Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1: Khí hậu học): Chương 6 – Phan Văn Tân

Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1: Khí hậu học) - Chương 6: Hoàn lưu chung khí quyển và khí hậu. Những nội dung chính trong chương gồm có: Chuyển động của khí quyển và hoàn lưu chung, cân bằng năng lượng của khí quyển, chuyển động khí quyển và sự vận chuyển năng lượng kinh hướng, cân bằng mômen động lượng, các kiểu hoàn lưu qui mô lớn và khí hậu,...

PHẦN 1: KHÍ HẬU HỌC Chương Hồn lưu chung khí khí hậu 6.1 Chuyển động khí hoàn lưu chung Bản đồ phân bố xạ Trái đất nhận (trái) thành phần cân lượng xạ trung bình vĩ hướng (phải) |  Bức xạ mặt trời nhận giảm từ xích đạo cực |  Phát xạ sóng dài (OLR) đạt cực trị vĩ độ cận nhiệt đới |  Bức xạ dương vĩ độ nhiệt đới âm từ vĩ độ 40o 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 Chuyển động khí hoàn lưu chung FIGURE 2.11 Global maps of net incoming radiation Data from CERES 2000–2013 Sự cân lượng đỉnh khí làm cân lại nhờ: •  Vận chuyển nhiệt khí (Hồn lưu khí quyển) •  Vận chuyển nhiệt đại dương (Hồn lưu đại dương) Chuyển động khí hoàn lưu chung 2.9 POLEWARD ENERGY FLUX 2.9 POLEWARD ENERGY FLUX In the lowest curve of Fig 2.12, we see that the annual me tion is positive equatorward of about 40° of latitude and n ward of that latitude As illustrated in Fig 2.13, the energy b climate system involves only the exchange at the top of the the transport through the lateral boundaries of the region in the atmosphere and ocean, and the time rate of change of e the region Energy exchange with the solid earth can be negl FIGURE 2.11 |  Năng lượng xạ dư thừa nhiệt đới phải vận chuyển write the energy balance for the climate system as Global maps of net incoming radiation Data from CERES 2000–2013 vùng vĩ độ cao mà thiếu hụt |  Phương trình cân lượng: time rate of change of the energy content where ∂E ∂Eao = RTOA − ∆Fao ∂t divergence of the horizontal flux net incoming radiation at in the atmosphere ocean of the atmosphere /∂ttheistopthe time rate of change of theandenergy content ao system, RTOA is the net incoming radiation at the top of the Chuyển động khí hồn lưu chung |  Năng lượng dư thừa nhiệt đới vận chuyển hai đầu URE 2.13 Diagram of động the energy balance vertical column of the cl cực nhờ chuyển khí quyểnforvàađại dương m in some latitude interval |  Sự chuyển động gọi hồn lưu chung khí hồn lưu chung đại dương Chuyển động khí hồn lưu chung Hệ thống chuyển động khí tồn cầu hình thành đốt nóng mặt trời không đồng vùng bề mặt trái đất gọi hồn lưu chung khí FIGURE 2.11 Global maps of net incoming radiation Data from CERES 2000–2013 |  Hồn lưu chung khí mơ tả biến gió, nhiệt độ độ ẩm trung bình, biến động chúng biến khác liên quan với hệ thống thời tiết qui mơ lớn |  Hồn lưu chung khí mô cách giải hệ phương trình chuyển động máy tính |  Những mơ hình hoàn lưu chung tạo thành phận mơ hình khí hậu tồn cầu Hồn lưu khí Trái đất khơng quay |  Đối lưu nhiệt tạo nên vịng hồn lưu bán cầu |  Năng lượng vận chuyển từ xích đạo cực |  Hướng gió thịnh hành bề mặt hướng phía xích đạo |  Tại sao? Ảnh hưởng lực Coriolis Bắc bán cầu: Lệch phải Nam bán cầu: Lệch trái Hồn lưu khí •  Nếu trái đất quay chậm có hồn lưu giống (!) •  