Giáo trình Khí tượng thủy văn này giúp cho người học những kiến thức cơ bản về khí tượng và thủy văn như mưa, gió, dông bảo, thủy triều... từ đó áp dụng khoa học tiến bộ vào sản xuất góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm cây trồng và hiệu quả kinh tế cao. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 giáo trình!
UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN NGÀNH, NGHỀ: KHOA HỌC CÂY TRỒNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định Số:…./QĐ-CĐCĐ-ĐT ngày… tháng… năm 2017 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm i LỜI GIỚI THIỆU Năng suất trồng hiệu sản xuất nông nghiệp chịu ảnh hưởng điều kiện tự nhiên Để đánh giá xác điều kiện khí tượng nơng nghiệp đặc điểm vi khí hậu vùng địa lý sinh thái khác nhằm mục đích đưa định tối ưu để gieo hạt thu hoạch mùa màng, để thực hiên công việc kỹ thuật nhà nông tối ưu để tăng suất chất lượng nông nghiệp, loài người nghiên cứu lĩnh vực khoa học khác nhau, khí tượng thủy văn mơn khoa học đóng vai trị quan trọng Thật vậy, để có định tối ưu q trình sản xuất nơng nghiệp (gieo hạt, chăm sóc, sử dụng kỹ thuật canh tác ), nhà sản xuất cần nắm vững sở vật lý tượng khí tượng khí quyển, điều kiện khí hậu, thuỷ văn, mơi trường, thời tiết vị trí địa lý vùng Đó nội dung mơn khí tượng nơng nghiệp, gắn chặt với lĩnh vực vật lý khí quyển, khí tượng dự báo, khí hậu học địa lý, thổ nhưỡng v.v Việt nam có nơng nghiệp vơ đa dạng phong phú, khơng hồn tồn giống nông nghiệp quốc gia Việc nghiên cứu khí tượng thủy văn nhằm góp phần nâng cao hiệu sản xuất quan trọng nước Nhiệm vụ nghiên cứu nhà khí tượng thủy văn cịn vơ nặng nề Giáo trình nêu lên vấn đề đại cương khí tượng thủy văn Những nội dung chuyên sâu loại trồng, mùa vụ, vùng địa lý v.v cần đề cập đến giáo trình riêng, địi hỏi nhiều thời gian người học nghiên cứu Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình ý kiến đóng góp bạn đồng nghiệp Tuy nhiên, giáo trình khơng tránh khỏi thiếu sót, mong góp ý bạn đồng nghiệp độc giả Đồng Tháp, ngày 26 tháng năm 2017 Chủ biên ThS Trịnh Xuân Việt ii MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU ii CHƯƠNG KHÍ TƯỢNG 1 Khí 1.1 Khái niệm khí 1.2 Phân lớp khí 1.3 Cấu trúc ngang – khối khí chiều thẳng đứng .2 Bức xạ mặt trời 2.1 Một số kiến thức xạ mặt trời 2.2 Các dạng xạ mặt trời 2.3 Bức xạ mặt đất khí .5 2.4 Cân xạ mặt đất 15 Nhiệt độ 17 3.1 Nhiệt độ đất 17 3.2 Nhiệt độ khơng khí 19 Bốc .23 4.1 Các khái niệm 23 4.2 Cơ chế bốc 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới bốc .25 4.4 Quan hệ bốc sản xuất nông nghiệp 26 Độ ẩm khơng khí 26 5.1 Các đặc trưng độ ẩm khơng khí 26 5.2 Sự thay đổi độ ẩm tương đối theo không gian thời gian 27 5.3 Ảnh hưởng độ ẩm lên sản xuất 28 Gió 28 6.1 Nguyên nhân tạo gió 28 6.2 Các loại gió địa phương 31 6.3 Dông 34 iii 6.4 Gió mùa 35 6.5 Bão Việt Nam 35 Mưa 37 7.1 Ngưng kết khí (các loại mây) 39 7.2 Mưa 39 7.4 Diễn biến mưa theo không gian thời gian 40 7.5 Mưa tình hình lũ lụt Đồng Sơng Cửu Long 40 CHƯƠNG THỦY VĂN 42 Đặc tính vật lý nước 42 1.1 Cấu trúc nước 42 1.2 Mật độ tỷ khối 43 1.3 Nhiệt ẩn bốc nóng chảy 44 1.4 Tính dẫn điện 44 1.5 Độ nhớt Sức căng mặt 44 1.6 Các quy luật chảy tầng, chảy rối 44 Lưu vực sông chu trình thuỷ văn .45 2.1 Hệ thống sơng ngịi 45 2.2 Lưu vực sông 47 2.3 Chu trình thủy .48 2.4 Thuỷ triều 50 Nước đất 56 3.1 Cơ chế xâm nhập nước vào đất 56 3.2 Vị nước ngầm 57 3.3 Sự tác động qua lại nước mặt nước ngầm 58 3.4 Đặc tính lý hóa nước ngầm 59 Kiến tập trạm đo đài khí