Nông Nghiệp - Khí Tượng Nông Nghiệp phần 1 ppsx

Trng i hc Nụng nghip 1 - Giỏo trỡnh Khớ tng Nụng nghip i Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học nông nghiệp I o0o đoàn văn điếm (chủ biên) giáo trình khí tợng nông nghiệp các tác giả: trần đức hạnh Lê quang vĩnh Nguyễn thanh bình Hà Nội - 2008 Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp ii GIỚI THIỆU GIÁO TRÌNH 1. ðối tượng sử dụng giáo trình: Giáo trình KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP biên soạn nhằm phục vụ cho các chuyên ngành ñào tạo về Chọn giống cây trồng, Nông học, Bảo vệ thực vật, Công nghệ sinh học, Môi trường nông nghiệp, Khoa học ñất, Sư phạm kỹ thuật nông nghiệp… thuộc các trường ðại học Nông nghiệp và Nông - Lâm nghiệp. Giáo trình còn là một tài liệu tham khảo cần thiết ñối với các Học viên cao học, Nghiên cứu sinh, Cán bộ giảng dạy và nghiên cứu trong các lĩnh vực thuộc ngành Nông Lâm. 2. Mục tiêu cuốn giáo trình: Trang bị cho sinh viên kiến thức về thời tiết, khí hậu, biến ñổi khí hậu và tác ñộng của chúng ñối với cây trồng và sâu bệnh ngoài ñồng ruộng, kỹ năng khảo sát và ñánh giá các yếu tố thời tiết, khí hậu, ảnh hưởng của chúng ñối với sinh vật và sản xuất nông nghiệp. 3. Kiến thức trọng tâm của giáo trình: Khái quát về khí tượng nông nghiệp, khí hậu nông nghiệp, phương pháp quan trắc, thu thập số liệu khí tượng, phân tích ñịnh tính, ñịnh lượng các yếu tố khí tượng ảnh hưởng ñến tình hình sinh trưởng, phát triển, năng suất của cây trồng, phát sinh của sâu bệnh và sản xuất nông nghiệp. 4. Phân công biên soạn: Chủ biên và hiệu ñính: PGS.TS. ðoàn Văn ðiếm Trường ðại học nông nghiệp I 1. PGS.TS. ðoàn Văn ðiếm, Trường ðHNN I biên soạn các chương II, IV, VI, VIII, IX, phần mở ñầu và thực tập. 2. PGS. TS. Trần ðức Hạnh, Trường ðHNN I biên soạn các chương X và XI. 3. TS. Lê Quang Vĩnh, Trường ðHNL Huế biên soạn các chương III và VII. 4. ThS. Nguyễn Thanh Bình, ðH Tây Nguyên biên soạn các chương I và V. 5. Những ñiểm mới của giáo trình: Căn cứ vào nhiệm vụ giảng dạy của khối ngành Nông - Lâm ở bậc Ðại học và khung chương trình ñào tạo mới ñưọc Hội ñồng tư vấn Bộ Giáo dục và Ðào tạo thông qua, trên cơ sở cuốn Giáo trình Khí tượng nông nghiệp của trường ÐHNNI xuất bản năm 1997 và các tài liệu trong và ngoài nước cùng nhiều ý kiến ñóng góp của các chuyên gia, giáo trình Khí tượng nông nghiệp lần này ñã cập nhật các kiến thức mới, bổ sung các nội dung phù hợp với mục tiêu ñào tạo của các ngành học. Giáo trình ñã bổ sung thêm các chương về tác ñộng của các yếu tố khí tượng tới sinh vật ( chương VI), thiên tai khí tượng nông nghiệp (chương VII), biến ñổi khí hậu (chương IX) và phần thực tập khí tượng nông nghiệp (phần E). Giáo trình cũng ñã bổ sung nội dung về mối quan hệ giữa khí hậu và sản xuất nông nghiệp (mục I, phần A), Thực trạng và giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên khí hậu ở Việt Nam (mục 1 và 2, chương X). Ngoài ra giáo trình lần này ñã hiệu ñính chuẩn xác nhiều kiến thức, công thức ñịnh lượng và số liệu khí tượng… cung cấp cho bạn ñọc nguồn tài liệu sử dụng trong nghiên cứu khoa học. 6. Hướng dẫn sử dụng Giáo trình: Giáo trình viết cho nhiều chuyên ngành, tùy từng chuyên ngành khi sử dụng có thể chọn lựa các chương chuyên sâu phù hợp ñể giảng dạy cho sinh viên. Nếu sử dụng cho 3 ñơn vị học trình (3 ðVHT), nên giảng lý thuyết 35 tiết (2 ÐVHT) và thực tập 10 tiết (1 ÐVHT). 