Chuyển động thực khí 6.2 Cân lượng khí Nhớ lại: |  Cân lượng Trái đất cân lượng mặt trời đến OLR hệ Trái đất – Khí (suy T ~ -18C) |  Cân lượng xạ toàn cầu cân nguồn lượng xạ, phi xạ đến đối tượng hệ Trái đất – Khí (Tại bề mặt, tầng đối lưu, tầng bình lưu, đỉnh khí quyển) |  Cân lượng bề mặt cân tích lũy nhiệt thành phần xạ thuần, hiển nhiệt, ẩn nhiệt phân kỳ ngang lớp bề mặt Cân lượng khí ?? Khí hậu sa mạc Sa mạc Bắc Mỹ Sa mạc Sahara Arập Sa mạc Gobi Sa mạc duyên hải Peru Chile Sa mạc Monte Patagonia Những vùng sa mạc giới Sa mạc châu Úc Khí hậu sa mạc |  Khí hậu khơ, mưa, biến động ngày đêm nhiệt độ lớn, |  |  |  |  biến động mùa nhiệt độ lớn vùng đất khơ cằn vĩ độ trung bình Dải từ khoảng 10-40 độ vĩ hai bán cầu (hoàn lưu Hadley): Sahara Arabian Những vùng có chuyển động giáng biệt lập liên quan với dãy núi (sa mạc Bắc Mỹ nằm vùng khuất gió Cascade, Sierra, dãy núi Rocky; sa mạc Monte Patagonian nằm phía đơng dãy Andes, Nam Mỹ) Các sa mạc duyên hải Peru Chile kết ba nguyên nhân: chuyển động giáng qui mô lớn vùng cận nhiệt đới, chuyển động giáng cục liên quan với dịng gió đơng thổi dãy Andes, nhiệt độ bề mặt biển lạnh nằm kề với sa mạc Các sa mạc Trung Á, sa mạc Gobi, xuất vùng xa biển bị ngăn cách với biển dãy núi lớn Khí hậu sa mạc Thảm thực vật vùng sa mạc 6.5.3 Khí hậu ẩm ướt |  Khí hậu ẩm ướt xuất Giáng thuỷ trung bình tháng tồn cầu nơi có lượng mưa lớn vượt lượng bốc suốt năm |  Khí hậu nhiệt đới ẩm tạo thuận lợi xu hướng tự nhiên hồn lưu khí mang khơng khí nóng ẩm xích đạo |  Các quần đảo nằm dải ITCZ, nơi thích hợp với điều kiện mưa lớn, tất vùng đất nhiệt đới chủ yếu có vùng có khí hậu ẩm ướt gần xích đạo |  Dọc xích đạo có ba vùng mưa Nam Mỹ, Châu Phi Indonesia – Tây Thái Bình dương tương ứng với cực tiểu OLR |  Các vùng mưa lớn di chuyển bắc – nam theo mùa có xu hướng xuất bán cầu mùa hè Khí hậu ẩm ướt |  Khu vực rừng mưa nhiệt đới lớn nằm |  |  |  |  Biến đổi mùa trung bình nhiều năm lượng mưa gió mực 1000hPa Nam Mỹ |  lưu vực Amazon, Nam Mỹ, nơi có lượng mưa lớn 2m/năm Điều kiện thuận lợi cho mưa lớn lưu vực Amazon rộng lớn vị trí xích đạo hướng lưu vực liên quan với gió đơng thịnh hành hồn lưu khí Gió đông bắc mang lượng lớn nước vào lưu vực Amazon từ Đại Tây dương Dịng hướng tây khơng khí ẩm khơng bị cản trở độ dốc thoai thoải lưu vực bị chặn dãy Andes cực tây lưu vực Khi đối lưu khởi tạo lưu vực Amazon, giải phóng ẩn nhiệt điều khiển chuyển động thăng khí quyển, mưa rơi bề mặt tái lập dịng khơng khí ẩm mực thấp đưa vào từ phía đơng Hồn lưu tự nhiên cung cấp lượng mưa lớn cho bề mặt lưu vực tạo dịng chảy lớn cho sơng Amazon, sơng có lưu lượng lớn giới Khí hậu ẩm ướt Rain forest in Amazon Hoàn lưu Walker vùng khí hậu ẩm ướt 6.5.4 Khí hậu nhiệt đới ẩm khí hậu nhiệt đới khơ |  Nhiều vùng nhiệt đới có mùa ẩm ướt mùa khơ dài ngắn khác (nửa phía bắc châu Phi) |  Khí hậu biến đổi từ ẩm ướt gần xích đạo đến khơ cằn 25oN, có đường biên nằm phía nam sa mạc Sahara, khoảng dọc theo vĩ độ 16oN |  Giữa hai thái cực mưa có tính chất mùa với thời kỳ ẩm ướt thời kỳ khô |  Mưa hội tụ mực thấp gắn kết với tuân theo xạ mặt trời nhận bán cầu mùa hè Tính biến động mùa trung bình năm lượng mưa gió 1000 hPa vùng Châu Phi nhiệt đới Các đường đẳng lượng mưa 10, 20, 40, 80, 