Hải dương học đại cương - Chương 5 pps

Bҧng 4.2. Các dүn liӋu vӅ qui mô không gian - thӡi gian cӫa các dҥng rӕi chính Qui mô không gian (m) Rӕi Qui mô thӡi gian Ngang Thҷng ÿӭng Qui mô lӟnTӯ vài chөc ngày ÿӃn vài tháng 65 1010  32 1010  Qui mô vӯaTӯ vài giӡ ÿӃn vài ngày 54 1010  2 1010  Qui mô nhӓ Tӯ phҫn cӫa giây ÿӃn vài chөc phút 32 1010  1010 1   HiӋn nay nhұn thҩy có mӝt sӕ cѫ chӃ chӫ yӃu phát sinh rӕi trong ÿҥi dѭѫng. 1. Bҩt әn ÿӏnh và ÿә vӥ sóng gió trên mһt ÿҥi dѭѫng, gây nên bӣi tác ÿӝng ÿӝng lӵc cӫa khí quyӇn. Rõ ràng ÿây là cѫ chӃ mҥnh mӁ nhҩt phát sinh rӕi ӣ lӟp trên cӫa ÿҥi dѭѫng, vì sóng gió diӉn ra khҳp nѫi trong ÿҥi dѭѫng. 2. Bҩt әn ÿӏnh graÿien thҷng ÿӭng cӫa tӕc ÿӝ trong các dòng chҧy trôi do gió tác ÿӝng trӵc tiӃp trên mһt gây nên và bao trùm lӟp trên cӫa ÿҥi dѭѫng. Bҩt әn ÿӏnh ÿӝng lӵc ÿѭӧc qui ÿӏnh bӣi chӍ tiêu Reinolds , trong ÿó. cr ReRe ! 0002Re | cr 3. Bҩt әn ÿӏnh cӫa sóng nӝi và sӵÿә vӥ cӫa nó - diӉn ra khҳp nѫi và có lӁ là cѫ chӃ chӫ yӃu phát sinh rӕi quy mô nhӓ bên trong bӅ dày cӫa ÿҥi dѭѫng. 4. Bҩt әn ÿӏnh thӫy ÿӝng lӵc cӫa các dòng chҧy phѭѫng ngang không dӯng qui mô vӯa, chӫ yӃu do các dao ÿӝng triӅu và quán tính (vӟi qui mô hàng chөc km) gây nên. 5. Bҩt әn ÿӏnh graÿien thҷng ÿӭng cӫa vұ n tӕc trong các dòng chҧy ÿҥi dѭѫng qui mô lӟn phân tҫng. ChӍ biӇu lӝӣ mӝt sӕ vùng, vì vұy chӫ yӃu mang tính khu vӵc. 6. Ĉӕi lѭu trong các lӟp phân tҫng mұt ÿӝ không әn ÿӏnh gây bӣi sӵ nguӝi lҥnh mһt ÿҥi dѭѫng trong mùa lҥnh và trong tăng ÿӝ muӕi ӣ lӟp mһt trong thӡi kì bӕc hѫi mҥnh. mӝt sӕ trѭӡng hӧp - do 7. Bҩt әn ÿӏnh graÿien thҷng ÿӭng cӫa vұn tӕc dòng chҧy ӣ lӟp biên sát ÿáy. Vai trò cӫa nguӗn phát sinh rӕi này tѭѫng ÿӕi nhӓ, ÿһc biӋt so vӟi lӟp trên cӫa ÿҥi dѭѫng. Dѭӟi góc ÿӝ phát sinh rӕi, ÿҥi dѭѫng ÿѭӧc phân chia thành ba lӟp: a) lӟp xáo trӝn bên trên, nѫi ÿây quá trình ÿә nhào sóng mһt giӳ vai trò chính phát sinh rӕi; b) BӅ dày chính cӫa ÿҥi dѭѫng, ӣÿây sӵ bҩt әn ÿӏnh c ӫa sóng nӝi góp phҫn chính; c) Lӟp biên sát ÿáy, trong ÿó phҫn ÿóng góp cho rӕi chӫ yӃu tӯ sӵ bҩt әn ÿӏnh cӫa các sóng triӅu và các dòng chҧy ÿҥi dѭѫng. Chѭѫng 5 Trao ÿәi nhiӋt và nѭӟc trong hӋ thӕng ÿҥi dѭѫng - khí quyӇn 5.1. Ĉһc trѭng chung các quá trình tѭѫng tác cӫa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn Tѭѫng tác cӫa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn - ÿó là mӝt quá trình rҩt phӭc tҥp, là biӇu hiӋn cӫa nhiӅu cѫ chӃ qui mô khác nhau phân bӕ lҥi nhiӋt, hѫi nѭӟc, ÿӝng năng, các chҩt khí và muӕi, kӃt quҧ làm cho các ÿһc trѭng lý - hóa cӫa ÿҥi dѭѫng thích nghi (phù hӧp) vӟi nhau. Sӵ tѭѫng tác cӫa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn ÿѭӧc quyӃt ÿӏnh không phҧi chӍ là do diӋn tích bӅ mһt tiӃp xúc trӵc tiӃp to lӟn giӳ a ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn, mà còn do nhӳng ÿһc ÿiӇm cҩu tҥo cӫa chúng (cҩu tҥo nhiӋt, mұt ÿӝ, ÿӝng hӑc, hóa hӑc v.v ) tҥo ra nhӳng graÿien lӟn tҥi biên phân cách hai môi 195 196 trѭӡ các khӕi không khí. Dѭӟi ÿây sӁ xem xét tӍ hӋ thӕng phân chia ba dҧi không gian - thӡi gian ÿѭӧc sӱ dөng mô vӯa); ng . Trên cѫ sӣ nhӳng ÿiӅu vӯa nói có thӇ phân chia nhӳng dҥng (kiӇu) tѭѫng tác sau ÿây: tѭѫng tác nhiӋt (năng lѭӧng), tѭѫng tác thӫy văn (nѭӟc và hѫi nѭӟc), ÿӝng lӵc, muӕi và khí. Mӛi dҥng tѭѫng tác có nhӳng qui luұt ÿһc thù cӫa mình, song t ҩt cҧ chúng liên quan vӟi nhau và hình thành mӝt hӋ thӕng thӕng nhҩt các vòng tuҫn hoàn (chu trình) hành tinh: chu trình nhiӋt, nѭӟc và các tính chҩt khác. Các chu trình hành tinh cӫa nhiӋt và nѭӟc ÿһc biӋt liê n hӋ mұt thiӃt vӟi nhau. Vҩn ÿӅ là ӣ chӛ sӵ bӕc hѫi không chӍ qui ÿӏnh lѭӧng nѭӟc tham gia vào chu trình hành tinh, mà còn quyӃt ÿӏnh sӵ chi phí phҫn chӫ yӃu năng lѭӧng mһt trӡi do mһt Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi hҩ p thө ÿѭӧc. Ĉӗng thӡi sӵ tӓa nhiӋt trong khí quyӇn trong khi ngѭng tөҭm là mӝt nhân tӕ năng lѭӧng quan trӑng cӫa hoàn lѭu mӍ hѫn vӅ tӯng dҥng tѭѫng tác. Các quá trình tѭѫng tác cӫa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn có dҧi phә không gian - thӡi gian liên tөc: tҥi vùng tҫn thҩp cӫa phә này ngѭӡi ta nhұn thҩy có nhӳng quá trình bao trùm toàn Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi và kéo dài nhiӅu thұp niên và nhiӅu th Ӄ kӍ, còn tҥi vùng tҫn cao - nhӳng quá trình chӍ ÿѭӧc ÿo bҵng phҫn cӫa xăn gtimét và tӗn tҥi vài phҫn giây. Vì lí do ÿó cҫn phҧi phân loҥi các quá trình tѭѫng tác ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn theo qui mô không gian - thӡi gian. HiӋn nay, rӝng rãi nhҩt: a) Tѭѫng tác qui mô nhӓ (vi mô, ÿӏa