Quan hệ giữa các đặc trưng khí hậu với sinh thái, kết quả lựa chọn ET0 cho vùng Kỳ Anh (Hà Tĩnh) - Nguyễn Việt Cường

Quan hÖ gi÷a c¸c ®Æc tr­ng khÝ hËu víi sinh th¸I -kÕt<br /> qu¶ lùa chän ET0 cho vïng kú anh (Hµ tÜnh)<br /> <br /> NguyÔn ViÖt C­êng<br /> ViÖn C¬ häc - ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt nam<br /> <br /> Tãm t¾t<br /> C¸c ®Æc tr­ng c¬ b¶n cña khÝ hËu vµ ®Þa lý nh­ vÜ ®é, cao ®é ®Þa h×nh, sè giê n¾ng, nhiÖt ®é, ®é Èm, tèc ®é<br /> giã, tæng l­îng m­a… ®· ®­îc xem xÐt trong c¸c quan hÖ víi sinh th¸i. §Æc tr­ng næi bËt cña sinh th¸i ®èi víi<br /> thùc vËt lµ n¨ng suÊt c©y trång, ®èi víi con ng­êi vµ ®éng vËt lµ møc ®é phï hîp cña khÝ hËu víi con ng­êi ®Ó<br /> lµm viÖc cã hiÖu suÊt. KhÝ hËu t¸c ®éng ®Õn sinh th¸i vµ ng­îc l¹i. Sù t¸c ®éng hai chiÒu Êy thÓ hiÖn qua l­îng<br /> bèc tho¸t h¬i n­íc ET0 lµm thay ®æi ®é Èm vµ tû sè n¨ng l­îng Bowen(P/E). KÕt qu¶ lùa chän tõ 4 m« h×nh ET0<br /> víi kiÕn nghÞ hÖ sè kinh nghiÖm thÝch hîp cho Kú anh - Hµ tÜnh ®­îc tr×nh bµy. Quan hÖ phøc t¹p nµy ®Æt c¬ së<br /> cho viÖc ho¹ch ®Þnh c¸c biÖn ph¸p tÝch cùc vµ cßn cÇn ph¶i nghiªn cøu s©u h¬n n÷a.<br /> <br /> I.Më ®Çu<br /> Mèi quan hÖ gi÷a khÝ hËu vµ sinh th¸i lµ mét vÊn ®Ò kh¸ réng, cã nhiÒu khÝa c¹nh. Sau<br /> nhiÒu n¨m nghiªn cøu theo nhiÒu h­íng ng­êi ta thÊy b¶n chÊt mèi quan hÖ nµy lµ mèi quan<br /> hÖ gi÷a c©y trång [9] vµ khÝ quyÓn s¸t ®Êt (plants and the atmosphere near the ground). Mèi<br /> quan hÖ nµy l¹i b¾t ®Çu tõ khÝ khæng (stomata) víi ®­êng kÝnh 20m cña l¸ c©y [8] víi c¸c yÕu<br /> tè c¬ b¶n cña khÝ hËu (môc 1) dÉn tíi hÖ 3 ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n miªu t¶ mèi quan hÖ gi÷a khÝ<br /> hËu vµ sinh th¸i (môc 2) víi c¸c khã kh¨n hiÖn vÉn cßn tån t¹i ë nhiÒu ngµnh [8] mµ vÊn ®Ò<br /> mÊu chèt ch­a gi¶i quyÕt ®­îc lµ x¸c ®Þnh n¨ng l­îng dµnh cho bèc tho¸t h¬i n­íc cña m«i<br /> tr­êng vµ hÖ qu¶ lµ l­îng n­íc bèc h¬i thùc tÕ do n¨ng l­îng ®ã g©y nªn. Trong lóc c¸c<br /> nghiªn cøu cßn ®ang tiÕp tôc th× vÉn ph¶i ®i s©u vµo tõng khÝa c¹nh øng dông ®Ó h¹n chÕ t¸c<br /> h¹i, ®Èy m¹nh n¨ng suÊt vµ hiÖu qu¶ (môc 3 vµ môc 4) vµ cuèi cïng x©y dùng m« h×nh bèc<br /> tho¸t h¬i n­íc ®Ó cã thÓ gi¶i ®­îc bµi to¸n ng­îc. B¶n b¸o c¸o tËp trung vµo môc tiªu lùa chän<br /> m« h×nh ET0 cho mét vïng bÞ ¶nh h­ëng bëi giã Lµo cô thÓ lµ Kú anh - Hµ tÜnh [5].<br /> Ta cÇn xÐt c¸c kh¸i niÖm vµ c¸c yÕu tè c¬ b¶n:<br /> - Ba yÕu tè tù nhiªn c¬ b¶n t¹o thµnh khÝ hËu lµ mÆt trêi, sù chuyÓn ®éng cña kh«ng khÝ vµ<br /> mÆt ®Öm [4].<br /> MÆt trêi lµ yÕu tè ®éng lùc mang tÝnh hµnh tinh, tia bøc x¹ mÆt trêi cã c­êng ®é Ra, ë<br /> vÜ ®é Vinh max Ra = 351 GJ/ha.ngµy [8].<br /> Sù chuyÓn ®éng cña kh«ng khÝ còng lµ mét yÕu tè ®éng lùc, cã vai trß cña tr¸i ®Êt, ®¹i<br /> l­îng cÇn quan t©m lµ tèc ®é giã ngang, nhiÖt ®é, ®é Èm.<br /> MÆt ®Öm gåm ®Þa h×nh, ®Êt, n­íc, sinh th¸i v.v…kh«ng ph¶i lµ yÕu tè ®éng lùc vµ nã<br /> thÓ hiÖn vai trß thô ®éng vµ vai trß tÝch cùc kh«ng nhá trong viÖc t¹o nªn khÝ hËu.<br /> - KhÝ hËu ®­îc thÓ hiÖn qua bèn yÕu tè c¬ b¶n : bøc x¹, giã, nhiÖt ®é, ®é Èm. KhÝ hËu ë ViÖt<br /> nam ®­îc chia thµnh hai miÒn gåm 7 vïng. B¶n b¸o c¸o nµy xÐt vïng II.1 khÝ hËu nhiÖt ®íi giã<br /> mïa ®«ng l¹nh víi m­a hÌ [1] cã giã T©y kh« nãng.