báo cáo thành phần và cấu trúc khí quyển

1.2 THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ TRONG KHÍ QUYỂN Không khí đó là một hỗn hợp bao gồm nhiều chất khí và nhiều thành phần vật chất khác, được hệ thống thành 3 thành phần cơ bản: chất khí không kh

1.4 CẤU TẠO CỦA KHÍ QUYỂN

1.4.1 CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN THEO PHƯƠNG THẲNG ĐỨNG

1.4.2 CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN THEO PHƯƠNG NẰM NGANG

1.5 VAI TRÒ CỦA KHÍ QUYỂN

1.6 SỰ Ô NHIỄM CỦA KHÍ QUYỂN

1.2 THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ TRONG KHÍ QUYỂN

Không khí đó là một hỗn hợp bao gồm nhiều chất khí và nhiều thành phần vật chất khác, được hệ thống thành 3 thành phần cơ bản: chất khí ( không khí khô), hơi nước trong khí quyển và các chất đặc.

Những hợp chất của nitơ trong khí quyển sẽ cùng với gióng thủy

xâm nhập vào đất Đây chính là lượng đạm từ thiên nhiên Trung bình 1 năm sẽ cung cấp từ 2-22 kg đạm/ha/năm.

b Ôxy

- Tỉ lệ: 21%

- Nguồn gốc:

+ Được giải phóng trong quá trình quang hợp.

+ Được giải phóng trong hiện tượng dông, sấm sét.

+ Do phân hủy ôzôn (với bước sóng lớn hơn 290mmc)

+ Do đốt cháy nguồn năng lượng tam đại dương.

+ Do phân giải các hợp chất hữu cơ.

+ Do núi lửa phun.

+ Do quá trình hô hấp của sinh vật.

Vai trò:

+ Cần cho quá trình quang hợp để tạo hợp chất hữu cơ cho cây Chất khô của cây có đến 40-45%C.

+ Điều hòa nhiệt độ không khí ở tầng thấp vào ban đêm.

Cacbonic hấp thụ năng lượng bức xạ có bước sóng từ 2-17,1µm.

Nước có khả năng hấp thụ cacbonic, nhưng khi nhiệt độ tăng thì nhả một phần cacbonic trở lại.

Khi lượng cacbonic trong khí quyển tăng lên 0,2% sẽ nguy hiểm cho tính mạng con người.

Phương trình trạng thái của không khí khô:

Không khí khô được xem như là khí lý tưởng.

+ Khí lý tưởng: Là hỗn hợp khí không tồn tại lực tương tác giữa các phân tử khí, nghĩa là khích thước của chúng không đáng kể.

+ Trạng thái của không khí khô được thể hiện qua: nhiệt độ T, áp suất

P, và mật độ không khí P( g/cm 3 ).

+ Phương trình trạng thái của khí lý tưởng theo Mendelep

Calapayron, công thức được thiết lập:

P=P.R.T

Trong đó: R lả hằng số khí riêng( hay khí lý tưởng)

R=2,87*10 2 J/kg.độ

1.2.2 Hơi nước trong khí quyển

Đây là nhân tố quyết định trạng thái ẩm của không khí

Nguồn gốc:

+ Do quá trình bốc hơi từ mặt đệm ẩm

+ Do quá trình thoát hơi từ sinh vật

Phân bố: Hàm lượng hơi nước trong khí quyển thay đổi theo:

+ Độ cao

+ Phương nằm ngang

+ Theo vĩ độ

Ví dụ: xích đạo 2,5%(v),cực 0,2%.

Là tập hợp những hạt nhỏ bao gồm hạt bụi, khói, hạt

nước nhỏ, tinh thể băng nhỏ, những ion mang điện…

Chúng ở trạng rắn hay lỏng, kích thước rất bé (bán kính từ

10-4 – 10-5, trọng lượng khoảng 10-15 g/hạt, bay lơ lững trong khí, được mang đi xa và tồn tại rất lâu trong khí quyển.

- Nguồn gốc:

+ Từ mặt đất: bụi đất do gió cuốn lên, bụi muối, bụi hữu

cơ( phấn hoa, các bào tử,vi thể sinh vật), bụi, khói do cháy rừng, khói từ nhà máy, phương tiện giao thông, do hoạt

động núi lửa.