phѭѫng); b) Tѭѫng tác qui mô trung bình (qui c) Tѭѫng tác qui mô lӟn (toàn cҫu). Tѭѫng tác qui mô nhӓ bao gӗm nhӳng quá trình vӟi chu kì 10 -1 - 10 3 s và qui mô không gian 10 -2 - 10 3 m, trong ÿó do tính chҩt bҩt ÿҷng hѭӟng (bҩt ÿӗng nhҩt) qui mô thҷng ÿӭng ÿһc trѭng bҵng 10 -2 - 10 1 m, còn qui mô phѭѫng ngang 10 0 - 10 3 m. Trong tѭѫng tác qui mô nhӓ diӉn ra quá trình trao ÿәi trӵc tiӃp nhiӋt, nѭӟc, ÿӝng lѭӧng qua biên phân cách ÿҥi dѭѫng - khí quyӇn và hình thành tính chҩt chuyӇn tiӃp rõ rӋt trong các lӟp biên cӫa hai môi trѭӡng tѭѫng tác. Ngoài ra, nhӡ kӃt quҧ cӫa sӵ tѭѫng tác này hình thành các sóng mһt và sóng nӝi, rӕi và mӝt sӕ quá trình khác làm biӃn ÿәi lӟp biên khí quyӇn sát mһt nѭӟc. Tѭѫng tác qui mô vӯa ÿһc trѭng bҵng nhӳng quá trình phát triӇn trong các lӟp biên cӫa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn, chúng có kích thѭӟc phѭѫng ngang tӯ vài trăm mét ÿӃn hàng trăm kilômét và qui mô thӡi gian tӯ mӝt sӕ giӡÿӃn vài tháng. Loҥi tѭѫng tác này gӗm các quá trình sóng trong các lӟp biên có nguӗn gӕc triӅu và quán tính, xáo trӝn ÿӕi lѭu và xáo trӝn rӕi, nhӳng dao ÿӝng nhiӋt ÿӝ gây bӣi biӃn thiên ngày ÿêm cӫa bӭc xҥ mһt trӡi (thí dө, hoàn lѭu gió ÿҩt , gió biӇn trong khí quyӇn trên vùng bӡ biӇn). BiӃn ÿӝng synop nҵm ӣ cұn trên cӫa phә các quá trình qui mô vӯa, nó bao gӗm mӝt dҧi rҩt rӝng các qui mô: tӯ nhӳng chi tiӃt cҩu trúc cӫa các thành tҥo khí quyӇn và các front ÿҥi dѭѫng (10 4 m) ÿӃn các kích thѭӟc cӫa chính nhӳng thành tҥo ÿó (10 6 m) và tӯ thӡi gian kéo dài cӫa các front khí quyӇn (10 4 s) ÿӃn các chu kì tѭѫng tác cӫa nhӳng thành tҥo áp suҩt hoһc cӫa các kiӇu hoàn lѭu khí quyӇn vӟi ÿҥi dѭѫng. Cuӕi cùng, biӃn ÿӝng qui mô vӯa còn là ÿһc trѭng cӫa tҩt cҧ các dòng nhiӋt, ҭm và các tính chҩt khác giӳa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn. Tѭѫng tác qui mô lӟn bao gӗm nhӳng quá trình vӟi qui mô không gian tӯ vài nghìn kilômét cho ÿӃn kích thѭӟc cӫa toàn Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi và thӡi gian kéo dài cӥ mùa và tӯ năm này tӟi năm khác. Trong ÿҥi dѭѫng, các quá trình tѭѫng tác qui mô lӟn gӗm: nhӳng dao ÿӝng chu kì dài cӫa nhiӋt ÿӝ nѭӟc và ÿӝ muӕi, sӵ hình thành nêm nhiӋt chính, biӃn ÿӝng cӫa các dòng chҧy ÿҥi dѭѫng chính, các hiӋn tѭӧng tӵ dao ÿӝng cӫa hӋ thӕng ÿҥi dѭѫng - khí quyӇ n, sӵ hìn h thành và biӃn ÿӝng cӫa các cánh ÿӗng băng ӣ các vùng cӵc v.v Sӵ biӃn ÿӝng qui mô lӟn còn ÿһc trѭng cho các dòng nhiӋt, ҭm và các tính chҩt khác, nhӳng dòng này không chӍ có chӏu sӵ biӃn thiên theo mùa rõ rӋt mà cҧ dao ÿӝng nhiӅu năm. Nhѭ vұy là ÿӕi vӟi tҩt cҧ các dҧi không gian - thӡi gian cӫa sӵ tѭѫng tác, thì sӵ trao ÿәi nhiӋt, ҭm và ÿӝng lѭӧng tӓ ra là mӝt quá trình vұt lý duy nhҩt biӇu lӝӣ mӑi tҫn sӕ. ĈiӅu này chӭng tӓ rҵng nó có vai trò ÿһc biӋt lӟn 197 198 trong sӵ hì khí quyӇn. nh thành tính chҩt biӃn ÿӝng cӫa quá trình tѭѫng tác ÿҥi dѭѫng và Sӵ phân hóa không gian cӫa các dòng nhiӋt và ҭm, tӭc sӵ phân bӕ rҩt không ÿӗng ÿӅu cӫa chúng trên mһt các ÿҥi dѭѫng, có ý nghƭa ÿһc biӋt trong tѭѫng tác qui mô lӟn. Bên cҥnh nhӳng thӫy vӵc rҩt rӝng lӟn, ӣÿó trao ÿәi nhiӋt và ҭm gҫn giӕng vӟi giá trӏ trung bình vƭ tuyӃn, ngѭӡi ta lҥi nh ұn t hҩy có nhӳng vùng mà cѭӡng ÿӝ cӫa các quá trình này tӓ ra mҥnh mӁ hѫn nhiӅu. Nhӳng vùng nhѭ vұy ÿѭӧc V.V. Timonov gӑi là các ә tѭѫng tác cӫa ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn. VӅ sau này G.I. Marchuk ÿӏnh nghƭa chúng là các ÿӟi tích cӵc năng lѭӧng cӫa ÿҥi dѭѫng và hình thành quan niӋm ÿӟi tích cӵc năng lѭӧng ÿҥi dѭѫng, theo quan niӋm này các ÿӟi tích cӵc năng lѭӧng ÿóng vai trò then chӕt trong tѭѫng tác qui mô lӟn và, nhѭ mӝt hӋ quҧ, trong vҩn ÿӅ dӵ báo thӡi tiӃt dài hҥn và nhӳng dao ÿӝng khí hұu chu kì ngҳn. Ĉѭѫng nhiên, trong nghiên cӭu các quá trình tѭѫng tác ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn, thì câu hӓi khí quyӇn tác ÿӝng tӟi ÿҥi dѭѫng và ngѭӧc lҥi ÿҥi dѭѫng ҧnh hѭӣng t ӟi kh í quyӇn nhѭ thӃ nào là mӝt câu hӓi quan trӑng. Sӵ tác ÿӝng cӫa khí quyӇn biӇu lӝ chӫ yӃu dѭӟi dҥng ÿӝng lӵc (cѫ hӑc), tӭc ӣ hình thӭc truyӅn xung lѭӧng cho ÿҥi dѭѫng, và mӝt phҫn ӣ hình thӭc các dòng nhiӋt và chҩt (giáng thӫy, ngѭng tө trong lӟp sát mһt nѭӟc). Vì vұy, chuyӇn ÿӝng trong ÿҥi dѭѫng, trӯ mӝt ít ngoҥi lӋ, có thӇ xem là kӃt quҧ tѭѫng tác ÿӝng lӵc cӫa khí quyӇn. Nhӳng chuyӇn ÿӝng ÿó gӗm: sóng gió, rӕi ӣ các lӟp trên và bên trong ÿҥi dѭѫng, các dòng chҧy trôi. Dòng năng lѭӧng tӯ khí quyӇn cҩp cho các chuyӇn ÿӝng ÿҥi dѭѫng diӉn ra trong các qui mô khác nhau. Ӣÿây R.V. Ozmiÿov phân chia ra ba dҧi chính trong ÿó