Giáo trình khí hậu và khí tượng đại cương đn khoa học tự nhiên

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƯ NHIÊN -   - GIÁO TRÌNH KHÍ HẬU VÀ KHÍ TƯỢNG ĐẠI CƯƠNG Trần Công Minh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương Khái niệm khí tượng khí hậu học Trần Công Minh Khí hậu khí tượngđại cương NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2007 Tr – 14 Từ khoá: Khí hậu, khí tượng, khí quyển, thời tiết, khí hậu, khí tượng Tài liệu Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên sử dụng cho mục đích học tập nghiên cứu cá nhân Nghiêm cấm hình thức chép, in ấn phục vụ mục đích khác không chấp thuận nhà xuất tác giả Chương KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC 1.1 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG CỦA KHÍ HẬU VÀ KHÍ TƯỢNG HỌC 1.1.1 Khí tượng khí hậu học 1.1.2 Khí 1.1.3 Những tầng cao – cao không học 1.1.4 Thời tiết 1.1.5 Khí hậu 1.2 NHỮNG MỐI LIÊN QUAN CỦA KHÍ QUYỂN VỚI MẶT TRỜI VÀ MẶT ĐẤT 1.3 CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH KHÍ HẬU 1.3.1 Tuần hoàn nhiệt 1.3.2 Tuần hoàn ẩm 1.3.3 Hoàn lưu khí 1.3.4 Sự hình thành khí hậu 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC, THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU TRONG KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC 1.4.1 Quan trắc thực nghiệm khí tượng học Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 1.4.2 1.4.3 1.4.4 Phương pháp phân tích thống kê phân tích toán lí Ứng dụng đồ 10 Quan trắc khí tượng 10 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC 1.1 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG CỦA KHÍ HẬU VÀ KHÍ TƯỢNG HỌC 1.1.1 Khí tượng khí hậu học Khí tượng học khoa học khí – vỏ không khí Trái Đất Do nghiên cứu trình vật lý đặc trưng cho Trái Đất, nên khí tượng học thuộc khoa học vật lý Khí hậu học khoa học khí hậu – tập hợp điều kiện khí đặc trưng cho nơi phụ thuộc vào hoàn cảnh địa lý địa phương.Với ý nghĩa đó, khí hậu ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế người như: nông nghiệp, phân bố địa lý công nghiệp, giao thông đường bộ, đường thuỷ, hàng không Khí hậu học thực chất khoa học địa lý môi trường Những kiến thức lĩnh vực khí hậu cần thiết cho việc đào tạo cán địa lý môi trường thuộc chuyên môn Khí hậu học liên quan chặt chẽ với khí tượng học Sự hiểu biết quy luật khí hậu học dựa sở trình khí Vì vậy, phân tích nguyên nhân xuất loại khí hậu phân bố chúng Trái Đất, khí hậu học xuất phát từ khái niệm quy luật khí tượng học Trong giáo trình này, cố gắng trình bày kết hợp không riêng lẻ hai môn khí hậu học khí tượng học Nhiệm vụ tìm hiểu nội dung phương pháp nghiên cứu hai môn khoa học 1.1.2 Khí Bề mặt Trái Đất bao phủ lớp – không khí – khí quyển, tham gia vào chuyển động quay Trái Đất Đời sống chủ yếu diễn phần khí Không khí khác với nước nén được, mật độ giảm theo chiều cao khí hẳn, ranh giới rõ rệt Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Một nửa khí tập trung tầng 5km, ba phần tư tầng 10km, chín phần mười tầng 20km Không khí lên cao loãng, song phát độ cao lớn Hiện tượng cực quang chứng tỏ tồn khí độ cao 1000 km hay Vệ tinh bay độ cao vài nghìn km nằm khí quyển, không khí loãng Căn vào tài liệu quan trắc từ vệ tinh ta kết luận khí lan tới độ cao 20 nghìn km với mật độ giảm dần Chỉ tên lửa vũ trụ số vệ tinh nhân tạo với quĩ đạo bay rộng bay xuyên qua khí vào khoảng không gian hành tinh 1.1.3 Những tầng cao – cao không học Những trình khí xảy sát mặt đất tầng 10 – 20 km, đặc biệt quan trọng thực tiễn nghiên cứu nhiều Những trình trình bày giáo trình Những tầng cao khí cách xa mặt đất hàng trăm nghìn km thời gian gần tiến hành nghiên cứu ngày mạnh mẽ có kết hơn, nhờ có tên lửa vệ tinh vật lý địa cầu Khi khí hấp thụ xạ cực tím xạ hạt mặt trời, tầng cao xẩy phản ứng quang hoá phân tích phân tử thành nguyên tử tích điện Vì vậy, tầng không khí nói bị ion hoá mạnh có tính dẫn điện lớn Ở thường quan sát thấy tượng cực quang phát sáng liên tục không khí tạo nên ánh sáng ban đêm bầu trời, thường xảy trình vi vật lý phức tạp liên quan tới phát xạ vũ trụ Phương pháp nghiên cứu trình đặc biệt, thân việc nghiên cứu liên quan với việc nghiên cứu khí gần mặt đất tầng không khí thấp, có liên quan mật thiết với việc nghiên cứu từ trường Trái Đất Vì vậy, gần người ta qui định chia học thuyết trình vật lý xảy tầng cao khí thành môn khoa học lấy tên cao không học Trong giáo trình số vấn đề thuộc cao không học trình bày với mức hạn chế 1.1.4 Thời tiết Trong khí thường xuyên xảy trình vật lí, trình không ngừng làm biến đổi trạng thái Trạng thái khí gần mặt đất tầng thấp (thường môi trường hoạt động hàng không) gọi thời tiết Những đặc trưng thời tiết như: nhiệt độ không khí, khí áp, độ ẩm, lượng mây, giáng thuỷ, gió tượng dông, bão, sương mù, gió tây khô nóng gọi yếu tố khí tượng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Những biến đổi thời tiết gần mặt đất có ý nghĩa lớn nông nghiệp lĩnh vực kinh tế khác người Thời tiết tầng khí cao ảnh hưởng đến hoạt động hàng không Cần lưu ý trình khí độ cao khác có liên quan với Vì vậy, để nghiên cứu thời tiết gần mặt đất cách toàn diện ta cần nghiên cứu tầng khí cao Trạng thái khí tầng cao đối tượng cao không học 1.1.5 Khí hậu Ở nơi Trái Đất, năm khác nhau, thời tiết diễn khác nhau, song khác biệt thời tiết hàng ngày, hàng tháng, hàng năm địa phương, ta phân biệt loại khí hậu hoàn toàn xác định Ngay từ đầu nói, khí hậu tập hợp điều kiện khí đặc trưng cho địa phương phụ thuộc hoàn toàn vào hoàn cảnh địa lí địa phương Hoàn cảnh địa lí vị trí địa phương tức vĩ độ, kinh độ độ cao mực biển mà đặc điểm mặt đất, địa hình, lớp phủ thổ nhưỡng, lớp phủ thực vật v.v Những điều kiện khí nhiều biến thiên trình năm: từ mùa đông sang mùa hè từ mùa hè sang mùa đông Tập hợp điều kiện khí nhiều biến đổi từ năm sang năm khác Những biến đổi có đặc tính dao động lân cận giá trị trung bình nhiều năm Như khí hậu có đặc