<br /> - HÖ sinh th¸i lµ mét ®¬n vÞ tù nhiªn [4] theo Vili (1957) bao gåm c¸c yÕu tè sèng (h÷u c¬) vµ<br /> kh«ng sèng (v« c¬), gi÷a chóng cã sù trao ®æi vËt chÊt vµ n¨ng l­îng t¹o nªn mét hÖ thèng æn<br /> ®Þnh cã sù biÕn ®éng tõ tõ. HÖ sinh th¸i bao gåm 2 nhãm lµ tù d­ìng (sinh vËt s¶n xuÊt vµ chñ<br /> yÕu lµ thùc vËt) vµ dÞ d­ìng (sinh vËt tiªu thô vµ chñ yÕu lµ ®éng vËt, vi sinh vËt kÓ c¶ nÊm)<br /> gåm nhiÒu cÊp bËc kh¸c nhau. Chøc n¨ng c¬ b¶n cña hÖ sinh th¸i lµ thùc hiÖn tuÇn hoµn vËt<br /> chÊt vµ n¨ng l­îng, ®iÒu ®ã dÉn tíi 3 ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n sau.<br /> <br /> II. HÖ 3 ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n - Quan hÖ gi÷a c©y trång vµ khÝ hËu<br /> II.1.Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng bøc x¹ vµ ph­¬ng tr×nh cÊn b»ng nhiÖt ®­îc gäi chung lµ ph­¬ng<br /> tr×nh c©n b»ng n¨ng l­îng cæ ®iÓn [8] ®­îc Rene Gommes viÕt ë d¹ng sau:<br />  Ri (1 – S) – B = H = A + G + P + E<br /> ë ®©y Ri = RA (a + b n/N) trong ®ã a, b lµ hÖ sè thùc nghiÖm Ansgtroni, n/N lµ tû sè giê n¾ng<br /> thùc tÕ trªn sè giê n¾ng lý thuyÕt, max Ri = 70% RA.<br /> S lµ suÊt Albedo (S = 0,15 – 0,40), hÖ sè ph¶n x¹ bøc x¹ sãng ng¾n<br /> B lµ bøc x¹ sãng dµi ®i ra khái mÆt ®Öm, l­îng ph¶n x¹ bøc x¹ sãng dµi<br /> H lµ bøc x¹ mµ mÆt ®Öm tiÕp thu ®­îc<br /> A lµ n¨ng l­îng ®­îc dïng ®Ó sinh khèi (Biomas) lµ s¶n phÈm cña thùc vËt, trong c¶<br /> chu kú sinh tr­ëng th× P = 1%Ri nªn bá qua.<br /> G lµ n¨ng l­îng duy tr× th©n nhiÖt vµ nhiÖt ®é mÆt ®Êt, nªn bá qua.<br /> P lµ n¨ng l­îng sinh dßng nhiÖt rèi, hay cßn gäi lµ n¨ng l­îng nhiÖt hiÖn.<br /> E lµ n¨ng l­îng lµm bèc tho¸t h¬i n­íc, hay cßn gäi lµ n¨ng l­îng nhiÖt Èn, v× h¬i<br /> n­íc khi ng­ng tô thµnh m©y vµ m­a sÏ gi¶i phãng thµnh phÇn n¨ng l­îng nµy.<br /> NÕu bá qua A vµ G th× cã ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n thø nhÊt trªn mÆt ho¹t ®éng [9] lµ:<br /> HP+E<br /> Trong ®iÒu kiÖn c©y trång hoµn toµn ®ñ n­íc vµ qu¶n lý tèt th× P  0,1E nghÜa lµ H =<br /> 1,1E, toµn bé n¨ng l­îng mÆt ®Öm hÊp thô ®­îc hÇu nh­ chuyÓn sang d¹ng n¨ng l­îng bèc<br /> tho¸t h¬i n­íc (nhiÖt Èn). Trong ®iÒu kiÖn kh«ng cã n­íc, mÆt ®Öm hoµn toµn kh« th× E = 0<br /> nghÜa lµ H = P, toµn bé n¨ng l­îng mÆt ®Öm hÊp thô ®­îc hÇu nh­ chuyÓn sang d¹ng n¨ng<br /> l­îng dßng nhiÖt rèi (nhiÖt hiÖn). V× vËy tr¹ng th¸i mÆt ho¹t ®éng phô thuéc tû sè Bowen =<br /> P/E.<br /> II.2. Ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n thø hai - N¨ng l­îng bèc tho¸t h¬i n­íc (E)<br /> L­îng n­íc chuyÓn dÞch trong c©y tõ ®Êt ®Õn rÔ, tõ rÔ ®Õn l¸, tõ l¸ ®Õn kh«ng khÝ ®­îc<br /> m« t¶ d­íi d¹ng ®Þnh luËt ¤m (Ohm/s Law) vµ cã 3 ph­¬ng tr×nh nèi tiÕp sau [8]:<br /> L­îng n­íc = (PS - PR) / rr = (PR – PL) / rl = (PL – PA) / ra<br /> Trong ®ã PS lµ thÕ n­íc trong ®Êt, PR lµ thÕ n­íc trong l¸, PA lµ thÕ Èm trong kh«ng khÝ. HiÖu<br /> sè (PS - PR) , (PR – PL) , (PL – PA) lµ ®éng lùc vËn chuyÓn n­íc trong hÖ. Trong ®ã (PL – PA) lµ<br /> cã ý nghÜa h¬n c¶ v× nã lín h¬n c¸c hiÖu sè kh¸c 50 lÇn vµ nã chØ râ tÇm quan träng vÒ yªu cÇu<br /> ®é Èm trong khÝ quyÓn.<br /> Còng l­u ý r»ng rl vµ ra bÞ khèng chÕ cña ®é më cña khÝ khæng (tÕ bµo h« hÊp cña l¸<br /> c©y), cña ®é thiÕu hôt ¸p suÊt h¬i n­íc vµ sù chuyÓn ®éng cña kh«ng khÝ vµ ®ã lµ khã kh¨n khi<br /> ®o ®¹c c¸c th«ng sè nµy.<br /> Tõ ph­¬ng tr×nh trªn cã c«ng thøc tÝnh l­îng bèc tho¸t h¬i n­íc:<br /> L­îng bèc tho¸t h¬i n­íc = (CL – CA) / (rl + ra) = Ku (eL – eA) / (rl + ra)<br /> Trong ®ã CL , eL lµ mËt ®é vµ ¸p suÊt h¬i n­íc t¹i mÆt l¸ nh­ng ë bªn trong khÝ khæng, rl lµ trë<br /> kh¸ng khuÕch t¸n cña khÝ khæng víi h¬i n­íc, ra lµ trë kh¸ng khuÕch t¸n cña khÝ quyÓn víi h¬i<br /> n­íc CA, eA lµ mËt ®é vµ ¸p suÊt h¬i n­íc cña khÝ quyÓn, Ku lµ hÖ sè.<br /> Cã thÓ sö dông biªu thøc nµy ®Ó gi¶i thÝch hiÖn t­îng l¸ hÐo khi giã T©y kh« nãng, v× ¸p suÊt<br /> h¬i n­íc eA liªn hÖ víi ®é Èm t­¬ng ®èi RH% vµ ¸p suÊt b·o hßa e0 theo biÓu thøc:<br /> eA = RH% x e0<br /> khi RH gi¶m xuèng d­íi 45% (giã Lµo cÊp II) hoÆc d­íi 55% (giã Lµo cÊp I) th× hiÖu sè (eL –<br /> eA) sÏ lín h¬n b×nh th­êng rÊt nhiÒu, l­îng bèc tho¸t h¬i n­íc ®ét ngét t¨ng lªn lµm cho l¸ bÞ<br /> hÐo.<br /> N¨ng l­îng E dµnh cho bèc tho¸t h¬i n­íc ®­îc x¸c ®Þnh theo ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n thø<br /> hai:<br />  C p (ea  ed )   C p (T0  Tz )<br /> E<br />  (ra  rl )<br /> II.3.Ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n thø ba - N¨ng l­îng rèi nhiÖt lùc P<br /> N¨ng l­îng rèi nhiÖt lùc P ®­îc x¸c ®Þnh bëi ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n thø ba nh­ sau:<br /> P =  . Cp . (T0 – Tz) / rh<br /> trong ®ã rh lµ trë kh¸ng cña líp khÝ quyÓn víi dßng n¨ng l­îng rèi nhiÖt lùc.<br /> HÖ 3 ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n trªn cho phÐp ta gi¶i ®­îc 3 Èn lµ E, P vµ tr­êng nhiÖt ®é Tz<br /> khi biÕt ®­îc c¸c th«ng sè vµ ®Æc biÖt lµ c¸c ®¹i l­îng khã x¸c ®Þnh nh­ ra, rl, rh lµ trë kh¸ng<br /> nh­ ®· nªu ë trªn. ViÖc x¸c ®Þnh gi¸ trÞ c¸c gi¸ trÞ cña c¸c trë kh¸ng ®ã cho ®Õn nay vÉn cßn lµ<br /> khã kh¨n, v× vËy mét mÆt ng­êi ta tiÕp tôc ®­a ra nh÷ng gi¶ thiÕt nh»m t×m lêi gi¶i gÇn ®óng,<br /> mét mÆt dïng c¸c ph­¬ng ph¸p thèng kª ®Ó ®i theo chiÒu h­íng ng­îc l¹i nghÜa lµ x©y dùng<br /> m« h×nh tÝnh l­îng n­íc bèc tho¸t h¬i kh¶ n¨ng ET0 hy väng tÝnh ®­îc n¨ng l­îng dïng ®Ó<br /> bèc tho¸t h¬i l­îng n­íc ®ã. Trong môc V sÏ lùa chän m« h×nh ET0 thÝch hîp. B©y giê ta xÐt<br /> c¸c khÝa c¹nh cña mèi quan hÖ réng lín trªn víi con ng­êi nh»m ph¸t huy yÕu tè tÝch cùc, h¹n<br /> chÕ t¸c h¹i.<br /> <br /> III.Quan hÖ gi÷a khÝ hËu vµ con ng­êi (tiªu biÓu cho ®éng vËt)<br /> III.1.Sù trao ®æi nhiÖt kh«ng ngõng gi÷a con ng­êi vµ m«i tr­êng [7] d­íi c¸c d¹ng sau:<br /> - L­îng nhiÖt trao ®æi b»ng ®èi l­u: q® x¶y ra khi giã víi vËn tèc v (m/s), nhiÖt ®é tk (0C), tiÕp<br /> xóc víi da ng­êi (®­îc coi trung b×nh lµ 350C)<br /> q® = 8,87 (35 - tk) .  (kcal/h)<br /> - L­îng nhiÖt trao ®æi b»ng bøc x¹ qb khi bÒ mÆt vËt thÓ ë gÇn ng­êi cã nhiÖt ®é tb (0C) qb =<br /> 2,16 . (35 – tb) (kcal/h)<br /> - L­îng nhiÖt trao ®æi b»ng dÉn nhiÖt khi tiÕp xóc qtx, khi con ng­êi n»m trªn sµn nhµ, ®i ch©n<br /> ®Êt, tay n¾m c¸c ®å vËt, l­îng nhiÖt nµy nhá.<br /> - L­îng nhiÖt do bøc x¹ mÆt trêi trùc tiÕp chiÕu vµo ng­êi qmt ®­îc biÓu hiÖn b»ng hiÖn t­îng<br /> ë ngoµi n¾ng vµ trong bãng r©m c¸c bé phËn cña con ng­êi cã nhiÖt ®é kh¸c nhau. VÝ dô ë<br /> phÇn ®Çu lµ 290C vµ 250C, ë phÇn vai lµ 330C vµ 320C, ë phÇn tay lµ 290C vµ 260C, ë phÇn ch©n<br /> lµ 310c vµ 300C, ë bµn ch©n lµ 300C vµ 260C. C¸c sè liÖu trªn ®­îc ®o khi bøc x¹ ë ngoµi n¾ng<br /> lµ 200W/m2, trong bãng r©m lµ 75W/m2, tèc ®é giã 0,4m/s; nhiÖt ®é kh«ng khÝ lµ 170C, ®é Èm<br /> t­¬ng ®èi lµ 60% vµ nhiÖt ®é mÆt ®Êt ë ngoµi n¾ng lµ 300C, trong bãng r©m lµ 170C.