xung lѭӧng cӫa khí quyӇn ÿѭӧc truyӅn cho ÿҥi dѭѫng: sóng gió (10 1 m), dao ÿӝng quán tính (10 4 m), xoáy synop (10 6 m). Còn vӅҧnh hѭӣng ngѭӧc lҥi cӫa ÿҥi dѭѫng lên khí quyӇn, trѭӟc hӃt ÿó là tác ÿӝng nhiӋt và sau ÿó mӝt phҫn là tác ÿӝng cѫ hӑc. Vì nhiӋt dung nѭӟc lӟn hѫn nhiӅu so vӟi nhiӋt dung không khí, ÿҥi dѭѫng tích lNJy bӭc xҥ mһt trӡi sóng ngҳn chӫ yӃu ӣ lӟp dày khoҧng chөc mét bên trên, và cNJng chӫ yӃu ӣ vùng vƭÿӝ thҩp. Phҫn lӟn l ѭӧng nhiӋt này ÿѭӧc hӋ thӕng dòng chҧy kinh hѭӟng vұn chuyӇn lên các vƭÿӝ trung bình và vƭÿӝ cao và ӣÿó ÿҥi dѭѫng truyӅn nhiӋt cho khí quyӇn. Nhìn chung gҫn 60 % toàn bӝ nhiӋt năng ÿҥi dѭѫng cҩp cho khí quyӇn thông qua bӕc hѫi. Phҫn còn lҥi thông qua sӵ phát xҥ hiӋu dөng và trao ÿәi nhiӋt rӕi. Do tính Ǥ cӫa các quá trình thӫy văn, sӵ tác ÿӝng cӫa ÿҥi dѭѫng lên khí quyӇn biӇu l ӝ chӫ yӃu thành nhӳng dӏ thѭӡng thӡi tiӃt dài hҥn cNJng nhѭӣ sӵ hình thành và biӃn ÿәi khí hұu hành tinh. VӅҧnh hѭӣng quyӃt ÿӏnh cӫa ÿҥi dѭѫng tӟi sӵ hình thành khí hұu ÿã ÿѭӧc biӃt tӯ lâu. Mӝt thí dөÿiӇn hình là nhӳng tính chҩt cӫa khí hұu ÿҥi dѭѫng, so vӟi khí hұu lөc ÿӏa khí hұu ÿҥi dѭѫng c ó biên ÿӝ ngày và biên ÿӝ năm cӫ a nhiӋt ÿӝ không khí nhӓ, ÿӝ ҭm cao, nhiӅu mây và lѭӧng mѭa tăng. Còn vӅ vai trò cӫa ÿҥi dѭѫng trong sӵ biӃn ÿӝng cӫa khí hұu hành tinh thì chúng ta biӃt ít hѫn nhiӅu. Rҩt nhiӅu nghiên cӭu theo hѭӟng lí thuyӃt và thӵc nghiӋm hiӋn nay chính là nhҵm vào hѭӟng này. 5.2. Sѫÿӗ trao ÿәi nhiӋt trong hӋ thӕng ÿҥi dѭѫng - khí quyӇn HӋ thӕng ÿҥi dѭѫng - khí quyӇn là mӝt bӝ phұn hӧp thành và có lӁ là bӝ phұn hӧp thành quan trӑng nhҩt cӫa hӋ thӕng khí hұu. HӋ thӕng khí hұu là tұp hӧp các quyӇn cӫa hành tinh - khí quyӇn, ÿҥi dѭѫng quyӇn, thҥch quyӇn, băng quyӇn và sinh quyӇn- tѭѫng tác qua lҥi và trao ÿәi vұt chҩt và năng lѭӧng vӟi nhau. Ĉҫu tiên ta xét nhӳng ÿһc ÿiӇm hình thành quá trình trao ÿәi nhiӋt toàn cҫu (lҩy trung bình ÿӕi vӟi Trái Ĉҩt nói chung) trong hӋ thӕng khí hұu. Xét theo nghƭa nhiӋt ÿӝng lӵc thì hӋ thӕng khí hұu là hӋ thӕ ng mӣ, vì nó liên tөc trao ÿәi nhiӋt vӟi không gian vNJ trө. Tҥi biên trên cӫa khí quyӇn, thѭӡng qui ѭӟc ÿó là ÿӝ cao km 30 |H , có mӝt dòng bӭc xҥ mһt trӡi sóng ngҳn bҵng 1368 W/m 2 ÿi tӟi và ÿҥi lѭӧng này ÿѭӧc gӑi là hҵng sӕ mһt trӡi. Ta chҩp nhұn ÿҥi lѭӧng này làm 100 % và 199 200 sӁѭӟc lѭӧng tҩt cҧ các dòng nhiӋt trong hӋ thӕng khí hұu thành các bӝ phұn cӫa hҵng sӕ mһt trӡi (hình 5.1). Tӯ hình này thҩy rҵng, albeÿô cӫa hӋ thӕng Trái Ĉҩt - khí quyӇn bҵng 28 %, ÿây chính là lѭӧng phát xҥ sóng ngҳn ÿѭӧc phҧn xҥ trӣ lҥi khoҧng không vNJ trө (do mây - 19 %, tán xҥ phân tӱ và zôn khí - 6 %, phát xҥ tӯ mһt ÿӋm - 3 %). Mӝt phҫn bӭc xҥ mһt tr ӡi ÿi xuӕng (25 %) ÿѭӧc hҩp thө trong khí quyӇn, trong ÿó ôzôn tҫng bình lѭu hҩp thө 3 %, hѫi nѭӟc và các tҥp chҩt - 17 %, mây - 3 %. Phҫn còn lҥi (47 %) ÿѭӧc hҩp thө bӣi các lӟp mһt cӫa Trái Ĉҩt, trong ÿó hҫu nhѭ chӫ yӃu là Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi hҩp thө dѭӟi dҥng các dòng trӵc xҥ và tán xҥ. Chính là ӣÿây có sӵ khác biӋt căn bҧn g iӳ a các lӟp mһt cӫa ÿҥi dѭѫng và cӫa lөc ÿӏa, vì nhiӋt dung cӫa ÿҥi dѭѫng nhiӅu lҫn cao hѫn so vӟi cӫa lөc ÿӏa. Tҩt cҧ nhӳng dòng nhiӋt ÿã xét ӣ trên tұp trung trong phҫn phә sóng ngҳn (nhìn thҩy). Trong hӋ thӕng khí hұu cNJng cҫn tính ÿӃn cҧ các dòng bӭc xҥ sóng dài do ÿҥi dѭѫng và khí quyӇn tӵ phát xҥ. Dòng phát xҥ sóng dài tӯ mһt ÿӋm t r ӵc tiӃp vào khoҧng không vNJ trө bҵng 5 %, còn vào khí quyӇn - 110 %, trong ÿó phҫn áp ÿҧo (105 %) bӏ hҩp thө bӣi hѫi nѭӟc, khí cacbonic, mây và các tҥp chҩt khác. Ĉӗng thӡi khí quyӇn cNJng phát xҥ cҧ vào vNJ trө (67 %) và xuӕng mһt ÿҩt (96 %). Tӯÿây thҩy rҵng dòng bӭc xҥ sóng dài tәng cӝng vào khoҧng không vNJ trө bҵng 72 %, còn tҥi biên phân cách cӫa hӋ thӕng Trái Ĉҩt - khí quyӇn nó bҵng 14 % và hѭӟng lên trên. Nh ѭ vұy, dӉ dàng thҩy rҵng tҥi biên trên cӫa khí quyӇn quan sát thҩy sӵ cân bҵng: tәng các dòng bӭc xҥÿi tӟi và ÿi khӓi bҵng không và do ÿó, hӋ thӕng khí hұu nҵm trong trҥng thái cân bҵng nhiӋt. Dƭ nhiên, ranh giӟi phân cách giӳa khí quyӇn và mһt ÿӋm cNJng phҧi nҵm trong trҥng thái cân bҵng nhiӋt. Nhѭng muӕn vұy cҫn phҧi sao cho tӯ mһt ÿӋm có 33 % nhiӋt năng ÿѭӧc truy Ӆn vào khí quyӇn dѭӟi dҥng các dòng nhiӋt và hѫi nѭӟc do rӕi. Ĉһc ÿiӇm quan trӑng nhҩt cӫa sѫÿӗ trao ÿәi nhiӋt toàn cҫu ÿã xét ӣ trên là tҩt cҧ các dòng năng lѭӧng chӍ có hѭӟng thҷng ÿӭng: mӝt sӕ dòng hѭӟng xuӕng dѭӟi, mӝt sӕ dòng khác hѭӟng lên trên. Vì vұy khi chuyӇn tӯ qui mô lҩy trung bình toàn cҫu sang qui mô ÿӏa phѭѫng thì sѫÿӗ trao ÿәi n hiӋt sӁ phӭc tҥ p