Bài giảng Khí hậu học: Chương 2 – ĐH KHTN Hà Nội

Bài giảng Khí hậu học - Chương 2: Cân bằng năng lượng toàn cầu. Những nội dung chính được trình bày trong chương gồm có: Sự nóng lên và năng lượng, hệ mặt trời, cân bằng năng lượng trái đất, nhiệt độ phát xạ của trái đất, hiệu ứng nhà kính, cân bằng năng lượng bức xạ toàn cầu, sự phân bố độ chiếu nắng, cân bằng năng lượng tại đỉnh khí quyển, dòng năng lượng hướng cực. Mời các bạn cùng tham khảo.

KHÍ HẬU HỌC Chương Cân lượng tồn cầu 2.1 Sự nóng lên lượng  Nhiệt độ biến khí hậu quan trọng  Nhiệt độ thước đo lượng chuyển động phân tử  Cân lượng toàn cầu cân lượng xạ sóng ngắn đến từ mặt trời lượng trả không trung phát xạ sóng dài Trái đất Hấp thụ xạ mặt trời chủ yếu xảy bề mặt  Phát xạ sóng dài chủ yếu xảy từ lớp vỏ khí   Vai trị khí quyển: Hấp thụ phát xạ sóng dài mạnh  Nếu khơng có lớp khí bề mặt đất nóng nhiều  Lượng xạ mặt trời hấp thụ nhiệt đới lớn gần cực  Vai trò KQ & Đại dương vận chuyển lượng từ nhiệt đới hai đầu cực  làm giảm hiệu ứng gradient nhiệt độ bề mặt Cân lượng Trái đất Năng lượng đến = Năng lượng S (1   ) R  4 R  T 2 T  18o C Nhưng giá trị quan trắc Ts khoảng 15° C 2.2 Hệ mặt trời  Nguồn lượng để trì sống Trái đất lượng mặt trời  Mặt trời cung cấp đầy đủ ổn định nguồn nhiệt ánh sáng cho Trái đất  Mặt trời ngơi đơn, tuổi thọ trung bình, độ chói trung bình  Từ hình thành Trái đất đến (khoảng tỷ năm) độ chói mặt trời tăng khoảng 30% Bảng 2.1 Các tính chất mặt trời Khối lượng Bán kính Độ chói 1.99  1030 kg 6.96  108 m 3.9  1026 J/s Khoảng cách trung bình đến Trái đất 1.496  1011 m 2.2.1 Sự chuyển động Trái đất  Các hành tinh quay xung quanh mặt trời theo quĩ đạo ellip với đặc trưng:  Khoáng cách trung bình hành tinh-mặt trời: Chi phối mật độ dịng lượng mặt trời độ dài năm  Độ lệch tâm quĩ đạo: Quyết định mức độ biến động mật độ dòng mặt trời đến hành tinh năm  Độ nghiêng mặt phẳng quĩ đạo: Không ảnh hưởng trực tiếp đến khí hậu  Tốc độ quay (quanh trục) hành tinh: Quyết định thời gian chiếu nắng ban ngày  Là nhân tố quan trọng tác động đến đốt nóng mặt trời khí đại dương  Tác động đến chế độ gió dịng chảy 2.2.1 Sự chuyển động hành tinh Hành tinh Bảng 2.3 Tính chất vật lý hành tinh hệ mặt trời KLg RTB  K/C đến Độ dài Độ Độ lệc C.Kỳ (1026kg) (km) (g/cm3) mặt trời năm nghiêng tâm quĩ Quay (106km) (ngày) (độ) đạo (ngày) Albedo Sao Thuỷ 3.35 2439 5.51 58 88 (0) 0.206 58.7 0.058 Sao Kim 48.7 6049 5.26 108 225 40% light shading < 20% DJF Albedo toàn cầu OLR đỉnh khí  Được xác định T4 (T?)  Kết hợp hiệu ứng bề TBN JJA DJF mặt & khí  Giảm theo vĩ độ  Lớn vùng sa mạc nóng vùng đại dương nhiệt đới  Nhỏ vùng cực vùng tồn mây tầng cao nhiệt đới  Rất lớn vùng sa mạc (bề mặt nóng, trời quang) dark shading < 240 W m-2 ; light shading > 280 W m-2 Bức xạ đỉnh khí  Có giá trị âm gần cực   TBN JJA   DJF dương nhiệt đới Dịch chuyển theo mùa rõ rệt Tây Thái Bình Dương nguồn lượng khổng lồ (nước biển nóng, đỉnh mây lạnh) Tính trung bình năm Sahara khí lượng Bức xạ TOA cần phải bù lại vận chuyển lượng khí đại dương dark shading < W m-2 ; light shading > 80 W m-2 Sự dư thừa thiếu hụt lượng • OLR không giảm nhanh theo vĩ độ xạ mặt trời hấp thụ được, khí đại dương vận chuyển nhiệt phía cực bù đắp lại lượng vào không gian vũ trụ vùng cực • Sự giảm xuống OLR xích đạo mây nhiều dọc theo ITCZ • Cực đại OLR cận nhiệt đới liên quan với trời quang sa mạc dải áp cao cận nhiệt Trung bình năm dịng lượng xạ đỉnh khí trung bình vĩ hướng Bức xạ đỉnh khí dư thừa vùng nhiệt đới thiếu hụt vĩ độ cao cần phải bù trừ cho thông qua vận chuyển lượng theo phương ngang khí đại dương 2.9 Dịng lượng hướng cực Eao  RTOA  Fao t  Sự dư thừa thiếu hụt xạ TOA (RTOA) biểu diễn xu lượng tổng cộng khí + đại dương + bề mặt đất phía dưới, phân kỳ dịng lượng theo phương ngang khí + đại dương  Xu khơng thể trì thời gian dài, vận chuyển lượng điều chỉnh đến trạng thái cân  Trung bình năm, thành phần tích luỹ nhỏ, nên RTOA = Fao  Dòng lượng tổng cộng qua dải vĩ tuyến:  2   R a  TOA cos dd  F  • Dịng lượng hướng phía bắc tổng cộng vào khoảng 51015 W, hay petawatts (PW), bao gồm đóng góp từ khí đại dương • Vận chuyển đại dương chiếm ưu vùng cận nhiệt đới • V/chuyển KQ chiếm ưu vĩ độ trung bình v/độ cao • Tại vĩ độ 30o đóng góp từ dịng hướng cực khí đại dương tương khoảng 2.5 PW • Sự vận chuyển nhiệt khí đại dương làm cho khí hậu trái đất ơn hồ nhiều so với trường hợp khơng có vận chuyển ... Thuỷ 3.35 24 39 5.51 58 88 (0) 0 .20 6 58.7 0.058 Sao Kim 48.7 6049 5 .26 108 22 5