Khí tượng biển ths phạm đức nghĩa

LỜI NÓI ĐẦU Trên khung chương trình Đào tạo ngành Kỹ thuật bờ biển, thành lập theo dự án “Nâng cao lực đào tạo ngành Kỹ thuật bờ biển Trường Đại học Thủy lợi” Chính phủ Hà Lan tài trợ, môn “Khí tượng biển” giảng dạy cho chuyên ngành “Quản lý tổng hợp dải ven biển” với 04 đơn vị học trình Bộ môn Tính Toán Thủy văn Khoa Thủy Văn – Môi trường đảm nhận giảng dạy Bộ môn Tính Toán Thủy Văn tiến hành hội thảo, xây dựng đề cương môn học, gửi tới Khoa chủ quản phân công Thạc sĩ Phạm Đức Nghĩa, giảng viên thuộc Bộ môn Tính Toán Thủy Văn chủ biên Tập giảng biên soạn theo đề cương chi tiết môn học “Khí tượng biển” Bộ môn Tính toán Thủy văn Khoa Thủy văn – Môi trường thông qua Tham gia biên soạn tập giảng có cán bộ, chuyên gia Trung Tâm Khí tượng Thủy Văn biển thuộc Bộ Tài nguyên Môi trường Nội dung môn học gồm 07 chương, đó: Thạc sỹ Phạm Đức Nghĩa, GVC Khoa Thuỷ văn – Môi trường, biên soạn: chương I, chương II, chương III, chương IV, tiết &3 chương VI, chương VII Tiến sỹ Bùi Xuân Thông, Trung Tâm Khí tượng Thủy Văn biển, biên soạn: chương V, tiết chương VI, tiết chương VII Môn học chia thành hai học phần: Học phần I đề cập đến kiến thức Vật lý khí quyển, thời tiết khí hậu, bao gồm: - Giới thiệu chung, yếu tố khí tượng phương trình trạng thái không khí - Thành phần cấu trúc khí quyển, dòng xạ khí quyển, chế độ nhiệt đất nước không khí - Cơ sở nhiệt lực học, động lực học khí tuần hoàn nước thiên nhiên - Hoàn lưu khí nói chung, khối không khí thay phiên ảnh hưởng đến nước ta gió mùa điều kiện Việt Nam Học phần II đề cập số đặc điểm Khí tượng biển Đông, bao gồm: - Những điều mối tương tác biển – khí - Thời tiết, hình thời tiết hệ tương tác biển - khí Biển Đông - Khí hậu, nhân tố hình thành khí hậu, đặc điểm chung đặc trưng yếu tố khí hậu miền khí hậu Biển Đông Do thời gian trình độ hạn chế, tập giảng chắn có nhiều sai sót, mong đóng góp quý báu bạn đồng nghiệp Chúng hy vọng tập giảng bổ khuyết dần ngày đáp ứng tốt theo yêu cầu đào tạo ngành Kỹ thuật bờ biển nói riêng các ngành khoa học có liên quan nói chung Tập thể tác giả MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1.1 Khí tượng học ? 1.1.1 Khí tượng học phương pháp nghiên cứu 1.1.2 Các môn Khí tượng học 1.1.3 Sơ lược lịch sử phát triển Khí tượng học 1.2 Các yếu tố khí tượng 1.2.1 Nhiệt độ không khí 10 1.2.2 Áp suất khí 10 1.2.3 Độ ẩm không khí 10 1.2.4 Gió 12 1.2.5 Mây 13 1.2.6 Mưa 14 1.2.7 Tầm nhìn xa 14 1.3 Phương trình trạng thái không khí 14 1.3.1 Phương trình trạng thái không khí khô 14 1.3.2 Phương trình trạng thái nước quan hệ đặc trưng độ ẩm không khí 16 1.3.3 Phương trình trạng thái không khí ẩm - Nhiệt độ ảo 18 CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG I 20 CHƯƠNG II BỨC XẠ TRONG KHÍ QUYỂN 21 2.1 Thành phần cấu trúc khí 21 2.1.1 Thành phần không khí 21 2.1.2 Cấu trúc khí theo chiều thẳng đứng 21 2.1.3 Cấu trúc khí theo chiều nằm ngang 25 2.2 Các dòng xạ khí 29 2.2.1 Bức xạ mặt trời 29 2.2.2 Bức xạ mặt đất xạ khí 46 2.2.3 Cân xạ 48 2.3 Chế độ nhiệt đất, nước không khí 51 2.3.1 Sự nóng lên lạnh vùng đất, nước không khí 51 2.3.2 Quá trình truyền nhiệt vào lòng đất, nước không khí 52 2.3.3 Sự diễn biến nhiệt độ bề mặt không khí theo thời gian không gian 59 2.3.4 Sự biến đổi nhiệt độ không khí theo thời gian không gian 61 CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG II 65 CHƯƠNG III CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KHÍ QUYỂN 66 3.1 Cơ sở nhiệt lực học khí 66 3.1.1 Các trình đoạn nhiệt không khí 66 3.2 Cơ sở động lực học khí 91 3.2.1 Trường khí áp 91 3.3 Tuần hoàn nước thiên nhiên 110 3.3.1 Bốc 111 3.3.2 Ngưng kết 120 3.3.3 Nước rơi khí 130 CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG III 136 CHƯƠNG IV HOÀN LƯU KHÍ QUYỂN 138 4.1 Hoàn lưu chung khí 138 4.1.1 Sơ đồ hoàn lưu chung khí 138 4.1.2 Vài nét đặc trưng hoàn lưu đới vĩ độ 147 4.1.3 Xoáy thuận nhiệt đới, bão 150 4.2 Các khối không khí Bắc bán cầu ảnh hưởng chúng đến Việt Nam 155 4.2.1 Các khối không khí Bắc bán cầu 155 4.2.2 Các khối không khí ảnh hưởng đến Việt Nam 155 4.3 Gió mùa điều kiện Việt Nam 157 4.3.1 Khí hậu Việt nam khí hậu nhiệt đới gió mùa 157 4.3.2 Vai trò gió mùa hình thành khí hậu Việt Nam 159 4.3.3 Gió mùa điều kiện Việt Nam vai trò hình thành khí hậu 162 CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG IV 164 CHƯƠNG V TƯƠNG TÁC BIỂN – KHÍ QUYỂN 166 5.1 Hệ thống biển – khí với quy mô tương tác 166 5.1.1 Hệ thống biển – khí 166 5.2 Lớp biên sát mặt biển – Các đặc trưng động lực lớp biên 170 5.2.1 Các đặc trưng lớp ma sát 170 5.3 Gió dòng chảy gió lớp biển – khí 174 5.3.1 Tác động gió bề mặt biển 174 5.3.2 Các đặc trưng chế độ gió 175 5.3.3 Lý thuyết Ecman dòng chảy gió 176 5.4 Phương pháp thực nghiệm Ecman xác định dòng chảy gió 178 5.4.1 Giới thiệu chung 178 5.4.2 Phương pháp thực nghiệm Ecman xác định dòng chảy gió 179 CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG V 184 CHƯƠNG VI THỜI TIẾT BIỂN ĐÔNG 185 6.1 Thời tiết hình thời tiết 185 6.1.1 Các công cụ phân tích dự báo thời tiết 185 6.1.2 Kiểm tra sửa chữa số liệu đo đạc 188 6.1.3 Phân tích dự báo hình si nốp 189 6.2 Các loại hình thời tiết khu vực Biển Đông 204 6.2.1 Vị trí địa lý điều kiện tự nhiên Biển Đông 204 6.2.2 Quan điểm chung phân loại hình thời tiết Biển Đông 205 6.2.3 Kết phân loại hình thời tiết Biển Đông 205 6.2.4 Hệ thống mây tích với tượng thời tiết dông, lốc, mưa đá vòi rồng 239 6.3 Hệ tương tác biển – khí biển Đông 241 6.3.1 Hoàn lưu biển 241 6.3.2 Chế độ nhiệt muối 243 CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG VI 243 CHƯƠNG VII KHÍ HẬU BIỂN ĐÔNG 245 7.1 Các nhân tố hình thành khí hậu 245 7.1.1 Bức xạ mặt trời 245 7.1.2 Hoàn lưu khí 249 7.1.3 Điều kiện mặt đệm 255 7.2 Đặc điểm chung vùng khí hậu Biển Đông 259 7.2.1 Khí hậu vùng ven biển 260 7.2.2 Khí hậu vùng phía Bắc Biển Đông 260 7.2.3 Khí hậu vùng Nam Biển Đông 261 7.3 Các đặc trưng khí hậu biển Đông 262 7.3.1 Trường áp trường gió 262 7.3.2 Trường nhiệt ẩm 264 CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG VII 267 TÀI LIỆU THAM KHẢO 268 CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1.1 Khí tượng học ? 