tượng thủy văn Đồng Tháp 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 iv GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Khí tượng thủy văn Mã mơn học: CNN225 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Có vị trí quan trọng, sở để người học đạt kiến thức khí tượng thủy văn để phục vụ cho cơng việc - Tính chất: Mơn học cung cấp kiến thức tượng khí tượng như: xạ, loại mây, gió, mưa chu trình thuỷ văn lưu vực - Ý nghĩa vai trò mơ đun: Giáo trình giúp cho người học kiến thức khí tượng thủy văn mưa, gió, dơng bảo, thủy triều từ áp dụng khoa học tiến vào sản xuất góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm trồng hiệu kinh tế cao Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Trình bày khái niệm khí quyển, xạ mặt trời, nhiệt độ, độ ẩm, gió, mưa + Trình bày xử lý thông tin từ tin dự báo khí tượng thủy văn vùng + Trình bày đặc tính vật lý nước, Lưu vực sơng chu trình thuỷ văn - Về kỹ năng: + Xác định điều kiện thời tiết, khí hậu + Xác định tình hình thủy văn ảnh hưởng đến trồng + Xác lập cấu vụ mùa giúp cho người học hiểu rõ quản lý tài nguyên thiên nhiên, yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến phát sinh phát triển sâu bệnh hại xạ mặt trời, nhiệt độ, ẩm độ, lượng mưa, gió, bốc hơi, - Về lực tự chủ trách nhiệm: Biết tình hình thủy văn để xây dựng lịch thời vụ cho trồng Có ý thức học tập, rèn luyện nâng cao trình độ chuyên môn Làm việc độc lập làm việc theo nhóm, giải cơng việc, vấn đề phức tạp điều kiện làm việc thay đổi, chịu trách nhiệm cá nhân trách nhiệm nhóm Người học cần tự chủ, động với môn học v Nội dung mô đun: Thời gian (giờ) Kiểm tra Số Tên chương, mục TT Tổng số Chương 1: KHÍ TƯỢNG 14 Khí 1.1 Khái niệm khí 1.2 Phân lớp khí 1.3 Cấu trúc ngang – khối khí chiều thẳng đứng Bức xạ mặt trời 2.1 Một số kiến thức xạ mặt trời 2.2 Các dạng xạ mặt trời 2.3 Bức xạ mặt đất khí 2.4 Cân xạ mặt đất Nhiệt độ 3.1 Nhiệt độ đất 3.2 Nhiệt độ khơng khí Bốc 4.1 Các khái niệm 4.2 Cơ chế bốc 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới bốc 4.4 Quan hệ bốc sản xuất nông nghiệp vi Thực hành, (định kỳ), thí nghiệm, ơn thi Lý thuyết thảo luận, thi kết tập thúc môn học 14 Độ ẩm khơng khí 5.1 Các đặc trưng độ ẩm khơng khí 5.2 Sự thay đổi độ ẩm tương đối theo không gian thời gian 5.3 Ảnh hưởng độ ẩm lên sản xuất Gió 6.1 Nguyên nhân tạo gió 6.2 Các loại gió địa phương 6.3 Giơng 6.4 Gió mùa 6.5 Bão Việt Nam Mưa 7.1 Ngưng kết khí (các loại mây) 7.2 Mưa 7.3 Phân loại mưa 7.4 Diễn biến mưa theo không gian thời gian 7.5 Mưa tình hình lũ lụt Đồng Sông Cửu Long Kiểm tra Chương 2: THUỶ VĂN 13 Đặc tính vật lý nước 1.1 Cấu trúc nước 1.2 Mật độ tỷ khối 1.3 Nhiệt ẩn bốc nóng chảy 1.4 Tính dẫn điện 1.5 Độ nhớt Sức căng mặt vii 13 1.6 Các quy luật chảy tầng, chảy rối Lưu vực sơng chu trình thuỷ văn 2.1 Hệ thống sơng ngịi 2.2 Lưu vực sơng 2.3 Chu trình thủy văn 2.4 Thuỷ triều Nước đất 3.1 Cơ chế xâm nhập nước vào đất 3.2 Vị nước ngầm 3.3 Sự tác động qua lại nước mặt nước ngầm 3.4 Đặc tính lý hóa nước ngầm Kiến tập trạm đo đài khí tượng thủy văn đồng tháp Ôn thi 1 Thi kết thúc môn học 1 Cộng 30 viii 27 CHƯƠNG KHÍ TƯỢNG MH 27-01 Giới thiệu: Khí tượng mơn khoa học địa lý, nghiên cứu điều kiện khí tượng khí hậu khí lớp đất phía trên, điều kiện khí tượng khí hậu có liên quan chặt chẽ với sinh trưởng phát triển đối tượng sản xuất nông nghiệp Khí tượng cịn mơn khoa học có liên quan với mơn khoa học khác như: khí tượng, nơng học, sinh học, cải tạo đất, khí hậu học, sinh thái học, địa lý Thiên