t Pbz vùng B. Vì th ñ cao z, không khí s di chuy n t vùng A sang vùng B và s làm tăng kh i lư ng c a c t không khí vùng B. m t Vùng B (l nh) Vùng A (nóng) ñ t, áp su t c t không khí vùng B s l n hơn Pzoa Pzob vùng A, t c là Pzoa < Pzob. Tóm l i, do có s Hình 5.7. Sơ ñ gi i thích chênh l ch chênh l ch nhi t ñ gi a vùng A và vùng B ñã nhi t ñ d n ñ n chênh l ch khí áp t o ra s chênh l ch khí áp gi a 2 vùng ñó. − Chênh l ch khí áp d n ñ n có gió th i: Ta s xem xét l c phát ñ ng gradient khí áp n m ngang (Gn), l c này s làm cho kh i không khí chuy n ñ ng. Gi s ta có m t kh i không khí hình l p phương m i c nh là 1 cm. Kh i không khí này có 2 m t bên song song v i hai ñư ng ñ ng áp, ñư ng th nh t có tr s 1005 mb, ñư ng th hai có tr s 1010 mb. G i các l c F1, F2, F3, F4, F5, F6 tác ñ ng vào l n lư t các m t 1, 2, 3, 4, 5, và 6. M t 2 và m t 5 ch u m t áp su t như nhau nên l c t ng h p c a F2 và F5 b ng 0. M t 4 ch u áp su t l n hơn m t 1 do ch u thêm áp l c tr ng lư ng c a kh i không khí. T ng h p c a hai l c F1 và F4 là m t l c hư ng lên trên và cân b ng v i tr ng lư ng 1005 mb c a kh i không khí. M t 3 ch u áp l c l n F1 hơn m t 6 vì nó b tác ñ ng b i l c F2 gradient khí áp (Gn), t ng h p c a F3 và F6 là m t l c có cùng hư ng v i gradient khí F6 1010 mb áp. Chính l c này là l c ñã làm cho kh i không khí chuy n ñ ng t o thành gió. N u F3 ta v ñư ng ñ ng áp ti p xúc v i m t 3 có P F5 tr s khí áp là P, ñư ng ñ ng áp ti p xúc v i m t 6 có tr s khí áp s là P + dP/dx. Khi ñó F6 = P và F3 = P + dP/dx. T ng h p l c c a F6 và F3 là F: (P+ dp)/dx F4 L c F là l c tác d ng lên m t ñơn v th tích không khí. F = F6 - F3 = P - (P + dP/dx) ình dP/dx ơ ñ gi i thích l c gradient khí áp H = - 5.8. S (9) N u ñem nhân l c này v i kh i lư ng không khí, nghĩa là ñ i lư ng ngh ch ñ o c a m t ñ không khí (ρ), ta s ñư c tr s c a l c gradient khí áp (Gn): 93 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
1 dP Gn = - — x — (10) ρ dx L c Gn g i là l c phát ñ ng gradient khí áp, dư i tác d ng c a l c này s làm cho không khí chuy n ñ ng theo hư ng c a gradient khí áp, hay là l c sinh ra gió. 2.2. Các l c nh hư ng t i gió Khi không khí chuy n ñ ng theo chi u n m ngang thì s ch u tác d ng c a nhi u lo i l c khác nhau như l c Côriôlít, l c ly tâm, l c ma sát... a) L c làm l ch hư ng gió do chuy n ñ ng quay c a trái ñ t. Năm 1838, Côriôlít ñã ch ng minh ñư c r ng, m i v t chuy n ñ ng trên m t ñ t ñ u có khuynh hư ng l ch kh i hư ng chuy n ñ ng ban ñ u c a nó v bên ph i B c bán c u và v bên trái Nam bán c u. Nguyên nhân c a s l ch hư ng là do trái ñ t t quay xung quanh mình nó ñ ng th i m i chuy n ñ ng ñ u có khuynh hư ng duy trì hư ng ban ñ u c a nó theo quán tính. Gi s các ph n t không khí ( B c bán c u) dư i