1.1.1 Khí tượng học phương pháp nghiên cứu Khí tượng học ngành khoa học chuyên nghiên cứu tượng trình khí Vì sâu vào nghiên cứu giải thích chất vật lý tượng, trình khí diễn khí bề mặt trái đất nên Khí tượng học gọi Vật lý khí Đối tượng nghiên cứu Khí tượng học tượng, trình vật lý diễn khí bề mặt trái đất Mục đích nghiên cứu Khí tượng học nhằm nắm quy luật diễn biến khí để chinh phục khí phục vụ cho lợi ích hoạt động người Nhiệm vụ Khí tượng học nghiên cứu tượng, trình khí để lợi dụng, khai thác điều kiện thuận lợi chúng mà phải đề kiện toàn biện pháp ngăn ngừa, khống chế ảnh hưởng bất lợi chúng Phương pháp nghiên cứu Khí tượng học bao gồm phương pháp bản, là: Phương pháp quan trắc: Đây phương pháp nghiên cứu Khí tượng học Phương pháp tiến hành đo đạc, khảo sát quan hệ yếu tố khí tượng nhằm mô tả trình, tượng xảy khí bề mặt trái đất Quan trắc khí tượng tiến hành mạng lưới đài trạm khí tượng tổ chức khắp bề mặt trái đất liên tục quan trắc trạng thái khí suốt bề dày Phương pháp thực nghiệm: Theo phương pháp này, người ta tiến hành xây dựng “buồng khí hậu nhân tạo”, tạo điều kiện khí tượng tương tự vùng khác trái đất Trên sở đó, nghiên cứu đưa biện pháp ngăn ngừa, phòng tránh tượng trình tiêu cực tự nhiên, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển Phương pháp toán học: Đây phương pháp sử dụng thành tựu toán học, thiết lập mô hình toán để tổng hợp số liệu, phát xác lập mối quan hệ có quy luật tượng riêng biệt để giải thích cảnh báo, dự báo trình khí giúp người khống chế cải tạo nhằm phục vụ cho lợi ích 1.1.2 Các môn Khí tượng học Dựa vào vấn đề nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu sử dụng, người ta phân chia khoa học khí tượng thành môn sau: 1) Khí tượng si nốp (Khí tượng dự báo): Khí tượng si nốp khoa học thời tiết dự báo thời tiết môn khoa học nguyên nhân điều kiện thời tiết biến đổi phạm vi rộng lớn Khí tượng si nốp chuyên sâu nghiên cứu quy luật diễn biến thời tiết vùng, miền nhằm dự báo trước diễn biến thời tiết phục vụ cho ngành kinh tế quốc dân 2) Khí hậu học: Khí hậu học khoa học nghiên cứu trình hình thành khí hậu cách khảo sát tác động tương hỗ nhân tố hình thành khí hậu (bức xạ mặt trời, hoàn lưu khí mặt đệm) phân bố khí hậu theo địa lý Khí hậu học nghiên cứu đặc điểm khí hậu địa phương gây không đồng cấu tạo mặt đệm, điều kiện tự nhiên có tính chất địa phương gọi tiểu khí hậu 3) Khí tượng động lực Khí tượng động lực môn khoa học khí tượng sâu nghiên cứu mặt lý luận, dùng công cụ toán học để nghiên cứu giải thích diễn biến tượng, trình khí 4) Khí tượng cao không: Khí tượng cao không môn khoa học khí tượng sâu nghiên cứu trình phát sinh, phát triển tượng vật lý xảy lớp cao khí quyển, tiến tới sâu vào tìm hiểu không gian vũ trụ Ngoài ra, Khí tượng học có số môn phụ khác như: Khí tượng nông, lâm nghiệp; Khí tượng biển; Khí tượng y học; Khí tượng xây dựng Có thể nói mối quan hệ khoa học khí tượng với ngành khoa học ngành kinh tế khác chặt chẽ 1.1.3 Sơ lược lịch sử phát triển Khí tượng học Có thể phân chia lịch sử phát triển Khí tượng học thành giai đoạn: 1) Giai đoạn quan sát tổng kết kinh nghiệm Xuất phát từ yêu cầu sản xuất, người phải ý đến thời tiết, quan sát tổng kết kinh nghiệm Ví dụ: Trong thời cổ đại ấn Độ, Trung Quốc có thông tin khí tượng sau: ghi chép tượng thời tiết dạng nhật ký nhà nông, đúc kết kinh nghiệm để phán đoán thời tiết; chia thời tiết ra: mưa, nắng, nóng, lạnh; chia mùa: Xuân, Hạ, Thu, Đông; lập lịch nhà nông 24 tiết khí Cuối giai đoạn (khoảng đầu kỷ 17) có xuất sách viết tượng, trình vật lý diễn khí có sơ giải thích chúng (tuy nhiên nông cạn) Việt Nam, kho tàng ca dao, tục ngữ nói thời tiết, khí hậu tài liệu tổng kết quý báu, đóng góp to lớn vào lịch sử phát triển ngành khí tượng 2) Giai đoạn có máy quan trắc mặt đất Giai đoạn có máy quan trắc mặt đất kỷ 17 với phát triển mạnh mẽ Địa lý học, Khí tượng học phát triển lên bước mới: - Bắt đầu Ga-li-lê chế nhiệt biểu (1607), Tô-ri-sen-li chế khí áp biểu (1643) Các nhiệt biểu, ẩm biểu sử dụng Trung Quốc - Mạng lưới trạm quan trắc bắt đầu xuất bước hoàn thiện toàn giới (đặc biệt từ năm 1725 đến năm 1733) Quan trắc khắp trái đất tiến hành từ định tính đến định lượng, theo định kỳ quan trắc - Các lý thuyết Khí tượng học bắt đầu xây dựng thông qua số liệu quan trắc Khí tượng học xem phận Vật lý học Đến nửa kỷ 18 với đóng góp Lô-mô-nô-xôp, Khí tượng học trở thành ngành khoa học độc lập: - Chế tạo máy tự ghi, máy đo gió, đề nguyên tắc quan trắc đồng thời toàn mạng lưới trạm giới - Xây dựng Đài vật lý địa cầu giới (1849) Liên Xô (cũ) - Xây dựng đồ thời tiết, phát hướng chuyển động không khí từ cao áp đến thấp áp lệch hướng địa chuyển Bơ-lan-đơ-xơ (thế kỷ 19) - Từ năm 1850, phép phân tích si nốp hình thành áp dụng nhanh chóng để dự báo thời tiết môn Khí tượng si nốp đặt móng - Những công trình nghiên cứu khí tầng cao Men-đê-lê-ép đạt kết - Môn-sa-nôp phát minh máy vô tuyến thám không Với phát minh khoa học khí tượng chuyển sang giai đoạn 3) Giai đoạn có máy quan trắc cao không Đây thời kỳ đặt móng cho khoa học khí tượng đại: - Nhiều nhà bác học chuyển sang nghiên cứu khí tượng - Mạng lưới quan trắc khí tượng bề mặt giới dày đặc, trang bị ngày đầy đủ Mạng lưới khí tượng cao không xây dựng - Xây dựng loại đồ cao không, kết hợp với đồ mặt đất để dự báo thời tiết - Nhiều học thuyết phương pháp nghiên cứu đời như: thuyết phờ rông Bi-ec-ni-xơ, phương pháp dự báo thời tiết dài hạn Mun-ta-nôp-ski, nguyên tắc dự báo thời tiết trung hạn Pagava - Sử dụng thành khoa học toán, lý để nghiên cứu khí - Khí tượng động lực học đời - Xuất hàng loạt máy móc máy khí tượng đo xa, trạm khí tượng tự động, vệ tinh khí tượng nối tầm tay cho nhà nghiên cứu khí tượng tới miền trái đất vươn xa vào không gian vũ trụ - Do máy móc quan trắc ngày cải tiến, chất lượng số liệu thu thập nâng cao mà môn khác Khí tượng học ngày phát triển, kể lĩnh vực nhỏ tiểu khí hậu Đến nay, có Tổ chức khí tượng giới (WMO) điều hành công nghiên cứu đối tượng khí phức tạp bao quanh trái đất ngày vươn xa tìm hiểu chưa biết vũ trụ quanh 1.2 Các yếu tố khí tượng Trạng thái khí trình diễn biến tượng thời tiết biểu thị tập hợp nhiều đặc điểm định tính định lượng Những đặc điểm gọi yếu tố khí tượng Có yếu tố khí tượng sau đây: 1.2.1 Nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí yếu tố khí tượng quan trọng nhất, biểu thị mức độ nóng lạnh không khí Trị số nhiệt độ không khí thời điểm đặc trưng cho trạng thái nhiệt không khí thời điểm Nhiệt độ không khí khối không khí định, thời tiết định đặc trưng cho động trung bình phần tử khí Nhiệt độ không khí cao động phần tử khí lớn chuyển động phần tử khí nhanh; ngược lại nhiệt độ không khí thấp động phần tử khí nhỏ chuyển động phần tử khí chậm Đơn vị đo nhiệt độ không khí độ (o) Trong quan trắc đo đạc nhiệt độ không khí người ta thường sử dụng dụng cụ theo thang độ bách phân (oC), tính toán lý thuyết người ta thường dùng nhiệt độ theo thang độ tuyệt đối (oK) Quan hệ độ bách phân (oC) độ tuyệt đối (oK) sau: ToK = 273 + toC = 273(1+αtoC) Trong đó: α = hệ số dãn nở thể tích không khí 273 1.2.2 Áp suất khí Áp suất khí (hay gọi khí áp) trọng lượng cột không khí thẳng đứng có tiết diện cm2, có độ cao lan tới tận giới hạn khí địa điểm quan trắc Người ta dùng milimét thủy ngân (mmHg) để biểu thị áp suất khí Đơn vị có liên quan tới cấu trúc dụng cụ đo khí áp biểu thủy ngân, có nghĩa áp suất khí trọng lượng cột thủy ngân có tiết diện cm2 khí áp biểu áp suất khí biểu thị độ cao cột thủy ngân (mmHg) Cũng dùng miliba (mb) để biểu thị áp suất khí Quan hệ mmHg mb sau: mb = mmHg hay mmHg = mb Bội số miliba bari: bari = 10 mb Trong điều kiện tiêu chuẩn, áp suất khí xấp xỉ 760 mmHg hay 1013 mb gọi atmôtphe (amt) 1.2.3 Độ ẩm không khí Những đại lượng cho biểu thị mức độ ẩm ướt khí gọi độ ẩm không khí Nói cách khác, độ ẩm không khí cho ta biết không khí có chứa nhiều hay nước, độ ẩm không khí lớn hay nhỏ biểu thị mức độ không khí ẩm hay khô Mức độ ẩm ướt không khí biểu thị đặc trưng độ ẩm không khí Người ta không tiến hành đo đạc trực tiếp độ ẩm không khí mà tính toán gián tiếp qua số liệu quan trắc nhiệt độ Các đặc trưng độ ẩm không khí tính toán là: 1) Độ ẩm tuyệt đối Độ ẩm tuyệt đối lượng nước tính gam 1cm3 hay 1m3 không khí ẩm Đơn vị đo g/cm3 hay g/m3 Ký hiệu a 2) Sức trương nước Sức trương nước áp suất riêng nước Sức trương nước phần áp suất khí Đơn vị đo mmHg hay mb Ký hiệu e Trong điều kiện nhiệt độ định, sức trương nước đạt tới giá trị tới hạn ứng với trạng thái bão hoà nước bắt đầu ngưng kết Giá trị tới hạn gọi sức trương nước bão hoà hay áp suất nước bão hoà Hay nói cách khác là: áp suất nước bão hòa trị số áp suất tới hạn nước trình bốc đạt tới trạng thái cân Ký hiệu E Như vậy, với giá trị nhiệt độ không khí có giá trị áp suất nước bão hòa định Quan hệ biểu diễn hình 1-1 E (mb) 40 30 20 10 - 20 - 10o 10 20 o 30 T Hình 1-1 3) Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối tỷ số (%) áp suất nước chứa không khí với áp suất nước bão hòa nhiệt độ Ký hiệu r r = e 100 (%) E Như vậy, độ ẩm tương đối không khí phụ thuộc vào nhiệt độ không khí: nhiệt độ không khí tăng độ ẩm tương đối không khí giảm, nhiệt độ không khí giảm độ ẩm tương đối không khí tăng Khi r = 100%, ta nói không khí trạng thái bão hòa nước Khi r > 100%, ta nói không khí trạng thái bão hòa nước 4) Độ hụt bão hòa Độ hụt bão hòa độ chênh lệch sức trương nước bão hoà E sức trương nước có e điều kiện nhiệt độ định Đơn vị đo độ hụt bão hòa mmHg hay mb Ký hiệu d d = E-e Nếu so sánh chế độ nhiệt Nam bán cầu ôn hoà Bắc bán cầu Tháng nóng Nam bán cầu có nhiệt độ thấp tháng nóng Bắc bán cầu khoảng 5oC Tháng lạnh Nam bán cầu có nhiệt độ cao tháng lạnh Bắc bán cầu khoảng 23oC - ảnh hưởng hải lục đến phân bố khí áp chế độ gió: tác động xạ mặt trời, mùa đông hình thành áp cao lục địa áp thấp biển; mùa hè ngược lại Dẫn đến số nơi hình thành chế độ gió mùa (loại gió mùa ngoại nhiệt đới) Tốc độ gió biển lớn nhiều so với tốc độ gió lục địa Khắp nơi, dọc vùng ven biển có hoạt động hoàn lưu địa phương gió đất gió biển - ảnh hưởng hải lục đến tình hình ẩm ướt không khí rõ rệt: Lượng nước có không khí biển lớn lượng nước có không khí lục địa Mùa hè độ ẩm tương đối không khí giảm dần từ biển vào sâu lục địa, mùa đông ngược lại Không khí biển mang nhiều ẩm thổi vào lục địa tạo điều kiện hình thành mây nhiều các bờ biển hứng gió, vào sâu lục địa mây giảm Sương mù lục địa chủ yếu sương mù xạ sương mù biển lại chủ yếu sương mù bình lưu sương mù bốc Mưa vào ban đêm (mưa biến trình ngày) mưa vào mùa đông (mưa biến trình năm) dễ hình thành chiếm ưu biển đại dương; mưa vào ban ngày mưa vào mùa hè lại chiếm ưu lục địa b) ảnh hưởng dòng hải lưu đến khí hậu - Các dòng hải lưu làm tăng thêm dịu bớt chênh lệch nhiệt độ vùng mà qua Hải lưu lạnh làm tăng độ ổn định tầng kết, làm suy yếu trao đổi không khí theo chiều thẳng đứng; hải lưu nóng làm tăng độ bất ổn định tầng kết nên thúc đẩy trình đối, loạn lưu - Các dòng hải lưu nóng thúc đẩy, hải lưu lạnh làm giảm trình bốc nên ảnh hưởng đến độ ẩm không khí Không khí bên dòng hải lưu lạnh thường tạo thành nghịch nhiệt với tầng kết ổn định cho mưa; ngược lại khu vực có dòng hải lưu nóng qua thường cho mưa nhiều c) ảnh hưởng lớp phủ thực vật đến khí hậu - Chế độ nhiệt không khí vùng có lớp phủ thực vật điều hoà vùng lớp phủ thực vật Biên độ ngày, biên độ năm biến trình nhiệt độ không khí vùng có lớp phủ thực vật nhỏ nhiều so với vùng lớp phủ thực vật - Lượng bốc nơi có lớp phủ thực vật (bốc thoát nước) lớn lượng bốc mặt nước song lại nhỏ lượng bốc mặt đất trơ trụi; bốc rừng nhỏ bốc mặt cỏ Trong lớp phủ thực vật khác nhau, độ ẩm không khí khác Khi có tán nước bốc lên không chuyển xa nên độ ẩm rừng tăng - Lớp phủ thực vật ảnh hưởng lớn đến tình hình giáng thủy Do ảnh hưởng độ nhám (bìa rừng, độ gồ ghề rừng ) mà lượng mưa tăng lên Lượng mưa rừng phần bị giữ lại tán, cần thận trọng tổ chức đo đạc rừng sử dụng số liệu đo 2) ảnh hưởng địa hình đến khí hậu a) ảnh hưởng địa hình đến xạ mặt trời - Càng lên cao độ dài lộ trình tia sáng mặt trời ngắn, độ suốt khí tăng dần mà cường độ xạ mặt trời tăng dần; bụi nước không khí giảm, xạ hữu hiệu tăng mà cán cân xạ lại giảm dần - Phương vị sườn dốc thay đổi xạ mặt trời mặt sườn dốc thay đổi Có thể nhận thấy cách định lượng công thức: I’ = I [sinhO cosβ + cos hO sinβ cos(A-a) Trong đó: I , hO A: cường độ xạ, độ cao phương vị mặt trời A, β: phương vị, góc nghiêng mặt nhận ánh sáng với mặt nằm ngang b) ảnh hưởng địa hình đến nhiệt độ - Độ cao địa hình ảnh hưởng đến nhiệt độ thể quy luật giảm nhiệt độ theo độ cao Trên đỉnh núi cao, núi có tiết diện nhỏ, biến thiên nhiệt