<br /> - L­îng nhiÖt mÊt do bèc h¬i må h«i qmh:<br /> qmh = 29,1 . (42 – e) . v0,8<br /> trong ®ã e lµ ¸p suÊt riªng cña h¬i n­íc trong kh«ng khÝ. qmh tû lÖ víi tèc ®é giã vµ chªnh lÖch<br /> ¸p suÊt riªng gi÷a ng­êi víi h¬i n­íc trong kh«ng khÝ. Trong vïng xuÊt hiÖn giã Lµo ®¹i l­îng<br /> qmh nµy rÊt lín v× khi ®é Èm 55% vµ ë nhiÖt ®é 350C th× e = 2,95; khi ®é Èm 45% vµ nhiÖt ®é<br /> 370C th× e = 2,7; nÕu v = 1m/s kh«ng ®æi th× qmh t¨ng 7kcal/h.<br /> - L­îng nhiÖt trao ®æi do h« hÊp qhh<br /> - L­îng nhiÖt sinh lý M: L­îng nhiÖt kh«ng lµm viÖc khi n»m lµ 70 kcal/h<br /> - L­îng nhiÖt do lµm viÖc qlv B¶ng d­íi ®©y cho ta l­îng nhiÖt khi lµm viÖc<br /> <br /> B¶ng 1: L­îng nhiÖt ë c¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc<br /> Tr¹ng th¸i L­îng nhiÖt (kcal/h)<br /> Lµm viÖc ch©n tay qlv ®¸nh m¸y 120 - 170<br /> Lµm viÖc ch©n tay qlv ®µo ®Êt, rÌn 250 - 420<br /> Lµm viÖc trÝ ãc qlv víi m¸y tÝnh 115<br /> Lµm viÖc trÝ ãc qlv gi¶ng bµi 170 - 270<br /> <br /> III.2.Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cña con ng­êi vµ ®éng vËt:<br /> M ± q® ± qb ± qtx + qmt - qmh – qlv ± qhh ± q = 0<br /> trong ®ã q lµ l­îng nhiÖt thõa hay thiÕu cña con ng­êi hay ®éng vËt, chÝnh l­îng nhiÖt nµy<br /> g©y c¶m gi¸c nhiÖt nãng bøc khã chÞu hay l¹nh khã chÞu, hoÆc h­ng phÊn.<br /> III.3.NhiÖt Èm hiÖu qu¶ vµ møc ®é h­ng phÊn:<br /> -BiÓu ®å nhiÖt Èm hiÖu qu¶ do T. Bedford (1946) [7] ®Ò xuÊt cho ng­êi cã quÇn ¸o th­êng, ta<br /> thÊy xuÊt hiÖn vïng tiÖn nghi ë nhiÖt ®é 180C - 270C, ®é Èm kho¶ng 60%-75%.<br /> - Møc ®é h­ng phÊn: Møc ®é h­ng phÊn thÓ hiÖn hiÖu suÊt lµm viÖc tèt nhÊt. Quan hÖ gi÷a<br /> nhiÖt ®é vµ møc ®é h­ng phÊn thÓ hiÖn ë h×nh 1<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 1: BiÓu ®å nhiÖt ®é vµ møc ®é h­ng phÊn<br /> Møc ®é h­ng phÊn cña con ng­êi n»m trong kho¶ng nhiÖt ®é 180C - 270C trïng víi<br /> vïng tiÖn nghi trong biÓu ®å nhiÖt Èm hiÖu qu¶.<br /> III.3.Quan hÖ khÝ hËu con ng­êi ë vïng giã Lµo vµ thêi gian lµm viÖc:<br /> Nh÷ng ngµy giã Lµo cÊp I cã nhiÖt ®é lín h¬n 350C vµ ®é Èm d­íi 55% vµ giã Lµo cÊp<br /> II cã nhiÖt ®é lín h¬n 370C vµ ®é Èm d­íi 45% ®Òu n»m ë ngoµi vïng tiÖn nghi, n»m ë vïng<br /> th¾t trªn cïng cña biÓu ®å, vµ còng n»m ë ngoµi vïng møc ®é h­ng phÊn.<br /> Trong nh÷ng ngµy giã Lµo tû lÖ thêi gian lµm viÖc sót gi¶m, kÐo theo tû lÖ thêi gian<br /> lµm viÖc c¶ n¨m còng sót gi¶m theo. B¶ng 2 [10] cho ta thÊy tû lÖ thêi gian lµm viÖc ë n«ng<br /> th«n B¾c Trung bé Ýt h¬n so víi ë §ång b»ng S«ng Hång. §Æc biÖt n¨m 1998 lµ n¨m cã nhiÒu<br /> ngµy giã Lµo cÊp 1 vµ còng lµ n¨m cã hiÖn t­îng El - Nino thÕ kû th× tû lÖ thêi gian lµm viÖc ë<br /> B¾c Trung bé sôt thÊp h¼n so víi c¸c n¨m kh¸c .<br /> B¶ng 2: Tû lÖ thêi gian lµm viÖc ë 2 vïng<br /> N¨m 1996 1998 1999 2000 2001 2002<br /> B¾c Trung bé 73,43 69,20 72,28 72,12 72,52 74,50<br /> §ång b»ng S«ng Hång 75,88 - 73,88 75,66 75,36 75,38<br /> - Con ng­êi cã kh¶ n¨ng t¸c ®éng ®Õn khÝ hËu, nh­ng v× con ng­êi lµ ®éng vËt tiªu thô, sinh<br /> vËt dÞ d­ìng nªn con ng­êi ph¶i th«ng qua sinh vËt s¶n xuÊt, thùc vËt tù d­ìng nh­ rõng c©y,<br /> c«ng viªn hoÆc t¸c ®éng qua nh÷ng c«ng tr×nh nh­ hå, ®Ëp, vßi phun n­íc, bÓ chøa n­íc trªn<br /> m¸i… ®Ó t¸c ®éng ®Õn khÝ hËu.