tác d ng c a l c gradient khí áp b t ñ u chuy n ñ ng theo phương kinh tuy n NS, hư ng AC. Vì trái ñ t quay xung quanh tr c c a nó t Tây sang ðông nên kinh tuy n NS, sau m t kho ng th i gian nào ñó s t i v trí NS1, hư ng chuy n ñ ng c a các ph n t A1C1 v n song song v i hư ng ban ñ u AC c a nó. (Hình 5.9). Trên hình v ta th y dòng không khí B c bán c u ñang chuy n ñ ng b l ch kh i kinh tuy n và do ñó l ch kh i hư ng c a gradient N khí áp v bên ph i. Tương t như v y, Nam bán c u các ph n t không khí b l ch v bên c1 C trái hư ng chuy n ñ ng. ð l n c a l c A A1 Côriôlít (CF) tác d ng lên m t ñơn v kh i lư ng ñư c bi u di n b ng công th c: W E CF = 2.ω.V.sinφ (11) Trong ñó: S S1 ω - v n t c góc quay c a trái ñ t V - v n t c c a ph n t chuy n ñ ng Hình 5.9 . Tác d ng c a l c làm l ch φ - vĩ ñ ñ a lý hư ng do s quay c a trái ñ t (ω = 2π/24.60.60 = 7,27.10-5 Rad/giây) o Như v y, xích ñ o (φ = 0 ) nên l c Côriôlít b tri t tiêu, càng lên vĩ ñ cao l c Côriôlít càng l n và ñ t c c ñ i 2 c c (φ = 90o). Trong t nhiên có nhi u hi n tư ng như b sông B c bán c u thì phía ph i là bên l , phía trái là bên b i, còn Nam bán c u thì ngư c l i; trong hai thanh ñư ng ray có m t thanh b mòn nhi u hơn ñ i v i ñư ng tàu ch ch y m t chi u; các cơn bão không th hình thành vùng bi n có vĩ ñ th p (50N ñ n 50S)... ñ u là do ch u nh hư ng c a l c Côriôlít. L c Côriôlít ch nh hư ng ñ n hư ng c a dòng chuy n ñ ng ch không nh hư ng ñ n t c ñ c a dòng chuy n ñ ng ñó. L c này bao gi cũng tác d ng theo phương th ng góc v i hư ng c a dòng chuy n ñ ng. 94 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
b)L c ma sát: Khi không khí chuy n ñ ng nó luôn luôn ch u nh hư ng c a l c ma sát (Friction). L c ma sát làm gi m t c ñ c a chuy n ñ ng. Có hai lo i ma sát là ma sát trong và ma sát ngoài Ma sát trong xu t hi n gi a các l p không khí và các phân t không khí chuy n ñ ng, vì các l p và các phân t không khí thư ng có v n t c và hư ng chuy n ñ ng không hoàn toàn như nhau. Ma sát trong là lo i o l c, nó r t l n khi các phân t không khí có s trao ñ i năng lư ng. Ma sát ngoài xu t hi n khi không khí chuy n ñ ng c sát, ti p xúc v i m t ñ m như m t ñ t, th m th c v t, nhà c a... ð l n c a l c ma sát ngoài (F) có th bi u th như sau: F = - kV (12) Trong ñó: V: là v n t c chuy n ñ ng c a không khí 1010 mb k: là h s ma sát. V H s ma sát ph thu c vào ñ cao 1015 mb Gn CF c a l p không khí chuy n ñ ng so v i m t ñ t và m c ñ g gh c a m t ñ t. L p không khí chuy n ñ ng càng cao h s ma F sát càng gi m, m t ñ t càng g gh thì h s ma sát càng tăng. Ta d dàng gi i thích vì sao v n t c gió các l p không khí trên cao thư ng l n hơn các l p không khí dư i th p và trên m t bi n gió thư ng có v n t c l n Hình 5.10. Hư ng c a l c ma sát và