Khoa Học Bầu Trời - Khí Tượng Môi Trường phần 4 doc

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 62 Tính trung bình trong một năm, từ bề mặt các ñại dương trên thế giới có 448.900km 3 nước vâ từ bề mặt ñất liền có 71.100 km 3 nước bốc hơi vào khí quyển. Cũng trong một năm lượng nước rơi trên ñại dương là 411.600 km 3 và trên ñất liền là 108.400km 3 . Như vậy, trong một năm có 520.000 km 3 nước bốc hơi thì trong một năm cũng có ñúng một lượng giáng thủy như thế rơi xuống bề mặt trái ñất. Như vậy, nước ñã hoàn thành một vòng tuần hoàn khép kín trong khí quyển. Bảng 4.1. Cân bằng nước trên trái ñất hàng năm Nước bổ sung Nước mất ñi Thành phần nước luân chuyển V (km 3 ) L (mm) V (km 3 ) L (mm) Lục ñịa (diện tích 148 628 000 km 2 ) Giáng thuỷ (mưa, tuyết) 108 400 720 Dòng chảy (sông, suối) 37 300 250 Bốc hơi 71 100 470 ðại dương, biển (diện tích 361 455 000 km 2 ) Giáng thuỷ (mưa, tuyết) 411 600 1 140 Dòng chảy (sông, suối) 37 300 100 Bốc hơi 448 900 1 240 Tổng cộng 520 000 520 000 (Nguồn: M.I. Lvotvis - 1964) [Ghi chú: L (mm): bề dày lớp nước quy ñổi; V (km 3 ): thể tích nước] Ngoài vòng tuần hoàn ñó, trên lục ñịa cũng có một vòng tuần hoàn của nước. Hơi nước ñược mang từ ñại dương tới, ngưng kết lại, tạo thành mây và trên lục ñịa có mưa rơi xuống. Một phần của lượng nước ñó lại bốc hơi và có thể là nguồn gốc của lượng mưa. Ngoài ra, mưa trên ñất liền có thể hình thành do sự bốc hơi ñịa phương. Sơ ñồ vòng tuần hoàn của nước trên một khoảng giới hạn của ñất liền ñược trình bày trên hình 4.2. Lượng ẩm ñược ñưa từ ñại dương tới lãnh thổ (A 0 ); một phần của lượng ẩm ñó rơi xuống thành mưa (O 1 ); phần còn lại ñược ñưa ra ngoài giới hạn của lãnh thổ (A 0 - O 1 ); Lượng mưa rơi xuống (O 1 ) sẽ bị bốc hơi. lượng nước bốc hơi (U C ) sẽ hình thành mây. Một phần lượng nước mưa (O 2 ) từ các ñám mây rơi xuống lãnh thổ, phần còn lại hoặc ñược gió mang ñi (A C ) hoặc dòng sông mang ñi (C). A 0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O 1 O 2 U c A 0 - O 1 - - A c - - - - C Hình 4.2. Vòng tuần hoàn nước trong giới hạn lục ñịa 2. ðỘ ẨM KHÔNG KHÍ 2.1. Các ñại lượng vật lý ñặc trưng ñộ ẩm không khí Ðộ ẩm không khí ñược xác ñịnh bằng lượng hơi nước chứa trong không khí. Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 63 a) Áp suất hơi nước (e) (Còn gọi là sức trương hơi nước) là phần áp suất do hơi nước chứa trong không khí gây ra và ñược biểu thị bằng milimet thùy ngân (mmHg) hoặc bằng miliba (mb): 1mb = 10 -3 bar = 10 2 N/m 2 1mb = 3/4 mmHg Trong 1 khối không khí ñóng kín (ví dụ: 1 quả bóng), không khí sẽ gây ra xung quanh một áp suất P. Áp suất P là tổng hợp áp suất thành phần gây ra bởi các chất khí chứa trong khối không khí ñó: P = p 1 + p 2 + p i + + p n (1) Trong ñó: p 1 : áp suất của O 2 , p 2 : áp suất của CO 2 , p i : áp suất hơi nước, p n : áp suất của chất khí thứ n. p i ñược ký hiệu là e. b) Áp suất bão hòa E (mb; mmHg) Ở một nhiệt ñộ nhất ñịnh, áp suất hơi nước ứng với giới hạn tối ña của hơi nước trong không khí gọi là áp suất hơi nước bão hòa hay áp suất cực ñại của hơi nước trong không khí và ñược kí hiệu là E. E ñược tính theo công thức: E = 6,1. t t +242 6,7 10 (2) Trong ñó: 6,1 là áp suất bão hòa ở nhiệt ñộ 0 O C; 7,6 và 242 là các hệ số thực nghiệm; t là nhiệt ñộ không khí. Sự phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hòa vào nhiệt ñộ không khí ñược trình bày trên hình 4.3. c) ðộ ẩm riêng (ρ ρρ ρ) Là lượng hơi nước tính bằng gam chứa trong 1 kg không khí ẩm.