tính ổn định Cũng vậy, khí hậu đặc trưng địa lí tự nhiên địa phương, thành phần cảnh quan địa lí Mặt khác, trình khí trạng thái mặt đất (kể đại dương giới ) có mối liên quan chặt chẽ nên khí hậu liên quan với đặc điểm địa lí thành phần cảnh quan địa lí khác 1.2 NHỮNG MỐI LIÊN QUAN CỦA KHÍ QUYỂN VỚI MẶT TRỜI VÀ MẶT ĐẤT Những trình khí chịu ảnh hưởng vũ trụ phía từ mặt đất, từ phía Nguồn lượng chủ yếu trình khí xạ mặt trời Bức xạ truyền tới Trái Đất qua không gian vũ trụ Chính xạ mặt trời biến thành nhiệt khí mặt đất, thành lượng chuyển động thành lượng khác Những tia mặt trời đốt nóng mặt đất nhiều đốt nóng không khí, sau mặt đất khí xảy trình trao đổi nhiệt trao đổi nước cách mạnh mẽ Cấu trúc hình dạng mặt đất có ảnh hưởng đến chuyển động không khí Những tính chất quang học trạng thái điện khí mức độ định chịu ảnh hưởng mặt đất (hiện tượng đốt nóng, nhiễm bụi) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sự tồn khí nhân tố quan trọng trình vật lí xảy mặt đất (trong thổ nhưỡng) lớp vùng chứa nước (chẳng hạn tượng xói mòn gió, dòng biển sóng biển gió, hình thành tan lớp tuyết phủ nhiều tượng khác) sống Trái Đất Trong thành phần xạ mặt trời có xạ cực tím với lượng không lớn song gây nên tác động quang hoá mạnh mẽ tầng cao khí Bức xạ hạt mặt trời, tức dòng hạt mang điện, phóng từ mặt trời ảnh hưởng lớn đến tầng cao khí Bức xạ cực tím xạ hạt biến đổi đáng kể theo thời gian phụ thuộc vào hoạt động mặt trời, tức phụ thuộc vào trình vật lí Mặt Trời Những trình liên quan với biến đổi lượng vết đen mặt trời Do đó, trạng thái tầng cao khí quyển, lượng ozon, tính ion hoá, độ dẫn điện, biến đổi Những biến đổi lại ảnh hưởng đến trạng thái tầng khí nằm dưới, tức ảnh hưởng đến thời tiết khí hậu 1.3 CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH KHÍ HẬU 1.3.1 Tuần hoàn nhiệt Khí hậu xác định vòng tuần hoàn tuần hoàn nhiệt, tuần hoàn ẩm hoàn lưu khí gọi trình hình thành khí hậu Thực chất tuần hoàn nhiệt tạo nên chế độ nhiệt khí sau: Khí quyển, hấp thụ phần tia mặt trời xuyên qua biến chúng thành nhiệt, phần khuếch tán làm biến đổi thành phần quang phổ chúng Nhiệt độ không khí thường gây cảm giác nóng hay lạnh có tầm quan trọng lớn đời sống Trái Đất nói chung đời sống hoạt động kinh tế người nói riêng Sự biến đổi nhiệt độ không khí trình ngày trình năm phụ thuộc vào quay Trái Đất biến thiên thông lượng xạ mặt trời, liên quan với chuyển động quay Song nhiệt độ không khí biến đổi không điều hoà, chu kì không khí chuyển động không ngừng từ nơi đến nơi khác Trái Đất Sự phân bố nhiệt độ không khí Trái Đất phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện chung theo đới thông lượng xạ mặt trời, phụ thuộc vào phân bố lục địa biển (vì biển lục địa hấp thụ xạ đốt nóng khác nhau) Và cuối cùng, phụ thuộc vào dòng khí thịnh hành đem không khí từ khu vực đến khu vực khác Trái Đất Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Hình 1.1 Chu trình nhiệt ẩm cân nước Tuy nhiên, nhiệt độ không khí nước xác định động trung bình (tốc độ trung bình) tất phân tử khí nước Nhiệt độ cho biết trạng thái “nóng” hay “lạnh” vật, nhiệt độ không cho ta biết nội vật có (bao gồm động năng) Với nhiệt độ, vật có khối lượng lớn có lượng lớn Trong khí đại dương, nhiệt dạng lượng vận chuyển trình truyền nhiệt phân tử truyền nhiệt rối trình đối lưu Do nước có nhiệt dung lớn đất lần không khí lần nên khối nước biển chậm bị đốt nóng làm lạnh biến đổi nhiệt độ nhỏ so với đất liền có khả tích luỹ lượng nhiều đất không khí Chính vậy, biển có tác động lớn đến thời tiết khí hậu Trên hình 1.1 sơ đồ mô tả thành phần tuần hoàn nước 1.3.2 Tuần hoàn ẩm Ngoài tuần hoàn nhiệt, khí mặt đất thường xuyên diễn tuần hoàn nước hay tuần hoàn ẩm Nước từ bề mặt đại dương vùng chứa nước, từ thổ nhưỡng ẩm thực vật bốc vào khí Quá trình thổ nhưỡng lớp nước cung cấp lượng nhiệt lớn Hơi nước – nước trạng thái hơi, thành phần quan trọng không khí khí Trong điều kiện khí nước biến đổi ngược lại, ngưng kết, tụ lại, kết mây sương mù xuất Do trình ngưng tụ, lượng ẩn nhiệt lớn toả khí quyển, với điều kiện định, nước rơi xuống từ mây Trở mặt đất, tính chung cho toàn Trái Đất, lượng giáng thuỷ cân với lượng bốc Lượng giáng thuỷ phân bố theo mùa có ảnh hưởng đến lớp thổ nhưỡng việc trồng Điều kiện dòng chảy, chế độ sông, mực nước hồ tượng thuỷ văn khác phụ thuộc vào phân bố biến thiên lượng giáng thuỷ 1.3.3 Hoàn lưu khí Sự phân bố nhiệt không khí dẫn tới phân bố không khí áp Chuyển động không khí hay dòng khí lại phụ thuộc vào phân bố khí áp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Đặc tính chuyển động không khí tương ứng với mặt đất chịu ảnh hưởng lớn điều kiện chuyển động xảy Trái Đất quay Ở tầng khí quyển, chuyển động không khí chịu ảnh hưởng ma sát Chuyển động không khí tương ứng với mặt đất gọi gió Toàn hệ thống dòng khí quy mô lớn Trái Đất hoàn lưu chung khí Chuyển động xoáy cỡ lớn xoáy thuận xoáy nghịch thường xuyên xuất khí quyển, làm cho hệ thống hoàn lưu trở nên phức tạp Những biến đổi thời tiết có liên quan với di chuyển không khí hoàn lưu chung khí quyển, khối khí di chuyển từ khu vực sang khu vực khác mang theo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, lượng mây yếu tố khác Ngoài hoàn lưu chung, khí có hoàn lưu địa phương quy mô nhỏ nhiều gió đất – gió biển (brizơ), gió núi – thung lũng loại gió khác Các xoáy mạnh cỡ nhỏ lốc, vòi rồng thường xuất Gió gây sóng mặt nước, dòng chảy đại dương tượng băng trôi Gió nhân tố quan trọng trình xói mòn tạo thành địa hình 1.3.4 Sự hình thành khí hậu Các trình hình thành khí hậu phát triển hoàn cảnh địa lí khác Do đó, đặc điểm cụ thể trình loại khí hậu liên quan với chúng xác định nhân tố địa lí khí hậu như: vĩ độ, phân bố lục địa biển, cấu trúc bề mặt lục địa (nhất địa hình qui mô lớn), thổ nhưỡng, lớp phủ thực vật, lớp tuyết phủ, băng biển, dòng biển, Sự phân bố điều kiện khí hậu Trái Đất phụ thuộc vào phân bố nhân tố địa lí Những điều kiện đặc