hơn trong ñ t li n. hư ng chuy n ñ ng c a không khí Trong trư ng h p các ñư ng ñ ng áp song song, hư ng c a l c ma sát, nhìn chung ph thu c vào vĩ ñ và h s ma sát, nó không h n ngư c v i hư ng chuy n ñ ng mà l ch so v i hư ng ñó m t góc ch ng 145o. Song ñ ñơn gi n nhi u khi ngư i ta coi hư ng c a l c ma sát ngư c chi u hoàn toàn v i hư ng c a chuy n ñ ng. Hình 5.10 cho th y tác d ng c a các l c gradient, l c Côriôlít, l c ma sát lên ph n t không khí trong trư ng h p trư ng khí áp có các ñư ng ñ ng áp là các ñư ng th ng song song. Trư ng h p không khí chuy n ñ ng trong các ñư ng ñ ng áp tròn, do tác d ng t ng h p c a l c Côriôlít và l c ma sát, không khí thư ng chuy n ñ ng theo các ñư ng cong phân kỳ ho c h i t . c) L c ly tâm FC L c ly tâm (Centrifugal force) xu t hi n khi các ph n t không khí chuy n ñ ng theo qu ñ o cong. ð l n c a l c ly tâm (Fc) ñư c bi u di n b ng công th c: V2 V Fc = — (13) r Trong ñó: V - v n t c chuy n ñ ng c a không khí r - bán kính c a qu ñ o chuy n ñ ng Hình 5.11. Sơ ñ gi i thích l c ly tâm 95 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
L c ly tâm bao gi cũng hư ng t tâm ra ngoài theo bán kính qu ñ o chuy n ñ ng và có xu th làm du i th ng qu ñ o chuy n ñ ng. 2.3. Các ñ c trưng c a gió Gió có 2 ñ c trưng cơ b n là hư ng gió và v n t c gió. a) Hư ng gió Hư ng gió là hư ng chuy n ñ ng c a dòng không khí. Ngư i ta có th xác ñ nh hư ng gió theo 3 cách sau: • Ch n hư ng gió b ng hoa gió: ðây là cách dùng ph bi n nh t, theo cách này gió có th xác ñ nh 16 hư ng chính (Hình 5.12.) Ngư i ta ký hi u tên g i các hư ng gió theo ch cái ñ u c a t ti ng Anh ho c ti ng Vi t: hư ng B c (N), hư ng Nam (S), hư ng ðông (E), hư ng Tây (W). Hư ng ðông B c (NE), hư ng ðông Nam (SE), hư ng Tây B c N (NW) và hư ng Tây Nam (SW). b c NW NE ðông B c (NNE), ðông ðông B c NNW NNE (ENE), ðông ðông Nam (ESE), Nam ðông Nam (SSE), Nam Tây Nam WNW ENE (SSW), Tây Tây Nam (WSW), Tây Tây B c (WNW) và B c Tây B c (NNW). W E ðôi khi không c n bi t chi ti t hư ng gió WSW ESE ngư i ta ch dùng ñ n 8 hư ng, 4 hư ng SSW SSE chính và 4 hư ng ph . SW SE • Bi u th hư ng gió b ng góc ñ : S Dùng vòng tròn chân tr i ñ bi u di n hư ng gió theo ñ l n c a Hình 5.12. Hoa gió xác ñ nh hư ng gió góc chia ñ (Hình 5.13). (N) • Xác ñ nh hư ng gió theo 0o ñ a danh: l y ngay ñ a danh ñ 315o 45o g i tên hư ng gió. Ví d , gió t Lào th i sang g i là gió Lào, gió t ñ t th i ñ n g i là gió ñ t, gió (W) 270o 90o(E) t bi n th i t i g i là gió bi n, gió t núi th i xu ng g i là gió núi, gió t thung lũng th i lên 225o 135o g i là gió thung lũng... o 180 (S) Hình 5.13. Xác ñ nh hư ng gió b ng góc ñ b) V n t c gió V n t c gió là ñ dài quãng ñư ng mà kh i không khí ñi ñư c trong m t ñơn v th i gian. ðơn v ño t c ñ gió có th là m/s, km/h, h i lý/gi ... 96 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