<br /> <br /> IV.Quan hÖ gi÷a khÝ hËu vµ thùc vËt<br /> Thùc vËt cã ®é nh¹y c¶m víi khÝ hËu h¬n so víi con ng­êi vµ ®éng vËt [4]. Trong mèi quan hÖ<br /> gi÷a khÝ hËu vµ thùc vËt th× nÐt næi bËt lµ mèi quan hÖ gi÷a n¨ng suÊt víi khÝ hËu.<br /> IV.1.§èi víi rõng:<br /> - Quan hÖ tuyÕn tÝnh gi÷a l­îng sinh tr­ëng Y cña rõng víi khÝ hËu, cô thÓ lµ Ttb th¸ng nãng<br /> nhÊt, T lµ biªn ®é gi÷a th¸ng nãng nhÊt vµ th¸ng l¹nh nhÊt, G lµ thêi gian cã thÓ ph¸t triÓn<br /> trong n¨m, l­îng bøc x¹ mÆt trêi H vµ n¨ng suÊt N nh­ sau:<br /> Y = A + B . (Tmax/T) . N . (G/12) . (H/200)<br /> N¨ng suÊt trung b×nh rõng nhiÖt ®íi lµ 42,5 tÊn/ha.n¨m [4], rõng kh¸c lµ 23,5 tÊn/ha.n¨m.<br /> IV.2.§èi víi ng«<br /> C¸c yÕu tè khÝ t­îng nh­ R tæng l­îng m­a (mm), T tæng nhiÖt ®é tõ gieo tíi lóc chÝn (0C),<br /> S tæng sè giê n¾ng tõ gieo ®Õn chÝn (h) cho ta c¸c mèi t­¬ng quan víi Y lµ n¨ng suÊt ng«<br /> (t¹/ha) cña c¸c gièng ng« kh¸c nhau víi hÖ sè t­¬ng quan tõ 0,77 trë lªn nh­ sau:<br /> - Gièng ng« xu©n dµi ngµy tõ th¸ng 1 tíi th¸ng 6<br /> Y = 1,68 . R – 0,4 . S + 0,08 . T – 404,5<br /> - Gièng ng« xu©n ng¾n ngµy tõ th¸ng 3 ®Õn th¸ng 7<br /> Y = 0,35 . R – 0,18 . S + 0,01 . T – 269,6<br /> IV.3.§èi víi lóa:<br /> M« h×nh thèng kª cho thÊy n¨ng suÊt quan hÖ chÆt chÏ víi tæng l­îng m­a th¸ng 3 vµ<br /> nhiÖt ®é trung b×nh th¸ng 6 [8]<br /> N¨ng suÊt lóa = 5 + 0,03 .(Tæng m­a th¸ng 3) – 0,1 . (Ttb th¸ng 6)<br /> IV.4.Møc ®é thuËn lîi<br /> -VÒ thêi gian n¾ng ®èi víi c©y l¹c [2]:<br /> B¶ng 3: Sè giê n¾ng trung b×nh vµ møc ®é thuËn lîi ®èi víi c©y l¹c<br /> Sè giê n¾ng trung b×nh giê/ngµy < 0,5 4,1 - 6 6,1 – 8 8,1 - 10 > 10,1<br /> Møc ®é thuËn lîi ThiÕu Võa §ñ H¬i thõa Thõa<br /> -VÒ nhiÖt ®é nãi chung ®èi víi l¹c còng nh­ lóa trong thêi gian sinh tr­ëng ban ®Çu nhiÖt ®é<br /> kh«ng cÇn cao, nh­ng khi ra hoa hoÆc trç th× cÇn nhiÖt ®é tõ 250C - 280C. Khi l¹c kÕt cñ hoÆc<br /> lóa chÝn s÷a, ch¾c xanh th× nhiÖt ®é cã thÓ cao h¬n tíi 320C.<br /> -VÒ ®é Èm trong giai ®o¹n sinh tr­ëng ban ®Çu nãi chung cÇn ®é Èm lín 75% - 90%, nh­ng<br /> khi chÝn s÷a, ch¾c xanh ®é Èm cã thÓ gi¶m xuèng tõ 52% - 63% (®èi víi gièng lóa R130 cho<br /> n¨ng suÊt 56 -100 t¹/ha).<br /> IV.5.Tèc ®é sinh tr­ëng vµ ¶nh h­ëng bÊt lîi cña nhiÖt ®é cao<br /> Tèc ®é sinh tr­ëng phô thuéc rÊt lín vµo nhiÖt ®é. H×nh 2 [8] ®èi víi lóa non cho ta<br /> thÊy tèc ®é ph¸t triÓn cao nhÊt lµ d­íi 300C víi ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc, ®ñ ph©n vµ ®ñ n¾ng nh­ng<br /> trªn 300C th× tèc ®é gi¶m râ rÖt. L­u ý víi giã Lµo, nhiÖt ®é cao h¬n 350C nªn tèc ®é sinh<br /> tr­ëng gi¶m râ rÖt, nÕu kh«ng ®ñ n­íc th× lóa cã thÓ chÕt.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 2: Quan hÖ tèc ®é sinh tr­ëng vµ nhiÖt ®é ®èi víi lóa<br /> IV.6.X¸c ®Þnh l­îng n­íc cÇn tõ n¨ng suÊt vµ tõ l­îng n­íc bèc tho¸t h¬i tiÒm n¨ng<br /> - Tõ n¨ng suÊt c©y trång Y ta cã thÓ x¸c ®Þnh l­îng n­íc cÇn C«ng thøc CotchiaKop [3]<br /> E = K .Y (hay E = K . Yn + C)<br /> 3<br /> víi K(m /tÊn): hÖ sè cÇn n­íc,Y(tÊn/ha): n¨ng suÊt lóa, vµ n, C lµ c¸c hÖ sè kinh nghiÖm<br /> - Tõ l­îng n­íc bèc tho¸t h¬i tiÒm n¨ng ET0 tÝnh ®­îc l­îng n­íc cÇn theo Capop [3]:<br /> ETc = kc . ET0 (hay ETc = kc . ET0 + b )<br /> trong ®ã ETc lµ l­îng n­íc cÇn cho c©y trång, ET0 lµ l­îng n­íc bèc tho¸t h¬i tiÒm n¨ng, kc vµ<br /> b lµ hÖ sè kinh nghiÖm ®èi víi tõng lo¹i c©y trång vµ tõng vïng.