Bài giảng Cơ sở khoa học của biến đổi khí hậu - Bài 4: Bề mặt đất, Đại dương và khí hậu. Những nội dung chính được trình bày trong bài này gồm có: Vai trò của bề mặt đất và khí hậu, albedo bề mặt, ảnh hưởng của lớp phủ thực vật, vai trò của đại dương. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm nội dung chi tiết.
VNU HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE REGIONAL CLIMATE MODELING AND CLIMATE CHANGE CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU (Đại cương BĐKH) Phần II Phan Van Tan phanvantan@hus.edu.vn B04: Bề mặt đất, Đại dương khí hậu Bài 1: Các thành phần hệ thống khí hậu Bài 2: Sự truyền xạ khí hậu Bài 3: Hồn lưu khí khí hậu Bài 4: Bề mặt đất, Đại dương khí hậu Bài 5: Lịch sử tiến triển khí hậu Trái đất Bài 6: Khái niệm Biến đổi khí hậu Bài 7: Tác động xạ BĐKH Bài 8: Biến đổi thành phần hệ thống khí hậu Bài 9: Biến đổi tượng cực đoan Bài 10: Giới thiệu khí hậu Việt Nam Bài 11: Biến đổi khí hậu Việt Nam Bài 12: Mơ hình hóa khí hậu Bài 13: Dự tính khí hậu Bài 14: Xây dựng kịch BĐKH Bài 15: Tác động BĐKH tính dễ bị tổn thương BĐKH Vai trị bề mặt đất khí hậu | Lớp bề mặt đất: { Là lớp mỏng phía trên: Vài mét { Lớp phủ bề mặt: Thực vật, băng tuyết, tính chất đất | Các dịng trao đổi bề mặt đất – khí { Năng lượng, khối lượng, nước { Phụ thuộc cấu trúc lớp bề mặt điều kiện khí | Ảnh hưởng khí hậu { Biến đổi sử dụng đất: Thay đổi độ gồ ghề, albedo, nước đất,… | Biến đổi đất sử dụng biến đổi khí hậu Deep water: high wind, high altitude 10–20 12 Moist dark soil, high humus 5–15 10 Moist gray soil 10–20 15 Dry soil, desert 20–35 30 20–30 25 BARE SURFACES Albedo bề mặt 102 TABLE 4.2 Wet sand 102 THE ENERGY BALANCE OF THE SURFACE Dry light sand Albedos for Various Surfaces in Percent Surface type Range Typical value THE ENERGY BALANCE OF THE SURFACE 30–40 35 Asphalt 5–10 TABLEpavement 4.2 Albedos for Various Surfaces in Percent Concrete pavement Surface type 15–35 Range 20 Typical value WATER VEGETATION WATER Deep water: low wind, low altitude 5–10 Deepgreen water:vegetation low wind, low altitude Short 5–10 10–20 717 Deep water: high wind, high altitude 10–20 12 10–20 20–30 12 25 BARE SURFACES Deep water: high wind, high altitude Dry vegetation BARE SURFACES Coniferous forest 10–15 12 Moist dark soil, high humus 5–15 10 Moist darkforest soil, high humus Deciduous 5–15 15–25 10 17 Moist gray soil 10–20 15 Moist gray SNOW ANDsoil ICE 10–20 15 Dry soil, desert 20–35 30 Wet sand 20–30 25 Dry light sand 30–40 35 Asphalt pavement 5–10 Concrete pavement 15–35 20 Dry soil, desert Forest with surface snow cover Wet sand Sea ice, no snow cover Dry light sand Old, melting snow Asphalt pavement Dry, cold snow Concrete pavement Fresh, dry snow VEGETATION 20–35 20–35 20–30 25–40 30–40 35–65 5–10 60–75 15–35 70–90 30 25 25 30 35 50 70 20 80 10–20 17 10–20 17 Forest with surface snow cover 20–35 25 Sea ice, no snow cover 25–40 30 Old, melting snow 35–65 50 VEGETATION Short green vegetation Short green vegetation vegetationin all directions Under a cloud, 20–30the photons 25 that reach t isDry scattered Coniferous forestfrom all possible directions with 10–15 about equal 12 probability, surface come that beneath a sufficiently thick cloud it is impossible to tell Deciduous forest 15–25 17 where in t sky the sun is located Therefore, the surface albedo under overcast skies SNOW AND ICE insensitive to solar zenith angle The amount of solar energy that reach Forest with surface cover skies is sensitive20–35 the surface undersnow overcast to solar zenith25 angle, howev since clouds are very effective reflectors of solar radiation and Sea ice, no snow cover 25–40 30 their albe isOld, somewhat sensitive to solar zenith angle35–65 (Fig 3.13) melting snow 50 The reflectivities of various surfaces depend on the frequency of