(g/kg). 622e ρ = P - 0,378e (g/kg) (3) d) Ðộ ẩm tuyệt ñối (a): Là lượng hơi nước tính bằng gam chứa trong 1m 3 không khí (g/m 3 ). Giữa ñộ ẩm tuyệt ñối và áp suất hơi nước có mối liên hệ ñược biểu diễn bằng công thức: Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 64 Nếu áp suất hơi nước e tính bằng miliba thì: 0,81 a = 1 + αt x e (g/m 3 ) (4) Trong ñó: t là nhiệt ñộ của không khí α là hệ số giãn nở của không khí, α = 0,00366. Nếu áp suất hơi nước e tính bằng milimét thủy ngân thì ta có công thức: 1,06 a = x e (g/m 3 ) (5) 1 + αt 1,06 Tỷ số ≈ 1 1 + αt nên trị số của ñộ ẩm tuyệt ñối a và áp suất hơi nước e (tính bằng milimet thủy ngân) bằng nhau khi nhiệt ñộ không khí là 16,5 0 C. Do ñó, trong thực hành khí tượng, áp suất hơi nước thường ñược gọi là ñộ ẩm tuyệt ñối. Nhưng khi áp suất hơi nước tính bằng miliba thì trị số của nó khác rõ rệt với trị số ñộ ẩm tuyệt ñối. Trường hợp này không gọi áp suất hơi nước là ñộ ẩm tuyệt ñối. Chẳng hạn, ở nhiệt ñộ t = 20 0 C và áp suất hơi nước e = 18mb, ñộ ẩm tuyệt ñối là: 0,81 . 18 a = 1 + 0,00366 . 20 = 13,5 g/m 3 Nếu áp suất hơi nước e = 18 mm Hg, thì 1,06 . 18 a = 1 + 0,00366 . 20 = 17,6 g/m 3 Tuy nhiên, cần chú ý rằng áp suất hơi nước và ñộ ẩm tuyệt ñối không biểu thị chính xác mức ñộ ẩm hay khô của không khí. Bởi vì với cùng một trị số của ñộ ẩm tuyệt ñối, không khí có thể khô hay ẩm tùy theo nhiệt ñó. Vì vậy ñể ñánh giá ñược cụ thể hơn tình trạng ẩm của không khí người ta dùng ñại lượng ñộ ẩm tương ñối. e) Tỷ ẩm (f%): Là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong 1m 3 không khí với trọng lượng không khí khô có cùng thể tích. Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 65 g) Ðộ ẩm tương ñối (r%): L à tỷ số giữa áp suất hơi nước chứa trong không khí và áp suất hơi nước bão hòa ở một nhiệt ñộ ñã cho. e r(%) = E .100 (6) Ðộ ẩm tương ñối cho biết không khí ẩm ñang ở xa hay gần trạng thái bão hòa. Nếu hơi nước ñạt mức bão hòa trong khoảng không gian ñang xét thì áp suất e của hơi nước chứa trong không khí sẽ bằng áp suất E của hơi nước bão hòa ở nhiệt ñộ ñó, và ñộ ẩm tương ñối trong trường hợp này sẽ bằng 100%. h) ðộ thiếu hụt bão hòa (d): Là hiệu số giữa áp suất hơi bão hòa và áp suất của hơi nước trong không khí ở một nhiệt ñộ nhất ñịnh. d = E - e (7) Ðại lượng này biểu thị bằng ñơn vị milimet thủy ngân hoặc miliba. Ðộ thiếu hụt bão hòa chính là lượng hơi nước cần thêm vào không khí ñể có lượng hơi nước hoàn toàn bão hòa trong không khí ở một nhiệt ñộ nhất ñịnh. i) Ðiểm sương τ ττ τ ( 0 C): Là nhiệt ñộ mà tại ñó hơi nước chứa trong không khí ñạt tới trạng thái bão hòa. Ðiểm sương tính bằng ñộ như nhiệt ñộ. Người ta xác ñịnh ñiểm sương bằng bảng tra sự phụ thuộc của áp suất hơi nước bão hòa vào nhiệt ñộ khi ñã biết trị số áp suất hơi nước. Vì ở nhiệt ñộ của ñiểm sương, hơi nước chứa trong không khí trở nên bão hòa nghĩa là e = E, khi ñó t = τ. Trong bảng người ta tìm trị số E = e và nhiệt ñộ ứng với trị số ñó chính là ñiểm sương. Những ñại lượng vật lý ñặc trưng của ñộ ẩm không khí nêu trên ñược ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học và trong thực tiễn. 2.2. Diễn biến của ñộ ẩm không khí a) Những dao ñộng hàng ngày và hàng năm của ñộ ẩm tuyệt ñối Dao ñộng hàng ngày của ñộ ẩm tuyệt ñối của không khl có liên quan mật thiết với sự diễn biến hàng ngày của nhiệt ñộ. Trên mặt biển và ñại dương