+ Từ không gian vũ trụ: hạt bụi từ quá trình phân hủy sao băng Mỗi năm khí quyển được cung cấp từ hàng trăm đến hàng nghìn tấn.

Phân bố: Không đều theo không gian và thời gian

+ Không gian: lục địa/biển, thành phố/nông thôn, theo độ cao.

+ Thời gian: đông/hạ, sáng/ trưa chiều.

Vai trò:

+ Giữ ấm cho lớp không khí gần mặt đất.

+ Điều kiện để hơi nước ngưng kết.

Tác hại:

+ Làm giảm độ trong suốt của không khí, giảm tầm nhìn xa( trực tiếp

và

gián tiếp).

+ Gây mưa axit.

1.3 NHỮNG YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG CƠ BẢN

- Đơn vị: bar(b), mb, mmHg, at.

- Áp suất trong điều kiện chuẩn: là áp suất được xác định ngay trên mặt biển h = 0m, t 0 C, vĩ độ 45.

- Mối liên hệ giữa sức trương hơi nước và độ ẩm tuyệt đối.

a = 220*e/T

Khi nhiệt độ tăng thì e tăng.

+ Sức trương hơi nước bão hòa [E]: là giá trị cực đại của sức trương hơi nước đạt được tại một nhiệt độ xác định và tại nhiệt độ đó hơi nước

1.3.4 Gió:

- Hướng gió: là hướng mà từ đó gió thổi đến (tính từ gốc).

- Tốc độ gió: là đại lượng đặc trưng cho khả năng di chuyển của không khí mạnh hay yếu (m/s).

1.3.6 Mây:

- Khái niệm: là tập hợp các vật phẩm vật kết tinh ngưng kết của hơi

nước ở những độ cao khác nhau trong khí quyển.

- Phân loại mây: Cơ sở để phân loại:

+ hình thái (hình dạng bên ngoài)

+ độ cao chân mây

+ thành phần các vật phẩm ngưng kết

- Với cơ sở này người ta phân loại mây thành 4 loại họ: (bảng 2).

1.3.7 Lượng mưa [R]

Là đại lượng đặc trưng cho quá trình bề mặt Trái Đất thu được

lượng nước mưa (rắn, lỏng) từ trong khí quyển.

Đơn vị: mm/s – h – ngày – tháng – năm … và tính cho một lãnh thổ

cụ thể.

Trong khí tượng tốc độ gió thường được xác định theo thang Beaufort

Bảng phân loại mây

Ci

Cs Cc

7 – 10km

0 – 8km

0 – 8km

Mây mang màu nắng nhạt

Cao (tầng

giữa)

2 -6km

Cao tích Cao tầng

Altocumulas Altestrants

Al As

3 – 6km

2 – 3km

Mây hỗn hợp

Tầng (tầng

thấp)

1 – 2km

Vũ tầng Tầng tích Tầng

Nimbomatu Sirabouomios Stratos

Hs Se St

1 – 2km

1 – 2km0,2 – 2km

C Ch

0,5 – 1,5km

1 – 2km

Giọt nước dạng tinh thể

1.4 CẤU TẠO CỦA KHÍ QUYỂN (sự phân tầng khí quyển)

Quả đất được bao bọc một lớp không khí khá dày Theo nghiên cứu của thám đông bề dày khí quyển từ 2000 – 3000km tuy nhiên càng lên cao mật độ không khí càng giảm.

+ < 5km không khí chiếm 1/2 khối lượng không khí (m) m = 5500*10 15

tấn

+ < 10km không khí chiếm 3/4 khối lượng không khí.

+ < 20km không khí chiếm 9/10 khối lượng không khí.

Khí quyển luôn ở trạng thái bất ổn định, biến đổi liên tục theo không gian và thời gian Theo không gian thì cả phương thẳng đứng và nằm ngang cũng không đều nhau.

1.4.1 Cấu trúc khí quyển theo phương thẳng đứng:

Dựa vào các cơ sở sau để phân chia khí quyển theo phương thẳng đứng:

- Dựa vào thành phần vật chất của khí quyển:

- Dựa vào sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao:

a Tầng đối lưu:

- Độ cao: đây là tầng thấp nhất của khí quyển, chứa đến 80% toàn bộ khối lượng của khí quyển, ở đây tập trung hầu hết lượng nước của khí quyển, độ cao trung bình khoảng 12km, nhưng thay đổi theo vĩ độ và nhiệt độ( mùa).