1 h i lý = 1,852 km; 1 km = 0,6214 h i lý. Trong th c ti n, t c ñ gió thư ng ñư c bi u th b ng c p gió theo thang ñ do Beaufort ñưa ra. (b ng 5.1). 3. Hoàn lưu khí quy n 3.1. Phân b khí áp trên m t ñ t S phân b khí áp trên m t ñ t có liên quan ch t ch v i tr ng thái khí quy n, khí áp thay ñ i kéo theo s bi n thiên m nh m c a các y u t khí tư ng như nhi t ñ , t c ñ gió, ñ m, lư ng mây,... Như v y,phân b khí áp là m t y u t r t căn b n ñ d báo th i ti t. ð kh o sát s phân b khí áp trên m t ñ t và các ñ cao khác nhau trong khí quy n ngư i ta thư ng dùng phương pháp bi u di n tr s khí áp ño ñư c t t c các tr m khí tư ng lên b n ñ . Vì các tr m khí tư ng có ñ cao so v i m c nư c bi n khác nhau, ngư i ta quy ñ nh tr s khí áp ño các tr m ph i ñư c quy v khí áp m c nư c bi n. N u dùng tr s trung bình c a khí áp ñ v b n ñ các ñư ng ñ ng áp thì s phân b khí áp trên m t ñ t như sau: • T i xích ñ o có m t vùng khí áp th p bao quanh qu ñ a c u ñó là vành ñai khí áp th p xích ñ o. Nguyên nhân hình thành vành ñai khí áp th p này là do vùng xích ñ o b c x m t tr i và nhi t ñ không khí luôn luôn cao hơn so v i các vùng khác. • Hai vành ñai khí áp cao n m d c theo vĩ tuy n 30o - 35o B c và Nam bán c u g i là 2 vành ñai khí áp cao c n chí tuy n. Nguyên nhân hình thành 2 vành ñai khí áp cao này là do không khí nóng vùng xích ñ o b c lên cao r i di chuy n v vùng chí tuy n (23027’ B c và Nam bán c u). Do ch u nh hư ng c a l c Côriôlít nên dòng không khí l ch v bên ph i c a hư ng chuy n ñ ng B c bán c u, v bên trái Nam bán c u, ñ n kho ng vĩ ñ 30-35o ñ l ch ñ t ñ n 900, gió th i theo hư ng Tây B c bán c u và hư ng ðông Nam bán c u. T i ñây không khí không ti n lên vĩ ñ cao n a mà tích t l i r i ñi xu ng vùng c n nhi t ñ i ñ hình thành nên 2 vành ñai áp cao c n chí tuy n trên m t ñ t. Trên th c t , 2 vành ñai áp cao này không t n t i liên t c mà b c t v n ra thành nhi u trung tâm khí áp cao do nh hư ng c a ñ a hình và s trái ngư c c a ñ t và bi n. • T 2 vành ñai khí áp cao c n chí tuy n ñ n vĩ ñ 66033’, khí áp gi m d n. Giá tr khí áp c c ti u kho ng vĩ tuy n 66033’ B c và Nam bán c u. Vùng này hình thành 2 vùng khí áp th p ñư c g i là 2 vành ñai khí áp th p c n ñ a c c. B c bán c u vành ñai khí áp th p này cũng b chia nh thành các trung tâm khí áp th p do nh hư ng khác nhau c a ñ t li n và ñ i dương. Trái l i, Nam bán c u vì không có l c ñ a nên các ñư ng ñ ng áp là các ñư ng liên t c bao quanh qu ñ t v n duy trì vành ñai khí áp th p c n ñ a c c. 2 ñ a c c do nhi t ñ quanh năm r t th p nên khí áp khá cao. ðây là 2 trung tâm khí áp • cao ñ a c c. 3.2. Hoàn lưu khí quy n Hoàn lưu khí quy n là m t thu t ng dùng ñ ch