và cả ở bờ biển, ñộ ẩm tuyệt ñối trong thời gian một ngày ñêm tăng lên khi nhiệt ñộ tăng. Tình trạng này cũng quan sát thấy trên lục ñịa về mùa ñông. Trong những trường hợp vừa nêu, trị số lớn nhất của ñộ ẩm tuyệt ñối xảy ra vào lúc 14 - l5 giờ là thời gian nhiệt ñộ không khí ñạt tới ñiểm cực ñại hàng ngày. Trị số nhỏ nhất của ñộ ẩm tuyệt ñối xảy ra vào trước lúc mặt trời mọc là thời gian nhiệt ñộ không khí giảm xuống ñiểm cực tiểu của ngày. Nếu ñể ý rằng khi nhiệt ñộ tăng lên thì sự bốc hơi cũng tăng lên và do ñó lượng hơi nước chứa trong không khí cũng tăng lên, ta sẽ hiểu rõ ngay vì sao dao ñộng hàng ngày của ñộ ẩm tuyệt ñối lại liên hệ mật thiết với sự diễn biến hàng ngày của nhiệt ñộ không khí. Trên lục ñịa trong mùa nóng, dao ñộng hàng ngày của ñộ ẩm tuyệt ñối không trùng với dạng diễn biến hàng ngày của nhiệt ñộ không khí. Ở ñây, trong một ngày ñêm ñộ ẩm tuyệt ñối có hai cực ñại, vào khoảng 8 - 9 giờ sáng và trước lúc mặt trời lặn. Còn các trị số cực tiểu thì xảy ra trên các vùng lục ñịa vào trước lúc mặt trời mọc và khoảng 14 - l5 giờ. Sở dĩ có tình Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 66 trạng ñộ ẩm tuyệt ñối giảm ñi vào ban ngày nhất là vào buổi trưa là do có sự trao ñổi không khí theo phương thẳng ñứng, nhờ ñó không khí ẩm ở gần mặt ñất ñược ñưa lên cao và không khí khô hơn ñến thế chỗ. Sau 14 - 15 giờ. Sự trao ñổi theo phương thẳng ñứng yếu ñi, ñồng thời nước vẫn tiếp tục bốc hơi vào không khí nên ñộ ẩm tuyệt ñối của không khí trong các lớp dưới thấp bắt ñầu tăng lên và tới trước lúc mặt trời lặn thì ñạt tới ñiểm cực ñại thứ hai trong ngày. Sau khi mặt trời lặn, nhiệt ñộ không khí giảm xuống nhanh chóng do ñó hơi nước ngưng kết lại thành sương hoặc sương mù. Vì nguyên nhân ñó, ñộ ẩm tuyệt ñối sau lúc mặt trời lặn giảm xuống và ñạt tới ñiểm cực tiểu vào trước lúc mặt trời mọc. Dao ñộng hàng năm ñộ ẩm tuyệt ñối của không khí thường trùng với diễn biến hàng năm của nhiệt ñộ. Trong thời gian một năm, trị số lớn nhất của ñộ ẩm tuyệt ñối xảy ra ở Bắc bán cầu vào tháng bảy là tháng nóng nhất; trị số nhỏ nhất xảy ra vào tháng giêng là tháng lạnh nhất trong năm. b) Những dao ñộng hàng ngày và hàng năm của ñộ ẩm tương ñối Dao ñộng hàng ngày của ñộ ẩm tương ñối tỷ lệ nghịch với nhiệt ñộ, khi nhiệt ñộ tăng thì ñộ ẩm tương ñối giảm và khi nhiệt ñộ giảm thì ñộ ẩm tương ñối tăng. Vì khi nhiệt ñộ tăng thì sự bốc hơi tăng lên và do ñó lượng hơi nước nhập vào khí quyển cũng tăng lên, kết quả là ñộ ẩm tuyệt ñối của không khí tăng lên, ñồng thời áp suất hơi nước bão hòa cũng tăng. Nhưng áp suất của hơi bão hòa tăng nhanh hơn so với ñộ ẩm tuyệt ñối, vì vậy tỷ số áp suất hơi nước trên áp suất hơi nước bão hòa (e/E) giảm khi nhiệt ñộ tăng, có nghĩa là ñộ ẩm tương ñối giảm. Khi nhiệt ñộ không khí giảm thì ñộ ẩm tuyệt ñối giảm, nhưng giảm chậm hơn nhiều so với áp suất hơi bão hòa, cho nên khi nhiệt ñộ không khí giảm thì ñộ ẩm tương ñối tăng. Ví dụ: lúc 7 giờ ở 20 0 C áp suất hơi nước thực tế là 18,7 mb, áp suất hơi bão hòa là 23,4 mb thì ñộ ẩm tương ñối là e 18,7 r = E x 100 = 13,4 x 100 = 80% Lúc 13 giờ ở 30 0 C áp suất hơi nước thực tế là 21,2 mb, áp suất bão hòa là 42,04 mb, thì ñộ ẩm tương ñối là: e 21,2 r = E x 100 = 42,04 x 100 = 50% Như vậy, khi nhiệt ñộ tăng từ 20 0 C lên 30 0 C và áp suất hơi nước thực tế tăng từ 18,7 mb lên 21,2 mb, ñộ ẩm tương ñối sẽ giảm từ 80% xuống 50%. Cực tiểu hàng ngày của ñộ ẩm tương ñối xảy ra vào