+ Cực giới hạn:8- 10km

+ Vĩ độ ôn đới: 10 – 12km

+ Xích đạo: 17km

+ Mùa đông ranh giới ở cao, mùa hè ở thấp hơn.

- Các vật chất cấu tạo nên tầng đối lưu: Bao gồm tất cả các chất khí tỷ lệ không thay đổi, các chất khí tỷ lệ thay đổi và các chât đặc phân bố

không đồng đều ở khắp nơi.

+ Các chất khí tỷ lệ không thay đổi thì tính chất cũng đồng nhất ở

khắp nơi trên bề mặt trái đất gồm có nitơ( 78,08%), ôxy(20,95%),

argon(0,93%), neon, cripton, hyđrô,….

+ Các vật chất thay đổi tùy nơi, tùy độ cao, tùy thời gian…Đó là hơi

nước, khí cacbonic, amoniac…

- Đặc điểm căn bản nhất của tầng đối lưu là có sự thay đổi về tính chất nhiệt và động học:

+ Nhiệt độ giản theo độ cao, trung bình 0,6-0,70/100m (tùy theo mật độ không khí).

+ Sự xáo trộn không khí theo phương thẳng đứng và sự trao đổi nhiệt với mặt đất xảy ra rõ

+Hơi nước tập trung chủ yếu trong tầng mây, gắn liền với sự hình

thành mây

+Hiện tượng thời tiết chủ yếu xảy ra trong tầng này.

- Tầng đối lưu là bộ phận của khí quyển mà địa lý học chú trọng đặc

biệt Vì đây là nơi luôn luôn có chuyển động của không khí, có lên

xuống của nhiệt độ, có thay đổi của khí áp làm phát sinh ra các hiện tượng gió, mây, mưa, mặt khác chỉ có tính chất lý hóa của không khí ở tầng đối lưu mới thích hợp với đời sống của vạn vật Do đó tầng đối lưu liên quan trực tiếp đến việc hình thành lớp vỏ cảnh quan.

b Tầng bình lưu:

- Độ cao: trung bình từ 12- 55km

- Đặc điểm:

+ Không khí rất loãng, không có hơi nước và tập trung nhiều ozon

nhất là ở độ cao 25- 28km, lớp ozon này tác dụng hút những tia cực tím mặt trời nên có khả năng bảo vệ thế giới hữu cơ sống trên bề mặt trái đất.

+ Nhiệt độ giới hạn bên dưới của tầng bình lưu dao động

từ -45°C đến -55°C theo vĩ độ, và lên càng cao nhiệt độ

càng tăng Ở giới hạn bên trên của tầng bình lưu nhiệt độ đạt +10°C.

+ Qúa trình xáo trộn không khí theo phương thẳng đứng xảy ra yếu.

+ Hơi nước ít, không tạo thành mây và giáng thủy, nhưng

ở độ cao 20-25km, thỉnh thoảng xuất hiện những đám mây

xà cừ ở gần vùng cực (do sự phản chiếu của bức xạ Mặt Trời lên các giọt nước quá lạnh).

c Tầng trung gian

- Độ cao: từ 55- 80km

- Đặc điểm:

+ Nhiệt độ thay đổi theo độ cao: đỉnh trung quyển hạn

khoảng -40°C đến -70°C Đỉnh trung quyển thỉnh thoảng

quan sát thấy những đám mây bạc, rất mỏng, không làm

mờ các ngôi sao, do sự phản xạ của bức xạ của mặt trời lên các tinh thể băng.

+ Có nhiều thiên thạch phát sáng( sao băng): có 4 loại (sắt, niken,tinh thể silicat và tinh thể hỗn hợp).

tử oxi và nitơ phân hủy thành nguyên tử, tích điện và các điện tử tự

do, do đó trong phạm vi của tầng ion hóa có nhiệt độ rất cao.

+ Không khí rất loãng, mật độ khoảng 10 ‑8- 10-10 g/cm 3

+ Trong tầng này sóng vô tuyến điện li sẽ được hấp thụ khúc xạ và phản hồi về mặt đất, những sóng có bước sóng vòng dài (>20µm) sẽ được phản hồi ngay ở đáy tầng ion.

e Tầng phân tán( tầng ngoại quyển)

- Độ cao: từ đỉnh tầng ion đến giới hạn trên của khí quyển ( khoảng từ 800- 2.000 km).

cấpII 11,2km/h.