hѫn rҩt nhiӅu. Hình 5.1. Sѫÿӗ cân bҵng nhiӋt năm trung bình cӫa hӋ thӕng khí hұu Trái Ĉҩt Bây giӡ trong hӋ thӕng ÿҥi dѭѫng - khí quyӇn ta tách ra mӝt thӇ tích tùy ý (hình 5.2) giӟi hҥn phía dѭӟi bӣi ÿáy ÿҥi dѭѫng, phía trên bӣi ranh giӟi trên cӫa khí quyӇn. Ký hiӋu dòng bӭc xҥ sóng ngҳn ÿi tӟi ranh giӟi trên cӫa khí quyӇn là , dòng phҧn xҥ là , còn phát xҥ só ng dài thoát vào khoҧng không vNJ trө là . Khi ÿó, dòng bӭc xҥ kӃt quҧ bҵng a Q a C a J aaaa CJQR  . Tѭѫng tӵ nhѭ vұy, có thӇ biӇu diӉn các dòng bӭc xҥ tҥi mһt ÿҥi dѭѫng: dòng bӭc xҥ só ng ngҳn ÿi tӯ trên xuӕng tӟi mһt ÿҥi dѭѫng, dòng phҧn xҥ tӯ mһt ÿҥi dѭѫng,  0 Q  0 C  0 J phát xҥ sóng dài, gӑi là phát xҥ hiӋu dөng. Dòng bӭc xҥ tәng cӝng bҵng 0000 CJQR  . 201 202 Do hiӋu nhiӋt ÿӝ giӳa các lӟp nѭӟc và không khí tiӃp xúc, khi có gió sӁ xuҩt hiӋn mӝt dòng nhiӋt tiӃp xúc (dòng hiӇn nhiӋt), ÿһc trѭng cho trao ÿәi nhiӋt rӕi ĭ . NӃu nhiӋt ÿӝ nѭӟc cao hѫn nhiӋt ÿӝ không khí ( 0!'T ), thì dòng nhiӋt hѭӟng lên khí quyӇn, trѭӡng hӧp ngѭӧc lҥi - hѭӟng xuӕng ÿҥi dѭѫng. Hình 5.2. Sѫÿӗ trao ÿәi nhiӋt ÿӕi vӟi mӝt thӇ tích bҩt kì trong hӋ thӕng ÿҥi dѭѫng - khí quyӇn Ngoài ra, do chênh lӋch ÿӝ ҭm giӳa mһt ÿҥi dѭѫng và lӟp khí quyӇn sát mһt nѭӟc, sӁ xuҩt hiӋn mӝt dòng ҭn nhiӋt liên quan tӟi sӵ chuyӇn pha ҭm ӣ mһt ÿҥi dѭѫng. Trong trѭӡng hӧp chênh lӋch ÿӝ ҭm dѭѫng ( 0!'q ) dòng ҭn nhiӋt sӁ hѭӟng lên khí quyӇn và ÿѭӧc gӑi là mҩt nhiӋt cho bӕc hѫi L E . NӃu chênh lӋch ÿӝ ҭm âm ( 0'q ) sӁ xҧy ra ngѭng tө hѫi nѭӟc tӯ không khí và dòng ҭm sӁ hѭӟng xuӕng mһt ÿҥi dѭѫng. Thí dөÿiӇn hình vӅ sӵ ngѭng tө là sѭѫng mù. Tuy nhiên, hiӋu ӭng này mang ÿһc ÿiӇm ÿӏa phѭѫng. NӃu ÿem chia L E cho nhiӋt lѭӧng hóa hѫi L , ta nhұn ÿѭӧc giá trӏ cӫa lѭӧng bӕc hѫi. NӃu thӇ tích ÿѭӧc tách ra nҵm ӣ các vùng cӵc, thì tҥi mһt ÿҥi dѭѫng có thӇ xҧy ra sӵ chuyӇn pha nѭӟc thành băng và ngѭӧc lҥi. Lѭӧng nhiӋt tӓa ra khi tҥo băng (khi tan băng cùng mӝt lѭӧng nhiӋt này bӏ hҩp thө) bҵng ML , trong ÿó  nhiӋt lѭӧng tinh thӇ hóa, cb ) c L  M khӕi lѭӧng băng ÿѭӧc tҥo thành hay bӏ tan. Vì tәng ÿҥi sӕ các dòng nhiӋt qua mһt ÿҥi dѭѫng thѭӡng không bҵng không, nên phҧi tӗn tҥi mӝt dòng nhiӋt thҷng ÿӭng B giӳa mһt ÿҥi dѭѫng và các lӟp sâu hѫn cӫa nó. Trong ÿó nӃu lӟp mһt ÿҥi dѭѫng ÿѭӧc sѭӣi ҩm, thì dòng nhiӋt hѭӟng xuӕng sâu và ngѭӧc lҥi. Cuӕi cùng, tӯ bên trong Trái Ĉҩt luôn có mӝt dòng nhiӋt (ÿӏa nhiӋt) D ÿi qua ÿáy vào ÿҥi dѭѫng. Tҩt cҧ nhӳng dòng này có hѭӟng thҷng ÿӭng. Tuy nhiên ÿӗng thӡi vӟi chúng còn quan sát thҩy nhӳng dòng năng lѭӧng theo phѭѫng ngang. Thí dө, trong khí quyӇn có sӵ vұn chuyӇn nhiӋt qua các mһt bên bӣi hoàn lѭu khí quyӇn trung bình (dòng nhiӋt bình lѭu) và bӣi quá trình xáo trӝn cuӝn xoáy (dòng nhiӋt rӕi). Cѫ chӃ trao ÿәi nhiӋt qua các mһt bên tѭѫng tӵ nhѭ vұy cNJng diӉn ra trong ÿҥi dѭѫ ng. Ĉó là sӵ vұn chuyӇn (bình lѭu) nhiӋt bӣi các dòng chҧy và sӵ trao ÿәi nhiӋt rӕi trong phѭѫng ngang. Sӵ tѭѫng tác cӫa các dòng nhiӋt theo phѭѫng ngang và phѭѫng thҷng ÿӭng dүn tӟi nhӳng biӃn ÿәi theo thӡi gian cӫa enthalpy (trӳ lѭӧng nhiӋt) cӫa khí quyӇn và ÿҥi dѭѫng, ngoài ra nhӳng biӃn ÿәi này ÿѭӧc xem là dѭѫng khi khí quyӇn và ÿҥi dѭѫng nóng lên và âm khi khí quyӇn và ÿҥi dѭѫng bӏ lҥ nh ÿi. Dƭ nh iên, trong sӕ nhӳng dòng nhiӋt ÿã liӋt kê không phҧi tҩt cҧ có cùng ý nghƭa nhѭ nhau. Thí dө, thѭӡng ngѭӡi ta bӓ qua dòng qua ÿáy ÿҥi dѭѫng. Nhӳng quá trình tӓa và thu nhiӋt trong hoҥt ÿӝng sinh hóa, sӵ tiêu tán cѫ năng cӫa các dòng chҧy thành nhiӋt và mӝt sӕ quá trình khác thѭӡng có tính chҩt ÿӏa phѭѫng, vì thông thѭӡng giá trӏ cӫa các dòng này nҵm trong phҥm vi sai sӕ phép ÿo hoһc tính toán các thành phҫn chính cӫa cân bҵ ng nhiӋt. 5.3. Cân bҵng bӭc xҥ cӫa ÿҥi dѭѫng 5.3.1. Phѭѫng trình cân bҵ pháp ng bӭc xҥ và nhӳng phѭѫng ѭӟc lѭӧng các thành phҫn cӫa nó Bӭc xҥ mһt trӡi - thӵc tӃ là nguӗn năng lѭӧng duy nhҩt ÿӕi vӟi phҫn lӟn các quá trình xҧy ra trong khí quyӇn, thӫy quyӇn và ӣ các lӟp trên cӫa 203 204 thҥch quyӇn. Nѭӟc Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi tích lNJy mӝt lѭӧng nhiӋt lӟn nhӡ hҩp thө bӭc xҥ mһt rӡi. Sau ÿó nó cҩp nhiӋt cho khí quyӇn dѭӟi dҥng phát xҥ sóng dài, các dòng nhiӋt hiӋn và nhiӋt ҭn và bҵng cách ÿó nó ÿiӅu chӍnh sӵ hình thành khí hұu cӫa hành tinh. Cân bҵng bӭc xҥ cӫa ÿҥi dѭѫng ÿѭӧc hiӇu là tәng tҩt cҧ các dòng nhiӋt dҥng tia do ÿҥi dѭѫng hҩp thө và phát xҥ. Vì vұy phѭѫng trình cân bҵng bӭc xҥ cӫa mһt ÿҥi dѭѫng có thӇ viӃt dѭӟi dҥng nhѭ sau: 000 )1( IQR  D , (5.1) trong ÿó  0 Q  bӭc xҥ sóng ngҳn tәng cӝng (trӵc xҥ và tán xҥ) tӟi mһt ÿҥi dѭѫng, D albeÿo mһt ÿҥi dѭѫng, phát xҥ hiӋu