7. Tài liệu tham khảo khi ñọc Giáo trình: 1. Trần ðức Hạnh, Văn Tất Tuyên, ðoàn Văn ðiếm, Trần Quang Tộ, Giáo trình khí tượng nông nghiệp. NXB Nông nghiệp, H. - 1997 2. Trần ðức Hạnh, ðoàn văn ðiếm, Nguyễn Văn Viết, Lý thuyết về khai thác hợp lý nguồn tài nguyên khí hậu nông nghiệp, Giáo trình Cao học, NXB Nông nghiệp - 1997. 3. Lê Quang Huỳnh và cộng tác viên. Ðánh giá tài nguyên khí hậu nông nghiệp Việt Nam, Báo cáo khoa học ñề tài cấp nhà nước, Mã số 42A-01. Tổng cục KTTV, Hà Nội - 1989. Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp ii CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG GIÁO TRÌNH Viết tắt Tiếng Anh ðọc là A c TS Active Temperature Sum Tích ôn hoạt ñộng ASEAN Association of South-East Asian Nation Các nước ðông Nam Á ATS Average Temperature Sum Tích ôn trung bình BÐKH Climate Change Biến ñổi khí hậu BXMT Solar Radiation Bức xạ mặt trời CF Coriolit Force Lực Coriolit ENSO En Nino - Southern Oscilation En Nino - Dao ñộng Nam bán cầu ETA Actual Evapo-Transpiration Bốc thoát hơi nước thực tế ETS Effective Temperature Sum Tích ôn hữu hiệu EW Evaporation Water Lượng nước bốc hơi FAO Food and Agricultural Organization Tổ chức nông - lương Thế giới F c Centrifugal Force Lực ly tâm GIS Geographic Information System Hệ thống thông tin ñịa lý GMT Greenwich Mean Time Giờ chuẩn kinh tuyến Greenwich ICRAF International Centre for Research in Agroforestry Trung tâm nghiên cứu nông lâm kết hợp Quốc tế IRRI International Rice Research Institute Viện nghiên cứu lúa Quốc tế KA Air Pressure Khí áp Kcr Crop Coefficient Hệ số cây trồng KTNN Agro-Meteorology Khí tượng nông nghiệp KTTV Hydrometeorological Service of Vietnam Khí tượng thủy văn LMU Land Mapping Unit ðơn vị bản ñồ ñất ñai LUT Land Use Type Loại hình sử dụng ñất N,S ,E,W North, South, East, West Hướng gió: Bắc, Nam, ðông, Tây NASA National Aeronautics and Space Administration Cơ quan hàng không và vũ trụ quốc gia (Mỹ) PAR Photosynthesis Active Radiation Bức xạ quang hợp PET Potential Evapo-Transpiration Bốc thoát hơi nước tiềm năng R eff Effective Rainfall Lượng mưa hữu hiệu R tot Total Rainfall Lượng mưa tổng số SCACð Sức chứa ẩm cực ñại SLN NPC Sản lượng nguyên SOI Southern Oscilation Index Chỉ số Dao ñộng Nam bán cầu TCN Before Christ (BC) Trước công nguyên TPHCM Ho Chi Minh City Thành phố Hồ Chí Minh WMO World Meteorological Organization Tổ chức Khí tượng thế giới WR Water Requirement Nhu cầu nước của cây trồng Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp iii DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU STT Tên bảng Trang Bảng 1.1. Khối lượng khí quyển (m) tia sáng ñi qua ứng với ñộ cao mặt trời (h o ) 14 Bảng 1.2. Lượng bức xạ trung bình tháng (cal/cm 2 /tháng) ở vùng Postdum 16 Bảng 1.3. Trị số albedo trên các loại bề mặt (%) 20 Bảng 1.4. Khả năng bức xạ tương ñối của các loại bề mặt khác nhau (δ) 21 Bảng 1.5. ðộ dài bước sóng và năng lượng của thành phần bức xạ mặt trời 24 Bảng 1.6. ðộ dài ngày thiên văn tính theo vĩ ñộ ñịa lý (ñơn vị: giờ, phút) 25 Bảng 1.7. ðộ dài chiếu sáng sinh lý ở các vĩ ñộ khác nhau 25 Bảng 2.1. Nhiệt ñộ không khí khảo sát lúc 7h (0h GMT) ở các ñộ cao tại Hà Nội 29 Bảng 2.2. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ và ẩm ñộ ñến mật ñộ không khí 31 Bảng 2.3. Thành phần không khí khô, không bị ô nhiễm 32 Bảng 2.4. Thành phần các chất khí trong ñất 38 Bảng 2.5. Ảnh hưởng của biện pháp trồng cây che bóng ñối với sâu, bệnh hại cà phê chè Catimor ở huyện Hướng hóa, Quảng trị 39 Bảng 3.1. Nhiệt dung của các chất cấu tạo ñất 41 Bảng 3.2. Nhiệt dung thể tích của một số loại ñất có ñộ ẩm khác nhau 42 Bảng 3.3. Hệ số dẫn nhiệt của một số vật chất cấu tạo ñất 42 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tỷ trọng và ñộ ẩm ñối với hệ số truyền nhiệt ñộ của ñất 43 Bảng 3.5. Biến thiên nhiệt ñộ hàng ngày của một số loại ñất, ñá tại Huế ( o C) 45 Bảng 3.6. Biên ñộ nhiệt ñộ ngày ñêm của ñất trồng chè Phú Hộ - Phú Thọ 47 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của việc làm luống tới nhiệt ñộ ñất 48 Bảng 3.8. Biến thiên nhiệt ñộ ngày theo khoảng cách từ bờ biển 52 Bảng 3.9. Nhiệt ñộ tối cao tuyệt ñối các tháng mùa nóng và năm ( 0 C) 55 Bảng 3.10 Nhiệt ñộ tối thấp tuyệt ñối các tháng mùa lạnh và năm ( 0 C) 56 Bảng 3.11 Tổng nhiệt ñộ trung bình, hoạt ñộng và hữu hiệu của ngô Bioseed 9670 59 Bảng 3.12 Chế ñộ nhiệt và bức xạ các vườn cà phê ở Khe Sanh (Quảng Trị) 59 Bảng 4.1. Cân bằng nước trên trái ñất hàng năm 62 Bảng 4.2. Hệ số tương quan giữa lượng mưa với thời gian sinh trưởng và các yếu tố cấu thành năng suất ngô LVN10 vụ ðông ở ðBSH 82 Bảng 5.1. Cấp gió Beaufort (Theo Quy phạm quan trắc - Tổng cục KTTV 1994) 98 Bảng 6.1. Hiệu suất sử dụng bức xạ mặt trời trong ñiều kiện kỹ thuật tối ưu 106 Bảng 6.2. Bức xạ quang hợp các tháng ở một số nơi 107 Bảng 6.3. Một số chỉ tiêu nhiệt ñộ của cây trồng ( o C) 111 Bảng 6.4. Giới hạn nhiệt ñộ tối thấp sinh vật học ( B 0 C) của cây trồng 112 Bảng 6.5. Nhu cầu nhiệt ñộ ñất của một số hạt giống cây trồng thời kỳ nảy mầm 113 Bảng 6.6. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến tốc ñộ sinh trưởng chiều dài của rễ ngô 113 Bảng 6.7. Tốc ñộ gió trong các lô cà phê có ñai rừng chắn gió ở Khe Sanh 118 Bảng 7.1. Tần số sương muối trung bình ở một số vùng . 121 Bảng 7.2. Quan hệ giữa hệ số C và ñộ ẩm tương ñối của không khí 122 Bảng 7.3. Mức ñộ gió khô nóng ở một số ñịa ñiểm vùng Bắc Trung Bộ 123 Bảng 7.4. Chỉ số khí tượng của các loại hạn không khí 125 Bảng 7.5. Tần suất hạn hán trong mùa khô ở Quảng Ngãi (%) 126 Bảng 7.6. Thiệt hại do lũ lụt gây ra ở miền Trung (Quảng Bình - Bình Thuận) 128 Bảng 7.7. Tần số bão, áp thấp nhiệt ñới ảnh hưởng trực tiếp (*) hay gián tiếp (**) 132 Bảng 8.1. Ngày mặt trời qua thiên ñỉnh ở các vĩ ñộ ñịa lý 135 Bảng 8,2, Ðộ cao mặt trời và ñộ dài ngày ở các vĩ ñộ ñịa lý 136 Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp iv Bảng 8.3. Tổng lượng bức xạ lý thuyết nhận ñược hàng năm ở các vĩ ñộ ñịa lý 136 Bảng 8.4. Một số ñặc trưng thời tiết ở Hà Nội khi có tín phong mùa ñông 137 Bảng 8.5. Một số ñặc trưng của không khí cực ñới thổi về Hà Nội * 137 Bảng 8.6. Một số ñặc trưng của không khí vịnh Bengan trên lãnh thổ Việt Nam * 139 Bảng 8.7 Ðặc trưng khái quát của gió mùa Ðông Nam Á trên lãnh thổ nước ta * 139 Bảng 8.8. So sánh các ñặc trưng khí hậu ở một số ñịa ñiểm vùng nội chí tuyến 141 Bảng 8.9. Các khối không khí, thời kỳ ảnh hưởng và phạm vi tác ñộng 142 Bảng 8.10 Tổng lượng bức xạ mặt trời các tháng ở một số ñịa ñiểm 146 Bảng 8.11 Nhiệt ñộ không khí trung bình các tháng ( 0 C) 148 Bảng 8.12 Biên ñộ trung bình ngày của nhiệt ñộ không khí ( 0 C) 149 Bảng 8.13 Lượng mưa trung bình tháng (mm) 152 Bảng 8.14 Ðộ ẩm không khí tương ñối trung bình ở một số nơi (%) 153 Bảng 8.15 Tần số bão ñộ bộ vào bờ biển Việt Nam (cơn) 154 Bảng 8.16 Các ñặc trưng khí hậu trung bình năm ở một số nơi 155 Bảng 9.1. Sự thay ñổi vĩ ñộ ở một số nơi trong các thời ñại ñịa chất 166 Bảng 9.2. Ngày tan băng các thời kỳ trên các sông, hồ thuộc Bắc Âu 167 Bảng 9.3. Thời gian thu hoạch nho qua các thế kỷ ở Dijion, Pháp 167 Bảng 9.4. Biến ñổi khí hậu từ sau