1.4.2 Cấu trúc khí quyển theo phương nằm ngang

- Sự bất đồng nhất của khí quyển theo phương nằm ngang thể hiện rõ nhất ở tầng đối lưu:

+ Do yếu tố vĩ độ.

+ Do địa hình (độ cao, hướng sườn).

+ Do tính chất 2 mặt đệm lục địa và đại dương khác nhau, đối lưu khác nhau.

- Sự bất đồng nhất này được thể hiện qua sự hình thành các khối khí khác nhau( không khí, không khí lạnh…) Chúng di chuyển liên tục và

di chuyển thường bị biến tính do xáo trộn với không khí xung quanh, lúc đó từ không khí này có thể chuyển qua không khí kia.

- Phân loại không khí: có 2 cơ sơ để phân loại

+ Dựa vào nguồn gốc phát sinh:

Không khí bắc cực

Không khí ôn đới

Không khí nhiệt đới

1.5 VAI TRÒ CỦA KHÍ QUYỂN

Khí quyển là lớp vỏ ngoài cùng bảo vệ trai đất và có vai trò quan trọng đối với đời sống của vạn vật trên bề mặt

trái đất.

1.Khí quyển là nguồn cung cấp các thứ khí thiết yếu cho đời sống của vạn vật như oxy cần cho hô hấp của con người, nitơ, cacbonic cần cho đời sống của các thực vật.

2 Khí quyển có vai trò chống lại tác động phá hoại của ngoại giới về phương điện hóa- lý Lớp ozon lọc và giữ bớt các tia tử ngoại sóng ngắn nên chống được tác động phá hoại

cơ thể sinh vật của chúng.

3 Khí quyển là nơi phát sinh ra các hiện tượng khí hậu và

dẫn đến phát sinh ra nhiều quá trình khác trong lớp vỏ địa lý

Khi xem xét chúng ta thấy khí quyển có tác dụng điều

hòa nhiệt độ trên bề mặt trái đất như quần áo che chở cho

cơ thể con người Ban ngày khí quyển giữ bớt nhiệt mặt trời làm cho mặt đất bớt bị hun nóng, trái lại ban đêm khí quyển giữ cho nhiệt của mặt đất ít bị tỏa ra không gian làm cho mặt đất bớt lạnh đi

Mặt trăng vì không có khí quyển nên nhiệt độ ngày đêm chênh lệch nhau đến +270°C làm cho cuộc sống không thể tồn tại được Trái đất nhiệt độ tối cao +58°C, trung bình

+10°C, tối thấp -85oC, do đó khắp nơi trên bề mặt trái đất

đều xuất hiện và tồn tại cuộc sống.

4 Khí quyển có tác dụng điều hòa ánh sáng và màu sắc

Không khí mà không có khí quyển thì những di chuyển từ ban ngày sang ban đêm hay ngược lại sẽ rất đột ngột, phủ phàng: Mặt trời xuống dưới chân trời là tối sầm ngay, mặt trời lên khỏi chân trời là nắng gay gắt ngay tức khắc,

không có thời gian chuyển tiếp hoàng hôn và rạng đông

Nhưng vì nhờ có khí quyển và khí quyển tạo thành những lớp không khí đồng tâm và chiết suất tăng dần từ cao

xuống thấp, nên tia sáng từ các vì sao mà đến trái đất đều phải khúc xạ và càng đến gần mặt trời càng cong làm cho chung ta thấy các ngôi sao lúc nào cũng ở trên vị trí thực

tế với độ cao lớn hơn độ cao thực tế trên bầu trời Do kết quả đó mà mặt trời khi đã xuống chân trời chúng ta vẫn

thấy nó chưa lặn và khi mặt trời chưa lên chân trời thì đã thấy nó mọc rồi.

Những khi mặt trời đã ở hẳn dưới chân trời, mặt ta

không thấy nữa, ánh mặt trời vẫn còn chiếu lên các lớp

cao của khí quyển rồi phản chiếu xuống mặt đất, đó là tán

xạ sinh ra ánh bình minh và hoàng hôn; Chỉ có khi mặt trời

ở dưới chân trời 180 mới tối mịt trên mặt đất Nhờ hoàng hôn và bình minh mà thời gian có ánh sáng lấn sang thời gian có bóng tối làm cho mùa hạ ngày càng dài thêm và

mùa đông ngày ngày bớt ngắn đi.