độ gần giống khí tự Trên cao nguyên, biến đổi nhiệt độ theo thời gian lớn: vào ban ngày (mùa hè) nhận nhiều xạ nên nhiệt độ đất nhiệt độ không khí tăng; vào ban đêm (mùa đông) nước bụi nhiệt độ đất nhiệt độ không khí giảm - Dạng địa hình ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ không khí: địa hình dạng lồi (đồi, núi, sườn dốc) làm biên độ nhiệt ngày (năm) giảm; địa hình dạng lõm (thung lũng, lòng chảo) làm biên độ nhiệt ngày (năm) tăng Dạng địa hình khác làm cho tầng kết γ khác nhau: γ sườn Bắc khác với γ sườn Nam; γ đỉnh thung lũng lớn γ hai thung lũng độ cao; γ vùng lõm hẹp lớn, xấp xỉ trị số γk c) ảnh hưởng địa hình với hoàn lưu khí - Trên quy mô lớn, nói địa hình ảnh hưởng định đến hướng tốc độ gió, đặc biệt hướng gió Đa số trường hợp, tác động địa hình, gió thổi theo hướng dãy núi lớn Khi gặp dạng địa hình lồi, tốc độ gió giảm sau đổi hướng: tầng kết ổn định địa hình cao đơn lẻ không khí rẽ hai bên; tầng kết bất ổn định địa hình kéo dài, độ cao địa hình không lớn không khí vượt lên đỉnh, sườn đón khuất gió hình thành xoáy có trục nằm ngang Khi gió đổi hướng tốc độ gió tăng lên Khi gặp dạng địa hình lõm thung lũng, gió đổi hướng tốc độ gió giảm đi; đặc biệt gặp thung lũng hẹp, khe hẹp tốc độ gió tăng lên - Trên quy mô nhỏ, địa hình tạo hoàn lưu địa phương gió phơn Gió phơn phơn điển hình phơn xoáy nghịch khống chế sườn khuất gió Địa hình nguyên nhân gây lên hoàn lưu địa phương khác gió sườn dốc, gió núi, gió thung lũng hoàn lưu cục khác d) ảnh hưởng địa hình đến tình hình ẩm ướt - ảnh hưởng địa hình đến độ ẩm không khí thể chỗ: độ ẩm tuyệt đối, độ hụt bão hoà điểm sương giảm theo độ cao địa hình Còn độ ẩm tương đối lại thay đổi theo độ cao, có tồn lớp nghịch nhiệt thay đổi theo độ cao cách đáng kể Biến trình ngày năm đặc trưng độ ẩm thay đổi theo dạng địa hình - Mây sương mù vùng núi cao, sườn dốc nhiều thấp Địa hình đồi núi ban ngày (mùa hè) thịnh hành mây đối lưu, mù chiều tối hay cho dông; ban đêm (mùa đông) thịnh hành mây, sương mù xạ dạng tằng bao quanh núi Địa hình lõm, mây đi, thường sương mù, mù xạ (đặc biệt ban đêm - mùa đông) mây thung lũng hẹp nghèo ẩm Tại sườn đón gió mây tăng cường, sang sườn khuất gió mây bị tiêu tan tác dụng phơn - Giáng thuỷ tăng theo độ cao đạt tới độ cao giáng thuỷ lớn nhất, sau lại có xu hướng giảm Giáng thuỷ phụ thuộc vào phương vị sườn dốc với hướng dòng không khí, tác động kết hợp dòng không khí mang ẩm với phương vị sườn dốc địa hình mà tạo thành dốc mưa dốc khô Ngoài ra, địa hình ảnh hưởng rõ rệt đến biến trình ngày mưa: đỉnh sườn mưa cực đại vào chiều chiều tối; chân, đáy, thung lũng mưa cực đại vào ban đêm; bình nguyên mưa cực đại vào sáng sớm 3) Lớp xáo trộn điều kiện lớp mặt đại dương Nguồn cung cấp nhiệt cho đại dương chủ yếu xạ mặt trời, chuyển qua lớp nước bề mặt Lớp xáo trộn có độ sâu khoảng 100m lớp hấp thụ nhiều lượng xạ mặt trời Bức xạ tia hồng ngoại hấp thụ lớp mỏng bề mặt đại dương vài chục cm Mức độ hấp thụ xạ mặt trời đại dương phụ thuộc nhiều vào tính chất quang học chất hữu cơ, trầm tích lơ lửng, chế độ dòng động lực biển khu vực Thông lượng mặt trời tốc độ đốt nóng đại dương chủ yếu lớp bề mặt giảm theo độ sâu hàm số mũ Như lớp nước mặt nơi xảy trình trao đổi tương tác kết hấp thụ lượng xạ mặt trời bốc truyền nhiệt đại dương trở lại khí để trì cân nhiệt Khí đại dương tương tác hệ thống khép kín thông qua ứng suất gió, dòng lượng thành phần ẩm nhiệt hình thành hệ thống sóng trọng trường, dòng chảy trôi bề mặt Lớp xáo trộn biến động mùa nêm nhiệt đối tượng chịu ảnh hưởng trực tiếp trình tương tác Các sóng quy mô nhỏ dạng khuyếch tán phân tử hoạt động lớp mỏng bề mặt có độ dày vài chục cm tần suất hệ thống sóng xác định qua biểu thức: ω = (gk + γk)1/2 Trong γ đặc trưng cho lực ứng suất bề mặt, người ta chọn γ vào khoảng 72.5 cm3/s2 môi trường nước – khí có nhiệt độ 200C Tuy nhiên phải ý giá trị thay đổi nhiều tuỳ thuộc vào momen động lượng từ khí chuyển qua môi trường nước, tham số độ gồ ghề bề mặt, điều kiện bốc yếu tố biến đổi khí hậu khác Các sóng khuyếch tán phân tử tập trung chủ yếu hệ thống sóng ngắn l < 2π (γ/g)1/2 ≈ 1.7 cm Hệ thống sóng tạo nên độ gồ ghề tầng mặt Độ gồ ghề mặt đệm xác định qua biểu thức: u*2a γ / u*2a gσ (ξ ) Z0 = g F( , , ) g / v w gv a u*2a Trong u*a tốc độ ma sát mặt lớp biên biển – khí quyển, đại lượng u*a vào khoảng 0.02 – 0.03 tốc độ gió bề mặt, đại lượng tăng dần giá trị log (g/fVgió); σ(ξ) ≈ 0.2 Vgió/g (Tốc độ gió độ cao 10m tàu biển); Vw , Va: tốc độ gió thành phần theo kinh vĩ hướng; F đại lượng đặc trưng cho số Reynold: F ≈( Giá trị c0 xc ) exp(− 20 ) u*a u *a c ≥ 1; F ≈ (10 Re)-1; u *a Tại lớp bề mặt, lớp biên Ekman đại dương xem lớp xáo trộn có quy mô biến động theo phương thẳng đứng với độ dày: H E = x0 u w* f Trong vai trò trình rối lực Coriolis đáng kể; x0 ≈ 0.2 ; U*w ≈ f lấy trung bình 10-4s-1 ; Với tham số này, độ dày HE ≈ 20m Trong lớp xáo trộn Ekman, tốc độ dòng chảy trôi Vav = U*w/x0 ≈ 5cm/s tương ứng với thời gian tác động gió 3g Như ta coi gió biến đổi phạm vi quy mô synop dòng chảy lớp Ekman tựa dừng Hệ phương trình mô tả dòng chảy lớp Ekman có dạng: ∂ξ ∂τ x g g ∂x + = − fv S w ∂z ∂ξ ∂τ y + = fu ∂y S w ∂z Trong ξ: giá trị mực nước, biến động theo giá trị trung bình; Sw : mật độ nước biển; τx , τy ứng suất gió theo trục Hệ phương trình xác định trung bình cho toàn lớp Ekman: u w* Vav = −τ x / fS w H E = x0 ứng suất gió xác định theo trục x với hướng gió Nghiên cứu lớp biên Ekman có mục riêng chi tiết 7.2 Đặc điểm chung vùng khí hậu Biển Đông Miền khí hậu biển Đông bao gồm vùng khí hậu toàn phần thềm lục địa với nhiều đảo quần đảo biển Đông - vùng biển phía Đông nước ta vùng bờ, dọc theo ven biển Quảng Ninh có hàng nghìn cù lao lớn nhỏ vịnh Bái Tử long với số đảo lớn Cái Bầu, Cát Bà, quần đảo Cô Tô Từ vịnh Hạ long đến mũi Cà mau, rải rác có đảo nhỏ Hòn Mê, Hòn Mát, Cồn Cỏ, Cù lao Ré, Cù lao Chàm, quần đảo Côn Sơn… Ngoài khơi, vịnh Bắc đảo Bạch Long Vĩ Xa nữa, biển Đông có vô số đảo san hô quây quần thành hai vùng quần đảo: quần đảo Hoàng Sa phía Bắc ngang vĩ độ tỉnh Trung Trung (Bình – Trị – Thiên) quần đảo Trường Sa phía Đông nam ngang vĩ độ tỉnh Nam Trên vùng biển phía Tây, vịnh Thái Lan, có nhiều đảo, có đảo Phú Quốc đảo lớn nước ta Có thể phân vùng khí hậu: vùng khí hậu ven biển vùng khí hậu khơi Khí hậu vùng ven biển giữ đặc điểm không khác biệt nhiều so với khí hậu vùng duyên hải lân cận đất liền, song thuộc tính khí hậu hải dương biểu chừng mực đó; khí hậu vùng phía Bắc khí hậu vùng phía Nam Biển Đông có đặc điểm tiêu biểu chung khí hậu hải dương rõ rệt 7.2.1 Khí hậu vùng ven biển Vùng ven biển biển Việt nam bao gồm dải bờ biển kéo dài từ Bắc xuống Nam với 3000 km đường bờ vô số đảo quần đảo Thuộc tính khí hậu hải dương miền ven biển đảo gần bờ biểu chừng mực Những nét tiêu biểu khí hậu hải dương nêu tóm tắt sau: - Mùa hè mát mùa đông ấm so với đất liền, biên độ hàng năm nhiệt độ nhỏ so với đất liền - Nhiệt độ tối cao thường thấp hơn, nhiệt độ tối thấp thường cao so với đất liền dẫn đến biên độ ngày nhiệt độ nhỏ so với đất liền - Độ ẩm nói chung cao đất liền biến đổi năm - Gió mạnh đất liền rõ rệt, tần suất lặng gió nhỏ - Một số tượng thời tiết mang tính đặc trưng khác có liên quan đến nguyên nhân hình thành với đất liền như: sương mù biển thường sương mù bình lưu sương mù xạ đất liền thời gian hay xuất chậm lại đến cuối mùa đông sang đầu mùa hạ từ đầu mùa đông đất liền; dông biển thường phát triển đêm sáng chiều tối đất liền Tuy nhiên, đảo gần bờ có khí hậu không khác biệt nhiều so với vùng duyên hải lân cận đất liền, đặc biệt chế độ nhiệt chế độ mưa ẩm đảo mang đặc điểm khí hậu vùng đất liền lân cận; ví dụ: đảo thuộc vịnh Bái Tử long, xếp vào vùng khí hậu vùng Đông Bắc đảo thuộc vịnh Thái Lan xếp vào vùng khí hậu Nam Bộ 7.2.2 Khí hậu vùng phía Bắc Biển Đông Nằm trải rộng khu vực khơi phía Bắc biển Đông, khí hậu vùng phía Bắc biển Đông có đặc điểm sau: - Về chế độ nhiệt: Có thể nói chế độ nhiệt vùng phía Bắc biển Đông dịu, nhiệt độ trung bình nhiều năm vào khoảng 260 - 27oC Mặc dù có vị trí vĩ độ tương đối cao, song mùa đông lạnh (ngay nơi có vĩ độ cao lãnh hải) Tháng nóng nhiệt độ trung bình lên tới 31oC (tháng V); tháng lạnh nhiệt độ trung bình đạt đến 230 - 24oC (tháng I) cao đất liền vĩ độ tới – 40C Do đó, chênh lệch nhiệt độ mùa đông mùa hạ giảm xuống đáng kể so với đất liền; chênh lệch tăng dần từ Bắc xuống Nam Biên độ ngày nhiệt độ nhỏ, vào khoảng – 40C, nhỏ 10C so với đảo gần bờ nhỏ tới – 20C so với vùng bờ biển Tuy số liệu quan trắc nhiệt độ không khí biển Đông chưa đủ dài, song theo chuyên gia khí hậu nhiệt độ tối cao tuyệt đối vùng biển phía Bắc biển Đông không vượt 35oC nhiệt độ tối thấp tuyệt đối không xuống 15oC - Về chế độ mưa ẩm: Chế độ mưa có phân chia phù hợp với chế độ gió mùa Mùa mưa trùng với mùa gió mùa mùa hạ mùa mưa trùng với mùa gió mùa mùa đông Mùa mưa kéo dài từ tháng XII đến tháng V với lượng không ít, trung bình tháng mưa vào tháng I, II, III có lượng mưa vào khoảng 20 – 40 mm với từ – ngày mưa; tháng lại có lượng mưa trung bình vào khoảng 50 – 70 mm Mùa mưa tập trung vào nửa cuối mùa hạ từ tháng VIII đến tháng XI với lượng mưa tháng tăng xấp xỉ từ 150 mm đến 200 mm đến tháng X tháng có lượng mưa lớn đạt 230 mm Số ngày mưa – tháng mùa mưa vào khoảng 15 ngày; có trường hợp mưa lớn, lượng mưa 24 đạt 200 mm Tuy vậy, điều đáng lưu ý lượng mưa năm vùng Bắc biển Đông nhỏ, khoảng 1200 mm/năm, tương đương với giá trị vào loại thấp đất liền với số ngày mưa vào khoảng 110 ngày năm Độ ẩm không khí quanh năm cao, trung bình vào khoảng 84 - 85%; có vào thời kỳ thịnh hành không khí có nguồn gốc lục địa mùa đông độ ẩm giảm chút xuống khoảng 82% - Chế độ gió: Nhìn chung, vùng Bắc biển Đông, hướng gió mùa ổn định đặc biệt lộng gió Mùa đông hướng thịnh hành Đông Bắc với tần suất vượt 50%; đến hướng Bắc với tần suất 25% Mùa hè hướng thịnh hành hướng Nam với tần suất vượt 50%; đến hướng Tây Nam với tần suất gần 30% Về tốc độ gió: mùa đông gió mạnh hơn, trung bình vào khoảng - m/s; mùa hè trung bình vào khoảng – m/s Khắp nơi toàn vùng trường hợp lặng gió gió yếu 1,5 m/s áp thấp nhiệt đới bão hoạt động Biển Đông xuất Biển Đông có nguồn gốc từ Thái Bình Dương với xuất trung bình hàng năm vào khoảng 3,4 Cường độ bão lớn, gây gió mạnh (có thể > 50 m/s), sóng to có sức phá hoại ghê gớm Tuy bão mạnh song mưa bão gây nên quan trắc lại không lớn vùng đất liền ven biển 7.2.3 Khí hậu vùng Nam Biển Đông Nằm trải rộng khu vực khơi phía Nam biển Đông, khí hậu vùng phía Nam biển Đông khí hậu gió mùa mang tính chất xích đạo rõ rệt, với đặc điểm sau: - Về chế độ nhiệt: Vùng Nam Biển Đông có nhiệt độ cao biến thiên qua mùa Nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 26 - 27oC Dạng biến trình năm nhiệt độ mang tính chất xích đạo biến trình kép với biên độ nhỏ Cực đại rơi vào tháng nóng tháng IV với giá trị 27,5oC, cực đại phụ xảy vào tháng IX với giá trị 27oC Tháng cực tiểu rơi vào tháng II tháng lạnh với giá trị 25,5oC - Chế độ mưa ẩm: Lượng mưa vùng Nam Biển Đông tương đối lớn có phân chia rõ rệt theo mùa: mùa mưa mùa mưa Lượng mưa trung bình năm vào khoảng 2000 mm/năm với 150 ngày mưa Mùa mưa bắt đầu vào tháng V với bắt đầu hoạt động gió mùa mùa hạ kết thúc muộn vào tháng XII nửa đầu mùa đông Mùa mưa chia thành thời kỳ mưa nhiều vào đầu cuối mùa, xen chúng thời kỳ ngắn tương đối mưa vào khoảng tháng VIII) Thời kỳ nhiều mưa ba tháng X, XI, XII với lượng mưa trung bình vào khoảng 250-300 mm/tháng với số ngày mưa trung bình khoảng 20 ngày tháng Mùa mưa tháng lại, lượng mưa ít, trung bình tháng lượng mưa đạt 50 mm với – ngày mưa - Chế độ gió, ẩm vùng Nam Biển Đông tương tự vùng phía Bắc Biển Đông, tức là: hướng gió thịnh hành ổn định theo mùa tốc độ gió lớn, độ ẩm không khí cao thay đổi năm áp thấp nhiệt đới bão hoạt động vùng Nam Biển Đông hơn, muộn cường độ yếu nhiều so với phía Bắc Biển Đông Trung bình năm có khoảng 1,3 bão Tuy vậy, năm gần nhiều bão nhân tố gây thiệt hại đáng kể 7.3 Các đặc trưng khí hậu biển Đông 7.3.1 Trường áp trường gió 1) Trường áp: Vùng biển khơi ven bờ biển Việt nam chịu chi phối hai hệ thống khí áp sau: - Cao áp Xi bê ri (lục địa châu á) phát triển mạnh mùa đông, trị số áp suất vùng trung tâm (Bai can) xấp xỉ 1.035 mb khống chế ảnh hưởng suốt từ tháng X năm trước đến tháng III năm sau với cường độ mạnh vào tháng XII tháng I Trong giai đoạn hoạt động mạnh, lưỡi cao áp khống chê vịnh Bắc bộ; giai đoạn suy yếu lại chịu ảnh hưởng vùng cao áp tồn phía Đông Bắc biển - áp thấp ấn Độ - Pakitstăng phát triển