biệt, gọi điều kiện vi khí hậu, thường quan sát thấy tầng không khí gần mặt đất, nơi sinh trưởng trồng Ở đây, đặc điểm chế độ khí chịu ảnh hưởng đặc điểm cấu trúc trạng thái mặt đất Khí hậu có biến thiên đáng kể, chí lớn qua thời đại địa chất Những biến thiên liên quan với biến đổi cấu trúc mặt đất thành phần không khí khí nguyên nhân thiên văn khác biến đổi quay Trái Đất xung quanh Mặt Trời, biến đổi mật độ vật chất không gian vũ trụ Cũng biến đổi hoạt động Mặt Trời Những điều kiện khí hậu dao động nhiều trình hàng nghìn, hàng trăm năm hay thời gian ngắn Hiện tượng nóng lên phần lớn Trái Đất thuộc miền vĩ độ cao vĩ độ trung bình vào đầu kỷ 20 Rất tượng xảy Nam bán cầu Người ta thường liên hệ dao động khí hậu chủ yếu với biến đổi hoàn lưu chung khí quyển, biến đổi hoàn lưu chung này, người ta lại liên hệ với biến đổi hoạt động Mặt Trời Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC, THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU TRONG KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC 1.4.1 Quan trắc thực nghiệm khí tượng học Những tài liệu khí quyển, thời tiết khí hậu thu quan trắc Việc phân tích kết quan trắc khí tượng khí hậu học làm sáng tỏ mối liên quan nhân tượng nghiên cứu Trong vật lí đại cương, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Khi tiến hành thực nghiệm, nhà nghiên cứu tham gia vào phát triển trình vật lí, đưa vào số nhân tố loại trừ nhân tố khác với mục đích làm sáng tỏ mối liên quan nhân tượng Song, người chưa có khả thay đổi cách đáng kể tượng khí qui mô lớn hoàn lưu chung khí hay tuần hoàn nhiệt, xảy khoảng không gian rộng lớn Thậm chí lượng vụ nổ nguyên tử không lớn so với lượng trình hoàn lưu chung khí quyển, vụ nổ cường độ lớn xảy thời gian ngắn Những biến đổi trạng thái vật lí khí gây nên vụ nổ nhiệt hạch hạn chế xét mặt lan truyền ảnh hưởng, vụ nổ không kéo dài Vì vậy, nhà khí tượng nhà địa vật lí khác phải áp dụng phương pháp quan trắc, nghĩa phải đo đánh giá cách định tính trình diễn hoàn cảnh tự nhiên Quan trắc liên tục trình khí quyển, người chứng kiến ghi lại thí nghiệm to lớn mà thiên nhiên tạo khí tham gia người Trong khí tượng học, trình khí diễn quy mô lớn nên phương pháp thực nghiệm sử dụng Chẳng hạn, thực nghiệm thí nghiệm tạo mưa từ mây làm tan sương mù phương pháp tác động lí hoá khác Các thí nghiệm phù hợp với mục đích thực dụng song chúng giúp ta tìm hiểu sâu chất tượng Việc trồng dải rừng, xây dựng hồ chứa nước, việc tưới nước vùng v.v gây nên số biến đổi trạng thái lớp không khí sát đất Do đó, chừng mực định chúng thực nghiệm khí tượng học (nói hơn, chúng thực nghiệm khí hậu học) Ngoài ra, người ta dùng phương pháp mô hình chứa số trình khí phòng thí nghiệm, nghĩa tái lập chúng với qui mô nhỏ với điều kiện đơn giản hoá Thậm chí người ta mô hình hoá hoàn lưu chung khí Song khả phương pháp nghiên cứu bị hạn chế 1.4.2 Phương pháp phân tích thống kê phân tích toán lí Những kết quan trắc phải phân tích để tìm trình khí Phương pháp phân tích thống kê khối lượng tài liệu quan trắc lớn, phương pháp lấy trung bình để loại chi tiết ngẫu nhiên tượng rõ đặc điểm tượng có ý nghĩa hàng đầu khí tượng học Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chỉ tiêu phân vùng khí hậu Vùng khí hậu B1 B3 B3 B4 N1 N2 N3 Mùa mưa 4–9 5–10 5–10 8–12 8–12 5–10 5–10 Ba tháng mưa lớn 6–8 6–8 7–9 8–10 9–11 7–9 8–10 Hình 8.3 Sơ đồ phân vùng khí hậu Việt Nam (Nguyễn Trọng Hiệu, Atlas Khí tượng Thuỷ văn Việt Nam, 1994) 30 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 31 Ranh giới phân hai miền khí hậu nằm khoảng 16oN ảnh hưởng xâm nhập lạnh mùa gió mùa đông bắc Vào mùa đông khối không khí cực đới biến tính đợt xâm nhập lạnh có độ dày 1.5 – km nên bị ngăn chặn dãy Bạch Mã đâm ngang biển vĩ độ 16oN, tạo nên khác biệt đặc điểm khí hậu hai miền khí hậu Từ bảng tiêu phân vùng khí hậu ta thấy, miền khí hậu phía bắc trừ vùng khí hậu Bắc Trung Bộ vùng khí hậu Tây Nguyên Nam Bộ có mùa mưa từ tháng đến tháng 9, có cực đại mưa vào tháng tỉnh giáp biển miền Trung gồm vùng khí hậu B4 vùng khí hậu Nam Trung Bộ (N1) mùa mưa bị đẩy phía mùa đông chậm tới ba tháng so với vùng khí hậu khác, tháng kết thúc vào tháng 12, có kéo dài đến tháng năm sau Dưới đặc điểm chủ yếu vùng khí hậu Việt Nam Vùng khí hậu B1 (Tây Bắc) Vùng khí hậu B1 bao gồm tỉnh Lai Châu, Sơn La với độ cao địa lý phổ biến 100 – 800m Vùng khí hậu B1 thuộc vùng núi thấp Tây Bắc Bộ che chắn ảnh hưởng gió mùa đông bắc dãy Hoàng Liên Sơn nên vùng khí hậu B1 ấm vùng đồng Bắc Bộ phía nam, mùa mưa sớm vùng, chịu ảnh hưởng bão, mùa hè nóng nhiều Bức xạ tổng cộng năm phổ biến 120.135 Kcal/cm2, cân xạ năm 65 – 75Kcal/cm2, số nắng năm 1800 – 2000 giờ, nhiều đồng Bắc Bộ Nhiệt độ không khí trung bình năm phổ biến 18 – 20oC, tháng nóng tới 26 – 27oC Nhiệt độ cao tuyệt đối khoảng 38 – 40oC Biên độ năm nhiệt độ – 11oC nhỏ so với vùng thuộc miền khí hậu phía bắc vùng cực tây Bắc Bộ Gió mùa tây nam đến sớm vùng khí hậu Đông Bắc đồng Bắc Bộ tháng Lượng mưa năm trung bình 1400mm Sơn La 1800mm Lai Châu Mưa nhiều vào tháng 6, 7, 8; mưa có nắng hạn vào tháng 12, 1, Lượng mưa ngày lớn 200 – 500m, độ ẩm 82 – 85% Lượng bốc năm 800 – 1000mm Tốc độ gió trung bình năm 0.8 – 1.5m/s Tốc độ gió cực đại không vượt 35m/s Vùng khí hậu B2 (Việt Bắc – Đông Bắc) Vùng khí hậu B2 bao gồm: Lào Cai, Yên Bái, Hoà Bình, Hà Giang, Tuyên Quang, Phú Thọ, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Quảng Ninh với độ cao địa lý phổ biến 50 – 500m Vùng B2 chịu ảnh hưởng mạnh gió mùa đông bắc bão so với vùng khí hậu thuộc Bắc Bộ Mùa đông nhiều mây lạnh có năm nhiều sương muối, cuối mùa đông nhiều mưa phùn Bức xạ tổng cộng 105 – 130Kcal/cm2, cân xạ năm 60 – 70 Kcal/cm2, số nắng năm 1400 – 1800 giờ, nhiệt độ không khí trung bình năm 18 – 23oC, tháng nóng tới 26 – 28oC Nhiệt độ cao tuyệt đối 38 – 40oC, nhiệt độ trung bình tháng lạnh 12 – 16oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối – 2oC, (3 – tháng nhiệt độ trung bình 20oC), biên độ năm nhiệt độ 12 – 14oC, tính trung bình năm có ngày sương muối Mùa mưa từ tháng đến tháng 9, mưa cực đại vào tháng hoạt động kết hợp bão dải hội tụ nhiệt đới Lượng mưa trung bình năm 1500 – 2000mm, lượng mưa ngày lớn 150 – 500m, nhiều mưa phùn (10 – 40 ngày) Lượng bốc năm 600 – 1000mm, độ ẩm tương đối 82 – 88% Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 32 Tốc độ gió trung bình năm 1.0 – 1.5m/s Tốc độ gió mạnh tới 30 – 40m/s Mùa đông thịnh hành gió đông bắc mùa hè thịnh hành gió đông đông nam Vùng khí hậu B3 (Đồng Bắc Bộ) Vùng khí hậu B3 chủ yếu bao gồm tỉnh trung du kế cận Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hà Nội, Hải Phòng, Hà Tây, Hải Dương, Hưng Yên, Nam Định, Thái Bình Ninh Bình với độ cao địa lý phổ biến 50m Vùng B3 chịu ảnh hưởng mạnh gió mùa đông bắc bão mức độ so với vùng khí hậu B2 Mùa đông lạnh, nhiều mây, nhiều mưa phùn, có năm có sương muối Mùa hè nóng vào đầu tháng Bức xạ tổng cộng 105 – 130Kcal/cm2, cân xạ năm 65 – 75 Kcal/cm2, số nắng năm 1400 – 1700, nhiệt độ không khí trung bình năm 23 – 24oC, nhiệt độ tháng nóng 28 – 29oC Nhiệt độ cao tuyệt đối 38 – 41oC, nhiệt độ trung bình tháng lạnh 15 – 16.5oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối – 5oC Mùa mưa từ tháng đến tháng 10, mưa cực đại vào tháng Lượng mưa trung bình năm 1400 – 1800mm, lượng mưa ngày lớn 300 – 500m Lượng bốc trung bình năm 700 – 800mm Tốc độ gió trung bình năm 1.5 – 2.0m/s Tốc độ gió lớn 30 – 40m/s Mùa đông thịnh hành gió đông bắc mùa hè thịnh hành gió đông, đông nam Vùng khí hậu B4 (Bắc Trung Bộ) Vùng khí hậu B4 chủ yếu địa phận tỉnh Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị Thừa Thiên Huế với độ cao địa lý phổ biến 100m phía tây dãy Trường Sơn với độ cao trung bình 1000m Vùng khí hậu B4 mùa đông lạnh, nhiều mây, có năm có sương muối Mùa hè nóng, nhiều gió tây khô nóng Do bão dải hội tụ nhiệt đới hoạt động muôn nên mùa mưa bị đẩy phía mùa đông, làm cho mùa nhiệt không trung với mùa mưa Bức xạ tổng cộng 110 – 140Kcal/cm2, cân xạ năm 65 – 80 Kcal/cm2, số nắng năm 1500 – 2000 giờ, nhiệt độ trung bình năm 23 – 25oC, tháng nóng tới 28 – 30oC Nhiệt độ cao tuyệt đối 40 – 42.7oC, nhiệt độ trung bình tháng lạnh 16.5 – 19.5oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối – 8oC, biên độ năm nhiệt độ – 9oC, nhỏ miền khí hậu phía bắc Mùa mưa từ tháng đến tháng 12, mùa mưa tiểu mãn từ tháng 5, tháng Mưa cực đại vào tháng Trong năm có 10 – 30 ngày mưa phùn Lượng mưa trung bình năm 1500 – 2000mm, với lượng mưa ngày lớn 300 – 500m Lượng bốc năm 700 – 1000mm Hạn hán xảy vào mùa hè gió tây khô nóng kéo dài Tốc độ gió trung bình năm 1.5 – 3.0m/s Tốc độ gió mạnh 30 – 40m/s Mùa đông thịnh hành gió thiên bắc (bắc, tây bắc, đông bắc), mùa hè thịnh hành gió đông đông nam Vùng khí hậu N1 (Nam Trung Bộ) Vùng khí hậu N1 bao gồm thành phố Đà Nẵng tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà, Ninh Thuận Bình Thuận với độ cao địa lý phổ biến 100m Tính trung bình năm xạ tổng cộng 140 – 160Kcal/cm2, cân xạ năm 75 – 100 Kcal/cm2, số nắng năm 2000 – 2500 Cực Nam Trung Bộ nắng nhiều Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 33 lãnh thổ Việt Nam Nhiệt độ trung bình năm 25 – 27oC, nhiệt độ trung bình tháng lớn 25 – 30oC Nhiệt độ cao tuyệt đối 40 – 42oC, nhiệt độ trung bình tháng lạnh 20 – 24oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối – 13oC, biên độ năm nhiệt độ – 8oC Mùa mưa muộn kéo dài từ cuối mùa hè đến mùa đông (tháng đến tháng 12), mưa cực đại vào tháng 10, ngoại trừ nam Bình Thuận có mùa mưa tương tự Nam Bộ Lượng mưa trung bình năm 1200 – 2000mm, miền phía bắc 1600 – 2200mm, miền phía nam (có nơi lượng mưa giảm 800mm) khu vực Mũi Né nơi gió mùa hướng nam thổi song song với dãy núi nằm ven biển nước trồi lạnh khơi Bình Thuận làm giảm đối lưu Lượng bốc năm trung bình 1000 – 1600mm Tốc độ gió trung bình năm 1.5 – 3.0m/s Tốc độ gió lớn 30 – 40m/s Mùa đông thịnh hành gió thiên bắc (tây bắc, bắc, đông bắc) mùa hè thịnh hành gió thiên nam (nam, tây nam, đông nam) Vùng khí hậu N2 (Tây Nguyên) Vùng khí hậu N2 bao gồm tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc Lâm Đồng với độ cao trung bình 100 – 800m Bức xạ tổng cộng 150 – 170Kcal/cm2, cân xạ năm 70 – 100 Kcal/cm2, số nắng năm 2000 – 2500 Nền nhiệt độ hạ thấp độ cao địa hình Nhiệt độ trung bình năm 24 – 28oC, nhiệt độ trung bình tháng nóng tới 24 – 28oC Nhiệt độ cao tuyệt đối 37 – 40oC, nhiệt độ tháng lạnh 21oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối – 9oC Mùa mưa từ tháng đến tháng 10, có lượng mưa tháng 200mm, mưa cực đại vào tháng Mùa khô hạn gay gắt từ tháng 11 đến tháng năm sau với lượng mưa 50mm Lượng mưa trung bình năm 1400 – 2000mm, lượng mưa ngày lớn 200mm Gió mạnh vùng đồng bằng, tốc độ gió trung bình năm 1.5 – 3.5m/s Tốc độ gió mạnh 20 – 25m/s ảnh hưởng bão Mùa đông thịnh hành gió bắc, đông bắc Vùng khí hậu N3 (Nam Bộ) Vùng khí hậu N3 bao gồm thành phố Hồ Chí Minh tỉnh thuộc Đông Tây Nam Bộ Đây vùng khí hậu cận xích đạo với nhiệt độ cao, biên độ nhiệt năm nhỏ (2 – 3oC), có mùa hè nóng trùng với mùa mưa phần lại năm mùa khô Bức xạ tổng cộng 150 – 175Kcal/cm2, cân xạ năm 75 – 100 Kcal/cm2, số nắng cao tới 2400 – 3000 Nhiệt độ trung bình năm 26.5 – 27.5oC, gần quanh năm nhiệt độ 23oC, nhiệt độ cao tuyệt đối 38 – 40oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối 14 – 18oC Mùa mưa từ tháng đến tháng 10, tháng mưa cực đại vào tháng Mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau với lượng mưa tháng 50mm Lượng bốc năm 1100 – 1500mm, lượng mưa ngày lớn khoảng 150 – 350mm Tốc độ gió trung bình năm 1.5 – 3.5m/s Tốc độ gió cực đại 20 – 35m/s Mùa hè thịnh hành gió thiên nam (tây nam nam) Mùa đông gió thiên đông (đông bắc, đông, đông nam) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương Biến đổi khí hậu Trần Công Minh Khí hậu khí tượng đại cương NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2007 Tr 240 – 247 Từ khoá: Biến đổi khí hậu, nguyên nhân biến đổi khí hậu, nóng lên trái đất, cải tạo khí hậu Tài liệu Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên sử dụng cho mục đích học tập nghiên cứu cá nhân Nghiêm cấm hình thức chép, in ấn phục vụ mục đích khác không chấp thuận nhà xuất tác giả Mục lục Chương BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 9.1 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ ĐỊA CHẤT ĐÃ QUA 9.2 NGUYÊN NHÂN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CỦA THỜI KỲ ĐỊA CHẤT 9.3 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ LỊCH SỬ 9.4 SỰ NÓNG LÊN HIỆN ĐẠI 9.5 NGUYÊN NHÂN CỦA CÁC DAO ĐỘNG HIỆN NAY CỦA KHÍ HẬU 9.6 VỀ KHẢ NĂNG CẢI TẠO KHÍ HẬU Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Chương BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 9.1 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ ĐỊA CHẤT ĐÃ QUA Rõ ràng lịch sử Trái Đất với toàn giới tự nhiên, khí hậu biến đổi Những dấu hiệu xác định biến đổi động thực vật đào tầng đất kể phấn hoa thực vật tiền sử, dấu hiệu trình phong hoá tích tụ loại trầm tích lớp tương ứng với thời đại địa chất khác v.v Chính vậy, vấn đề liên quan với khí hậu thời đại địa chất qua giải sở địa chất học (và cổ sinh địa tầng) Trong giáo trình trình bày sơ lược vấn đề Các tài liệu địa chất rõ biến đổi khí hậu khứ Trái Đất sâu sắc Điều dễ hiểu biến đổi xảy thời gian dài hàng trăm triệu năm Qua thời gian này, hình thái Trái Đất biến đổi bản: Sự phân bố lục địa biển, địa hình, phân bố khác, ảnh hưởng vũ trụ Trái Đất biến đổi Khi xét vật đào được, vô hữu cơ, để tâm tìm dấu hiệu khí hậu khứ người ta thường xuất phát từ luận điểm khứ có phụ thuộc loài động thực vật, trình phong hoá trình hình thành thổ nhưỡng v.v vào khí hậu phụ thuộc tồn ngày Quá trình tích tụ lớn trầm tích đá vôi biển hình thành san hô xảy vùng biển nóng, ẩm nước lặng Sự phát tầng đá vôi lớp san hô dày diện tích lớn miền ôn đới (chẳng hạn Trung Âu lớp kỷ cambri) xác minh khí hậu nóng tồn vùng vào thời đại khác đời sống Trái Đất Trong dải than nâu châu Âu người ta phát thấy dấu vết loại thực vật ưa nóng cọ đến tận thượng miôxen Sự hình thành than đá có thời kỳ xảy châu Nam Cực Nhiều dạng sâu bọ bọ có kích thước lớn chúng có hoá thạch dấu hiệu khí hậu nóng Theo phân bố hoá thạch có thời kỳ Đệ tam kết luận lạnh vào thời kỳ Một dấu hiệu thời kỳ lạnh trình phong hoá hoá học yếu ngược lại trình phong hoá vật lý chiếm ưu kèm theo lượng lớn vật chất vụn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com trầm tích Những dấu hiệu đặc biệt quan trọng: trầm tích dạng địa hình đặc trưng có liên quan với trình băng hà (băng tích, hoá thạch băng) hoá thạch loại động thực vật tương ứng Dấu hiệu quan trọng thời kỳ khô hạn tăng trầm tích muối (nhất khí hậu nóng) Các dải mỏ muối Trái Đất thay đổi vị trí thời đại địa chất Sa mạc thời xưa sa mạc đặc trưng tượng định trình phong hoá, hoá thạch, vận chuyển cát hình thành cồn cát v.v Những dấu hiệu tượng xác định lớp đất Thời kỳ khô hạn xác định theo thực vật chịu khô, theo dấu vết động vật thảo nguyên Trong khí hậu ẩm ướt, trình phong hoá phát triển mạnh Vì vậy, dấu hiệu thời kỳ ẩm (và tương đối nóng) khứ sản phẩm trình phong hoá hoá học thành phần trầm tích cao lanh, quặng sắt, măng gan, bốc xit v.v Dấu hiệu quan trọng khí hậu dải than bùn than đá di tích hoá thạch gỗ lớn Có dấu hiệu địa chất định phân bố gió vào thời đại qua, dấu hiệu dông biến đổi theo mùa khí hậu v.v Đối với kỷ Đệ tứ có người xuất hiện, công cụ địa chất để nghiên cứu khí hậu khứ có dấu tích kiến trúc cổ Dựa vào dấu hiệu địa chất người ta cho vào nửa đầu kỷ Đệ tứ, Sahara mưa nhiều có nhiều sông lớn Nghiên cứu kiến trúc cổ cho thấy vài chục vạn năm trước sa mạc Sahara cao nguyên xanh tốt Có nhiều thí nghiệm dựng lại khí hậu thời kỳ địa chất qua Khái niệm biến đổi khí hậu kỷ Đệ tứ đề rõ ràng Song, nói chung khái niệm khí hậu kỷ địa chất có đặc tính khái quát Ta không dừng lại dự đoán biến đổi khí hậu qua nhiều thời kỳ địa chất Kết luận chung nói trình nửa tỉ năm hay tỉ năm gần khí hậu Trái Đất miền ôn đới cực nóng thời gian Ở miền cực miền ôn đới phần lớn thời kỳ không tồn băng tuyết Vì vậy, tính địa đới khí hậu không biểu rõ nét Loại thực vật nhiệt đới lan xa lên vĩ độ cao Tuy nhiên, khí hậu nóng thường xuyên xảy trình lạnh tạm thời khoảng vài chục vạn hay hàng triệu năm Trong nhiều trường hợp, trình băng hà phát triển miền cực ôn đới Tính địa đới khí hậu vào thời kỳ phát triển, nghĩa khác biệt yếu tố nhiệt yếu tố khí hậu khác vĩ độ thấp tăng lên Các điều kiện khí hậu biến đổi mạnh mẽ kỷ Đệ tứ- thời kỳ lạnh, thời kỳ trình băng hà mạnh xuất nhiều lần Các điều kiện khí hậu biến đổi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com mạnh mẽ kỷ Đệ tứ: thời đại băng hà thay thời đại trung gian thời kỳ băng hà Song nói chung, kỷ Đệ tứ thời kỳ lạnh lịch sử Trái Đất Kể từ đầu trình băng hà thứ kỷ Đệ tứ đến 600 ! 700 nghìn năm Quá trình băng hà sau kết thúc vào khoảng vài vạn năm trước Hiện nay, loài người sống thời đại sau trình băng hà hay thời đại trung gian Song phần lớn diện tích Trái Đất lớp băng phủ (rõ ràng tàn dư băng hà) khí hậu thời đại coi khí hậụ địa chất “chuẩn” mà phụ thuộc vào thời kỳ lạnh Trên hình 9.1 biến trình năm nhiệt độ (độ lệch so với trung bình nhiều năm nhiệt độ oC) đo nhiệt kế Sau năm 1940, nhiệt độ mặt đất trung bình toàn cầu giảm 0,2oC năm 1975, nhiệt độ bắt đầu tăng trở lại Thập niên năm l980 thập niên ấm theo chuỗi số liệu quan trắc dụng cụ tính đến thời gian Việc giải thích biến đổi hiển nhiên chuỗi số liệu quan trắc dụng cụ nhiệt độ không khí bề mặt trung bình toàn cầu thời gian kỷ trước đề tài thảo luận Nếu chấp nhận chuỗi số liệu quan trắc thước đo xác biến đổi khí hậu toàn cầu, điều khó tìm nguyên nhân biến đổi có nhiều nguyên nhân liệt kê có nhiều phương pháp phân biệt nguyên nhân Hình 9.1 Biến trình năm độ lệch so với trung bình nhiều năm nhiệt độ, (oC) đo nhiệt kế theo kết phân tích Hansen Lebedeff (1988) có bổ sung Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Một phần nhiệt độ tăng lên chuỗi số liệu quan trắc hiệu ứng đốt nóng thành thị, hiệu ứng không biểu thị nóng lên khí hậu toàn cầu Vì thành phố xung quanh trạm thám sát ngày trở nên đông đúc xây dựng nhiều nên môi trường địa phương nóng lên việc đốt chất thải mặt đất phủ rừng đồng cỏ thay đường rải nhựa tòa nhà cao tầng Nhiệt độ tăng vào khoảng 0,1oC chuỗi số liệu quan trắc kỷ thứ hai mươi hiệu ứng đảo nhiệt thành thị, phần nhỏ xấp xỉ 0,5oC nguyên nhân khác Một xu khác đáng quan tâm chuỗi số liệu quan trắc giảm đáng kể nhiệt độ ngày toàn miền Bắc Mỹ Nhiều trình giảm biên độ nhiệt độ ngày đêm tăng nhiệt độ cực tiểu ban đêm Nguyên nhân dẫn tới xu biến trình nhiệt độ ngày lục địa không rõ ràng, lại phù hợp với tăng lượng khí nhà kính (do tia hồng ngoại làm lạnh bề mặt ngày) tăng tần suất sương mù (do bề mặt bị mặt trời đốt nóng vào ban ngày), hai tượng trình công nghiệp hóa ngày tăng giới 9.2 NGUYÊN NHÂN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CỦA THỜI KỲ ĐỊA CHẤT Cho đến nguyên nhân thời kỳ lạnh lịch sử Trái Đất chí thời kỳ cuối ! kỷ Đệ tứ chưa có ý kiến thống Có nhiều giả thuyết nguyên nhân biến đổi khí hậu Chẳng hạn, có người cho dao động có chu kỳ quỹ đạo Trái Đất làm thay đổi tổng lượng nhiệt từ mặt trời tới Trái Đất Đó biến đổi độ lệch tâm quỹ đạo Trái Đất với chu kỳ khoảng 92 nghìn năm Hơn nữa, di chuyển trục Trái Đất vạch mặt phẳng hình nón với chu kỳ khoảng 21 nghìn năm Sự biến đổi khí hậu kỷ Đệ tứ có liên quan với biến đổi có chu kỳ thông lượng xạ giải thích nguyên nhân Người ta cho số mặt trời biến đổi lớn có chu kỳ suốt thời kỳ địa chất, nghĩa mặt trời không cố định Tuy nhiên, ta kiểm tra giả thuyết Có giả thuyết cho Trái Đất thời kỳ khác đời qua khu vực không gian vũ trụ với lượng vật chất hành tinh khác nhau, hấp thụ xạ khác làm biến đổi phát xạ Trái Đất Trong thời gian gần đây, người ta có giả thuyết đáng tin cậy biến đổi qua thời kỳ địa chất khí hậu không phụ thuộc vào biến đổi thông lượng chung xạ mặt trời mà phụ thuộc vào hoạt động mặt trời cách biến đổi làm cho hệ thống hoàn lưu chung khí biến đổi Tuy nhiên, lại lần ta kiểm tra được: có thực hoạt động mặt trời chịu biến đổi theo chu kỳ tương ứng với thời gian kéo dài thời kỳ địa chất hay không Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Hình 9.2 Vòng tròn biểu diễn tỉ lệ tập trung khí nhà kính gây người làm biến đổi tác động xạ từ 1980 đến 1990 Sự tập trung từ ozôn không xác bỏ qua đồ thị Sự biến đổi qua thời kỳ địa chất khí hậu liên quan với biến đổi lượng khí cacbonic tro núi lửa khí quyển, biến đổi lượng mây, trình bên vỏ Trái Đất, biến đổi độ muối biển v.v Không giả thiết giải thích tương đối thời kỳ lạnh nóng lịch sử Trái Đất, số nguyên nhân đề có góp phần vào biến đổi chung khí hậu Người ta nghiên cứu khả biến đổi khí hậu lục địa tác động trình lục địa trôi, song khái niệm trôi lục địa chưa người công nhận Rất nguyên nhân thực tế biến đổi khí hậu biến đổi bề mặt Trái Đất: biến đổi kích thước vị trí tương hỗ lục địa, biến đổi hệ thống dòng biển v.v Rõ ràng biến đổi địa mạo mà có biến đổi cân xạ cân nhiệt mặt đất, hoàn lưu chung khí quyển, điều kiện hoàn lưu ẩm khí hậu Đúng biến đổi khí hậu kết tác động đồng thời yếu tố từ Trái Đất (sự biến đổi thông lượng xạ tới Trái Đất) hoạt động mặt trời nhân tố địa mạo 9.3 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ LỊCH SỬ Sự biến đổi khí hậu dĩ nhiên tiếp diễn thời kỳ lịch sử tiếp tục đến ngày Trong khoảng thời gian vài nghìn năm biến đổi lớn thời kỳ địa chất việc phát chúng khó khăn Tuy nhiên, thời kỳ lịch sử, dấu hiệu tự nhiên biến đổi khí hậu mở rộng rút lui băng hà, tăng mỏ than bùn, biến đổi trạng thái hồ sông, tích tụ đất sét dạng dải bờ, biến đổi độ dày lớp gỗ cây, có tài liệu kiến trúc cổ điều kiện sống kết hoạt động Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com người với mức độ định phụ thuộc vào khí hậu Thêm vào có truyện truyền khẩu, di tích văn học, đặc biệt biên niên sử có ghi tượng biến động thời tiết khí hậu, trạng thái sông mùa màng v.v Đôi việc ghi chép thời tiết khí hậu khoảng trăm năm trước có tính chất thường xuyên chí có tính chất khoa học, chẳng hạn ghi chép Tikhơ Bơraghe vào kỷ thứ 16 Cuối cùng, khoảng hai ba trăm năm gần đây, bắt đầu thời đại quan trắc khí tượng dụng cụ, vào thời gian chưa hoàn hảo Đối với nhiều trạm có dãy số liệu kỷ nhiệt độ giáng thuỷ với thời gian kéo dài khoảng 100 ! 200 năm Đối với châu Âu điểm qua trình tự biến đổi khí hậu vài nghìn năm gần sau: Trong trình năm nghìn năm trước kỷ nguyên chúng ta, khí hậu nóng khô nhiều lần thay khí hậu ẩm lạnh Khoảng 500 năm trước kỷ nguyên lượng giáng thuỷ tăng nhanh khí hậu trở nên lạnh kỷ trước nhiều Trước bắt đầu kỷ nguyên chúng ta, khí hậu tương tự với khí hậu đại Vào kỷ 11 13, khí hậu châu Âu ôn hoà khô vào thời kỳ đầu kỷ nguyên Băng hà châu Âu vào thời gian phát triển băng đảo Grenlan chăn nuôi phát triển tốt Vào kỷ thứ 14 !16 lại lạnh, băng biển tăng Từ kỷ thứ 17 đến kỷ thứ 19 khí hậu lạnh ẩm, băng hà phát triển Chính vào thời kỳ quan trắc khí tượng dụng cụ bắt đầu châu Âu Từ nửa sau kỷ 19 có chuyển biến mới, tương đối đột ngột phát triển khí hậu ! bắt đầu đợt nóng Tóm lại, biến đổi khí hậu thời kỳ lịch sử có đặc tính dao động chu kỳ khoảng vài trăm năm Trên dao động kỷ có dao động ngắn hạn Nói chung, thời đại lịch sử, khí hậu coi ổn định, dao động gần trạng thái trung bình Dễ hiểu thời kỳ lịch sử biến đổi đáng kể phân bố biển lục địa, địa hình phân bố cực gây nên biến đổi khí hậu Vì vậy, vững tin đặt mối liên hệ biến đổi lịch sử khí hậu với yếu tố bên Trái Đất đặc biệt với biến đổi hoạt động mặt trời Bắt đầu từ kỷ 18 người ta tiến hành xác định mặt định lượng hoạt động mặt trời (bằng lượng tương đối vết đen mặt trời, số khác) Điều tạo khả đối chiếu hoạt