khoảng 13 - 14 giờ là thời gian có cực ñại của nhiệt ñộ không khí. Những trị số cực ñại của ñộ ẩm tương ñối thường quan sát thấy vào ban ñêm hoặc buổi sáng gần thời ñiểm mặt trời mọc là thời gian nhiệt ñộ không khí ñạt tới ñiểm cực tiểu. Chỉ ở các vùng ven biển do ban ngày gió ñưa không khí ẩm từ biển tới, cực ñại của ñộ ẩm tương ñối ñôi khi xảy ra vào buổi trưa tức là ñồng thời với cực ñại của nhiệt ñộ không khí. Dao ñộng hàng năm của ñộ ẩm tương ñối cũng nghịch ñảo với diễn biến hàng năm của nhiệt ñộ không khí. Những trị số cực ñại của ñộ ẩm tương ñối xảy ra vào những tháng lạnh nhất, còn cực tiểu xảy ra vào những tháng nóng nhất. Tại những vùng khí hậu gió mùa, mùa hè gió ẩm thổi từ biển vào nên ñộ ẩm tương ñối ñạt cực ñại. Mùa ñông gió khô thổi từ ñất liền ra nên ñộ ẩm tương ñối ñạt trị số cực tiểu. Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 67 2.3. Sử dụng và ñiều tiết ñộ ẩm không khí Ðộ ẩm không khí là ñại lượng có liên quan ñến nhiều yếu tố khí tượng như mưa, gió, nhiệt ñộ và sự bốc hơi. Trên ñồng ruộng, ñộ ẩm không khí có thể thay ñổi phụ thuộc vào lớp phủ thực vật, mật ñộ, kích thước cây trồng, chế ñộ xen gối và hệ thống tưới tiêu. Nắm ñược mối quan hệ ñó giúp chúng ta ñiều tiết ñộ ẩm không khí nhằm cải thiện chúng phù hợp với yêu cầu của cây trồng. Những biện pháp cải thiện ñộ ẩm không khí: - Trồng các ñai rừng bảo vệ trên cánh ñồng ñể hạn chế tốc ñộ phân tán hơi ẩm. - Xây dựng hệ thống tưới tiêu hoàn chỉnh có tác dụng rất lớn ñối với việc ñiều tiết ñộ ẩm không khí. Bởi vì một phần lượng hơi nước chứa trong không khí là do nước từ ñất, từ thực vật bốc hơi lên. Những cánh ñồng ñược tưới ñầy ñủ, ñộ ẩm không khí cao hơn những cánh ñồng ít ñược tưới. - Diện tích có trồng cây ngắn ngày, cây dài ngày, cây lâm nghiệp ñộ ẩm không khí cao hơn diện tích ñể hoang hóa. Ruộng ñược trồng xen, trồng tăng mật ñộ cây hoặc dùng phương pháp tưới phun mưa ñều có thể làm tăng ñộ ẩm không khí. - Xây dựng các hồ chứa nước sẽ cải thiện chế ñộ ẩm không khí trong phạm vi rộng và hiệu quả cao. Muốn sử dụng yếu tố ñộ ẩm không khí thích hợp cần phải nắm vững diễn biến của ñộ ẩm không khí theo không gian và thời gian. Nắm ñược sự phân bố của ñộ ẩm không khí ở các vùng khác nhau là cơ sở ñể bố trí cây trồng hợp lý. Ví dụ, bông phải ñược trồng ở những vùng ít mưa, ñộ ẩm không khí thấp qua các tháng trong năm. Ngoài ra, nắm vững chế ñộ ẩm có ý nghĩa trong việc bố trí thời vụ, bảo quản sản phẩm, phòng trừ bệnh hại cây trồng và dịch bệnh gia súc. 3. SỰ BỐC HƠI 3.1. Bản chất của quá trình bốc hơi Sự bốc hơi là quá trình nước chuyển từ trạng thái lỏng hoặc rắn sang trạng thái hơi. Lượng nước bốc hơi ño bằng chiều dày của lớp nước bốc hơi (ñơn vị mm). Tốc ñộ bốc hơi là lượng nước bốc hơi trong một ñơn vị thời gian. Bản chất vật lý của quá trình bốc hơi Những phân tử nước lỏng ở trạng thái chuyển ñộng không ngừng, với những tốc ñộ khác nhau và theo những hướng khác nhau, ñó là chuyển ñộng Brao-nơ. Những phân tử ở ngay trên mặt nước lỏng có tốc ñộ lớn nhất ñã thắng ñược những lực kết dinh phân tử và bay ra khỏi nước lỏng vào không gian xung quanh. Nhiệt ñộ càng lên cao, các phân tử nước chuyển ñộng càng nhanh, do ñó số phân tử bay ra càng tăng. Kết quả là nước lỏng chuyển sang trạng thái hơi. Các phân tử hơi nước chuyển ñộng theo các hướng khác nhau và một phần quay trở lại mặt nước. Nếu số lượng các phân từ bay ra khỏi nước lỏng lớn hơn số phân tử trở