nguyên nhân nhiệt lực mùa hè, có tâm Irăng với áp suất thấp 1.000 mb khống chế ảnh hưởng suốt từ tháng V đến tháng IX với cường độ mạnh vào tháng VI VII Ngoài ra, lãnh hải biển Đông chịu ảnh hưởng áp thấp Alêuchiên (Bắc Thái Bình Dương) sâu với trị số áp suất vùng trung tâm xấp xỉ 1.002 mb vào mùa đông; cao áp phó nhiệt đới (Tây Bắc Thái Bình Dương) phát triển mạnh với trị số áp suất vùng trung tâm xấp xỉ 1.025 mb rãnh thấp xích đạo vào mùa hè Vào mùa đông, rãnh áp thấp xích đạo lùi xuống phía Nam hoạt động phía Đông Nam biển Đông; vào mùa hè, dải hội tụ nhiệt đới hoạt động liên kết với vùng áp thấp Bắc nhiều trường hợp kết hợp với áp thấp Vân Nam Trung Quốc tạo nên dải áp thấp kéo dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, dải cao áp cận nhiệt Nam bán cầu (Đông Nam Thái Bình Dương) di chuyển lên phía Bắc vá ảnh hưởng đến phần phía Nam biển Đông Nhìn chung, trị số khí áp khu vực lãnh hải biển Đông có xu chung giảm dần từ Bắc xuống phía Nam vào mùa đông, vào mùa hè ngược lại có xu hướng giảm dần từ Nam lên Bắc Hình (7-1a, b) đồ trường áp biển Đông vào tháng I VII 2) Trường gió a) Trên biển Đông: Trên biển Đông, tương ứng với hai hệ thống khí áp chi phối ảnh hưởng phần lãnh hải hai chế độ gió mùa thổi luân phiên nhau: gió mùa Đông Bắc vào mùa đông gió mùa Tây Nam vào mùa hè Điều đặc biệt hướng gió thình hành hai hệ thống gió mùa Đông Bắc Tây Nam lại trùng vói trục lớn biển Đông, nghĩa vào mùa đông hướng gió Đông Bắc, vào mùa hạ hướng Tây Nam Đối với vùng ven biển nước ta, hướng gió có thay đổi ảnh hưởng địa hình vùng - Trong thời kỳ mùa đông, gió mùa Đông Bắc hoạt động nửa phần phía Bắc lãnh hải Tần suất gió mạnh tới cấp – (vào khoảng 14-20 m/s), chiếm khoảng 5-10% vịnh Bắc bộ, gió mùa Đông Bắc mạnh ổn định Thời gian gió mùa Đông Bắc thổi từ cuối tháng IX đầu tháng X năm trước cuối tháng III tháng IV năm sau Vùng ven biển miền Trung, gió mùa Đông Bắc có mạnh vừa, có nhẹ, chí có bị ngắt quãng gió mùa Tây Nam Trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc mạnh thường gây biển động phần phía Bắc Biển Đông, gió mùa Đông Bắc kéo dài từ tháng X năm trước cuối tháng III đầu tháng IV năm sau Tốc độ gió trung bình từ - m/s, gió mạnh đạt 20 – 24 m/s Cá biệt xuất áp thấp nhiệt đới, bão, tốc độ gió lên tới 28 – 30 m/s Vùng phía Nam biển Đông không chịu ảnh hưởng gió mùa cực đới, gió mùa Đông Bắc tín phong Bắc bán cầu Tốc độ gió trung bình từ – m/s, tốc độ gió mạnh lên tới 18 – 20 m/s áp thấp nhiệt đới bão xuất - Trong thời kỳ mùa hè, gió mùa Tây Nam xuất vùng biển phía nam; thường thấy gió mùa Tây Nam thổi từ tháng V đến tháng VIII, có đến cuối tháng IX gần bờ biển nhiều người ta quan trắc thấy gió đất thổi vào ban đêm sáng, sau lại tiếp tục gió mùa Tây Nam thổi suốt ngày, tốc độ gió nhẹ vào khoảng 2-3 m/s vịnh Bắc ven biển Trung bộ, gió mùa Tây Nam thổi không có nhiều nhiễu động khí dông, bão Nơi xuất gió Nam, Bắc thổi vào tháng VI đầu tháng VII, ven biển Trung vào cuối tháng IV tháng V Theo số liệu thực đo gió mùa mùa hạ có tốc độ vừa phải, vượt cấp – cấp gần bờ biển, gió biển gió đất trùng với gió mùa bị lệch hướng ảnh hưởng điều kiện địa phương bờ biển phần phía Bắc Biển Đông, gió thịnh hành có hướng Nam Đông Nam, có gió hướng Tây Nam Tốc độ gió trung bình từ - m/s; tốc độ gió mạnh từ 20 – 22 m/s; bão mạnh tốc độ gió đạt tới 30 – 40 m/s Đặc biệt, khu vực phía Bắc biển Đông nơi có nhiều áp thấp nhiệt đới bão; cường độ bão khu vực lớn phần phía Nam Biển Đông, gió thịnh hành có hướng Tây Nam; tốc độ gió trung bình từ – m/s, gió mạnh lên tới 20 -22 m/s có bão mạnh tốc độ gió mạnh lên tới 30 m/s Bão hoạt động vùng phía Nam biển Đông hơn, chậm cường độ yếu so với vùng biển phía Bắc - Trong năm, vào tháng IX tháng IV thời kỳ chuyển tiếp hai mùa gió Khi đó, hướng gió thay đổi, tốc độ gió yếu phụ thuộc vào vùng cụ thể biển b) vịnh Thái lan: Vịnh Thái lan vùng biển khuất gió, có hệ thống gió đất – gió biển thổi đặn, hướng tốc độ gió thường thay đổi theo chu kỳ ngày đêm - Về mùa đông, tháng XII gió mùa Đông Bắc chi phối vùng biển này, tốc độ gió thay đổi nhiều có nhiều ngày lặng gió; đặc biệt bờ biển phía Tây vịnh thường quan trắc thấy gió mạnh đột ngột Từ tháng II gió vịnh đổi hướng Đông Nam, có gió Đông Bắc có ngày gió mạnh đột ngột Từ tháng III đến tháng V thời kỳ thịnh hành gió Đông Nam gió Nam với xen kẽ ngày có gió đất gió biển - Về mùa hè, thời kỳ gió mùa Tây Nam vịnh Thái lan gió mùa Tây Nam bắt đầu thổi từ cuối tháng V đầu tháng VI Đáng lưu ý đây, thường xuất gió mạnh có kèm theo mưa lớn Nhìn chung, vịnh Thái lan chế độ gió không ổn định theo mùa vịnh Bắc mà thường thay đổi hay có gió mạnh đột ngột mùa đông lẫn mùa hè Ngoài ra, nguyên nhân quan trọng để tạo nên hướng gió vịnh Thái lan không ổn định hoạt động gió đất gió biển 7.3.2 Trường nhiệt ẩm a) Nhiệt độ không khí: - Nhiệt độ không khí trung bình năm vịnh Bắc bộ, Trung Việt nam phần phía Bắc Biển Đông dao động từ 2205C đến 2605C Về mùa đông, nhiệt độ không khí trung bình tháng I đạt từ 150C đến 170C Về mùa hè, nhiệt độ không khí trung bình tháng VII đạt từ 270C đến 290C Nhiệt độ không khí trung bình năm phía Nam biển Đông vịnh Thái lan vào dao động vào khoảng 270C đến 280C - Biến trình năm nhiệt độ không khí vùng biển phía Bắc với cực đại vào tháng VI, tháng VII cực tiểu vào tháng I Nhiệt độ trung bình thấp gió mùa Đông Bắc xảy vùng biển phía Bắc với nhiệt độ nhỏ 200C, chí đạt tới 150C nhiệt độ trung bình cao gió mùa Tây nam tháng nóng lên 290C Biến trình năm nhiệt độ không khí vùng biển phía Nam có hai cực đại hai cực tiểu phù hợp với biến trình xạ mặt trời; cực đại xảy vào tháng IV, tháng V, cực đại phụ bị mờ nhạt hoạt động gió mùa Đông Bắc mùa mưa muộn vùng biển phía Nam gây Tuy vậy, tác động gió mùa, biên độ năm nhiệt độ không khí cao: cao vùng biển phía Bắc đạt tới 150C (tại Móng Cái), 100C (tại Đồng Hới) phía Nam tính chất xích đạo nhiệt đới thể với biên độ năm giảm khoảng 20C (tại Nam bộ) b) Nhiệt độ nước biển: Với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa điều kiện địa phương, nhiệt độ nước biển Biển Đông có xu hướng tăng dần từ Bắc vào Nam Xu thể rõ rệt vào mùa đông, mùa hè thể không rõ với nhiệt độ nước biển tầng mặt đồng Nhiệt độ nước biển trung bình toàn biển Đông vào khoảng 270 – 290C - Vào