Bài giảng Khí hậu học: Chương 4 – ĐH KHTN Hà Nội

Bài giảng Khí hậu học - Chương 4: Cân bằng năng lượng bề mặt. Những nội dung chính được trình bày trong chương gồm có: Lớp bề mặt, nguồn năng lượng bề mặt, tích luỹ nhiệt ở bề mặt, sự đốt nóng bức xạ bề mặt, lớp biên khí quyển, các dòng hiển nhiệt và ẩn nhiệt trong lớp biên,... Mời các bạn cùng tham khảo.

KHÍ HẬU HỌC Chƣơng Cân lƣợng bề mặt 4.1 Lớp bề mặt  Bề mặt Trái đất biên khí mặt đất đại dương  Bề mặt xác định cách thích hợp: Là mặt phân cách đơn giản hai mơi trường  Khi xét đến q trình trao đổi lượng quan trọng đưa vào lớp biên khí đại dương lớp vài mét lớp đất  Cân lượng bề mặt định lượng lượng cung cấp cho trình bốc nước bề mặt làm tăng giảm nhiệt độ bề mặt  Cân lượng bề mặt đòi hỏi xem xét dòng lượng truyền dẫn đối lưu nhiệt, ẩm thông qua chuyển động chất lỏng xạ  Nguồn lượng bề mặt phụ thuộc vào độ chiếu nắng, đặc trưng bề mặt (trạng thái ẩm ướt, lớp phủ thực vật, albedo), tính chất khí phía  Nguồn lượng bề mặt liên hệ mật thiết với chu trình nước, bốc từ bề mặt thành phần nguồn lượng nguồn nước 4.2 Nguồn lượng bề mặt  Nguồn lượng bề mặt dòng lượng qua đơn vị diện tích mặt phân cách khơng khí  bề mặt theo phương thẳng đứng (W/m2)  Các trình xác định truyền lượng bề mặt khí quyển:  truyền xạ mặt trời xạ hồng ngoại,  dòng lượng liên quan với chuyển động chất lỏng khí đại dương  Tích luỹ lượng bề mặt xảy lớp biên khí độ sâu bề mặt (vài mét vùng đất khô đến vài kilômét vùng đại dương sâu)  Đối với bề mặt nước, dòng lượng ngang sinh chuyển động chất lỏng đóng vai trò quan trọng Cân lượng bề mặt  E s  G  R s  LE  SH  Feo t Đốt nóng bề mặt Làm lạnh bề mặt  Những thành phần bỏ qua        Tiềm nhiệt làm tan băng tuyết (có thể cần đến 10% NLBX dư thừa) Sự chuyển đổi động gió sóng thành nhiệt Truyền nhiệt giáng thuỷ (nếu nhiệt độ giáng thuỷ khác nhiệt độ bề mặt) Năng lượng mặt trời tích luỹ dạng liên kết hố học (quang hợp) Tính chung tồn cầu: > G  Chú ý LE giảm lúc trưa … Tại sao? Cân lượng bình lưu  SH < vào ban ngày, irrigated crops cánh đồng linh lăng tưới đẫm có bình lưu khơng khí từ vùng khơ nóng tới Rs lớn  LE > Rs ?!  Khơng khí nóng bình lưu từ cánh đồng hoang bên cạnh đến vùng tưới  Nhu cầu bốc làm cho LE > Rs, dẫn đến làm lạnh bề mặt (SH < 0) 4.9 Biến động mùa cân lượng mặt đất  Biến trình năm cân lượng bề mặt gắn liền với biến đổi độ chiếu nắng, nhiệt độ (vĩ độ trung bình vĩ độ cao) biến đổi lượng mưa (nhiệt đới)  Biến trình năm Rs tuân theo độ chiếu nắng, phụ thuộc vào vĩ độ, điều kiện bầu trời albedo bề mặt  Đặc điểm khí hậu ẩm ướt cân Rs LE  Đặc điểm khí hậu khơ cân Rs SH • Mùa đơng