s v n ñ ng nói chung c a các lu ng không khí trong khí quy n. Nh có hoàn lưu khí quy n mà có s trao ñ i không khí gi a các vùng khác nhau trên trái ñ t và do v y, tính ch t nhi t, m c a không khí cũng ñư c trao ñ i. Có th phân bi t 2 lo i hoàn lưu khí quy n là hoàn lưu ñ a c u, hoàn lưu gió mùa. a) Hoàn lưu ñ a c u (gió hành tinh) Hoàn lưu ñ a c u là t p h p nh ng lu ng không khí bao trùm nh ng khu v c ñ a lý r ng l n trên trái ñ t và tương ñ i n ñ nh. Hoàn lưu ñ a c u ñư c hình thành do tác ñ ng c a 3 97 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
B ng 5.1. C p gió BEAUFORT Cp Tên c p gió T c ñ gió D u hi u nh n bi t ð cao sóng bi n (m) gió m/s h i lý/h km/h 0 L ng gió 0 - 0,2
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 99
y u t là s phân b b c x m t tr i, tính ñ i l p c a l c ñ a và ñ i dương và l c Côriôlít. Theo sơ ñ hình 5.14, hoàn lưu ñ a c u g m có các ñ i gió như sau: + ð i tín phong: Gió th i t 2 vành ñai khí áp cao c n chí tuy n v xích ñ o, ch u nh hư ng c a l c Côriôlít nên B c bán c u có hư ng ðông B c, Nam bán c u có hư ng ðông Nam. Lo i gió này g i là tín phong. trên cao gió có hư ng ngư c l i g i là ph n tín phong. + ð i gió Ôn ñ i: m t ñ t gió t 2 vành ñai khí áp cao c n chí tuy n th i v 2 vành ñai khí áp th p c n ñ a c c. Hình 5.14. Sơ ñ hoàn lưu ñ a c u. Do nh hư ng c a l c Coriolit gió này b l ch hư ng thành gió Tây Nam B c bán c u và Tây B c Nam bán c u. + ð i gió ðông ñ a c c: Gió t trung tâm khí áp cao ñ a c c th i xu ng vành ñai khí áp th p c n ñ a c c, b l ch hư ng thành hư ng ðông, ngư i ta g i là gió ðông ñ a c c. + ð i l ng gió xích ñ o: Trong vùng xích ñ o nhi t ñ ít chênh l ch, l c gradient khí áp và l c Côriôlít r t nh nên gió r t y u, t o thành ñ i l ng gió xích ñ o. Tuy nhiên, trong th c t hư ng gió các ñ i gió ñ a c u không hoàn toàn n ñ nh như ñã v trong hình 5.14. b) Hoàn lưu gió mùa Gió mùa là lo i gió có hư ng thay ñ i theo mùa, t o thành quy lu t xu t hi n trong m i năm. Mùa hè gió th i t bi n, ñ i dương vào l c ñ a, mùa ñông gió th i t l c ñ a ra bi n, ñ i dương. Nguyên nhân hình thành gió mùa là do mùa hè l c ñ a nóng hơn bi n, ñ i dương nên hình thành các trung tâm khí áp th p còn trên bi n, ñ i dương hình thành các trung tâm khí áp cao. Ngư c l i trong mùa ñông, l c ñ a l i l nh hơn bi n và ñ i dương nên hình thành các trung tâm khí áp cao, còn trên bi n, ñ i dương hình thành các trung tâm khí áp th p. Do v y, vào 100 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