Công nguyên ñến thế kỷ XIX 168 Bảng 9.5. Số lượng các tác nhân ô nhiễm trên toàn thế giới trong năm 1992 170 Bảng 9.6. Thống kê hiện tượng En Nino từ 1949 ñến nay 180 Bảng 9.7. Chuẩn sai nhiệt ñộ trung bình của thập kỷ 1986 - 1995 ( 0 C) 182 Bảng 10.1 Tiềm năng năng suất lúa tính theo các phương pháp khác nhau (tạ/ha) 191 Bảng 10.2 Nhu cầu nước, lượng nước tưới và mức giảm năng suất do nước gây ra 193 Bảng 10.3 Năng suất khoai tây ở các thời vụ có bức xạ quang hợp khác nhau 194 Phần thực tập Bảng I.1. Tần số và tần suất (%) các nhóm nhiệt ñộ 216 Bảng II.1. Phương trình tương quan giữa số giờ nắng và bức xạ quang hợp 221 Bảng III.1. Lập bảng hiệu chính giản ñồ nhiệt ký 226 Bảng IV.1. Bảng tra sức trương hơi nước bão hòa (Emb) và ñiểm sương (τ 0 C) 232 Bảng VI.1. Xác ñịnh tốc ñộ gió theo vòng răng máy Wind-gauge 246 . Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Tiêu ñề Trang Hình 1.1. Sơ ñồ hệ mặt trời - trái ñất 10 Hình 1.2. Phổ bức xạ mặt trời ñi qua khí quyển xuống mặt ñất (Gates, 1965) 13 Hình 1.3. Sơ ñồ ñường ñi của tia sáng trong khí quyển 13 Hình 1.4. ðộ cao mặt trời và ñường ñi của tia sáng trong khí quyển 14 Hình 1.5. Sơ ñồ trực xạ trên bề mặt nằm ngang 15 Hình 1.6. Phân bố trung bình năm của tổng xạ (Kcal/cm 2 /phút) 18 Hình 1.7. Sự phân bố cân bằng bức xạ trên trái ñất (Kcal/cm 2 /phút) 22 Hình 1.8 Quang phổ của bức xạ mặt trời 23 Hình 2.1. Nhiệt ñộ và khí áp trung bình ở các tầng cấu trúc của khí quyển 28 Hình 2.1. Quang hợp của cây thông và nồng ñộ CO 2 trong không khí 36 Hình 3.1. Biến thiên nhiệt ñộ ñất feralit trồng cà phê theo chiều sâu tại Tây Hiếu, Nghệ An (Theo Fritland - 1968) 46 Hình 4.1 Vòng tuần hoàn nước trong tự nhiên 61 Hình 4.2 Vòng tuần hoàn nước trong giới hạn lục ñịa 62 Hình 4.3 Ðồ thị biểu diễn phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hòa vào nhiệt ñộ 64 Hình 4.4 Mây hình thành trên front lạnh 75 Hình 4.5 Mây hình thành trên front nóng 75 Hình 4.6 Mây ti - Ci (Cirrus) 77 Hình 4.7 Mây ti tằng - Cs (Cirro - stratus) 77 Hình 4.8 Mây ti tích - Cc ( Cirro - cumulus) 77 Hình 4.9 Mây trung tằng - As (Alto - stratus) 77 Hình 4.10 Mây trung tích - Ac (Alto - cumulus) 78 Hình 4.11 Mây tằng - St (Stratus) 78 Hình 4.12 Mây tằng tích - Sc (Strato - cumulus) 78 Hình 4.13 Mây vũ tằng - Ns (Nimbo - stratus) 78 Hình 4.14 Mây tích - Cu (Cumulus) 78 Hình 4.15 Mây vũ tích - Cb (Cumulo - nimbus) 78 Hình 5.1 Biến trình khí áp theo ñộ cao 88 Hình 5.2 Khí áp kế thủy ngân 88 Hình 5.3. Sơ ñồ biến ñổi của áp suất khí quyển 88 Hình 5.4 Sơ ñồ chênh lệch bậc khí áp 90 Hình 5.5 Bản ñồ các ñường ñẳng áp trên mực nước biển 91 Hình 5.6 Sơ ñồ giải thích nguyên nhân sinh ra gió 92 Hình 5.7 Sơ ñồ giải thích chênh lệch nhiệt ñộ dẫn ñến chênh lệch khí áp 93 Hình 5.8 Sơ ñồ giải thích lực gradient khí áp 93 Hình 5.9 Tác dụng của lực làm lệch hướng do sự tự quay của trái ñất 94 Hình 5.10 Hướng của lực ma sát và hướng chuyển ñộng của không khí 95 Hình 5.11 Sơ ñồ giải thích lực ly tâm 95 Hình 5.12 Hoa gió xác ñịnh hướng gió 96 Hình 5.13 Xác ñịnh hướng gió bằng góc ñộ 96 Hình 5.14 Sơ ñồ hoàn lưu ñịa cầu 99 Hình 5.15 Sơ ñồ giải thích sự hình thành gió ñất - biển 100 Hình 5.16 Gió núi - thung lũng (ban ngày) 101 Hình 5.17 Sơ ñồ giải thích sự hình thành gió fohn 101 Hình 5.18 Hướng gió trong vùng khí áp cao 103 Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp vi Hình 5.19 Hướng gió trong vùng khí áp thấp 103 Hình 7.1 Ảnh vệ tinh chụp cơn bão Andriu ñổ bộ vào Florida (Mỹ) năm 1992 130 Hình 7.2 Sơ ñồ các