dөng (cân bҵng bӭc xҥ sóng dài),  0 I  0 R cân bҵng bӭc xҥ cӫa mһt ÿҥi dѭѫng, hay nói ÿúng hѫn, dòng bӭc xҥ kӃt quҧ tӟi mһt ÿҥi dѭѫng. Ĉһc ÿiӇm quan trӑng cӫa phѭѫng trình (5.1) là ӣ chӛ nó chӭa nhӳng sӕ hҥng mô tҧ các dòng bӭc xҥӣ nhӳng phҫn phә khác nhau. Trong ÿó sӵ hҩp thө bӭc xҥ diӉn ra ӣ phҫn phә sóng ngҳn, còn phát xҥ thì ӣ phҫn ph ә só ng dài (hӗng ngoҥi). Nhӳng dòng bӭc xҥ có thӇÿo ÿѭӧc nhӡ các loҥi cҧm biӃn trҳc xҥÿһt trên boong tҫu nghiên cӭu khoa hӑc. Ĉӝ chính xác phép ÿo các thành phҫn cӫa phѭѫng trình (5.1) không nhѭ nhau. Thí dө, ngѭӡi ta ÿo trӵc xҥ vӟi sai sӕ không lӟn hѫn 2-3 % trong mӑi thӡi tiӃt nӃu thӓa mãn ÿiӅu kiӋn Mһt Trӡi không bӏ mây che khuҩt. Sai sӕ phé p ÿo bӭ c xҥ phҧn xҥ lӟn hѫn nhiӅu và bҵng 10-25%. Tuy nhiên nӃu lѭu ý rҵng giá trӏ cӫa bӭc xҥ phҧn xҥ nhӓ hѫn nhiӅu so vӟi trӵc xҥ, thì sai sӕ phép ÿo tәng xҥ bҵng khoҧng 5 %. Sai sӕÿo cân bҵng bӭc xҥ sóng dài vào các giӡ ban ÿêm trên tҫu thѭӡng không quá 15 %. Chҩt lѭӧng ÿo cân bҵng bӭc xҥ bҵng các máy cân bҵng kӃ th ì kém hѫn nhiӅ u. KӃt quҧ so sánh các loҥi máy cân bҵng kӃ trên thӃ giӟi ÿã xác lұp ÿѭӧc rҵng sӕÿo cӫa các dөng cө này có thӇ khác biӋt nhau tӟi vài chөc phҫn trăm, ÿһc biӋt vào ban ngày và hiӋn nay không có mӝt máy cân bҵng kӃ tiêu chuҭn, mà thiӃu cái ÿó thì không thӇ chuҭn hóa và nâng cao ÿӝ chính xác quan trҳc. Phҧi lѭu ý rҵng nhӳng quan trҳc ÿѭӧc thӵc hiӋn trên mӝt sӕ không nhiӅu các tҫu thӡi tiӃ t và trong nhӳng chuyӃn khҧo sát chuyên không ÿӏnh kì không cho phép có ÿѭӧc quan niӋm toàn vҽn vӅ các thành phҫn cân bҵng bӭc xҥ và biӃn thiên cӫa chúng trên nhӳng không gian ÿҥi dѭѫng rӝng lӟn. Rõ ràng giҧi quyӃt vҩn ÿӅ xác ÿӏnh các thành phҫn cân bҵng bӭc xҥ cho các ÿҥi dѭѫng chӍ có thӇ dӵa trên quan trҳc vӋ tinh. Tuy nhiên, tӯ các vӋ tinh các dòng bӭc xҥ chӍÿo ÿѭӧc vӟi ÿӝ chính xác cao tҥi r anh giӟi trên cӫa khí quyӇ n. ĈӇ ѭӟc lѭӧng các thành phҫn cân bҵng bӭc xҥ mһt ÿҥi dѭѫng thѭӡng dùng nhӳng mӕi phө thuӝc thӵc nghiӋm liên hӋ giӳa các dòng bӭc xҥ tҥi mһt ranh giӟi trên cӫa khí quyӇn và mһt ÿҥi dѭѫng. Ĉѭѫng nhiên, nhӳng giá trӏ cân bҵng bӭc xҥ nhұn ÿѭӧc nhѭ vұy sӁ có sai sӕ lӟn so vӟi nhӳng ѭӟc lѭӧng tѭѫng tӵ tҥi biên trên c ӫa khí quyӇn. Vì vұy, cho ÿӃn ngày nay vүn sӱ dөng rӝng rãi nhӳng phѭѫng pháp tính toán ѭӟc lѭӧng các thành phҫn cân bҵng nhiӋt, trong ÿó ÿӝ chính xác ÿѭӧc nâng cao hѫn bҵng cách tăng thӡi kì lҩy trung bình cӫa các dӳ liӋu xuҩt phát. Bây giӡ ta xét các thành phҫn cân bҵng bӭc xҥ. Nhѭÿã nói ӣ trên, bӭc xҥ tәng cӝng là tәng cӫa trӵc xҥ và tán xҥ. ViӋc kӃt hӧp ch úng thành mӝt dòng chung là do trong các tính toán n ăng lѭӧng thì hiӋu ӭng kӃt quҧ cӫa các dòng ÿó là quan trӑng. Sӵ nhұp bӭc xҥ mһt trӡi vào mһt ÿҥi dѭѫng bӏÿiӅu tiӃt bӣi mây. Khi không có mây ( 0 n ) bӭc xҥ mһt trӡi tәng cӝng trong ÿiӅu kiӋn bҫu trӡi không mây, gӑi là bӭc xҥ có thӇ có, bҵng .Ĉӝ lӟn cӫa ÿѭӧc xác ÿӏnh phө thuӝc vào ÿӝ cao Mһt Trӡi biӇu diӉn bҵng nhӳng khoҧng giá trӏ cӫa hӋ sӕ trong suӕt ÿһc trѭng cho mӭc ÿӝ ÿөc zôn khí cӫa khí quyӇn. Vӟi khí quyӇn “trong suӕt” hӋ sӕ này ÿѭӧc xem là b ҵng mӝt ÿѫn vӏ. m Q 0 Q m Q Trong trѭӡng hӧp tәng quát chҩp nhұn rҵng )( 0 nf Q Q m . (5.2) 205 206 Tӗn tҥi rҩt nhiӅu công thӭc do các tác giҧÿӅ xuҩt và liên hӋ tӍ sӕ vӟi cҩp lѭӧng mây. Thí dө, công thӭc sau ÿây thѭӡng hay ÿѭӧc sӱ dөng 0 / QQ m 2 21 0 1 nbnb Q Q m  , (5.3) trong ÿó và là nhӳng hӋ sӕ thӵc nghiӋm. Nhұn thҩy rҵng trong nhӳng mӕi phө thuӝc phӭc tҥp hѫn ngѭӡi ta có thӇ tính tӟi ÿһc ÿiӇm nhiӅu tҫng cӫa mây. 1 b 2 b Còn vӅ al beÿô, vҩn ÿӅ này ÿã xét ӣ chѭѫng 3, vì vұy ӣÿây chӍ nhҳc lҥi rҵng albeÿô phө thuӝc vào mӝt loҥt nhӳng nhân tӕ khí tѭӧng thӫy văn: lѭӧng mây, sóng gió v.v Tuy nhiên, trong nhӳng tính toán sӕ thѭӡng sӱ dөng các giá trӏѭӟc lѭӧng khí hұu cӫa albeÿô (xem bҧng 3.2). Ĉҥi lѭӧng )1( 0 D Q biӇu diӉn lѭӧng bӭc xҥ thâm nhұp vào bên trong ÿҥi dѭѫng và ÿѭӧc gӑi là bͱc x̩ h̭p thͭ. Nhӳng dӳ liӋu quan trҳc cho thҩy thӵc tӃ tҩt cҧ bӭc xҥ ÿѭӧc hҩp thөӣ mӝt lӟp nѭӟc dày khoҧng chөc mét bên trên. Bӭc xҥ hiӋu dөng là hiӋu giӳa phát xҥ sóng dài cӫa bҧn thân ÿҥi dѭѫng ( ) xác ÿӏn h theo nhiӋt ÿӝ mһt nѭӟc và phát xҥ ngѭӧc lҥi cӫa khí quyӇn () phө thuӝc vào phân bӕ thҷng ÿӭng cӫa nhiӋt ÿӝ, ÿӝ ҭm không khí và lѭӧng mây, tӭc n0 I p0 I pn  00 0 III . Trong trѭӡng hӧp tәng quát, phát xҥ hiӋu dөng là mӝt hiӋu sӕ nhӓ cӫa hai ÿҥi lѭӧng lӟn và . Vì vұy vӟi nhӳng thӡi ÿoҥn lҩy trung bình ngҳn sӁ xuҩt hiӋn nhӳng sai sӕ lӟn so sánh ÿѭӧc vӟi chính ÿҥi lѭӧng và chӍ vӟi nhӳng thӡi ÿoҥn lҩy trung bình lӟn thì ÿӝ chính xác cӫa ѭӟc lѭӧng phát xҥ hiӋu dөng m ӟi