về mặt nước thì sự bốc hơi ñang thực hiện, lúc này trên bề mặt bốc hơi áp suất hơi nước e nhỏ hơn áp suất hơi nước bão hòa E. Tức là e < E. Trong quá trình lượng hơi nước tăng dần trong không gian trên bề mặt bốc hơi, số phân tử bay ra và số phân tử quay trở về mặt nước trong 1 ñơn vị thời gian có thể bằng nhau. Khi Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 68 ñó một sự cân bằng ñộng ñược thiết lập và sự bốc hơi ngừng lại. Lúc này hơi nước ở trạng thái bão hòa, tức là e = E. Nếu khoảng không gian bên trên bề mặt bốc hơi ñã quá bão hoà hơi nước thì số lượng các phân tử nước trở về nước lỏng lớn hơn số lượng các phân tử bay ra khỏi nước lỏng. Ðó là hiện tượng ngưng kết hơi nước trên bề mặt nước, là quá trình ngược với quá trình bốc hơi. Lúc này : e > E Như vậy, sự bốc hơi xảy ra càng nhanh khi nhiệt ñộ của nước lỏng càng cao. Quá trình bốc hơi làm cho nước lỏng giảm nhiệt ñộ. Muốn cho nước lỏng bốc hơi giữ ñược nhiệt ñộ không ñổi, cần phải truyền cho nó lượng nhiệt từ ngoài vào. Lượng nhiệt ñó gọi là nhiệt hóa hơi. Nhiệt hóa hơi ñược xác ñịnh theo công thức thực nghiệm: L = 597 - 0,6 . t (8) Trong ñó: L là nhiệt hóa hơi tính bằng calo/gam; t là nhiệt ñộ Ở 0 0 C nhiệt hóa hơi của nước thể lỏng L n = 597 cal/g và nhiệt hóa hơi của nước thể rắn (băng) L b = 677 cal/g. Nước thể lỏng chuyển sang thể rắn (ñóng băng) cần 677 - 597 = 80 cal/gam. Vậy nhiệt lượng mà 1 g nước giảm ñi khi bốc hơi gọi là nhiệt hóa hơi. 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng và diễn biến sự bốc hơi a) Các yếu tố ảnh hưởng ñến bốc hơi từ mặt nước: Sự bốc hơi là một hiện tượng phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nhưng trước tiên là phụ thuộc vào nhiệt ñộ không khí và tốc ñộ gió. Khi nhiệt ñộ không khí tăng thì hơi nước chứa trong không khí càng xa trạng thái bão hòa, ñộ thiếu hụt ẩm trở nên lớn hơn, vì vậy bốc hơi mạnh lên. Gió ñưa hơi nước hình thành từ mặt nước, mặt ñất ẩm và lớp phủ thực vật ñi nơi khác. Gió làm tăng cường sự trao ñổi theo phương nằm ngang của không khí và hơi nước chứa trong không khí, do ñó thuận lợi cho sự bốc hơi. Ðộ ẩm của không khí càng nhỏ, thì ñộ thiếu hụt bão hòa càng lớn, do ñó tốc ñộ bốc hơi càng tăng. Áp suất khí quyển tăng thì sự bốc hơi giảm một cách tỷ lệ. Tốc ñộ bốc hơi phụ thuộc vào các ñiều kiện khí tượng, ñược biểu diễn bằng công thức Ðan-tông (Dalton): E - e W = A. P (9) Trong ñó: W- tốc ñộ bốc hơi (g/cm 2 /s); A- hệ số phụ thuộc tốc ñộ gió; E- áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt ñộ bề mặt bốc hơi; e - áp suất thực tế của hơi nước trên bề mặt bốc hơi; P- áp suất khí quyển. Ngoài những ñiều kiện khí tượng, sự bốc hơi còn phụ thuộc vào ñặc ñiểm vật lý của vật thể bốc hơi như: Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 69 - Trạng thái: nước ở thể lỏng bốc hơi mạnh hơn nước ở thể rắn (do lực kết dính phân tử khác nhau). - Hình dạng mặt ngoài: diện tích mặt ngoài lớn bốc hơi sẽ nhanh và ngược lại. - Nhiệt ñộ vật bốc hơi: nhiệt ñộ vật bốc hơi càng cao bốc hơi càng nhanh, vì ñộng năng phân tử lớn. - Phụ thuộc vào tạp chất chứa trong nước: nước có nhiều tạp chất sẽ làm giảm diện tích bề mặt bốc hơi, do ñó bốc hơi chậm. Nước biển bốc hơi chậm hơn nước tinh khiết. b) Các yếu tố ảnh hưởng ñến sự bốc hơi từ ñất Ngoài ñiều kiện khí tượng, sự bốc hơi từ mặt ñất còn phụ thuộc vào tính chất vật lý của ñất, trạng thái mặt ñất, ñịa hình, v.v Kết quả các công trình nghiên cứu cho thấy: - Ðất cát khô bốc hơi nhanh hơn ñất giàu mùn, ñất sét. Ðất càng ẩm bốc hơi càng nhiều. - Trạng thái mặt ñất có ảnh hưởng lớn tới lượng bốc bơi. Mặt ñất gồ ghề bốc hơi nhiều hơn mặt ñất bằng phẳng. Nơi ñất cao bốc hơi mạnh hơn nơi ñất thấp, ñất lõm. - Mặt ñất màu sẫm bốc hơi mạnh hơn mặt ñất màu sáng. - Ðất có kết cấu cục bốc hơi mạnh hơn ñất có kết cấu ñoàn lạp. - Ðất có mực nước ngầm càng cao bốc hơi càng mạnh. c) Các yếu tố ảnh hưởng ñến bốc hơi từ thực vật Lớp phủ thực vật cũng có ảnh hướng lớn ñến cường ñộ bốc hơi. Khi có lớp phủ thực vật thì bốc hơi trực tiếp từ mặt ñất bị yếu ñi nhiều. Sở dĩ như vậy vì thực vật che phủ, mặt ñất ít bị tia mặt trời ñốt nóng. Lớp phủ thực vật làm ñộ ẩm không khí tăng lên, làm giảm tốc ñộ gió và sự trao ñổi loạn lưu của không khí ở gần mặt ñất. Tất cả những nguyên nhân ñó làm tốc ñộ bốc hơi giảm. Nhưng cần chú ý rằng bản thân thực vật có thể thoát hơi từ mặt lá rất nhiều nước mà rễ ñã hút ñược từ trong ñất do diện tích lá cao. Cho nên mặt ñất có lớp phủ thực vật sẽ bốc hơi nhiều hơn mặt ñất không có phủ thực vật. Quá trình bốc hơi từ thực vật là một quá trình sinh lý, khác với sự bốc hơi vật lý từ nước hoặc từ ñất. Như mọi người ñều biết, phần lớn lượng nước hút ñược trong ñất cây dùng vào việc bốc hơi qua lá. Một cây ngô trong thời kỳ sinh trưởng của nó cần hút từ trong ñất 200 - 250 lít nước, nhưng chỉ có 1 - 2% lượng nước ñó trực tiếp dùng ñể tạo ra chất hữu cơ, phần còn lại bị bốc hơi hết. Một hecta lúa mì bốc hơi tới 300 tấn nước một vụ. Lượng nước tiêu hao ñể cây hình thành một ñơn vị chất khô gọi là hệ số thoát hơi nước của cây: Lượng nước thoát hơi (g) Hệ số thoát hơi = Lượng chất khô tạo nên (g) (10) Hệ số thoát hơi nước của một số cây trồng như sau: Lúa 500 - 800 Ðậu 200 - 400 Khoai tây 300 - 600 Ngô 250 - 300 Bông 300 - 600 Cây gỗ 400 - 600 Hệ số thoát hơi có thể thay ñổi theo ñiều kiện khí hậu, thổ nhưỡng. Cùng một loài cây, trong ñiều kiện khí hậu ẩm ướt, hệ số thoát bơi nhỏ hơn ở những nơi khô ráo. Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 70 d) Diễn biến hàng ngày và hàng năm của tốc ñộ bốc hơi + Diễn biến hàng ngày của tốc ñộ bốc hơi phần nhiều ñồng biến với diễn biến hàng ngày của nhiệt ñộ. Ðộ bốc hơi lớn nhất thường thấy vào những buổi trưa và nhỏ nhất vào trước khi mặt trời mọc. Vì nhiệt ñộ tăng thì áp suất hơi nước bão hòa cũng tăng, do ñó ñộ thiếu hụt bão hòa mà sự bốc hơi phụ thuộc vào ñó cũng tăng. Diễn biến hàng ngày của gió cũng ảnh hưởng ñến tốc ñộ bốc hơi theo chiều hướng tương tự như vậy: Ban ngày tốc ñộ của gió tăng lên, sự trao ñổi loạn lưu cũng tăng, tạo ra những ñiều kiện thuận lợi cho sự tăng tốc ñộ bốc hơi. Ban ñêm sự trao ñổi loạn lưu giảm ñi, không khí ở gần sát mặt ñất trở nên gần bão hòa, sự bốc hơi giảm xuống rất mạnh, hoặc bị ngừng hẳn. + Trong mùa hè, diễn biến hàng ngày của tốc ñộ bốc hơi biểu hiện rõ rệt hơn mùa ñông. Nhiệt ñộ ảnh hưởng rất lớn ñến diễn biến hàng năm của tốc ñộ bốc hơi. Cho nên ñộ bốc hơi lớn nhất thường xảy ra vào tháng 6, tháng 7, ñôi khi vào tháng 5. Còn ñộ bốc hơi nhỏ nhất thì xảy ra vào tháng 12 hoặc tháng 1. 