dòng không khí và sự phát triển của mây trong vùng bão 131 Hình 7.3 ðường ñi của các cơn bão vào Việt Nam qua các tháng 132 Hình 8.1 Sơ ñồ vị trí trái ñất - mặt trời ngày 22/6 135 Hình 8.2 Bản ñồ phân bố khí áp mặt biển và hoàn lưu khí quyển tháng I (mb) 138 Hình 8.3 Bản ñồ phân bố khí áp mặt biển và hoàn lưu khí quyển tháng VII (mb) 140 Hình 8.4 Bản ñồ ñịa hình Việt Nam 144 Hình 8.5 Toán ñồ suất bảo ñảm ngày bắt ñầu và kết thúc mùa nóng (t 0 > 25 0 C) 147 Hình 8.6 Toán ñồ suất bảo ñảm ngày bắt ñầu và kết thúc mùa lạnh (t < 20 0 C) 151 Hình 9.1 Nêm nhiệt ở Thái Bình Dương trong ñiều kiện bình thường 175 Hình 9.2 Nêm nhiệt ở Thái Bình Dương trong ñiều kiện El Ninô 176 Hình 9.3 Những khu vực chịu tác ñộng mạnh của El Ninô mùa ñông 177 Hình 9.4 Những khu vực chịu tác ñộng mạnh của El Ninô mùa hè 177 Hình 11.1. Mô hình xoáy thuận 198 Hình 11.2 Mô hình xoáy nghịch 198 Hình 11.3. Bản ñồ thời tiết xoáy thuận 199 Hình 11.4. Bản ñồ Synốp 200 Phần thực tập Hình I.1. Sơ ñồ Vườn quan trắc khí tượng 214 Hình I.2. Lều khí tượng 214 Hình II.1 Lux kế EA - 505 - 092 219 Hình II.2. Nhật quang ký 220 Hình II.3. Giản ñồ nhật quang ký 221 Hình III.1. Nhiệt kế thường (A); Bầu nhiệt kế tối cao (B); Vi quản nhiệt kế tối thấp 224 Hình III.2. Giá ñặt nhiệt biểu 225 Hình III.3. Nhiệt ký 225 Hình III.4. Giản ñồ nhiệt ký 225 Hình IV.1. Nhiệt ẩm biểu lều 229 Hình IV.2. Cách buộc vải 229 Hình IV.3. Nhiệt ẩm biểu Assman 230 Hình IV.4. Ẩm kế tóc 231 Hình IV.5. ðồ thị hiệu chính (BKT-9) 231 Hình IV.6. Ẩm ký 231 Hình IV.7. Cấu tạo chi tiết ẩm ký 232 Hình V.1 Vũ kế và ống ño giáng thủy 235 Hình V.2. Vũ lượng ký 236 Hình V.3. Ruột vũ lượng ký 236 Hình V.4. Giản ñồ vũ ký 237 Hình V.5 Ống Piche 239 Hình V.6. Thùng GGI 3000 239 Hình V.7. Ống ño lượng bốc hơi 240 Hình V.8. Thùng ño giáng thủy GGI-3000 240 Hình VI.1. Khí áp kế thủy ngân 243 Hình VI.2. Khí áp kế hộp rỗng 244 Hình VI.3. Nhiệt cao kế 244 Hình VI.4. Máy ño gió Wind-gauge 245 Hình VI.5. Máy ño gió cầm tay 246 Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp vi i Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 1 A. NHỮNG VẤN ðỀ CHUNG CỦA MÔN HỌC 1. MỐI QUAN HỆ GIỮA KHÍ HẬU VÀ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Sản xuất nông nghiệp bị chi phối rất nhiều bởi ñiều kiện ngoại cảnh vì ñối tượng của nó là sinh vật. Trong các yếu tố ngoại cảnh như khí hậu, ñất, nước, con người và sinh vật khác thì khí hậu ñược coi là yếu tố tác ñộng trực tiếp và thường xuyên nhất ñối với sinh vật. Trong thời ñại ngày nay, do những hoạt ñộng công nghiệp ngày càng gia tăng, khí hậu ñang biến ñổi theo chiều hướng bất lợi. Vì vậy, vấn ñề sử dụng hợp lý tài nguyên khí hậu ñang là một thách thức với con người trước mọi hoạt ñộng trong ñó có sản xuất nông nghiệp. ðể hiểu rõ tầm quan trọng vấn ñề sử dụng bền vững tài nguyên khí hậu, chúng ta cần tìm hiểu mối quan hệ giữa khí hậu và sản xuất nông nghiệp. 1.1. Sự phân bố sinh vật trên trái ñất phụ thuộc vào ñiều kiện khí hậu. Như chúng ta ñã biết, trên bề mặt trái ñất ở các vùng khác nhau có những ñặc ñiểm khí hậu khác nhau. Mỗi vùng khí hậu ñược quyết ñịnh do ñiều kiện ñịa lý và vật lý riêng của chúng. Người ta ñã phân biệt các ñới khí hậu với những ñặc ñiểm riêng biệt rõ nét về chế ñộ bức xạ, chế ñộ nhiệt, chế ñộ mưa, ẩm Ngay trong mỗi ñới khí hậu thì tùy thuộc vào ñiều kiện của mỗi nước, mỗi vùng khí hậu, thời tiết khác nhau rất xa Do ñặc ñiểm khí hậu, sinh vật ñược phân bố một cách phù hợp. Các loài sinh vật, ngay cả các giống trong cùng một loài