khơ, Tại vùng có vào mùa mưa nhiều mùa xuân độ chiếu hè, nơi bềnơi mặtkhí Ở nắng tăng lên trì tương đối ẩm, hậuđược khô, làm lạnh cân làm lạnh khơng ẩn nhiệt nói ẩn nhiệt đáng làm lạnh chung bị giới hạn kể, ẩn ngoại trừ nhiệt hiển đốt nóng xạ tháng có mưa nhiệt bề mặt tuân theo chu kỳ năm • Mùa hè, mưa đối lưu làm ướt bề mặt, làm lạnh • Mọi nơi: bốc lại tiếp (SH, tụcLE) >> G 4.10 Các thành phần lượng bề mặt đại dương  Quá trình cân chủ yếu xảy vận chuyển (G) ẩn nhiệt (LE)  Một khác biệt lớn so với lục địa (G  SH Rs biến đổi ngược Biến trình năm thành phần nguồn nhiệt Gulf Stream 38oN, 71oW Trung bình năm Các thành phần lượng bề mặt đại dương Hiển nhiệtcung từnhiệt bề mặt đại dương nhỏ, Rn LEngoại trừ •• Đại dương cấp cho dịng biểnbằng nóngsự bờvận tâychuyển khí • theo Những dịngngang hiển nhiệt lớn xuất mùa đơng, phương khơng khíđạo lạnh lụcbờđịa thổi dịng biển nóng • Dọc xích vàtừ dọc đơng, • nơi Ở vùng trung bình có nước trồinày, khơng khí năm dịng hiển nhiệt vượt 2, quan trọng nhiều so với làm lạnh 50 Wm cung cấp nhiệt cho nước biển vùng nước lạnh • Ởbốc  Bức xạmột lớnmặt đại dương nhiệtG đớibờ (albedo • trồi LE từlượng bề dòng biển ấm tây thấp, SH lên, lớnlớn bứcnhất xạ2vùng nhiệt độ vừa phải): Stream >150 Wm Kuroshio dùng để Gulf làm nóng nước  Biến động củathể bứcvượt xạ doWm giảm độ nhiều độso chiếu 2 vàtheo • đại LE có 200 lớn vĩ với nắng, đốt dương biến động mây nóng bứcnăng xạ mặttừđại • Sự truyền lượngbềlớn bờdương  Bức xạ sóng dài làm lạnh bề mặt ~ 2550Wm2 • đơng Sự làm lạnh cácđộdịng bờ tây lớn mùa đông nhiệt đớibốc đếnhơi bờ tây vĩ  Ở nhiệt đới, xạ mặt trời cung cấp cho bề mặt đại dương khoảng 200 • trung LE bị nhiều đại dương cận nhiệt đới bắc 2, Wmbình xạ bán sóngcầu dài đóng lấy vai khoảng 50 Wm2 • trị Sựcơbốc bị chi phối độ chiếu nắng đại dương nhiệt việc xác định  Ở vùng đại dương vĩ độ cao, thành phần sóng dài đóng góp khoảng đới cận nhiệt đới,lạnh có biển vai trị điều khiển hồn lưu khí 2 vào khí vùng gần bờ 30hậu Wm làm chu trình nước trái đất ... 102 /42 )  Lớp nƣớc khoảng 70m đại dƣơng tƣơng tác với khí qui mơ thời gian khoảng năm, nhiệt dung đại dƣơng gấp khoảng 25 lần khí   vai trị đại dương việc tích lũy lượng cho hệ thống khí hậu 4. 3.1... 1.9106 Chất hữu đất 1921 1300 2.5106 Nước đất 41 82 1000 4. 2106 Khơng khí đất 10 04 1.2 1.2103 • Nhiệt dung khơng khí đất nhỏ, nên nước thay khơng khí đất nhiệt dung tăng lên nhiều • Độ xốp ảnh... mặt có ảnh hưởng mạnh mẽ đến độ nhạy khí hậu, biến đổi cách có hệ thống theo điều kiện khí hậu  Cần phải xét đến trình hồi tiếp liên quan đến albedo bề mặt 4. 4.2 Sự đốt nóng bề mặt xạ sóng dài