<br /> - C«ng thøc tæng qu¸t x¸c ®Þnh l­îng n­íc cÇn cã kÓ tíi vi sinh vËt [3]:<br /> ETc = 10 . k0 . kbio . ET0<br /> trong ®ã kbio lµ hÖ sè vi sinh vËt phô thuéc tæng nhiÖt ®é tÝch luü vµ gièng c©y trång, vÝ dô víi<br /> c©y ng« tæng nhiÖt ®é tÝch luü lµ 1.0000C th× kbio = 0,89, k0 = 1 nÕu dïng sè liÖu tr¹m khÝ t­îng<br /> ë ®Þa ph­¬ng nghiªn cøu, 10 lµ hÖ sè ®æi ®¬n vÞ.<br /> <br /> V.KÕt qu¶ lùa chän m« h×nh bèc tho¸t h¬i n­íc tiÒm n¨ng ET0<br /> Nh­ ®· tr×nh bµy ë trªn, trong lóc ch­a x¸c ®Þnh ®­îc 3 trë kh¸ng cÇn thiÕt cho toµn bé<br /> hÖ sinh th¸i ®Ó tõ hÖ 3 ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n gi¶i ra ®­îc 3 Èn sè lµ phÇn n¨ng l­îng bèc tho¸t<br /> h¬i n­íc E - l­îng nhiÖt Èn; phÇn n¨ng l­¬ng rèi P - l­îng nhiÖt hiÖn; Tz - tr­êng nhiÖt ®é th×<br /> nhiÒu m« h×nh bèc tho¸t h¬i n­íc ET0 ®· ®­îc x¸c lËp ®Ó dïng c¸c liªn hÖ ë môc IV phôc vô<br /> ngµnh n«ng nghiÖp thñy lîi vµ hy väng gi¶i bµi to¸n ng­îc ®Ó c¶i thiÖn m«i tr­êng sèng.<br /> Trong phÇn nµy ta sÏ lùa chän m« h×nh thÝch hîp tõ 4 m« h×nh ®Ó ¸p dông cho vïng Kú anh -<br /> Hµ tÜnh, mét vïng chÞu ¶nh h­ëng cña giã Lµo.<br /> V.1.L­îng bèc tho¸t h¬i n­íc ®o ®­îc thùc tÕ ë Kú anh cao h¬n ë Vinh.<br /> Theo tµi liÖu [6] th× l­îng bèc h¬i trung b×nh nhiÒu n¨m ë Vinh vµ Kú anh theo nh­ sau:<br /> B¶ng 4: L­îng bèc h¬i thùc ®o ë Vinh vµ Kú anh (trÝch 7 th¸ng)<br /> Th¸ng 1 4 5 6 7 8 11 C¶ n¨m<br /> Vinh 39,4 54,1 109,8 154,8 180,2 120,9 54,7 954,3<br /> Kú anh 44,6 68,5 136,9 180,7 227,2 167,4 29,8 1161,3<br /> Khi xÐt m« h×nh bèc tho¸t h¬i n­íc th× chän Kú anh nh­ng cÇn l­u ý: tuy l­îng bèc<br /> h¬i thùc ®o ë Kú anh lín h¬n ë Vinh nh­ng v× l­îng m­a ë Kú anh còng lín h¬n ë Vinh nªn<br /> ®é Èm ë Kú anh lín h¬n ë Vinh, do vËy sè ngµy giã Lµo cÊp I vµ cÊp II ë Vinh vÉn lín h¬n Kú<br /> anh. Do ®ã tr¹m Vinh vÉn lµ tr¹m tiªu biÓu cña vïng NghÖ an - Hµ tÜnh. Qua tÝnh thö nhiÒu lÇn<br /> ë nhiÒu tr¹m th× c¸c m« h×nh ¸p dông cho Kú anh ®Òu cã sai sè lín h¬n c¸c tr¹m kh¸c. V× vËy<br /> sai sè cña c¸c m« h×nh ®èi víi Kú anh còng lµ sai sè lín nhÊt so víi sai sè khi ¸p dông c¸c m«<br /> h×nh ®èi víi c¸c vïng kh¸c ë NghÖ an – Hµ tÜnh. NghÜa lµ kÕt qu¶ d­íi ®©y cho thÊy møc ®é<br /> phï hîp cña toµn vïng NghÖ an – Hµ tÜnh.<br /> V.2.Bèn m« h×nh ET0 ®­îc tÝnh ®Ó lùa chän:<br /> - M« h×nh Blaney - Criddle (Mü) cã xÐt tíi ¶nh h­ëng cña vÜ ®é p, nhiÖt ®é trung b×nh th¸ng t<br /> ®­îc thÓ hiÖn b»ng c«ng thøc sau [3]:<br /> ET0 = 0,458. p . C . (t + 17,8) (mm/th¸ng)<br /> KÕt qu¶ tÝnh ë b¶ng 5 (tæng hîp) cho thÊy m« h×nh nµy ch­a phï hîp víi vïng Kú anh.<br /> - M« h×nh Penman, chi tiÕt xem ë tµi liÖu [3], lµ m« h×nh cã nhiÒu yÕu tè khÝ hËu do sö dông<br /> ph­¬ng tr×nh c©n b»ng bøc x¹ ®· nªu, nªn m« h×nh nµy ®­îc gäi lµ m« h×nh bøc x¹. ViÖc tÝnh<br /> to¸n theo m« h×nh nµy cã khã kh¨n h¬n nh­ng ®é nh¹y cña nã t­¬ng ®èi cao, ®­îc sö dông<br /> nhiÒu trªn thÕ giíi vµ trong n­íc b¾t ®Çu sö dông. M« h×nh cã d¹ng:<br /> ET0 = C . [W.Rn + (1+W).f(v).(ea – ed)] (mm/ngµy)<br /> Tõ kÕt qu¶ tÝnh to¸n ta thÊy kÕt qu¶ ë th¸ng 6 lµ 6,16 gÇn víi kÕt qu¶ thùc ®o ë Kú Anh<br /> lµ 6,02, kÕt qu¶ th¸ng 8 tÝnh ®­îc lµ 5,36 gÇn víi kÕt qu¶ thùc ®o lµ 5,4; cßn c¸c gi¸ trÞ kh¸c<br /> th× sai sè nhiÒu, sai sè th¸ng 9 lµ 74%, sai sè lín nhÊt lµ 103% ë th¸ng 3.