cũng có thể chỉ sinh trưởng, phát triển tốt trong mỗi vùng khí hậu nào ñó. Không phải ngẫu nhiên mà sinh vật chỉ lựa chọn ñiều kiện khí hậu cho riêng mình như vậy. Ngược lại, chính ñiều kiện khí hậu diễn ra hàng ngàn năm nay ñã lựa chọn chủng loại sinh vật phù hợp cho nó. Ngoài ra, sinh vật cũng tìm cách thích nghi dần với ñiều kiện khí hậu mà nó sinh sống. Tuy nhiên, những biến ñổi thất thường của ñiều kiện khí hậu ñã tiêu diệt nhiều cá thể có sức khỏe yếu ñể dần dần lựa chọn ñược những cá thể và chủng loại sinh vật phù hợp nêu trên Kết quả là nhiều loại sinh vật chỉ phân bố hẹp trong những ñiều kiện khí hậu rất riêng mà khó có thể di chuyển sang những vùng khí hậu khác ñược. Theo nhà chọn giống cây trồng người Nga Vavilốp, ngay từ xa xưa trên trái ñất ñã hình thành nhiều Trung tâm khởi nguyên về giống cây trồng ở các vùng khí hậu khác nhau. Theo các nhà khoa học, vùng ðông Nam Á là vùng có khí hậu nhiệt ñới, gió mùa với tài nguyên nhiệt, bức xạ dồi dào, lượng mưa và ñộ ẩm cao ñã hình thành Trung tâm khởi nguyên loài lúa nước (Oryza Sativa). Tương tự như vậy, có rất nhiều cái nôi của những giống cây trồng, vật nuôi ñược gọi là các Trung tâm khởi nguyên như Trung Quốc, Trung Á, ðịa Trung Hải, Trung ðông, Abixini, Trung Mỹ, Nam Mỹ Không phải ngẫu nhiên mà các nền văn minh từ cổ ñại ñến hiện ñại chỉ hình thành và phát triển ở những vùng ñịa lý riêng của nó. Cách ñây 5 - 6 ngàn năm, vùng Cận ðông ñã tồn tại nền văn minh Lưỡng hà rực rỡ, ở Trung Mỹ là nền văn minh Maya , sự phát triển và suy vong của các nền văn minh ñó ñều có bàn tay của khí hậu. Các vùng sa mạc của vùng Cận ðộng rộng lớn ngày nay chính là những khu vực ñất ñai màu mỡ ngày xưa. Xyry trước ñây là một vùng nguyên liệu cung cấp cho Ai Cập nhiều loại gỗ quý và cho La Mã nho và cọ dầu. Hy Lạp xưa kia phồn vinh và nổi tiếng với cảnh quan trù phú, núi xanh và ñồng ruộng phì nhiêu xã hội ñạt tới một trình ñộ văn minh tuyệt ñỉnh. ðây chính là một chặng dừng chân của con ñường tơ lụa từ ðông sang Tây. Ngày nay, vùng này chỉ là một vùng ñịa lý bình thường với những ngọn ñồi trơ trụi, ñất ñai khô cằn ñang sa mạc hóa. Một nguyên nhân quan trọng là sự thay ñổi của khí hậu ở khu vực này trong suốt nhiều thiên niên kỷ qua từ ẩm ướt sang khô hạn. . Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 2 1.2. Khí hậu là yếu tố quyết ñịnh chất lượng nông sản phẩm. Trên thế giới, trong mỗi Quốc gia ñều có những vùng cây trồng ñặc sản. Do ñiều kiện ñất ñai, khí hậu riêng mà thiên nhiên ñã ban tặng, loại cây trồng ñặc sản không những cho phẩm chất ñặc biệt mà năng suất cũng rất cao. Khí hậu là môi trường gắn liền với ñất ñai và liên hệ tới cây trồng. Các yếu tố khí hậu như năng lượng bức xạ mặt trời, nhiệt ñộ, ñộ ẩm không khí, lượng mưa, bốc hơi thường ñược phối hợp tác ñộng khá tinh vi ñối với các loại men sinh học trong các tế bào ñể tổng hợp hay phân giải các chất hữu cơ tạo nên chất lượng nông sản. Bức xạ mặt trời là nguồn cung cấp năng lượng cho quá trình quang hợp, tổng hợp các chất. Nhiệt ñộ, ñộ ẩm và biên ñộ ngày ñêm của chúng trong những trường hợp thuận lợi ñã ñiều chỉnh, gia giảm ñể tổng hợp nên những chất thơm, alcaloid, tanin, vitamine, ñường bột, protein, lipid hay một chất hoạt tính riêng nào ñó. Trong nghệ thuật nấu ăn người dầu bếp ñã từng gia giảm các chất gia vị ñể tạo ra các món ăn nổi tiếng của ñịa phương mình. ðối với khí hậu cũng như người ñầu bếp vậy, nó cần mẫn ñiều chỉnh chút nắng, chút gió, chút sức nóng hay ñộ lạnh ñể có một sản phẩm riêng của