có thӇ trӣ nên tѭѫng ÿӕi cao. n0 I p0 I 0 I Cho rҵng ÿҥi dѭѫng phát xҥ nhѭ mӝt vұt xám, tӭc sӵ phát xҥ cӫa nó tҥi tҩt cҧ các vùng phә khác vӟi phát xҥ cӫa vұt ÿen tuyӋt ÿӕi bӣi cùng mӝt nhân tӱ G , tӭc 4 0 0 TI GV n , (5.4) trong ÿó  V hҵng sӕ Stephan-Bolzman,  0 T nhiӋt ÿӝ cӫa mһt ÿҥi dѭѫng tính bҵng ÿӝ K. Vӟi mһt ÿҥi dѭѫng bҵng phҷng chҩp nhұn 983,0 G . Khi xuҩt hiӋn sóng biӇn khҧ năng phát xҥ cӫa ÿҥi dѭѫng giҧm. Vì vұy, vӟi nhӳng ÿiӅu kiӋn sóng trung bình (4-5 cҩp) ngѭӡi ta cho rҵng 91,0 G . Giá trӏ G này thѭӡng ÿѭӧc dùng trong các tính toán sӕ. ViӋc ѭӟc lѭӧng phát xҥ ngѭӧc lҥi cӫa khí quyӇn phӭc tҥp hѫn, nó phө thuӝc vào nhiӅu nhân tӕ. Vì vұy trong nhӳng trѭӡng hӧp không cҫn thiӃt tính riêng các ÿҥi lѭӧng và , ngѭӡi ta sӱ dөng nhӳng công thӭc tích phân ÿӇ ѭӟc lѭӧng phát xҥ hiӋu dөng. Vӟi tѭ cách là thí dө, chúng tôi dүn công thӭc thӵc nghiӋm do Andersen nhұn ÿѭӧc: n0 I p0 I ^   )0584,0(exp025,026,01055,0 0 4 0 10 0 HnTI >@ ` )06,0(exp0054,00049,0 0 z eHn  , (5.5) trong ÿó n tính bҵng phҫn cӫa ÿѫn vӏ,  0 H ÿӝ cao trung bình cӫa mây tính bҵng nghìn bӝ (1 bӝ = 0,305 m),  z e áp suҩt riêng phҫn cӫa hѫi nѭӟc trong lӟp sát mһt nѭӟc. Phҫn ÿóng góp chính tҥo nên cân bҵng bӭc xҥ là bӭc xҥ tәng cӝng. ĈiӅu này cho phép trong các tính toán gҫn ÿúng xác ÿӏnh nhӳng giá trӏ lҩy trung bình trong mӝt thӡi khoҧng ÿӫ dài nhѭ là 0 R 00 QaR vӟi hӋ sӕ tӍ lӋ biӃn ÿәi tӯ 0,5 ӣ các vƭÿӝ cao ÿӃn 0,79 tҥi xích ÿҥo. Nhѭ N.A. Timopheev ÿã cho biӃt, khi tính thêm lѭӧng mây thì nhӳng giá trӏ khí hұu trung bình tháng cӫa cân bҵng bӭc xҥ có thӇ ÿѭӧc xác ÿӏnh vӟi ÿӝ chính xác khá cao theo công thӭc a PMP )052,031,3(22,2 2 00  QR , trong ÿó  P chӍ sӕ lѭӧng mây liên hӋ vӟi cҩp lѭӧng mây bҵng mӝt biӇu thӭc phө thuӝc phi tuyӃn 2 40,0130,01 nn  P . Do ÿó, khi không mây 1 P , còn khi 1 n 47,0 P , tӭc giá trӏ P biӃn thiên gҫn hai lҫn. 207 208 5.3.2. Phân bӕ các thành phҫn cân bҵng bӭc xҥ trên ÿҥi dѭѫng Trên hình 5.3 dүn phân bӕ nhӳng giá trӏ năm trung bình cӫa bӭc xҥ tәng cӝng trên mһt các ÿҥi dѭѫng. ĈӇ chuyӇn chúng tӯ cal/(cm 2 .ngày) vӅ ÿѫn vӏ SI (MJ/(m 2 .ngày) phҧi chia cho 23,885. Nhѭÿã thҩy tӯ hình 5.3, nhӳng giá trӏ cӵc ÿҥi cӫa tәng xҥ luôn luôn nhұn thҩy ӣ các vƭÿӝ gҫn xích ÿҥo. Cӵc ÿҥi tuyӋt ÿӕi lӟn hѫn 550 cal/(cm 2 .ngày) thҩy ӣ trung phҫn Thái Bình Dѭѫng gҫn quҫn ÿҧo Marquiz. Trên hѭӟng tӯ các vƭÿӝ xích ÿҥo vӅ cӵc tәng xҥ giҧm hѫn ba lҫn và ӣ các cӵc bҵng 150 cal/(cm 2 .ngày). Qui luұt phân bӕ quan trӑng nhҩt cӫa tәng xҥ là sӵ biӃn thiên cӫa nó biӇu lӝ chӫ yӃu trên hѭӟng kinh tuyӃn, trong khi biӃn thiên dӑc vòng tròn vƭ ÿӝ không ÿáng kӇ. ĈiӅu này có nghƭa rҵng sӵ phân bӕ tәng xҥ mang ÿһc ÿiӇm ÿӟi. Thұt vұy, phө thuӝc giӳa các giá trӏ trung bình ÿӟi cӫa tәng xҥ và vƭÿӝ là phө thuӝc tuyӃn tính và ÿһc t rѭng bҵng hӋ sӕ tѭѫng quan bҵng 0,95. Có mӝt vài biӇu lӝ vi phҥm tính ÿӏa ÿӟi ÿѭӧc nhұn thҩy ӣ các vƭÿӝ thҩp (thí dө, ӣ Thái Bình Dѭѫng, gҫn quҫn ÿҧo Marshall 400 cal/(cm 2 .ngày)) và ӣ các vùng phía ÿông ÿӟi chí tuyӃn cӫa các ÿҥi dѭѫng. Trong trѭӡng hӧp thӭ nhҩt sӵ vi phҥm tính ÿӏa ÿӟi liên quan tӟi vӏ trí cӫa dҧi hӝi tө nӝi nhiӋt ÿӟi ÿһc trѭng bӣi sӵ tӗn tҥi các lӟp mây dày. Trѭӡng hӧp thӭ hai liên quan tӟi ҧnh hѭӣng cӫa các ÿӟi nghӏch nhiӋt tín phong và nhӳng hҧi lѭu lҥnh. 0 |Q Phân bӕ c ác giá trӏ cân bҵng bӭc xҥ tru ng bình năm thӇ hiӋn trên hình 5.4. Tҥi các vƭÿӝ thҩp dòng kӃt quҧ cӫa năng lѭӧng bӭc xҥÿҥt tӟi 400-440 cal/(cm 2 .ngày), hѫn nӳa nhӳng giá trӏ cӵc ÿҥi tұp trung ӣ các vùng phía tây cӫa Ĉҥi Tây Dѭѫng và Ҩn Ĉӝ Dѭѫng và phҫn trung tâm cӫa Thái Bình Dѭѫng. Phân bӕ các giá trӏ cân bҵng bӭc xҥ thӵc tӃÿӗng nhҩt vӟi phân bӕ các giá trӏ bӭc xҥ tәng cӝng. Ĉó là vì biӃn ÿәi không gian cӫa phát xҥ hiӋu dөng và bӭc xҥ phҧn xҥ nhӓ so vӟi biӃn ÿәi không gian cӫa tә ng xҥ. Tӯÿây tҩt cҧ nhӳng qui luұt trong phân bӕ cӫa cNJng là ÿһc t rѭng cӫa. 0 Q 0 R Hình 5.3. Phân bӕ giá trӏ trung bình năm cӫa tәng xҥ trên Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi, cal/(cm 2 .ngày) (theo N.A. Timo p heev ) 209 210 Hình 5.4. Phân bӕ giá trӏ trung bình năm cân bҵng bӭc xҥ trên Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi, cal/(cm 2 .ngày) (theo N.A. Timopheev) Nhӳng khác biӋt lӟn trong phân bӕ bӭc xҥ mһt trӡi giӳa xích ÿҥo và các vƭÿӝ cӵc là nhân tӕ chính qui ÿӏnh nhӳng ÿһc ÿiӇm quan trӑng nhҩt cӫa ÿiӅu kiӋn khí tѭӧng thӫy văn hành tinh. Chính là graÿien xích ÿҥo - cӵc quyӃt ÿӏnh sӵ tӗn tҥi cӫa vùng vұn chuyӇn ÿӟi ngӵ trӏ trong khí quyӇn Trái Ĉҩt. Mӝt nhân tӕ quan trӑng khác - sӵ biӃn ÿӝ ng tron g năm gây bӣi biӃn trình mùa cӫa dòng bӭc xҥ tӟi mһt ÿҥi dѭѫng và lөc ÿӏa. Tҥi nhӳng vùng không có biӃn ÿӝng trong năm (chӫ yӃu là các vƭÿӝ thҩp) thì cNJng không có biӃn trình năm cӫa các quá trình và hiӋn tѭӧng khí tѭӧng thӫy văn. Trong bҧng 5.1 dүn các giá trӏ cân bҵng bӭc xҥ trung bình vƭÿӝ trên mһt ÿҥi dѭѫng và lөc ÿӏa. DӉ thҩy rҵng ÿҥi dѭѫ ng hҩp thө năng lѭӧng tia mҥnh hѫn nhiӅu so vӟi các lөc ÿӏa, ngoài ra, sӵ khác biӋt lӟn nhҩt quan sát thҩy ӣ các vƭÿӝ nhiӋt ÿӟi. Bҧng 5.1. Phân bӕ giá trӏ trung bình vƭÿӝ cӫa tәng xҥ và cân bҵng bӭc xҥ trên mһt ÿҥi dѭѫng và lөc ÿӏa, Kcal/(cm 2 .năm) (theo M.I. Buÿѭkô và nnk.) Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟiLөc ÿӏa Ĉӟi vƭÿӝ 0 Q 0 R L R L Q 70  60 o N75238422 60  50 90 43 100 32 50  40 113 64 127 45 40  30 142 90 155 58 30  20 168 111 175 64 20  10 177 121 181 74 10  0 177 124 158 79 0  10 o S 181 127 150 79 10  20 177 122 165 75 20  30 165 109 173 71 30  40 144 92 161 62 40  50 116 72 122 44 50  60 87 46 86 35 Trung bìnhTrái Ĉҩt 144 91 138 50 211 212 Theo sӕ liӋu ӣ bҧng 5.1, giá trӏ cân bҵng bӭc xҥ trung bình toàn cҫu (lҩy trung bình toàn thӫy vӵc Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi) bҵng 91 Kcal/(cm 2 .năm), trong khi ÿó ÿӕi vӟi mһt lөc ÿӏa - bҵng 50 Kcal/(cm 2 .năm). Còn nӃu so sánh các giá trӏ bӭc xҥ tәng cӝng, thì nhӳng khác biӋt giӳa ÿҥi dѭѫng và lөc ÿӏa không nhiӅu. ĈiӅu này có nghƭa rҵng hӋ sӕ hiӋu suҩt (KPD) cӫa ÿҥi dѭѫng, tӭc phҫn thông lѭӧng nhiӋt bӭc xҥ nó chiӃm ÿѭӧc, cao hѫn nhiӅu so vӟi KPD lөc ÿӏa (tuҫn tӵ là 63 và 36 %). NӃu xem xét biӃn thiên kinh hѭӟng cӫa tӍ sӕ , thì KPD cao nhҩt ÿѭ ӧc nhұn thҩy ӣ các vƭÿӝ thҩp, nѫi ÿây nó ÿҥt tӟi 70 % trong ÿӟi 0-20 o S. 00 / QR 5.4. Cân bҵng nhiӋt cӫa ÿҥi dѭѫng 5.4.1. Phѭѫng trình cân bҵng nhiӋt cӫa ÿҥi dѭѫng Dѭӟi dҥng tәng quát phѭѫng trình cân bҵng cӫa mӝt tính chҩt bҩt kì (nhiӋt, nѭӟc v.v ) có thӇ viӃt dѭӟi dҥng ¦¦¦  '' ' iii XXX , (5.6) trong ÿó tәng các thà nh phҫn tích lNJy cӫa cân bҵng, ÿһc trѭng cho sӵ biӃn thiên cӫa chúng theo thӡi gian; tәng cá c hӧp phҫn ÿӃn cӫa cân bҵng có nghƭa làm tăng tính chҩt ÿang xét; tәng cá c hӧp phҫn mҩt ÿi cӫa cân bҵng ÿһc trѭng cho sӵ giҧm tính chҩt ÿang xét. ' ¦ i X ¦ '  i X ¦ '  i X Nhѭ vұy, p hѭѫng trình (5.6) biӇu diӉn ÿӏnh luұt bҧo toàn năng lѭӧng hay vұt chҩt. Tùy thuӝc các qui mô không gian -thӡi gian cӫa phép lҩy trung bình ÿӕi vӟi các dӳ liӋu xuҩt phát, phѭѫng trình này có thӇ có dҥng rҩt khác nhau, bӣi vì tѭѫng quan giӳa các dòng và nhӳng biӃn thiên cӫa chúng không giӳ nguyên không ÿәi trong không gian cNJng nhѭ thӡi gian. Qui mô không gian lӟn nhҩt là thӇ tích Ĉҥi dѭѫng ThӃ giӟi nói chung, còn qui mô nhӓ nhҩt - là thӇ tích ÿѫn vӏ cӫa nó. Còn vӅ qui mô thӡi gian, thì cұn trên cӫa nó có thӇ bҵng hàng trăm, thұm chí hàng nghìn năm, vì thӡi gian kéo dài cӫa các chu trình khí hұu trê n Trái Ĉҩt nói chung cùng cӥ vӟi thӡi gian kéo dài cӫa các kӍ nguyên ÿӏa chҩt. Nhұn thҩy rҵng khi giҧm qui mô lҩy trung bình, ÿһc biӋt qui mô thӡi gian, phѭѫng trình cân bҵng thѭӡng phӭc tҥp lên, vì trong trѭӡng hӧp này xuҩt hiӋn nhu cҫu phҧi tính tӟi nhӳng sӕ hҥng có ý nghƭa ÿӏa phѭѫng. Thí dө, ta xét phѭѫng trình cân bҵng nhiӋt lҩy trung bình tháng ÿӕi vӟi mӝt cӝt nѭӟc ÿҥi dѭѫng diӋn tí ch ÿáy ÿѫn vӏ trҧi dài tӯ mһt phân cách vӟi khí quyӇn tӟi ÿáy. Khi ÿó phѭѫng trình cân bҵng nhiӋt có thӇ viӃt dѭӟi dҥng sau: ĭLER t S   w w 0TA )(div FF . (5.7) Ӣÿây S enthalpy cӫa cӝt nѭӟc thҷng ÿӭng, xác ÿӏnh bҵng ³ 0 Z Z K zTdcS U , trong ÿó mһt ÿҥi dѭѫng (), ÿӝ sâu ÿҥi dѭѫng. F A và F T tuҫn tӵ là dòng nhiӋt toàn phҫn (tích phân) do các dòng chҧy và trao ÿәi rӕi (cuӝn xoáy), tӭc  0 Z 0 0 Z  K Z zdTc Z Z K 0 A ³ VF U , zdTc Z Z T K 0 ³ cc VF U , trong ÿó V vectѫ tӕc ÿӝ theo phѭѫng ngang, còn dҩu gҥch ngang bên trên chӍ phép lҩy trung bình theo thӡi gian. Khi lҩy trung bình tháng, phҫn ÿóng góp chính vào trao ÿәi rӕi vƭ mô là tӯ các xoáy synop, qui mô không gian ÿһc trѭng cӫa chúng bҵng vài trăm kilômét, còn thӡi gian tӗn tҥi tӯ mӝt sӕ ngày ÿӃn mӝt sӕ tháng. KӃt quҧ dòng nhiӋt toàn phҫn tәng cӝng ÿѭӧc viӃt bҵng  zdTczdTTc Z Z Z Z KK 00 0 ³³ cc  VVVF UU . Nhѭ vұy, trong phѭѫng trình (5.7) sӕ hҥng thӭ nhҩt vӃ trái chӍ sӵ biӃn thiên enthalpy cӫa cӝt nѭӟc thҷng ÿӭng trong thӡi gian, trong ÿó giá trӏ 213 214 [...]... 5. 