<br /> -M« h×nh FAO 1992 hay m« h×nh bøc x¹ Penman söa ®æi, chi tiÕt xem ë tµi liÖu [3]:<br /> 900<br /> 0,75( Rn  G )  1,84  2 (ea  e d )<br /> ET0 = 273  t (mm/ngµy)<br />    (1  0,34 2 )<br />  Qua kÕt qu¶ tÝnh to¸n ta thÊy gi¸ trÞ l­îng bèc h¬i th¸ng 7 lµ 7,81mm/ngµy so víi gi¸ trÞ<br /> thùc ®o t¹i Kú Anh lµ 7,33 th× cao h¬n 6,5%, cßn c¸c th¸ng kh¸c th× nãi chung cao h¬n, th¸ng<br /> 9 cao h¬n 81%, cßn th¸ng 3 cao nhÊt lµ 100%. Do ®ã, ta chØ nªn tham kh¶o gi¸ trÞ max cña<br /> ph­¬ng ph¸p nµy.<br /> -M« h×nh Ivanèp {1] lµ m« h×nh cã xÐt tíi ®é hôt Èm kh«ng khÝ t­¬ng ®èi vµ quan hÖ phi tuyÕn<br /> cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ, c«ng thøc Ivanèp cã hÖ sè 0,0018 vµ d¹ng cô thÓ lµ:<br /> ET0 = 0,0018x(T+25)2 x (100-U) (mm/ngµy)<br /> ë ®©y T lµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ (°C), U lµ ®é Èm kh«ng khÝ t­¬ng ®èi(%).<br /> Tuy nhiªn nÕu dïng hÖ sè 0,0018 cho Kú anh vµ c¸c tr¹m kh¸c th× sai sè sÏ rÊt lín<br /> nh­ng d¸ng ®iÖu ®å thÞ th× t­¬ng ®èi phï hîp víi c¸c tr¹m, v× vËy chóng t«i sö dông m« h×nh<br /> Ivanèp vµ x©y dùng hÖ sè cho tõng tr¹m (nghÜa lµ m« h×nh th× kh«ng ®æi nh­ng c«ng thøc cho<br /> mçi tr¹m l¹i kh¸c). Víi tr¹m Kú anh hÖ sè lµ 8,1.10-5 (l­îng bèc h¬i mm/ngµy) t­¬ng ®­¬ng<br /> 2,42.10-3 (mm/th¸ng). KÕt qu¶ nªu trong b¶ng 5 víi sai sè tuy cßn h¬i lín nh­ng cßn nhá h¬n<br /> sai sè theo c«ng thøc cña m« h×nh Penman vµ FAO. Cô thÓ th¸ng 4 theo m« h×nh Ivanèp víi hÖ<br /> sè cña c«ng thøc míi sai sè chØ lµ 12,7%, cßn c¸c t¸c gi¶ kh¸c lµ kho¶ng 100%, th¸ng 9 theo<br /> Ivanèp chØ sai sè 46% cßn c¸c t¸c gi¶ kh¸c 74-81%.<br /> C¸c kÕt qu¶ tÝnh theo 4 m« h×nh trªn vµ kÕt qu¶ ®o ®¹c t¹i Kú Anh ®­îc nªu trong b¶ng<br /> 5 d­íi ®©y, trong ®ã hµng Kú Anh (ë hµng thø 3) cã ®¬n vÞ lµ mm/th¸ng ®Ó so s¸nh víi kÕt<br /> qu¶ m« h×nh Blaney (ë hµng thø 2); cßn hµng Kú Anh (thø 6) cã ®¬n vÞ mm/ngµy ®Ó so s¸nh<br /> víi kÕt qu¶ m« h×nh Penman, m« h×nh FAO (1992) vµ Ivanèp (hµng 7).<br /> B¶ng 5: Tæng hîp kÕt qu¶ tÝnh to¸n 4 m« h×nh ET0 (trÝch 11 th¸ng)<br /> Th¸ng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11<br /> Blaney 63,5 61,9 80,6 164 191 194 200 190 169 917 92<br /> Kú.A 44,6 32,2 42,5 68,5 137 181 227 167 80 66 60<br /> Pen 2,13 2,22 2,79 4,02 5,54 6,16 6,87 6,4 4,7 3,4 2,6<br /> FAO 2,41 2,29 2,74 3,95 5,76 6,94 7,81 5,9 4,9 3,6 2,9<br /> K.Anh 1,44 1,13 1,37 2,28 4,42 6,02 7,33 5,4 2,7 2,2 2,0<br /> Ivanèp 1,46 1,21 1,52 2,57 4,78 6,23 7,29 5,63 3,91 2,37 2,09<br /> KÕt qu¶ lùa chän m« h×nh tÝnh l­îng n­íc bèc h¬i tiÒm n¨ng cho Kú Anh lµ m« h×nh<br /> Ivanèp víi hÖ sè kinh nghiÖm ®­îc t¸c gi¶ ®Ò xuÊt lµ 8,1.10-5 víi l­îng bèc h¬i lµ mm/ngµy<br /> (t­¬ng ®­¬ng 2,42.10-3 víi l­îng bèc h¬i mm/th¸ng).<br /> VI. KÕt luËn<br /> Mèi quan hÖ gi÷a khÝ hËu vµ sinh th¸i lµ mét vÊn ®Ò ®­îc tÊt c¶ c¸c ngµnh quan t©m<br /> nghiªn cøu v× cßn nhiÒu vÊn ®Ò ®ßi hái c¶ thùc nghiÖm lÉn lý thuyÕt vµ mèi quan hÖ nµy cã rÊt<br /> nhiÒu khÝa c¹nh øng dông nh»m ph¸t huy c¸c yÕu tè tÝch cùc vµ h¹n chÕ t¸c h¹i.<br /> B¶n chÊt mèi quan hÖ nµy lµ mèi liªn hÖ gi÷a c©y trång vµ khÝ quyÓn s¸t ®Êt ®­îc thiÕt lËp<br /> t¹i mÆt l¸ c©y, cô thÓ lµ tÕ bµo khÝ khæng vµ b¶n b¸o c¸o ®· nªu lªn hÖ 3 ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n<br /> víi 3 Èn sè m« t¶ mèi quan hÖ nµy ®­îc nªu trong môc II, nh­ng viÖc x¸c ®Þnh 3 th«ng sè trë<br /> kh¸ng ®Õn nay vÉn cßn gÆp nhiÒu khã kh¨n.