nó Còn các loại cây ñặc sản thì tiếp nhận sự gia giảm tác ñộng của các yếu tố khí hậu ñể tạo nên những trái thơm, quả ngọt. Không phải ngẫu nhiên miền núi lại có những loại dược liệu chất lượng cao từ cây trồng, vật nuôi. ðể có sản phẩm hàng hóa, con người ñã tiến hành sản xuất dược liệu ngay ở vùng ñồng bằng khí hậu ôn hòa với năng suất cao nhưng ñã không tạo ra ñược sản phẩm chất lượng cao. Khí hậu khắc nghiệt ñối với chất lượng dược liệu cũng giống như ñặc tính chữa bệnh của dược liệu là “ thuốc ñắng” thì “dã tật”. Ở miền núi, các yếu tố khí hậu thường biến ñộng rất nhiều: ban ngày trời nắng, nóng, ban ñêm trời lạnh; ñộ ẩm không khí lúc cao, lúc thấp. ðặc biệt trong chế ñộ mưa, ẩm thì phân biệt rõ thời kỳ mưa nhiều, thời kỳ mưa ít Chính do hình thành và tích lũy các chất dược hoạt tính trong những ñiều kiện ñó mà cây dược liệu ñã cho chất lượng cao. Ở miền Bắc ñối với cây mía, nông dân ñã tổng kết: “Mía tháng bảy ñường chảy lên ngọn”. Từ tháng bảy âm lịch, khí hậu ở miền Bắc bắt ñầu chuyển sang tiết heo may (ảnh hưởng của trung tâm khí áp cao cận chí tuyến): trời trong xanh, không một gợn mây, ban ngày tròi nắng, ban ñêm se lạnh, ñộ ẩm không khí thấp Từ ñộ tiết Thu sang thì cây cối bước vào thời kỳ tích lũy các chất dinh dưỡng, chất lượng mía và hoa quả ñều tăng lên ñáng kể. Biên ñộ nhiệt ñộ ngày ñêm cao ñã tạo ñiều kiện cho các loại men tổng hợp ñường saccaroza hoạt ñộng tốt còn men hô hấp, phân giải thì hoạt ñộng yếu ñi. Còn một ví dụ nữa về sự chi phối của khí hậu ñối với chất lượng nông sản phẩm. Ở các tỉnh vùng ðồng bằng Bắc Bộ thường biết rất rõ về chất lượng của cơm, gạo lúa vụ mùa. ðặc sản ở một số nơi ñã nổi tiếng về “cơm niêu ñất, thổi gạo mùa”. ðể có thứ cơm ñó người ta thường phải chọn loại gạo hạt trong, không bị bạc bụng, ñó là gạo lúa vụ mùa. Do thời gian làm hạt vào tháng 9, tháng 10 có thời tiết heo may như trên mà chất lượng cơm gạo lúa mùa hơn hẳn so với lúa vụ chiêm, xuân (xét cùng một giống). Lúa vụ chiêm, xuân thì làm hạt vào tháng 4, tháng 5, với thời tiết nhiều mây, nóng nực, biên ñộ nhiệt ñộ ngày ñêm thấp mà ñộ ẩm không khí cao ðó là ñiều kiện thường làm cho cây trồng tích lũy dinh dưỡng kém, hô hấp mạnh. Khi bước tới vườn cây ăn quả, nếu bạn muốn hái một quả thơm ngon thì hãy chọn những quả ở ñầu cành, trên một cây ở giữa vườn nhiều nắng, nhiều gió, không bị che khuất bởi tán của những cây khác. ðó chính là chất lượng mà khí hậu ñã ban tặng bạn. 1.3. Quan hệ giữa khí hậu và ñất ñai Theo các tiêu chuẩn ñành giá ñất ñai của Tổ chức Nông nghiệp, lương thực Quốc tế [...]... ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p - 9 H 1 + H1 H2 + H1 He3 + He3 H2 + e + γ He3 + γ He4 + 2H1 Trong sơ ñ trên: H1 - hyñrô ( prôton); H2 - ñơteri (ñơtron ) ; He3 , He4 là các ñ ng v c a heli; e - electron; γ - b c x gama Xuân phân ( 21/ III) 15 2 10 6 km (5/VII) H chí (22/VI) 14 7 .10 6 Km (3/I) Thu phân (23/IX) ðông chí (22/XII) Hình 1. 1 Sơ ñ H m t tr i - trái ñ... trung bình t m t tr i ñ n trái ñ t vào kho ng 14 9,6 tri u km, kho ng cách này g i là 1 ñơn v thiên văn (ñvtv) Kho ng cách ng n nh t 14 7 tri u km (ngày 3/I) b ng 0,983 ñvtv, kho ng cách dài nh t kho ng 15 2 tri u km (ngày 5/VII ) b ng 1, 017 ñvtv Xem hình 1. 