3.3. Các phương pháp xác ñịnh lượng bốc hơi trong tự nhiên ðể xác ñịnh lượng bốc hơi trong tự nhiên người ta có thể dùng máy và các dụng cụ ño bốc hơi (Xem ở phần thực tập). Dưới ñây chúng tôi xin giới thiệu một số phương pháp xác ñịnh lượng bốc hơi. a) Phương pháp thực nghiệm + Công thức Maietikhômirôp: W = (E - e) . (15 + 3u) (11) Trong ñó: W- lượng nước bốc hơi trong tháng (mm/tháng); E- áp suất hơi nước bão hòa ứng với nhiệt ñộ trung bình tháng (mmHg/tháng). e - áp suất hơi nước thực tế ứng với nhiệt ñộ trung bình tháng (mmHg/tháng). u- tốc ñộ trung bình tháng của gió tính ra m/s ở ñộ cao 8 - 10m. + Công thức Pôliacôp: W = 18,6 (1 + 0,2 U) d 2/3 (12) W- lượng bốc hơi trong tháng (mm/tháng); U- tốc ñộ gió trung bình tháng (m/s/tháng); d- ñộ thiếu bụt bão hòa trung bình tháng (mmHg/tháng) + Công thức Ðavit: W= 0,5.d (13) W- lượng bốc hơi trong ngày (mm/ngày); d- ñộ thiếu hụt bão hòa trung bình ngày (mmHg/ngày). b) Phương pháp cân bằng nhiệt Phương pháp này căn cứ vào nguyên lý cân bằng nhiệt của mặt ñệm (ñất, nước, cỏ ), dựa vào các thông số khác nhau trong phương trình ñể xác ñịnh lượng nước bốc hơi. Phương trình cần bằng nhiệt mặt ñệm: Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 71 B = LW + V + P + Q (14) Trong ñó: B - trị số cân bằng nhiệt (Kcal). LW - tổng lượng nhiệt bốc hơi (Kcal) L - nhiệt hóa hơi (Kcal/m 3 ). W - là lượng nước bốc hơi (m 3 ). V - thông lượng nhiệt trao ñổi với không khí (Kcal). P - lượng nhiệt truyền xuống ñất (Kcal). Q - lượng nhiệt tích lũy ở mặt ñệm (Kcal). c) Phương pháp cân bằng nước Phương trình cân bằng nước trong tự nhiên. R - W - Y = 0 (15) W = R - Y Trong ñó: R - Tổng lượng mưa năm (m 3 ); W - lượng bốc hơi tổng cộng trên diện tích lưu vực (m 3 ); Y - dòng chảy (xác ñịnh qua lưu lượng nước sông - m 3 ). d) Phương pháp khuếch tán Ðây là phương pháp do Buñưkô ñề xuất: S 1 - S 2 W = K.ρ. Z 1 (g/cm 2 /s) (16) ln Z 2 Trong ñó: W - cường ñộ bốc hơi (g/cm 2 /s). (tức là lượng nước bốc hơi trên 1 ñơn vị diện tích trong 1 ñơn vị thời gian) K - hệ số trao ñổi do chuyển ñộng loạn lưu của không khí; ρ - mật ñộ không khí; (S 1 - S 2 ) - chênh lệch ñộ ẩm riêng tại các ñộ cao Z 1 và Z 2 (g/kg) 3.4. Quan hệ giữa sự bốc hơi và sản xuất nông nghiệp a) Vai trò của sự thoát hơi trong ñời sống thực vật - Thoát hơi nước là ñộng lực chủ yếu cho quá trình hút và vận chuyển nước của thực vật, là nguyên nhân sinh ra dòng nước trong cây, nhờ ñó muối khoáng có thể từ môi trường ngoài thâm nhập vào cơ thể thực vật thông qua bộ rễ một cách dễ dàng. - Thoát hơi nước duy trì ñược ñộ bão hoà nước trong các tổ chức mô của thực vật, duy trì hoạt ñộng bình thường của nguyên sinh chất. [...]... cumulus) Hình 4. 9 Mây trung t ng - As (Alto - stratus) 77 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p - Hình 4. 10 Mây trung tích - Ac (Alto - cumulus) Hình 4. 11 Mây t ng - St (Stratus) Hình 4. 12 Mây t ng tích - Sc (Strato - cumulus) Hình 4. 13 Mây vũ t ng - Ns (Nimbo - stratus) Hình 4. 14 Mây tích - Cu (Cumulus) Hình 4. 15 Mây vũ tích - Cb (Cumulo - nimbus) 78 Trư... ñông B ng 4. 2 H s tương quan gi a lư ng mưa v i th i gian sinh trư ng và các y u t c u thành năng su t ngô LVN10 v ðông ð ng b ng sông H ng STT Giai ño n sinh trư ng Y u t c u thành năng su tt Th i gian sinh trư ng P1000 h t(gr) Hàng h t/b p S h t/hàng (Ngày) 1 Gieo - 3lá (A) 0,528 -0 ,3 14 -0 ,3 74 0,573 2 3 lá - 10 lá (B) 0,817 -0 ,536 -0 ,902 -0 ,635 3 10 lá - tr c -0 ,878 0, 643 0,861 0,727 4 Tr c - thu ho... mưa): - Mưa vài nơi: s tr m có mưa ≤ 1/3 t ng s tr m ño mưa khu v c - Mưa r i rác: s tr m có mưa t 1/3 - 1/2 t ng s tr m ño mưa khu v c - Mưa nhi u nơi: s tr m có mưa > 1/2 t ng s tr m ño mưa khu v c Quy ñ nh v lư ng mưa: - Mưa không ñáng k : Lư ng mưa t 0,0 - 0,5 mm/ngày - Mưa nh : Lư ng mưa t 0,5 - 10,0 mm/ngày - Mưa v a: Lư ng mưa t 10,0 - 50,0 mm/ngày - Mưa to: Lư ng mưa t 50,0 - 100,0 mm/ngày - Mưa... trái núi - Mây vũ tích (Cumulo-nimbus - Cb) Kh i mây màu tr ng r t l n, có chân màu xám th m Mây vũ tích là s ti p t c phát tri n c a mây tích Cu Mây vũ tích có hình d ng như qu núi ho c ng n tháp, ph n trên ñ nh mây có ki n trúc tơ s i chân mây Cb thư ng quan sát th y màn mưa (Virga) Hình 4. 