nhiên, khí hậu, chế độ nhiệt, chế độ nước đất, thực vật, động vật ni q trình sản xuất nơng nghiệp đối tượng khí tượng nơng nghiệp Giữa chúng mơi trường xung quanh có tác động hữu qua lại với Mục tiêu: - Kiến thức: Trình bày khái niệm khí quyển, xạ mặt trời, nhiệt độ, độ ẩm, gió, mưa - Kỹ năng: Xác định điều kiện thời tiết, khí hậu - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Hiểu tình hình khí hậu để xây dựng lịch thời vụ cho trồng Khí 1.1 Khái niệm khí Bề mặt Trái Đất bao phủ lớp – khơng khí – khí quyển, tham gia vào chuyển động quay Trái Đất Đời sống chủ yếu diễn phần khí Khơng khí khác với nước nén được, mật độ giảm theo chiều cao khí hẳn, khơng có ranh giới rõ rệt Một nửa khí tập trung tầng 5km, ba phần tư tầng 10km, chín phần mười tầng 20km Khơng khí lên cao lỗng, song phát độ cao lớn Hiện tượng cực quang chứng tỏ tồn khí độ cao 1000 km hay Vệ tinh bay độ cao vài nghìn km cịn nằm khí quyển, khơng khí loãng Căn vào tài liệu quan trắc từ vệ tinh ta kết luận khí lan tới độ cao 20 nghìn km với mật độ giảm Ấm độ tương đối, W %, tỷ số sức trường nước với sức trường nước bão hoà % = 100 Độ thiếu bão hoà, d, hiệu số sức trường nước bão hoà sức trường nước a = E - e Đây chi số thường dùng để đánh giá mức độ khơ khơng khí cảnh báo nguy cháy nổ Điểm sương, T nhiệt độ cần có để nước khơng khí đạt trạng thái bão hoà, C 5.2 Sự thay đổi độ ẩm tương đối theo không gian thời gian Sự thay đổi ẩm độ tương đối ngược lại với tiến trình nhiệt độ Nghĩa là, nhiệt độ lớn nhỏ ngược lại Sự biến đổi giải thích mức độ phụ thuộc vào nhiệt độ sức trường nước bão hoà lớn nhiều so với sức trường nước (Hình1.7) W % W w 12-13 Thời gian , ( 30 ' ) Hình 1.7: Sự thay đổi âm độ tương đối ngày đêm Diễn biến ẩm độ tương đối chi phụ thuộc vào ẩm độ tuyệt đối Ví dụ, xét thay đổi theo chiều cao, nghiên cứu chứng minh: từ mặt đất tăng lên đến độ cao 6.000m lệ thuộc chủ yếu vào giảm nhiệt độ khơng khí, từ 6,000m trở lên, nhiệt độ khơng khí giảm mà lại khơng tăng ẩm độ tuyệt đối giảm xuống nhanh trở nên nhỏ 27 Sinh viên lưu ý: vật, kiện bị nhiều yếu tố đồng thời tác động lên Nhiệm vụ ta : phải tìm cho 1, yếu tố quan trọng mà tác động lấn át yếu tố khác Ẩm độ tương đối thay đổi năm dễ nhận Một cách tổng quát, ngược lại tiến trình nhiệt độ khơng khí Tuy nhiên cần bổ sung thêm đặc điểm địa phương vài trường hợp Ví dụ, nửa đầu tháng 4, đồng sơng Cửu Long nóng, nhiệt độ khơng khí cao năm, làm ẩm độ thấp Nhưng nửa cuối tháng nhiệt độ khơng khí đạt trị cao lần năm mà ẩm độ tương đối lại cao lúc mùa mưa 5.3 Ảnh hưởng độ ẩm lên sản xuất Độ ẩm khơng khí số đặc tính quan trọng thời tiết khí hậu, ảnh hưởng lớn đến trồng vật ni Khi độ hụt bão hồ nước lớn, bốc từ bề mặt đất tăng nhanh bốc thoát trồng mạnh lên Khi độ hụt bão hoà d = 40 hPa, nước bốc từ bề mặt đất ẩm tới 60 tấn/(ngày.ha) dẫn tới làm đất khô cạn Độ ẩm khơng khí nhỏ 30% tác động lên xanh thời gian dài làm khô héo cây, làm giảm khả quang hợp làm cho hạt gầy ốm Độ ẩm khơng khí ảnh hưởng lên chất lượng sản phẩm nhiều nông nghiệp Ví dụ: độ ẩm nhỏ làm giảm chất lượng sợi lanh, lại làm tăng chất lượng bột mỳ lúa mỳ Độ ẩm tương đối tăng thúc đẩy phát triển phân bố loại bệnh trồng Độ hụt bão hoà nước giảm làm lúa mỳ chậm chín gây khơ héo hạt Việc bảo quản sản phẩm sau thu hoạch sản phẩm nói chung sau nhà máy phụ thuộc nhiều vào âm độ khơng khí Nó số quan trọng định chất lượng thời hạn sử dụng sản phẩm Trong cân nhiệt động vật nuôi, nhiệt chúng phụ thuộc vào độ ẩm không khí Khi nhiệt độ khơng khí t