1 • Thành ph n hoá h c c a m t tr i: Hyñrô chi m kho ng 7 0-7 1% v kh i lư ng, hêli t 2 7-2 9% , còn l i t 1- 3 % là các nguyên t n ng hơn như cacbon, ôxy... n thi t làm cho 1 kg nư c (1lít) tăng lên 1oC nhi t ñ nư c t 14 ,5oC ñ n 15 ,5oC 1 Kcal = 10 00 cal M t khác, năng lư ng b c x m t tr i có th chuy n hoá thành nhi t năng và công năng, do v y có th dùng các ñơn v ño năng lư ng ñ làm ñơn v ño cư ng ñ b c x m t tr i M t s ñơn v cơ s ño năng lư ng b c x m t tr i 1 Jun = 0,24 calo 1 watt = 1J/s = 14 ,3 calo 1 B.T.U ( British Thermal Unit) = 2 51, 9 calo ( B.T.U... nhi u ( t 13 08 W/m2 ñ n 13 98 W/m2 , dao ñ ng kho ng 3,5%) Nh ng l n ño g n ñây b ng thi t b ñ t trên v tinh ñ a tĩnh thì h ng s m t tr i là 1, 95 cal/cm2/phút H ng s m t tr i (I0) có th xác ñ nh theo bi u th c sau: r20 I0 = (1) 1, 88 r2 Trong ñó : Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p - 11 r0 là kho ng cách trung bình t trái ñ t ñ n m t tr i (r0 = 14 9.600.000... t Do kh i lư ng c a 4 h t nhân H1 l n hơn kh i lư ng c a 1 h t nhân He3 ð h t kh i lư ng trong ph n ng là cơ ch sinh ra năng lư ng theo công th c Anhxtanh: E = ∆mc2 Năng lư ng t ng h p 4 h t nhân H1 thành 1 h t nhân He3 là E = (4mH - mHe).c2 Trong ñó: ∆m = (4mH - mHe); c = 10 7 Jun N u có 1 g h t nhân H1 chuy n thành He3 thì ∆m = 0,01g và năng lư ng gi i phóng là 10 12 Jun • Công su t b c x m t tr... 2 51, 9 calo ( B.T.U là lư ng nhi t c n thi t làm cho 1 funt nư c nóng lên 1oF) 1 lengli = 1 cal/cm2 1Watt/m2 = 10 microeinsteins/m2/s = 10 0 lux 1 cal/cm2/phút = 69 930 lux 2.2 H ng s m t tr i ( Io) H ng s m t tr i là năng lư ng b c x toàn ph n c a m t tr i truy n th ng góc ñ n di n tích 1 cm2 trong 1 phút kho ng cách trung bình t m t tr i t i trái ñ t (1 ñvtv) T i gi i h n trên c a khí quy n cư ng ñ b... su t l n nh t, trung bình P = 0,75 b i, B ng 1. 1 Kh i lư ng khí quy n (m) tia sáng ñi qua ng v i ñ cao m t tr i (ho) ð cao m t tr i (ho) 90o Kh i lư ng khí 1 quy n (m) 70o 60o 50o 40o 30o 20o 10 o 5o 3o 1o 0o 1, 06 1, 15 1, 30 1, 55 2,00 2,90 5,60 10 ,4 15 ,3 28,9 37,4 2.4 Các d ng b c x m t tr i Căn c vào hư ng truy n b c x , ñ c ñi m c a các tia b c x m t tr i trong khí quy n và m t ñ t, chia b c x m t tr... khí tư ng nông nghi p ñã ñư c b t ñ u t lâu ð c bi t t năm 19 54, Nhà nư c Vi t Nam Dân ch C ng hòa ñã thành l p cơ quan Khí tư ng Qu c gia v i h th ng các ñài tr m nghiên c u khí tư ng Lúc ñ u, nh ng nghiên c u khí tư ng nông nghi p ñư c ti n hành b i các chuyên gia thu c phòng Nghiên c u khí h u Năm Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p - 6 19 60, Ph Th... ñ nh c a Tôn giáo Năm 15 43 nhà thiên văn h c ngư i Ba Lan là Nicolas Copécnic (14 73 - 15 43) ch vài ngày trư c khi ch t ñã ñưa ra “Thuy t Nh t tâm” cho r ng m t tr i là trung tâm c a vũ tr , có 9 hành tinh quay xung quanh m t tr i trong ñó có trái ñ t Thuy t nh t tâm ñã ñ phá quan ñi m sai l m Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p - 4 c a Ptôlêmê và ch... m t có cùng ñ d c thì r t khác nhau khi chúng khác nhau v hư ng, vĩ ñ ñ a lý và th i gian trong năm ð t d c theo hư ng ðông - Tây có cư ng ñ tr c x l n hơn so v i hư ng B c - Nam (b ng 1. 2) Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p - 15 . Ninô mùa hè 17 7 Hình 11 .1. Mô hình xoáy thuận 19 8 Hình 11 .2 Mô hình xoáy nghịch 19 8 Hình 11 .3. Bản ñồ thời tiết xoáy thuận 19 9 Hình 11 .4. Bản ñồ Synốp 200 Phần thực tập Hình I .1. Sơ ñồ Vườn. Ac (Alto - cumulus) 78 Hình 4 .11 Mây tằng - St (Stratus) 78 Hình 4 .12 Mây tằng tích - Sc (Strato - cumulus) 78 Hình 4 .13 Mây vũ tằng - Ns (Nimbo - stratus) 78 Hình 4 .14 Mây tích - Cu (Cumulus). học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 10 H 1 + H 1 H 2 + e + γ H 2 + H 1 He 3 + γ He 3 + He 3 He 4 + 2H 1 Trong sơ ñồ trên: H 1 - hyñrô ( prôton); H 2 -