8 Phân b các giá tr n m trung bình i c a b c h i hi u d ng trên i d ng, mm/n m (theo V.N Malinhin) iv D o 70 60 N 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 10 oS 10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 i Tây ng 312 51 2 302 404 1038 51 7 401 700 1204 893 326 3 05 543 51 7 Thái Bình D ng 2 25 457 266 308 784 400 323 2 65 510 58 0 139 244 416 51 7 n D ng 1210 50 4 3 95 117 25 456 55 7 224 58 5 454 i d ng Th gi i 294 457 ... u kh p m i n i 30 89 113 102 30 20 54 98 30 79 20 10 81 169 70 130 0 252 297 113 255 93 168 193 159 10 0 29 141 1 25 1 15 30 104 152 99 126 30 40 119 152 117 132 40 50 110 158 1 45 142 50 60 106 154 129 134 60 240 20 20 Profil l ng m a kinh h ng c ng kh ng nh nh ng qui lu t ã nh n xét trên, th hi n rõ nh t b c bán c u: c c i i xích o, gi m m nh o v phía chí tuy n (3 0-2 0 N), sau ó t ng các v trung bình... Bo LE B ng 5. 4 Giá tr trung bình i c a t s Bowen (theo L.A Strokina) i nhi t r i có th 0, 65 (TW T A ) eW e A eW 6,1 10 i Tây ng Thái Bình D ng n D ng ng i d ng Th gi i 70 ( 2 35 TW ) , 50 0,37 0,44 0,39 40 0,24 0,23 0,24 40 c 60 oN 50 n TW b ng công th c th c nghi m c a Magnus 7 , 45 TW D id 60 c eW liên h v i nhi t Áp su t riêng ph n bão hòa c a h i n iv i v i các 30 0, 15 0, 15 0, 15 0, 75 30 20 0,09... 259 260 i d ng Th gi i b ng 5 10 9 t n/n m, trong ó l ng xu t vào khí quy n th c hi n ch y u theo con ng tung b i trong sóng gió ( 95 %), còn l ng nh p mu i vào i d ng ch y u di n ra trong khi giáng th y (90 %) ng n D Xu t 12 4, 75 1,14 1,04 2,47 ng 10 t n/n m % 10 t n/n m % 232,7 33 2 35, 3 34 2,6 1,1 36 249,2 36 0,7 0,3 0, 25 0,06 0,06 0,13 199,9 29 197 ,5 28 2,4 1,2 13,0 2 13,1 2 0,1 0,8 6 95, 5 100 6 95, 1... m nh 254 B ng 5. 11 Phân b các giá tr mô un ng su t gió ti p tuy n trung bình mùa ông trên các i d ng, N/m2 (theo N.Z Ariel, L.A Strokina) iv D i Tây ng Thái Bình D ng n D ng i 70 60 N 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 o 0 10 S 10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 3,2 3,4 2,7 2,1 1,3 1,1 0,8 0,6 0,8 0,9 1,4 2 ,5 2,8 2,7 2,9 2,1 1,4 1,1 0,7 0,7 0,8 0,9 1,3 2,2 3,1 3,1 0,4 0,6 0 ,5 0,6 0,9 1,3 1 ,5 2,3 3,3... phía B c C c, trong khi n D ng 219 0,11 0,42 0,71 0,90 1,21 1,44 1,30 1,06 0, 75 0,69 0,67 0,72 0,64 0,70 0,01 0,03 0, 05 0,40 0,96 0,49 0,47 1 ,56 1,84 1,79 1,61 1,48 1,61 0,02 0,03 0,28 0,64 0, 75 0,66 0 ,52 0,44 0,16 0,43 0,74 0, 85 1,61 2,38 1,76 0,31 1, 45 1,90 1,78 1,41 1,28 0,62 Ph n c a v n chuy n i d ng (%) o Trong b ng 5. 2 d n phân b các dòng nhi t kinh h ng trung bình theo i t ng i d ng và i d ng... ng Th gi i (b ng B ng 5. 10 Phân b dòng n c ng t toàn ph n kinh h ng trong Th gi i, 103 km3/n m (theo V.N Malinhin) V id ng (o ) Bán c u 0 10 20 30 40 50 60 70 B c 7,9 6 ,5 4,0 22,8 23 ,5 17,6 11,3 7,0 Nam 7,9 13,3 0 15, 2 21,8 16 ,5 7,1 2,0 Theo s li u c a b ng 5. 10, qui lu t chính là các dòng n c ng t h u nh m i n i u h ng t các c c v xích o, h n n a giá tr c c i x y i xích o (10 oN-10 oS) d i tác ra t... id ng - Cách ti p c n III - c l ng v n chuy n nhi t nh là s h ng d t ph ng trình cân b ng nhi t c a i d ng ho c c a h th ng i d ng khí quy n ng Th gi i B ng 5. 2 V n chuy n kinh h ng c a dòng hi n nhi t trung bình i trong i d ng và trong khí quy n, 10 15 W (theo S.S Lappo và nnk.) ng ng v n chuy n nhi t theo k t qu mô hình D - Cách ti p c n II - c l hóa s tr hoàn l u i d ng; n - Cách ti p c n I - c l... n trong b ng 5. 6 239 D id 70 74 106 73 89 ng D ng Giáng th y B ch i ng ng Th gi i B c bán c u Nam bán c u 131 1 35 Chung 146 156 157 164 144 153 42 2 35 22 13 18 id B c h i hi u d ng id id 142 n i Thái Bình D H p ph n trao n c i Tây D ong ng Th gi i (theo E.G Bog anova) B ng 5. 7 Phân b nh ng h p ph n trao i n c qua m t các ph n n c thoáng b ng cm/n m ng m a n m trung bình (mm/n m) trên 5. 6.2 B c h i... phép k t lu n v vai trò áp o c a bi n i nhi t trong quá trình trao i khí qui mô l n Mùa hè o 70 60 N 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 10 oS 10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 1,4 1,6 1,2 0,8 0,9 1,0 0,7 0,8 1,0 1 ,5 2 ,5 3,6 3,6 1,2 1,3 1,2 0,9 0,9 0,8 0,7 0,8 1,0 1,2 2,0 2,9 3,3 2,0 1,9 1,2 1,1 1,6 1 ,5 2,3 3,2 3,0 i các ch t khí S trao i các ch t khí (tr c h t là ôxy và cacbonic) gi a i d ng và khí quy . o N 752 38422 60  50 90 43 100 32 50  40 113 64 127 45 40  30 142 90 155 58 30  20 168 111 1 75 64 20  10 177 121 181 74 10  0 177 124 158 79 0  10 o S 181 127 150 79 10  20 177 122 1 65 75 20. o N 0, 75 60  50 0,37 0,44 0,39 50  40 0,24 0,23 0,24 40  30 0, 15 0, 15 0, 15 30  20 0,09 0,07 0,04 0,07 20  10 0, 05 0,06 0,04 0, 05 10  0 0,07 0,07 0,06 0,07 0  10 o S 0,06 0, 05 0,06 0,04 10. 10 -1 - 10 3 s và qui mô không gian 10 -2 - 10 3 m, trong ÿó do tính chҩt bҩt ÿҷng hѭӟng (bҩt ÿӗng nhҩt) qui mô thҷng ÿӭng ÿһc trѭng bҵng 10 -2 - 10 1 m, còn qui mô phѭѫng ngang 10 0 -