6: Mây ti - Ci (Cirrus) Hình 4. 7 Mây ti t ng - Cs (Cirro - stratus) Hình 4. 8 Mây ti tích - Cc ( Cirro - cumulus)... ñư c trong các trư ng h p sau: - M t ñ t và các l p không khí sát m t ñ t l nh ñi vì b b c x nhi t v ban ñêm - S ti p xúc c a không khí nóng v i m t ñ t ho c m t nư c l nh - S xáo tr n c a các kh i không khí ñã bão hòa ho c g n tr ng thái bão hòa có nhi t ñ khác nhau - Do b c lên cao khí áp gi m, không khí giãn n th tích d n t i nhi t ñ b gi m xu ng - Do 2 kh i không khí có ñ c tính nhi t, m khác nhau... hình: Cool air: không khí l nh; warm air: không khí nóng.) - Trên b m t kh i không khí l nh ti p xúc v i kh i không khí nóng khi có front l nh mây cũng ñư c hình thành - Ngoài các nguyên nhân trên, nguyên nhân hình thành mây còn do chuy n ñ ng d ng sóng c a không khí trong khí quy n, quá trình chuy n ñ ng lo n lưu (chuy n ñ ng không theo phương nh t ñ nh) c a không khí, do kh i không khí b nâng lên b i... nh, mây hình thành do k t qu c a l p không khí ch a nhi u hơi nư c và b i b c x m t nhi t (thư ng là mây t ng - St) - K t qu trư t lên c a kh i không khí trên b m t front nóng Thư ng khi không khí nóng chuy n ñ ng trư t lên b m t ti p xúc d c c a kh i không khí l nh ñã sinh ra nhi u lo i mây như NS, AS, CS, Ci Hình 4. 4 Mây hình thành trên front l nh Hình 4. 5 Mây hình thành trên front nóng ( Nghĩa... hi u c a th i ti t x u - Mây t ng (Stratus - St): L p mây ñ ng nh t, màu xanh ho c màu vàng, gi ng như sương mù, t trên mây có th có mưa phùn rơi xu ng Mây t ng che ph h u kh p c b u tr i, ñôi khi phân b thành t ng ñám, tơi t - Mây t ng tích (Strato-cumulus - Sc) H p b i nh ng ph n t mây khá l n, ñám mây có d ng hình n m, hình sóng ho c hình lu ng - Mây vũ t ng (Nimbo-stratus - Ns) Là lo i mây màu... ng - Do 2 kh i không khí có ñ c tính nhi t, m khác nhau ti p xúc v i nhau trên b m t front (Hình 4. 4 Front l nh và hình 4. 5 front nóng) 72 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p - b) H t nhân ngưng k t: Ði u ki n th hai ñ hơi nư c ngưng k t ñư c là trong không khí c n có nh ng h t nhân ngưng k t Ðóng vai trò c a h t nhân ngưng k t có th là nh ng h t ñ t,... nư c mao d n và nư c t do trong ñ t Ð m bão hòa là ñ m khi ñ t no nư c, nư c chi m h u h t khe h (còn 5 - 8% không khí) ñ m này, nh ng cây màu ch u nư c kém d b héo rũ và ch t vì thi u không khí d) Ð m tuy t ñ i: 84 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p - . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - O 1 O 2 U c A 0 - O 1 - - A c - - - - C Hình 4. 2. Vòng tuần hoàn nước trong giới hạn lục ñịa 2. ðỘ ẨM KHÔNG KHÍ 2.1 phần lượng nước mưa (O 2 ) từ các ñám mây rơi xuống lãnh thổ, phần còn lại hoặc ñược gió mang ñi (A C ) hoặc dòng sông mang ñi (C). A 0 - - - - - - - - - - - - - - - - -. Hình 4. 8. Mây ti tích - Cc ( Cirro - cumulus) Hình 4. 9. Mây trung tằng - As (Alto - stratus) Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Giáo trình Khí tượng Nông nghiệp 78 Hình 4. 10. Mây