mùa đông, ảnh hưởng gió mùa Đông Bắc, nước biển vùng phía Bắc biển Đông có nhiệt độ tầng mặt trung bình thấp so với vùng biển phía Nam có phân hóa lớn nhiệt độ theo phương kinh tuyến Sự chênh lệch nhiệt độ nước vùng biển lớn, khoảng từ 50C – 100C Nhiệt độ nước biển thấp thường thấy vào tháng II phía Bắc, phía Nam lại vào tháng XII tháng I năm sau Ngoài ra, quan sát nhiệt độ nước biển cho thấy: nhiệt độ nước biển vùng ven bờ thường thấp nhiều lần so với vùng biển khơi vĩ độ ảnh hưởng dòng hải lưu lạnh chảy từ Bắc xuống Nam dọc theo bờ biển nước ta Nhiệt độ nước biển tầng mặt khu vực cực Bắc biển Đông trung bình khoảng 180 – 200C, có nơi nhiệt độ khoảng 150 – 170C; phần phía Bắc biển Đông khoảng 220 – 240C; phần phía Nam biển Đông khoảng 250 – 270C vùng nước nông nhiệt độ nước biển đồng đều, vùng nước sâu nhiệt độ nước biển thay đổi cách đáng kể - Vào mùa hè, nhiệt độ nước tầng mặt biển Đông phân bố tương đối đồng đều, građiăng nhiệt độ theo chiều nằm ngang nhỏ, chênh lệch nhiệt độ nước vùng biển vào khoảng 10 – 30C Nhiệt độ nước biển cao vùng biển phía Bắc thường xảy vào khoảng tháng VIII nhiệt độ không khí cao lại rơi vào tháng VII; vùng biển phía Nam lại khác, biến thiên nhiệt độ nước biển tầng mặt nhiệt độ không khí theo thời gian phù hợp với nhau, nghĩa nhiệt độ cao nước biển tầng mặt không khí lại xuất vào tháng IV Theo nhà nghiên cứu có khác biệt mối tương tác động lực đại dương khí c) Độ ẩm không khí vùng biển Đông nước ta độ ẩm tương đối cao, trung bình năm đạt vào khoảng 85 – 95%, tháng ẩm có nơi đạt tới 95 – 100% tháng khô độ ẩm không xuống 70% Trên biển Đông, nói chung, sương mù tương đối ít; quanh năm tầm nhìn xa tương đối tốt vùng biển phía Nam Chỉ có vịnh Bắc vùng ven bờ biển phía Bắc hay xuất sương mù vào tháng II, III IV với tần suất xuất trung bình khoảng 30 ngày năm, chiếm tỷ lệ vào khoảng 8% d) Chế độ mưa Chế độ mưa biển Đông vùng ven biển có quan hệ trực tiếp với di chuyển đối tượng sinốp, nhiễu động sóng đới gío Đông (còn gọi sóng Đông, sóng lan truyền từ Đông sang Tây) dịch chuyển dải hội tụ nhiệt đới - Sóng Đông đặc trưng hoàn lưu khí vùng vĩ độ thấp Sóng thường hay gặp mùa hè với hình thành biến động lượng mây mưa bờ cản gió ven bờ phía Đông lục địa Các sóng chủ yếu làm tăng lượng mây, tăng mưa vùng ven biển; dải ven bờ biển Việt nam nhiều xuất đợt mưa kéo dài tới – ngày đêm liền - Dải hội tụ nhiệt đới bắt đầu xuất rõ phạm vi biển Đông từ đầu tháng V di chuyển dần lên vùng vĩ độ cao phía Bắc, Đông Bắc vào tháng VI, tháng VII đạt vị trí Bắc nhất; đến tháng VIII vị trí trung bình dải hội tụ nhiệt đới bắt đầu di chuyển phía Nam; đến tháng XI đạt đến vĩ độ xích đạo nhiệt Sự tương quan vị trí trung bình, cường độ mạnh yếu dải hội tụ nhiệt đới với phân bố mưa, lượng mưa chưa nghiên cứu nhiều, song dựa vào đặc điểm mưa vùng biển Đông lãnh thổ Việt nam, người ta thấy mối quan hệ nêu tương đối chặt chẽ Mùa mưa khu vực thuộc biển Đông trùng với mùa hoạt động dải hội tụ nhiệt đới biển Sự dịch chuyển vị trí trung bình dải hội tụ nhiệt đới tháng (VIII, IX, X) trùng với dịch chuyển mùa mưa chậm dần từ phía Bắc phía Nam vùng biển Việt nam với vùng mưa cực đại nằm phía Nam dải hội tụ nhiệt đới - Lượng mưa năm, vùng ven biển tồn dải từ Nha Trang đến Vũng Tàu với lượng mưa nhỏ 1500 mm, nhỏ biển Ninh Thuận nơi có vùng nước trồi hoạt động mạnh Trên vùng biển phía Bắc lượng mưa năm không lớn; trạm Bạch Long vĩ, Du Lâm (Hải Nam) lượng mưa năm đạt 1500 mm, đặc biệt Hoàng Sa vào khoảng 1300 mm Hình (7-2) đồ phân bố lượng mưa năm biển Đông Như vậy, hình dung phân bố mưa biển Đông Việt nam theo dải hình quạt mà gốc Ninh Thuận với lượng mưa thâps so với vùng biển phía Bắc, Tây Bắc Nam Nguyên nhân hình thành khu vực gốc mưa mối liên quan quan với khu vực nước biển có nhiệt độ thấp kéo dài từ vùng tâm nước trồi Nam Trung có kết hợp với phân kỳ nước vùng biển hoạt động dải hội tụ nhiệt đới Bởi diện khu vực nước tương đối lạnh (thấp 270 - 280C) gió yếu làm giảm lượng bốc từ mặt biển; phải kể đến kéo theo hiệu ứng biến đổi độ ổn định lớp khí sát mặt biểnvà tác động phụ khác CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG VII 1) Khí hậu nhân tố hình thành khí hậu, liên hệ với điều kiện bề mặt biển đại dương ? 2) Đặc điểm chung vùng khí hậu Biển Đông ? 3) Các nét đặc trưng yếu tố khí hậu Biển Đông ? 4) Câu hỏi thực hành cuối kỳ: Cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị đo đạc yếu tố khí tượng ? TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M.X A-vec-ki-ep - Khí tượng học - Nha khí tượng - 1963 [2] Bùi Xuân Thông - Xác định hệ sóng đông khí thông qua mô hình nhiều lớp áp dụng cho vùng biển Đông Nam - Tập san Khí tượng Thuỷ Văn số Biển Đông Tập II - Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội - 2003 [3] Bùi Xuân Thông - Nghiên cứu đánh giá quy luật biến động số trường khí tượng Biển Đông, Đề tài KHCN06 13, Chương trình biển 1996 – 2000 [4] O.G Cơ-ri-trac - Khí tượng học si nốp hay Môn học dự đoán thời tiết (Tập 1,2,3) Nha khí tượng – 1961, 1962 [5] S.I Côt-xơ-tin - Khí hậu học - Nha khí tượng - 1964 [6] Dơ-vê-ép - Khí tượng học si nốp - Nha khí tượng - 1968 [7] Phạm Ngọc Hồ, Hoàng Xuân Cơ nnk - Vật lý khí đại cương - Giáo trình ĐHTH Hà Nội, 1979 [8] Phạm Ngọc Hồ, Hoàng Xuân Cơ - Cơ sở khí tượng học - NXB KHKT - 1991 [9] Đ.L Lai-khơ-tơ-man, LX Gan-đin, LT Mat-vê-ep, MI Yu-đin - Cơ sở khí tượng học động lực - Nha khí tượng - 1964 [10] Trần Công Minh nnk - Khí tượng học si nốp - Giáo trình ĐHTH Hà Nội, 1979 [11] Phạm Đức Nghĩa, Ngô Đình Tuấn, Vũ Hoàng Hoa - Khí tượng khí hậu - Bài giảng Cao học Đại học thủy lợi Hà Nội - 1999 [12] Phạm Đức Nghĩa – Khí tượng Thời tiết Khí hậu – NXBNN – 2002 [13] Yêu Trẩm Sinh - Nguyên lý khí hậu học - Nha khí tượng - 1962 [14] Mai Trọng Thông, Hoàng Xuân Cơ - Tài nguyên khí hậu - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội - 2000 [15] Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc - Khí hậu Việt Nam - NXB KHKT, Hà Nội – 1975, 1978, 1993 [16] Nhiệt học động lực học lớp biên - Bài giảng Cao học Đại học Quốc gia Hà Nội - 1995 [17] Tropical Meteorology, 1992, Toby N Carlson, Department of Meteorology The Pennsylava nia State University [18] Royal Oservatory Hongkong : Marine Climatological Summaries For Areas 