5 Khí quyển lại cần thiết cho truyền bá âm thanh, âm thanh

có là do dao động của các phân tử khí, không có khí quyển thì trên bề mặt trái đất chẳng nghe thấy gì cả.

6 Ngoài những ý nghĩa đó khí quyển có vai trò bảo vệ mặt đất khỏi sự phá hoại của các vật thể từ vũ trụ rơi vào mỗi ngày hàng triệu khối và có khối lượng rất lớn như khối

thiên thạch 1 triệu tấn rơi xuống miền Adra của nước

Moritani Ở bang Arizona nước Mỹ có khối thiên thạch rơi xuống đào thành một cái hố với đường kính 1.200m sâu

180m, khối ấy có thể nặng đến hàng triệu tấn nhưng rơi

xuống đất thì tan rã ra.Những khối thiên thạch như thế rất hiếm vì khi đi qua các lớp khí quyển dày đặc phần lớn bị bốc cháy ra hơi hay tan vụn đi.

1.6 SỰ Ô NHIỄM CỦA KHÍ QUYỂN

- Hiện nay, ô nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng

của cả thế giới chứ không phải riêng của một quốc gia nào Môi trường khí quyển đang có nhiều biến đổi rõ rệt và có ảnh hưởng xấu đến con người và các sinh vật Hàng năm con người khai thác và sử dụng hàng tỉ tấn than đá, dầu

mỏ, khí đốt Đồng thời cũng thải vào môi trường một khối lượng lớn các chất thải khác nhau, làm cho hàm lượng các loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng Hàng năm có:

- Sự hoạt động của các ngọn núi lửa và các loài vi khuẩn

sống trong không khí cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm

không khí Theo ước tính thì lượng CO2 do núi lửa hoạt

động phun ra cao gấp 40.000 lần so với lượng CO2 hiện có trong khí quyển.

- Ô nhiễm môi trường khí quyển tạo nên sự ngột ngạt và

"sương mù", gây nhiều bệnh cho con người Nó còn tạo ra các cơn mưa acid làm huỷ diệt các khu rừng và các cánh đồng.

- Điều đáng lo ngại nhất là con người thải vào không khí các loại khí độc như: CO2, NOX, CH4, CFC đã gây hiệu ứng nhà kính Theo nghiên cứu thì chất khí quan trọng gây hiệu ứng nhà kính là CO2, nó đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà kính, CH4 là 13%, ozon tầng đối lưu là 7%, nitơ 5%,

CFC là 22%, hơi nước ở tầng bình lưu là 3%.

- Nếu như chúng ta không ngăn chặn được hiện tượng hiệu ứng nhà kính thì trong vòng 30 năm tới mặt nước biển sẽ dâng lên từ 1,5 – 3,5 m (Stepplan Keckes) Có nhiều khả

năng lượng CO2 sẽ tăng gấp đôi vào nửa đầu thế kỷ sau Điều này sẽ thúc đẩy quá trình nóng lên của Trái Đất diễn

ra nhanh chóng Nhiệt độ trung bình của Trái Đất sẽ tăng khoảng 3,6°C (G.I.Plass), và mỗi thập kỷ sẽ tăng 0,3°C.

- Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn

130 năm qua nhiệt độ Trái Đất tăng 0,40°C Tại hội nghị khí hậu tại Châu Âu được tổ chức gần đây,

các nhà khí hậu học trên thế giới đã đưa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt độ của Trái Đất sẽ tăng

thêm 1,5 – 4,5°C nếu như con người không có

biện pháp hữu hiệu để khắc phục hiện tượng hiệu ứng nhà kính.

- Một hậu quả nữa của ô nhiễm khí quyển là hiện

tượng lỗ thủng tầng ozone CFC là "kẻ phá hoại" chính của tầng ozon Sau khi chịu tác động của

khí CFC và một số loại chất độc hại khác thì tầng ozon sẽ bị mỏng dần rồi thủng, không còn làm

tròn trách nhiệm của một tấm lá chắn bảo vệ mặt đất khỏi bức xạ UV-B, làm cho lượng bức xạ UV-B tăng lên, gây hậu quả xấu cho sức khoẻ của con người và các sinh vật sống trên mặt đất.