động Mặt Trời với biến đổi đồng thời tiếp sau yếu tố khí tượng dùng mối liên hệ để ngoại suy cho thời gian qua (nếu tính đến nhịp điệu tìm thấy hoạt động Mặt Trời) Người ta cho lực triều phụ thuộc vào vị trí Mặt Trăng Mặt Trời tương ứng với Trái Đất đạt tới cực đại qua khoảng thời gian không với chu kỳ trung bình khoảng 1700 năm Những dao động lực triều ảnh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com hưởng đến trạng thái lớp băng biển miền cực thông qua ảnh hưởng đến hoạt động xoáy thuận Cực đại hoạt động triều phải tương ứng với thời kỳ ẩm 9.4 SỰ NÓNG LÊN HIỆN ĐẠI Chúng ta sống thời kỳ nóng lên khí hậu Đó nóng lên đại mạnh, quan trắc thấy phần lớn Trái Đất Quá trình nóng lên bắt đầu khoảng 50 hay 70 năm kỷ thứ 19 mạnh lên vào đầu kỷ 20, đặc biệt năm 20 kỷ, trước năm 1940 trình yếu tăng nhiệt độ ngưng lại, song chuyển biến sang trình lạnh chưa thấy Băng hà Na Uy dãy An-pơ bắt đầu rút kỷ 19 Ở Đông Âu, nhiệt độ trung bình năm qua thời kỳ 1881 ! 1915 tăng lên khoảng vài phần mười độ so với thời kỳ từ 1846 đến 1880 Ở Lêningrat, nhiệt độ trung bình năm từ 1801 đến 1850 +3,5oC; từ 1921 đến 1936 +4,6oC, tăng không phụ thuộc vào mở rộng thành phố so sánh với trạm khác Các tháng mùa đông đặc biệt nóng lên (hình 9.1) Do đó, Lêningrat qua trăm năm, biên độ năm nhiệt độ giảm đến 1,3oC, tính lục địa khí hậu giảm Ở Tây Âu, nhiệt độ trung bình mười năm mùa đông trước năm 1920 tăng lên +2,5oC so với cuối kỷ 19, nhiệt độ trung bình năm tăng 0,5oC Ở bắt đầu mùa đông ôn hoà Ở Bắc Băng Dương trình nóng lên rõ rệt miền ôn đới Ở vùng Đất Mới, nhiệt độ trung bình năm vào năm 1920-1935 lớn vào năm 1876 !1919 gần 2oC Từ năm 1910 đến hết năm 1940 nhiệt độ trung bình Băng Đảo Grenlanđia tăng lên 3oC Spitbecghen, miền bắc châu Á, Bắc Mỹ tăng lên +2oC Quá trình nóng lên kèm theo biến đổi đáng kể thiên nhiên có liên quan với chúng Ở Island băng ruộng cày trồng cấy 600 năm trước Ở Spitbecghen, Grenlanđia Alatsca băng hà rút lui đột ngột Độ băng biển miền cực giảm nhanh Có phát di chuyển loài cá ưa nóng phía bắc Không nghi ngờ nữa, trình nóng lên đại dao động khí hậu Rõ ràng sau 50 năm (ở châu Bắc Cực sớm hơn) thời kỳ nóng lên thay thời kỳ lạnh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 9.5 NGUYÊN NHÂN CỦA CÁC DAO ĐỘNG HIỆN NAY CỦA KHÍ HẬU Dao động khí hậu kỷ gần nghiên cứu theo tài liệu quan trắc dụng cụ châu Âu Trong vài chục năm gần ta dùng đồ synôp để đối chiếu dao động khí hậu với biến đổi đặc tính (tính vĩ hướng) cường độ hoàn lưu chung khí Giữa dao động hoàn lưu chung dao động khí hậu khoảng vài chục năm có mối liên quan mật thiết điều ta dự đoán Người ta cho dùng mối quan hệ dao động khí hậu thời kỳ dài Tuy nhiên, lại xuất vấn đề nguyên nhân dao động hoàn lưu vừa nêu Như nói phần trên, chủ yếu người ta tìm nguyên nhân hay tác động hoạt động Mặt Trời khí Dao động hoạt động Mặt Trời với chu kỳ 11 hay 80 năm dẫn tới xuất tính chu kỳ hoàn lưu khí hậu Cũng có thể, thêm vào có biến đổi có chu kỳ tốc độ quay Trái Đất nhiều làm biến đổi lực Coriolit Có ý kiến cho nóng lên trường hợp kết xếp chồng chu kỳ 80 250 năm hoạt động Mặt Trời, cực tiểu chúng trùng với nửa đầu kỷ thứ 20 Mối liên quan khí hậu, hoàn lưu chung hoạt động Mặt Trời xác định phương pháp thống kê Tuy nhiên, biến đổi hoạt động Mặt Trời ảnh hưởng đến hoàn lưu chung khí cách nào, chế vật lý tượng nào, ta hoàn toàn chưa rõ Chỉ nói hoạt động Mặt Trời định có tác động lên trạng thái vật lý tầng khí (tầng ion) Tuy vậy, kể biến đổi tầng ảnh hưởng đến hoàn lưu chung khí gần mặt đất nào, ta chưa rõ Mặt khác, thân khí gương đơn giản phản ánh ảnh hưởng vũ trụ, có khả tự phát triển trình trình bắt đầu ảnh hưởng tác động bên 9.6 VỀ KHẢ NĂNG CẢI TẠO KHÍ HẬU Hiện nay, có khả tác động nhân tạo lên vi khí hậu, nghĩa khí hậu lớp không khí sát mặt đất Khi thay đổi đặc tính mặt trải phương pháp tưới, trồng dải rừng biện pháp tương tự khác chừng mực thay đổi đặc tính lớp không khí sát mặt đất, chí phạm vi lớn Song tác động làm cho khí hậu với ý nghĩa lớn nó, biến đổi sâu sắc Khí hậu phụ thuộc vào trạng thái địa phương mặt đất mà phụ thuộc vào trạng thái mặt đất phạm vi lớn có qui mô hành tinh, phụ thuộc vào hoàn lưu chung khí Để biến đổi khí hậu qui mô lớn phải gây biến đổi lớn yếu tố địa lý khí hậu địa hình, dòng biển, lớp băng phủ v.v Chỉ phương pháp biến đổi đặc trưng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 10 hoàn lưu nhiệt, hoàn lưu ẩm hoàn lưu chung khí quyển, nghĩa biến đổi khí hậu với qui mô đáng kể Không có sai sót dự kiến tưởng tượng biến đổi khí hậu biến đổi qui mô lớn mặt đất Đó dự án xây dựng đập qui mô khác đại dương giới Các đập biến đổi hoàn lưu nước đại dương điều kiện khí quyển; dự án phá dãy núi hay dựng tường chắn khối khí v.v Chúng ta gọi dự án không tưởng chúng không thực mặt kỹ thuật Trái lại, điều mà kỹ thuật hôm không làm thực tương lai Tính không tưởng dự án chỗ tác giả dự án sở để xác minh nhờ thực đề nghị họ có kết mà họ dự đoán Thậm chí có tính toán biến đổi khí hậu khu vực ảnh hưởng trực tiếp biện pháp đề ra, không tính biến đổi khu vực khác, hay biến đổi ảnh hưởng đến trạng thái khí hậu khu vực cần cải tạo khí hậu Thiên nhiên Trái Đất nằm trạng thái cân động thành lập trình dài lịch sử Trái Đất phá vỡ điều kiện hình thành phần tự nhiên dẫn tới biến đổi sâu sắc toàn hệ thống Rõ ràng biến đổi qui mô lớn tính chất mặt trải khu vực lớn biến đổi chế hoàn lưu chung, song khó đoán trước hoàn lưu biến đổi Có thể xảy trường hợp khu vực hay đới khí hậu biến đổi thuận lợi song nơi khác Trái Đất xảy biến đổi có hại M.I.Buđưcô lớp băng phủ vĩnh cửu miền Bắc Cực bị phá vỡ hình thành lại điều kiện khí hậu đại Lượng xạ mặt trời mùa hè Bắc Cực lớn Hiện xạ mặt trời phần lớn bị lớp băng tuyết phản hồi, phần lại cung cấp cho trình tan băng phần; mùa đông khối băng lại bù đắp lại Nhưng lớp băng miền Bắc Cực bị hấp thụ xạ châu Bắc Cực mạnh lên nhiều, nhiệt độ không khí nước tăng lên mạnh, vào mùa đông