160, 240 Mm/tháng Khí hậu nhiệt đới ẩm khí hậu nhiệt đới khơ |  Mưa liên quan đến hội tụ mực thấp nhỏ |  |  |  |  |  khơng khí phải quãng đường dài vùng đất khô nóng trở nên hồn tồn khơ đến nơi gió mực thấp hội tụ tạo điều kiện chuyển động thăng Hội tụ gió mực thấp tháng xảy khoảng 7°N phía tây châu Phi gần nguồn ẩm Đại Tây dương tạo lượng mưa lớn Trong tháng hội tụ gió tây Phi mở rộng đến 10°N nơi gió trở nên yếu vùng mưa lớn, sau chúng gia tốc phía tâm áp thấp xa phía bắc Dọc bờ biển phía tây châu Phi, lượng mưa đạt cực đại hai lần năm vào đầu mùa hè cuối mùa thu Hai cực đại liên quan với việc mặt trời qua thiên đỉnh hai lần năm Mưa lớn tất mùa cao nguyên Ethiopia, khoảng10°N đến 40°E Khí hậu nhiệt đới ẩm khí hậu nhiệt đới khơ |  Trong tháng khí áp giảm vùng trung tâm |  |  |  Độ cao vector gió mực 1000hPa |  Sahara gió dọc vĩ tuyến 15°N thổi từ tây nam tới mang khơng khí ẩm đến Sahara, ngược với tháng Vào mùa hè, đốt nóng mặt trời mạnh bề mặt dẫn đến vận chuyển nhiệt vào khơng khí, tạo điều kiện cho chuyển động thăng Chuyển động lên hút khơng khí ẩm, mực thấp từ phía nam có nguồn gốc Vịnh Guinea vùng đất ẩm miền trung châu Phi Kết mưa vùng đất bán sa mạc rìa phía nam sa mạc Sahara xảy mùa hè, đốt nóng xạ mặt trời bề mặt đủ để thúc đẩy chuyển động lên hội tụ mực thấp Vào tháng 7, vùng nhiệt đới tây Sahara, khí áp mực biển thấp hội tụ mực thấp xảy gần 22°N, 5°W Ốc đảo Saharan Ghardaia, Algeria 320N Mực nước ngầm gần bề mặt chỗ trũng nên cọ chà phát triển nhờ tưới Lượng mưa năm vào khoảng 75 mm xung quanh đất cằn cỗi khơng có thực vật Vùng đồng cỏ Sahel Agadez Tanout, Niger, 160N Lượng mưa năm vào khoảng 400 mm Rừng mưa xích đạo vùng biên lưu vực Congo gần Bondo, Zaire, 4oN Lượng mưa năm vào khoảng 1800 mm Dry tropical climate Các vành đai khí hậu The Kưppen Climate Classification A - Moist Tropical Climates are known for their high temperatures year round and for their large amount of year round rain B - Dry Climates are characterized by little rain and a huge daily temperature range Two subgroups, S - semiarid or steppe, and W - arid or desert, are used with the B climates C - In Humid Middle Latitude Climates land/water differences play a large part These climates have warm,dry summers and cool, wet winters D - Continental Climates can be found in the interior regions of large land masses Total precipitation is not very high and seasonal temperatures vary widely E - Cold Climates describe this climate type perfectly These climates are part of areas where permanent ice and tundra are always present Only about four months of the year have above freezing temperatures ... Chuyển động khí mang khoảng 50 W/m2 từ vùng xích đạo mang đến vùng cực khoảng 85 W/m2 •  Sự vận chuyển lượng hướng cực khí tác động khí hậu quan trọng hồn lưu chung khí 6. 3 Chuyển động khí vận chuyển... Khơng khí lạnh cắt qua khơng khí nóng chảy phía nam |  Bình lưu khơng khí lạnh khơi sâu rãnh cao làm cho sâu thêm |  Xáo trộn Bắc -Nam xốy thuận cuối làm tiêu tán sẵn có xốy thuận tan 15/11/10 11:3 4... vực từ 4 0–9 0°N, Nam bán cầu ẩm hội tụ mạnh dải từ 4 0–7 0°S diện áp cao lục địa Nam cực (Antarctica) 6. 3.4 Dòng lượng kinh hướng trung bình theo phương thẳng đứng Các dạng lượng lượng khí tồn cầu