mùa hè gió th i t bi n, ñ i dương vào l c ñ a còn mùa ñông gió th i t l c ñ a ra bi n, ñ i dương. (Chương VIII s trình bày chi ti t các khu v c gió mùa vùng ðông Nam Á) 3.3. M t s lo i gió ñ a phương Gió ñ a phương là nh ng dòng không khí ñư c hình thành do ñ c ñi m ñ a hình và v t lý riêng m i ñ a phương. M t s lo i gió ñ a phương thư ng g p g m có gió ñ t - bi n, gió núi - thung lũng, gió fonh ... a) Gió ñ t - bi n Gió ñ t - bi n còn g i là gió Breeze quan sát th y vùng ven bi n, ban ngày gió th i t bi n vào ñ t li n (gió bi n), ban ñêm gió th i t ñ t ra bi n (gió ñ t). Nguyên nhân hình thành gió ñ t bi n là do s nóng lên không ñ u gi a nư c bi n và m t ñ t ven bi n vào ban ngày và ban ñêm. Ban ngày, m t ñ t ven bi n h p thu nhi u b c x m t tr i hơn so v i nư c bi n, do v y vùng ñ t ven bi n có nhi t ñ cao hơn so v i nư c bi n ñã hình thành vùng khí áp th p còn trên m t bi n là vùng khí áp cao. Không khí t bi n di chuy n vào trong ñ t li n t o nên gió bi n. Ban ñêm, m t ñ t ven bi n b c x m t nhi t, l nh ñi nhanh hơn so v i nư c bi n nên vùng ñ t ven bi n có khí áp cao hơn so v i không khí trên m t bi n. Không khí di chuy n t vùng ñ t li n ra bi n t o thành gió ñ t. ☼ L nh Nóng L nh Nóng Gió ñ t th i ban ñêm Gió bi n th i ban ngày Hình 5.15. Sơ ñ gi i thích s hình thành gió ñ t - bi n Gió ñ t bi n ch xu t hi n rõ khi có th i ti t t t, t c là khi có s chênh l ch ñáng k gi a nhi t ñ c a m t ñ t ven bi n và nư c bi n. Hàng ngày gió bi n b t ñ u ho t ñ ng t 8 gi sáng, sau ñó m nh d n ñ n kho ng 14 - 15 gi thì ñ t c c ñ i, v chi u gió y u d n và ñ n ñêm thì s ñ i chi u (Hình 5.15). Gió bi n thư ng m nh hơn gió ñ t vì s tương ph n nhi t ñ gi a m t ñ t ven bi n và nư c bi n v ban ngày thư ng rõ hơn. Gió bi n có t c ñ kho ng 2,5 m/giây và th i vào sâu trong ñ t li n t i 40 - 50 km. Gió ñ t ch th i ra xa khơi kho ng 10 - 15 km. b) Gió núi - thung lũng: Thư ng ñư c hình thành hàng ngày và ñ i chi u gi a ban ngày và ban ñêm mi n núi, trong các thung lũng và sư n núi. Ban ngày gió th i t thung lũng lên sư n núi g i là gió thung lũng, ban ñêm gió th i t sư n núi xu ng thung lũng g i là gió sư n núi. 101 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Nguyên nhân hình thành gió núi - thung lũng là s chênh l ch nhi t ñ c a kh i không khí sát sư n núi và kh i không khí trên thung lũng có cùng ñ cao. Ban ngày dư i s c ñ t nóng c a b c x m t tr i, kh i không khí sát sư n núi b nóng lên m nh hơn không khí xa sư n núi, trong khi ñó kh i không khí có cùng ñ cao phía trên thung lũng có nhi t ñ th p hơn. Do ñó không khí sát sư n núi n ☼ ra, nh hơn b c lên cao t o thành gió L nh thung lúng còn không khí phía trên thung lũng n ng hơn l i chìm xu ng dư i. Ban ñêm ngư c l i, sư n núi b b c x m t nhi t nên kh i không khí ti p xúc v i nó b l nh ñi nhanh chóng còn không khí phía trên thung lũng tr nên nóng hơn. Do ñó không khí t sư n núi chìm xu ng và ñ y không khí phía trên thung lũng b c lên cao, t o thành gió Nóng sư n núi (xem hình 5.16) Gió