mùa hè Cùng với tăng nhiệt độ khối khí Bắc Băng Dương thường xuyên thâm nhập vào miền ôn đới, nhiệt độ trung bình miền ôn đới tăng Rất phá vỡ lớp băng miền Bắc Cực kỹ thuật giải tương lai gần Tuy vậy, phải nhớ biến đổi nhiệt độ giảm độ tương phản theo đới Trái Đất làm cho hoàn lưu chung khí biến đổi, đứng quan điểm kinh tế hoàn toàn không theo ý muốn Chẳng hạn, châu Bắc Cực nóng lên, hoạt động xoáy thuận Bắc Bán Cầu nói chung yếu cường độ hoạt động cực đại chuyển lên vĩ độ cao Điều làm cho dải cao áp cận nhiệt chuyển lên phía bắc tính khô hạn miền nam ôn đới tăng 10 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 11 Những biến đổi trái ý muốn xảy khía cạnh khác Chẳng hạn nóng lên khu vực châu Bắc Cực theo thời gian dẫn tới phá vỡ Grenlanđia Khi miền cực, đại dương giới tăng lên 6m Điều gây khó khăn bất lợi cho kinh tế Nhân phải nói thêm việc phá vỡ lớp băng phủ châu Nam Cực làm tăng mực đại dương lên 60m hay nữa, điều xảy thật tai hoạ loài người Tóm lại, biến đổi qui mô hành tinh mặt đất tương tự thực có vấn đề khó khăn dự đoán tất hậu biến đổi phải thận trọng thực chúng 11 [...]... thời tiết hàng ngày và nghiên cứu khí hậu (hình 1.2) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 11 Chương 2 Không khí và khí quyển Trần Công Minh Khí hậu và khí tượng đại cương NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2007 Tr 15 – 42 Từ khoá: Không khí, khí quyển, trạng thái khí quyển, thành phần không khí và khí quyển Tài liệu trong Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được... nhiệt độ cao nhất và thấp nhất quan trắc tại địa phương v.v Các bản đồ khí hậu học làm giảm nhẹ việc phân tích các điều kiện khí hậu tiếp đó và cho phép ta rút ra những kết luận về sự phân bố không gian của các đặc điểm khí hậu hay các loại (kiểu) khí hậu v.v 1.4.4 Quan trắc khí tượng Quan trắc khí tượng là việc đo và đánh giá một cách đinh lượng các yếu tố khí tượng Những yếu tố khí tượng gồm có, truớc... (2.18) ta thấy bậc khí áp phụ thuộc vào nhiệt độ cột khí: với cùng khí áp mực dưới bậc khí lớn trong không khí nóng và nhỏ trong không khí lạnh Trong điều kiện chuẩn (khí áp 1000mb và nhiệt độ 0oC) bậc khí áp là 8m/1mb, nghĩa là ở gần đất cứ lên cao 8m khí áp giảm 1mb Với cùng nhiệt độ 0oC tại mực 5km, nơi khí áp bằng 500mb, bậc khí áp tăng gấp đôi (tới 16m/1mb) khí áp chỉ bằng 1/2 so với khí áp mặt đất... 2.6.4 Tầng khí quyển ngoài 30 2.7 CÁC KHỐI KHÍ VÀ FRONT .30 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 3 Chương 2 KHÔNG KHÍ VÀ KHÍ QUYỂN 2.1 THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ TRÊN CAO KHÍ QUYỂN Ở MẶT ĐẤT VÀ 2.1.1 Thành phần không khí khô ở mặt đất Khí quyển cấu tạo bởi hỗn hợp một số loại khí gọi là không khí Ngoài ra, trong khí quyển còn có các loại chất lỏng và chất... của các loại khí khác trong không khí khô cũng biến đổi Lượng hơi nước trong không khí càng lớn thì phần thể tích không khí của các loại khí chính trong cùng điều kiện khí áp và nhiệt độ sẽ càng nhỏ Hơi nước thường xuyên thâm nhập vào khí quyển do quá trình bốc hơi từ mặt nước, từ thổ nhưỡng ẩm và do quá trình bốc hơi của thực vật Vì vậy, lượng hơi nước thâm nhập vào khí quyển ở những nơi và trong những... chất khí gây nên do chuyển động của các phần tử khí và do sự va chạm của các phần tử khí vào thành bình Khi nhiệt độ tăng và thể tích chất khí vẫn giữ nguyên thì tốc độ chuyển động của các phần tử khí tăng lên và vì thế áp suất tăng Nếu ta tách trong tưởng tượng một thể tích nào đó của khí quyển thì không khí trong thể tích này chịu áp suất từ không khí xung quanh tác động vào các thành tưởng tượng. .. K=oC+273 2.2.4 Mật độ không khí Mật độ không khí trong khí tượng không đo trực tiếp mà tính thông qua giá trị nhiệt độ, độ ẩm và khí áp đo được Khi sử dụng phương trình trạng thái đối với không khí khô ta cần đưa vào trị số của hằng số chất khí đối với không khí khô (Rd =2,87.106 nếu khí áp và mật độ được lấy trong hệ quốc tế CGS: khí áp bằng đin/cm2, mật độ bằng g/cm3) Khi đó, phương trình (2.3) sẽ Simpo... trưng khí hậu học chính là những kết luận thống kê rút ra từ dãy số liệu 1.4.3 Ứng dụng bản đồ Những quá trình khí quyển cơ bản thường phát triển trong không gian rộng lớn còn hậu quả của chúng là những điều kiện thời tiết và khí hậu nhất định cũng thường thấy trên qui mô lớn Vì vậy, việc đối chiếu những kết quả quan trắc trên các bản đồ địa lí có ý nghĩa quan trọng trong khí tượng và khí hậu học Việc... kể và do đó gia tốc truyền cho không khí nhỏ Phương trình tĩnh học cơ bản khi đó sẽ không đúng tuyệt đối nhưng gần đúng với độ chính xác cao 2.2.6 Ứng dụng công thức khí áp Dùng công thức khí áp, ta có thể giải ba bài toán sau: 1/ Biết khí áp ở hai mực và nhiệt độ trung bình của cột không khí tính hiệu hai mực (cao đạc áp kế) 2/ Biết khí áp ở một mực và nhiệt độ trung bình của cột không khí, tìm khí. .. thâm nhập vào khí quyển do quá trình bốc hơi từ mặt đất và mặt biển Không khí không chứa hơi nước hay chưa bão hoà hơi nước gọi là không khí khô Ở mặt đất 99% thể tích không khí khô là nitơ và oxy (76% theo thể tích và 70% theo khối lượng) Trong thành phần không khí ở mặt đất, hai loại khí này tồn tại dưới dạng phân tử hai nguyên tử (N2 và O2), Acgôn (Ar) hầu như chiếm hết 1% còn lại của không khí khô ... KHÍ TƯỢNG HỌC 1.1.1 Khí tượng khí hậu học Khí tượng học khoa học khí – vỏ không khí Trái Đất Do nghiên cứu trình vật lý đặc trưng cho Trái Đất, nên khí tượng học thuộc khoa học vật lý Khí hậu học. .. Chương Khái niệm khí tượng khí hậu học Trần Công Minh Khí hậu khí tượng ại cương NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2007 Tr – 14 Từ khoá: Khí hậu, khí tượng, khí quyển, thời tiết, khí hậu, khí tượng Tài liệu... VỀ KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC 1.1 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG CỦA KHÍ HẬU VÀ KHÍ TƯỢNG HỌC 1.1.1 Khí tượng khí hậu học 1.1.2 Khí 1.1.3 Những tầng cao – cao không học 1.1.4