rad Dry, cold snow 70 tion (Fig 4.5) Clouds and snow are most60–75 reflective for visible radiatio The surface albedo varies depending on the surface type and condition, 20–30 widely 25 Coniferous forest from values as low 10–15as 5% for 12 oceans under light winds to as much as 90% ranging Deciduous forest 15–25 17 for fresh, dry snow SNOW AND ICE Dry vegetation Albedo bề mặt 4.4 RADIATIVE HEATING OF THE SURFACE 103 104 THE ENERGY BALANCE OF THE SURFACE FIGURE 4.3 NASA Natural Color Satellite Image of Southwestern Alaska on January 15, 2012 Fresh snow on land is very bright, while sea ice with tendrils in Bristol Bay is slightly darker The ocean is very dark, except where clouds obscure the dark surface Image courtesy MODIS Rapid Response Team at NASA GSFC The most common surface is that of water, and its albedo depends on solar zenith angle, cloudiness, wind speed, and impurities in the water and become less reflective at near-infrared wavelengths, where substantial absorption by water occurs Green plants have a very low albedo for photosynthetically active radiation, where chlorophyll absorbs radiation efficiently Radiation in the wavelength band from about 0.4–0.7 m is effective for photosynthesis and growing plants absorb more than 90% of it At about 0.7 m the albedo of green plants increases sharply, so their albedo for near-infrared radiation can be as high as 50% Since nearly half FIGURE 4.4 Surface albedo of Earth for annual mean, January and July Gray areas indicate missing data Data from NASA CERES surface albedo product Albedo bề mặt Surface albedo vs Earth system albedo (Donohoe Aaron and David S Battisti, 2011: Atmospheric and Surface Contributions to Planetary Albedo J Clim., Vol.24,4402-4418 DOI:10.1175/2011jcli3946.1) Albedo bề mặt 104 Surface albedo vs Earth system albedo 2.8 THE ENERGY BALANCE AT THE TOP OF THE ATMOSPHERE THE ENERGY BALANCE OF THE SURFACE Surface Albedo Planetary Albedo 41 Albedo bề mặt | Albedo and climate { Surface albedo: | Snow and ice covers: Seasonal variation | Land vs sea covers: Land use change, urbanization { Cloud effects | Ice-Abledo feedback: Increase Temperature Melt Surface Ice Ice-Albedo Feedback Loop Increase Solar Absorption Albedo bề mặt | Albedo and climate: Cloud effects Increase cloud cover Increase Albedo Cooling Increase GHG effect Warming Total effect: Basically Cooling Albedo bề mặt | Land Use effects Forest Low albedo Desert Moist surface Cool surface More clouds Low OLR Warming High albedo Dry surface Hot surface Cloud free High OLR Cooling Ảnh hưởng lớp phủ thực vật | Albedo | Bức xạ sóng dài | Thoát nước | Độ ẩm đất | Giáng thuỷ | Bốc | Dòng chảy mặt Vai trò đại dương | Là nguồn cung cấp nước nhiệt cho khí | Là “cái nồi hơi” điều khiển chu trình nước tồn cầu | Tạo qn tính nhiệt lớn cho khí qui mơ | | | | thời gian từ hàng tuần đến hàng kỷ Khả tích lũy nhiệt lớn làm giảm biên độ biến trình năm nhiệt độ bề mặt Góp phần vận chuyển lượng từ xích đạo hai cực Làm giảm bất đồng phân bố lượng Trái đất Tác động tới khí hậu thơng qua q trình hóa học sinh học Vai trò đại dương Vai trò đại dương Các dịng chảy mặt đại dương Hồn lưu nhiệt muối đại dương ... hậu Trái đất Bài 6: Khái niệm Biến đổi khí hậu Bài 7: Tác động xạ BĐKH Bài 8: Biến đổi thành phần hệ thống khí hậu Bài 9: Biến đổi tượng cực đoan Bài 10: Giới thiệu khí hậu Việt Nam Bài 11: Biến. ..B 04: Bề mặt đất, Đại dương khí hậu Bài 1: Các thành phần hệ thống khí hậu Bài 2: Sự truyền xạ khí hậu Bài 3: Hồn lưu khí khí hậu Bài 4: Bề mặt đất, Đại dương khí hậu Bài 5: Lịch sử tiến triển khí. .. VEGETATION 2 0–3 5 2 0–3 5 2 0–3 0 2 5? ?4 0 3 0? ?4 0 3 5–6 5 5–1 0 6 0–7 5 1 5–3 5 7 0–9 0 30 25 25 30 35 50 70 20 80 1 0–2 0 17 1 0–2 0 17 Forest with surface snow cover 2 0–3 5 25 Sea ice, no snow cover 2 5? ?4 0 30 Old, melting