<br /> C¸c khÝa c¹nh øng dông nh»m ph¸t huy c¸c yÕu tè tÝch cùc vµ h¹n chÕ t¸c h¹i ®èi víi con<br /> ng­êi vµ ®Æc biÖt lµ ¶nh h­ëng cña ®é Èm ë vïng giã Lµo ®­îc nªu ë môc III, ®èi víi thùc vËt,<br /> ®Æc biÖt lµ ¶nh h­ëng cña nhiÖt ®é cao h¬n 30°C ®­îc nªu ë môc IV.<br /> Theo ®­êng lèi gi¶i bµi to¸n ng­îc trong mèi quan hÖ gi÷a khÝ hËu vµ sinh th¸i, b¶n<br /> b¸o c¸o tËp trung lùa chän m« h×nh tÝnh l­îng bèc tho¸t h¬i n­íc tiÒm n¨ng ET0 tõ 4 m« h×nh<br /> hiÖn nay ®ang ®­îc sö dông nhiÒu trªn thÕ giíi vµ ®· lùa chän ®­îc m« h×nh Ivanèp vµ t¸c gi¶<br /> ®Ò xuÊt hÖ sè kinh nghiÖm phï hîp cho vïng Kú Anh - mét vïng bÞ ¶nh h­ëng bëi giã Lµo.<br /> Tµi liÖu tham kh¶o<br /> 1. NguyÔn Khanh V©n, NguyÔn ThÞ HiÒn, Phan KÕ Léc, NguyÔn TiÕn HiÖp; C¸c biÓu ®å sinh khÝ hËu ViÖt Nam;<br /> 2000; NXB §¹i häc Quèc gia Hµ Néi.<br /> 2. Ng« H÷u T×nh, Phan Xu©n Hµo, Ng« SÜ Giai, NguyÔn ThÞ Thanh HiÕu, NguyÔn H÷u QuyÒn; §iÒu kiÖn khÝ hËu<br /> n«ng nghiÖp vµ n¨ng suÊt ng« thuÇn vµ ng« lai; 2001; B¸o c¸o héi th¶o khoa häc khÝ t­îng n«ng nghiÖp; ViÖn<br /> KhÝ t­îng thñy v¨n.<br /> 3. Tèng §øc Khang; Gi¸o tr×nh bµi tËp thuû n«ng; 1995; NXB N«ng nghiÖp Hµ Néi.<br /> 4.NguyÔn Xu©n Cù,§ç §×nh S©m;Tµi nguyªn rõng; 2003; NXB §¹i häc Quèc gia Hµ Néi.<br /> 5. TrÇn Ngäc ChÊn; §iÒu hoµ kh«ng khÝ; 2002; Nhµ xu¾t b¶n X©y dùng<br /> 6.Ch­¬ng tr×nh tiÕn bé khoa häc kü thuËt cÊp nhµ n­íc 42A; Sè liÖu KhÝ t­îng thñy v¨n ViÖt Nam; tËp I Sè liÖu<br /> khÝ hËu 1886 – 1985; Hµ Néi 1988.<br /> 7.Ph¹m §øc Nguyªn, NguyÔn Thu Hßa, TrÇn Quèc B¶o; C¸c gi¶i ph¸p kiÕn tróc khÝ hËu; 2002; NXB Khoa häc<br /> vµ Kü thuËt.<br /> 8. Rene Gommes; Roving Seminar on Crop-Yield Weather Modelling; 2003.<br /> 9.F.I.Woodward – J.E.Sheehy; Principles and Measurements in Environmental Biology; 1983; Butterworth &<br /> Co(Publishers) Ltd.<br /> 10. Tæng côc Thèng kª; Niªn gi¸m thèng kª 2002; 2003; Hµ néi.<br /> <br /> <br /> Relations between factors of climate and ecology -<br /> Results selected from water Evapotranspiration<br /> Models ET0 for Ky anh region (Hatinh)<br /> <br /> Nguyen Viet Cuong<br /> Institute of Mechanics - The Vietnamese Academy of Science and Technology<br /> <br /> Summary<br /> Fundamental factors of climate and geography such as: latitude, topographic altitude, number of sunny<br /> hours, temperature, humidity, wind velocity, total rainfall, etc have all been examined in some climate -<br /> ecological relations. The typical factor of ecology for flora is the productivity of crop plants; for human-being<br /> and animals are the climate suitability, efficiency of working hours. Climate has its own impact on ecology and in<br /> opposite. The impact in the 2 directions is presented by flux of water vapour ET0, which is cause leading to a<br /> change of humidity, flux of latent heat and Bowen’s ratio (P/E). Results selected from 4 water evapotranspiration<br /> models ET0, in which a experimental coefficient is proposed, suit with the Ky anh region in Hatinh Province. The<br /> complex relations set a good basis for figuring out positive measures and the relations will be in-depth<br /> investigated in future.<br />