núi - thung lũng ch xu t hi n khi tr i quang mây, th i ti t t t, nghĩa là khi có s chênh l ch nhi t ñ ñáng k gi a không khí phía trên thung lũng và không khí sát sư n núi. Hình 5.16. Gió núi - thung lũng (ban ngày) (P: gradient khí áp; V : gradient th tích riêng ) Thông thư ng 9-10 gi sáng b t ñ u xu t hi n gió thung lũng, ñ n 14 - 15 gi thì m nh nh t, sau ñó y u d n. Vào ban ñêm gió ñ i chi u t o thành gió sư n núi. Nh ng ngày th i ti t ch u nh hư ng c a hoàn lưu ñ a c u ho c hoàn lưu gió mùa thì không xu t hi n gió núi - thung lũng. c) Gió phơn (Fohn) Gió phơn là lo i gió khô và nóng do quá trình bi n tính c a kh i không khí khi ñi qua các dãy núi cao. Khi có m t lu ng không khí th i ñ n m t dãy núi cao, kh i không khí cư ng b c ñi lên theo sư n núi. Càng lên cao, không khí b l nh ñi Hình 5.17. Sơ ñ gi i thích s hình thành gió fohn 102 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
theo quá trình ño n nhi t m, c lên cao 100 mét thì nhi t ñ gi m ñi 0,50C (kho ng 3,30F/1000ft). Do nhi t ñ gi m, hơi nư c trong kh i không khí s ngưng k t t o thành mây và gây mưa bên sư n ñón gió. ñ nh núi, nhi t ñ không khí r t th p và bão hòa hơi nư c. ð m tuy t ñ i ch còn l i khá th p. Khi kh i không khí ñi xu ng bên sư n khu t gió, nhi t ñ c a kh i không khí tăng lên theo quá trình ño n nhi t khô, c h xu ng 100 mét nhi t ñ tăng lên 10C (kho ng 5,40F/1000ft). K t qu là khi xu ng ñ n chân núi sư n khu t gió, kh i không khí tr nên r t nóng. Do lư ng ch a m tuy t ñ i còn l i r t th p nên di u ki n nhi t ñ cao không khí tr nên r t khô. Hi n tư ng kh i không khí m khi vư t qua các dãy núi cao tr nên khô và nóng g i là hi u ng phơn (Fohnstadium). nư c ta, gió fohn xu t hi n vào mùa hè, nh hư ng nhi u nh t vùng ven bi n mi n Trung. Gió fohn th i kỳ này thư ng có hư ng Tây t Lào th i qua dãy Trư ng Sơn nên thư ng ñư c g i là gió Lào. (xem hình 5.17) ð hi u hơn v cơ ch hình thành gió fohn chúng ta tìm hi u ví d sau: Ví d : Có 1 kh i không khí ban ñ u nhi t ñ 200C, ñ m 80%, khi th i qua dãy núi cao 2000 mét. V y bên sư n khu t gió nhi t ñ và ñ m là bao nhiêu ? Gi i: sư n ñón gió: t = 200C nên có th tính ñư c (các công th c tính toán chương IV): E = 6,1 . 10(7,6.20/242 + 20) = 23,4 mb e = 23,4 x 80/100 = 18,72 mb a = 0,81 x 18.72/(1 + 0,00366 x 20) = 14,13 g/m3. ñ nh núi: Do ñi lên theo quá trình ño n nhi t m nên nhi t ñ gi m ñi so v i ban ñ u 100C: t = 200C - 100C = 100C E = 12,3 mb. ñây e = E hay r = 100%. a = 0,81 x 12,3/ (1 + 0,00366 x 10) = 9,6 g/m3. Lư ng ch a m tuy t ñ i gây mưa là: 14,13 - 9,6 = 4,53 g/m3 chân núi sư n khu t gió: Do không khí ñi xu ng theo quá trình ño n nhi t khô nên nhi t ñ s tăng lên so v i ñ nh núi là 200C hay nhi t ñ chân núi là: t = 100C + 200C 0 = 30 C. E = 6,1 . 