20057 and 21156 in South China Sea 1962 THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ CỦA GIÁO TRÌNH Tên Giáo trình: KHÍ TƯỢNG BIỂN Chủ biên: PHẠM ĐỨC NGHĨA Các tác giả: 1) Họ tên: Phạm Đức Nghĩa Sinh ngày: 20/11/1950 Cơ quan công tác: Bộ môn Mô hình toán Dự báo Khí tượng thủy văn, Khoa Thủy văn Tài nguyên nước, Trường Đại học Thủy lợi – Bộ Nông nghiệp PTNT Địa liên hệ: P313 Nhà 8A Tập thể Đại học Thủy lợi, Ph Trung liệt, Q Đống Đa, Tp Hà Nội 2) Họ tên: Bùi Xuân Thông Sinh ngày: 26/03/1949 Cơ quan công tác: Trung tâm Hải văn – Bộ Tài nguyên Môi trường, Địa liên hệ: Số 132 Phố Nguyễn Khuyến, Ph Văn Miếu, Q Đống Đa, Tp Hà Nội PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH - Ngành học: Môn “Khí tượng biển” giảng dạy cho chuyên ngành “Quản lý tổng hợp dải ven biển với 04 đơn vị học trình trước cho ngành “Kỹ thuật biển” với 03 tín nay, Trường Đại học Thủy lợi thuộc Bộ Nông nghiệp PTNT Giáo trình dung làm tài liệu tham khảo cho chuyên ngành có liên quan lĩnh vực khoa học trái đất - Các từ khóa để tra cứu gồm: Phạm Đức Nghĩa, Bùi Xuân Thông, Khí tượng học, Thời tiết Dự báo thời tiết, Khí hậu học, Khí tượng biển, Tương tác biển - khí quyển, Thời tiết Khí hậu Việt Nam, Bộ môn Mô hình toán Dự báo KYTV, Bộ môn Quản lý biển đới bờ - Yêu cầu kiến thức trước học môn Khí tượng biển: Các kiến thức Toán học cao cấp, Vật Lý Địa lý học - Số lần xuất bản: 04 lần để làm tài liệu học tập phục vụ cho khóa từ K45 đến Trường Đại học Thủy lợi - Nơi xuất bản: Trường Đại học Thủy lợi [...]... khí đoàn Tính chất của các khối không khí được đặc trưng bằng trường các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, tỷ trọng không khí Trong cùng một khối không khí sự chênh lệch về các yếu tố khí tượng giữa các địa điểm không lớn, nhưng khi đi từ khối không khí này sang khối không khí khác thì các yếu tố khí tượng sẽ thay đổi nhảy vọt Tính chất của khối không khí được xác định bởi sự hình thành... không khí Ví dụ: các khối không khí hình thành trên biển khác với các khối không khí hình thành trên lục địa; các khối không khí hình thành trên biển lạnh ôn đới khác với khối không khí hình thành trên biển nóng nhiệt đới Tính chất của khối không khí bị biến đổi khi khối không khí di chuyển trên các bề mặt đệm khác nhau, người ta gọi sự biến đổi đó là sự biến tính của khối không khí Ví dụ: không khí. .. phân chia khối không khí ra làm 4 loại sau đây: 1) Khối không khí Bắc Băng Dương (hay khối không khí Bắc cực) ở Bắc bán cầu, khối không khí Nam cực ở Nam bán cầu: hình thành trên phạm vi vùng cực đới có bề mặt đệm giá lạnh 2) Khối không khí ôn đới (hay khối không khí cực): hình thành ở vùng vĩ độ trung bình, không khí cực đôi khi chỉ là những khối không khí địa phương 3) Khối không khí nhiệt đới: hình... khối không khí theo tính chất nhiệt: Căn cứ vào tính chất nhiệt của không khí người ta phân chia khối không khí thành 2 loại sau đây: 1) Khối không khí nóng: là khối không khí có nhiệt độ bản thân cao hơn nhiệt độ mặt đệm và các khối không khí xung quanh 2) Khối không khí lạnh: là khối không khí có nhiệt độ bản thân thấp hơn nhiệt độ mặt đệm và các khối không khí xung quanh 2) Phờ rông khí quyển (front)... thái của không khí Phương trình trạng thái của chất khí là một công thức toán học nêu lên mối liên hệ phụ thuộc giữa các thông số đặc trưng cho trạng thái của chất khí đó Phương trình trạng thái của không khí cũng là một công thức toán học nêu lên mối liên hệ phụ thuộc giữa các yếu tố khí tượng Chẳng hạn ta nói không khí khô hay ẩm là nói lên trạng thái ẩm ướt của khí quyển và ứng với không khí khô hay... của không khí bằng cách nào, tại sao lại có thể ứng dụng như vậy ? CHƯƠNG II BỨC XẠ TRONG KHÍ QUYỂN 2.1 Thành phần và cấu trúc khí quyển 2.1.1 Thành phần không khí Không khí là một hỗn hợp bao gồm nhiều chất khí, hơi nước và các tạp chất khác Nếu không khí không chứa hơi nước và các tạp chất khác (tức là không khí khô sạch) thì thành phần chủ yếu của nó là: - Ni tơ (N2) chiếm 78% trọng lượng khí quyển,... mặt trời có liên quan đến các hiện tượng vật lý xảy ra trong khí quyển: những năm cực đại của vết đen mặt trời thường xảy ra bão từ, phát sinh cực quang, quá trình ion hóa bị đẩy mạnh Do đó gây ra sự biến đổi các yếu tố khí tượng và các hiện tượng thủy văn trong khí quyển và trên bề mặt trái đất Phía trên quang cầu có khí quyển bao bọc được gọi là khí quyển mặt trời Khí quyển mặt trời chia thành từng... với không khí khô ở nhiệt độ khoảng −190oC dưới áp suất bình thường đã chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi Do vậy ở nhiệt độ của khí quyển không khí khô có thể xem như là khí lý tưởng và chúng ta có thể áp dụng các hệ thức viết cho khí lý tưởng để viết cho không khí khô Phương trình trạng thái viết cho 1 phân tử gam khí lý tưởng có dạng sau: (1-1) PVμ = RμT Trong đó: P : áp suất của khí nén... chiếm 21% trọng lượng khí quyển, - Các bô nic (CO2) chiếm 0,03% trọng lượng khí quyển, - Ôzôn (O3) và nhiều chất khí không đáng kể khác như: Heli, Acgon, Hydrô, Kriptôn v.v Trong thực tế không khí không phải là hoàn toàn khô sạch, mà ngoài các chất khí kể trên không khí còn có hơi nước và một số hạt lơ lửng ở trạng thái rắn hay lỏng gọi chung là keo khí quyển Hơi nước trong khí quyển có nguồn gốc... Cấu trúc khí quyển theo chiều nằm ngang Theo chiều nằm ngang, nhất là trong tầng đối lưu khí quyển cũng không đồng nhất mà trên toàn bộ địa cầu có thể dễ dàng nhận thấy tồn tại các khối không khí rất khác nhau Để xét cấu trúc khí quyển theo chiều nằm ngang, chúng ta có thể lấy các khối không khí và các vùng tiếp giáp giữa chúng để làm các đặc trưng khảo sát 1) Khối không khí (khí đoàn) a) Định nghĩa và ... nên Khí tượng học gọi Vật lý khí Đối tượng nghiên cứu Khí tượng học tượng, trình vật lý diễn khí bề mặt trái đất Mục đích nghiên cứu Khí tượng học nhằm nắm quy luật diễn biến khí để chinh phục khí. .. 1.1 Khí tượng học ? 1.1.1 Khí tượng học phương pháp nghiên cứu Khí tượng học ngành khoa học chuyên nghiên cứu tượng trình khí Vì sâu vào nghiên cứu giải thích chất vật lý tượng, trình khí diễn khí. .. tiểu khí hậu 3) Khí tượng động lực Khí tượng động lực môn khoa học khí tượng sâu nghiên cứu mặt lý luận, dùng công cụ toán học để nghiên cứu giải thích diễn biến tượng, trình khí 4) Khí tượng