10(7,6.30/242 + 30) = 42,05 mb. S c trương hơi nư c th c t khi t = 300C và a = 9,6 g/m3 là: e = 9,6 x (1 + 0,00366 x 30)/0,81 = 13,15 mb. r % = (13,15/42,05) x 100 = 31,28% sư n khu t gió t = 300C và ñ m r = 31,28%. V y nhi t ñ Không khí như v y là r t khô và nóng. 3.4. Gió trong các vùng khí áp cao và khí áp th p Các ñư ng ñ ng áp trong vùng khí áp cao hay th p thư ng có hư ng gradient khí áp t ngoài vào trung tâm hay ngư c l i. Khi có s chênh l ch khí áp gi a các vùng s xu t hi n gió. Hư ng và t c ñ gió ñư c quy t ñ nh b i hư ng và ñ l n c a gradient khí áp. a) Gió trong vùng khí áp cao Trong vùng khí áp cao, hư ng gradient khí áp t ngo i vi vào trung tâm vì v y hư ng gió th i t trung tâm ra xung quanh. Khi không khí chuy n ñ ng, vì ch u nh hư ng c a l c Côriôlít nên b l ch v bên ph i c a hư ng chuy n ñ ng B c bán c u, gió t o thành ñư ng cong phân kỳ thu n chi u kim ñ ng h (hình 5. 18). Gió trong vùng khí áp cao luôn ñ oc duy trì vì n ñ nh, trung tâm có dòng không khí t trên cao ñi xu ng r i t n ra xung quanh. Do luôn luôn có các dòng không khí ñi xu ng v i 103 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
lư ng ch a m th p nên hơi nư c không có ñi u ki n ngưng k t t o thành mây ñư c. Trong vùng khí áp cao th i ti t thư ng r t n ñ nh, b u tr i trong sáng, không có mây, t c ñ gió thư ng không l n. S dĩ t c ñ gió không cao là vì l c ly tâm ñã làm gi m m t ph n l c Côriôlít, qu ñ o chuy n ñ ng c a không khí có ñ cong không nhi u. Không khí nhanh chóng t n t trung tâm ra xung quanh. Gió ngoài rìa vùng cao khí áp thư ng l n hơn trung tâm. 1 ② Hình 5.18. Hư ng gió trong Hình 5.19. Hư ng gió trong vùng khí áp cao vùng khí áp th p b) Gió trong vùng khí áp th p: Vùng khí áp th p là vùng có các ñư ng ñ ng áp ñóng kín có hư ng gradient khí áp t trung tâm ra ngo i vi. Khi gió th i t ngoài vào trung tâm, B c bán c u do nh hư ng c a l c Côriôlít không khí chuy n ñ ng theo nh ng ñư ng cong h i t ngư c chi u kim ñ ng h (hình 5.19). Không khí t b n phía d n vào trung tâm r i b c lên cao và to ra xung quanh. Gió trong vùng khí áp th p ñư c duy trì liên t c su t th i gian dài v i t c ñ tăng d n. Các kh i không khí nóng, m b c lên cao b l nh ñi theo quá trình ño n nhi t. trên cao hơi nư c ngưng k t t o thành mây và có th gây ra mưa. Nói chung, th i ti t trong vùng khí áp th p thư ng x u và bi n ñ ng nhi u. Gió trong vùng khí áp th p có th ñ t t c ñ r t l n như các tr n bão. ñây l c ly tâm cùng chi u tác ñ ng v i l c Côriôlít, nên chúng thúc ñ y chuy n ñ ng c a không khí theo qu ñ o có ñ cong l n trư c khi v ñ n trung tâm. Chênh l ch khí áp ñư c duy trì và tăng cư ng trong th i gian dài, do ñó gió cũng ñư c duy trì và tăng cư ng. 104 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------