S.I CỐT -XTIN và T V PÔ -CRỐP - XCAI - A gy 3
CH SSA
KHI HAU HOC Xuñt bản lần thứ hai
có sửa chữa va bồ sung
Đã dược Bộ đào tạo cân bộ chuyên nghiệp cao cấp và trung cấp duyệt dùng làm tài liệu học tập cho các
trường trung cấp khí tượng thủy văn
NHÀ XUẤT BẢN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN — LÊNINGRÁT — 1961
Trang 3
GHI CHU
Cuốn sách này trình bày những vấn đề về các nhân tố bức
xạ và hoàn lưu của khí hậu, về ảnh hưởng của đặc điềm của
mặt đệm đến khí hậu về tiêu khi hậu, về ảnh hưởng của con
người đến khí hậu và nêu một cách ngắn gọn, những đặc điềm của khí hậu các vùng trên thế giới và Liên-xô Cũng trình bày những điều cơ bản của phương pháp chỉnh lý các tài liệu
quan trắc nhằm phục vụ cho khí hậu học
Cuốn sách này là tài liệu học tập dùng cho các trưởng Trung cấp khí tượng — thủy văn và có thề dùng rộng rãi cho những
bạn đọc muốn tìm hiều một cách ngắn gọn, dễ hiễu những
điêu cơ bản của khi hậu đại cương, khí hậu đồ và phương
pháp chỉnh lý các tài liệu quan trắc khi-tượng,
Trang 4LOI NOI DAU CHO LAN XUAT BAN THU HAI
Cuốn tai ligu hoc tap « Khi hậu học» được xuất bản lần thứ nhất sào năm
1953 Sau khi sách ra đời, đã œuất hiện những số liêu làm sáng tô thêm vai tro bà Ú nghĩa của từng nhân tố tạo thành khi hậu 0à phản ánh đầu đủ hơn những điều kiện khi hậu ở các bùng khác nhau trên địa cầu Vi dụ, trong những năm gần day, những hiéu biét vé can can bitc œq bà nhiệt của mặt địa cầu, hoàn lưu chung của khí quuền đầ được mở rong thêm Sự lỗ chức những trạm khoa học trên các nút băng trôi dạt lưu cầu ở Bắc-băng-dương va các trạm vat ty dia cầu ở Nam-băng- dương đã tạo khả năng nghiên cứu các quá trình khí quyền xu ra ở những nùng gần Hắc cực uà Nam cực oà ảnh hưởng đến khi hậu những vung này Cho nên, cần thiét phai viel lai mét sd chwong trong phần thứ nhất của cuốn sách, trong đó mô tả các quá trình hình thành khí hậu oà các điều kiện khí hậu của các Dùng trên thể giới Nói riêng đã it lại những chương « Những nhân tố bức œq của khi hậu » ồ «Khi hậu thể giới» Những chương khác trong phần thứ nhất của cuốn sách hoặc được rúi gọn lại, hoặc bồ sung thêm những tái liệu mới Một số mục của phần hai của cuốn sách trong đó nghiên cứu những phương pháp chỉnh lụ khí hậu các tài liệu quan trắc cũng được uiễt lại uà sửa đồi sao cho theo sát hơn được chương trình giảng dạu trong các trường trung cấp khí tượng thủu oăn Phần thứ nhất của cuốn sách do tác giả S.1, Cét-xtin piễt lại, phần thứ hai do T.V Pó-crốp-zcai-a oiết lại, bà cầng có sửa đồi oà bồ sung trong chương LHỊ « Những nhân lố hoàn lưu của khớ huằ, Đ39 ôS thay đồi của khi hậu trong thời kỳ hậu băng hà» o Đ35 ôNhng phng phỏp nghiên
cứu tiều khi hậu »
Trong khi uiết lại cuốn sách này, chúng tôi đã chú Ú đến các nhận xét do V.l-u Mi-lép-+ki nà V.ẦM Mi-khen nêu khi thảo luận cuốn sách ở cuộc hội nghị của hội đồng khí tượng thuộc Hội Địa lý toàn Lién-bang, va những nhận xét
của S, A Xa-pé-gio-ni-cé-va, IT, A Gén-xo-béc, G T Ut-xma-nop, T.G Béc-li-an,
Trang 5PHAN THU NHẤT
KHÍ HẬU HỌC ĐẠI CUONG KHÍ HẬU THẾ GIỚI VÀ LIÊN-XÔ
CHUONG I
MỞ ĐẦU
1 Dði tượng và nhiệm vụ của khí hậu học _
Trong khí quyền của trải đất, ngày nao ciing ;quan sát thấy những hiện
tượng muỏn hình muon vẻ, hình thành do kết quả của các quá trình vật lý diễn biến trong khí quyền Những hiện tượng và quá trình này xảy ra trong khí quyền một cách không cô lập mà có liên quan chặt chẽ với những quá trình xây ra trong các lớp trên của đất và nước Tất c những hiện tượng và quá trình này xảy ra về cơ bản là do năng lượng mặt trời chiếu xuống mặt đất gây nên Khoa học nghiên cứu và giải thích những hiện tượng và quá trình vật lý xảy ra trong khí quyền trong sự tác động tương hỗ của khí quyển với mặt đất, mặt nước và thực vật v.v (mặt đệm), gọi là khí tượng học Khoa học này là môn vật lý khí quyền, vì những quá trình xảy ra trong khí quyền đều có tính chất vật ly Việc nghiên cứu những quá trinh và hiện tượng quan sát thấy trong khí quyền giúp ta tìm hiểu được những quy luật phát triền của chúng, điều đỏ có một ý nghĩa thực tiễn lớn lao vì sự hiểu biết những quy luật này tạo khả năng sử dụng chúng trong nhiều ngành hoạt động của con người, xây dựng những phương pháp dự báo các quá trình khi quyền và trong trường hợp cá biệt, có
thé lam thay đôi sự phát triền của chúng, theo hướng có lợi hơn cho con người
Trạng thái vật lý của khí quyên và những quả trình xây ra trong khi quyền
về mặt định tính và định lượng được biểu thị bằng những cái gọi là yếu tố khí
trợng Những yếu tố quan trọng nhất cho đòi sống và hoạt động kinh tế của
con người là những yếu tố khí tượng sau đây: nhiệt độ và độ ầm của đất, khí
áp, nhiệt độ và độ ầm không khí, mây, mưa, gió Những yếu tố này thường gọi
là những gấu tố thỏi tiết Chúng liên hệ lẫn nhau mật thiết và luôn luôn tác động
cùng với nhau, thể hiện trong những kết hợp rất phức tạp và luôn luôn thay đồi
Trang thai của khí quyền ở một vùng nhất định và trong một thời gian nhất
Trang 6định, chỉ phối bởi những quá trình vật lý xảy ra trong khí quyền trong sự tác động qua lại với mặt đệm gọi là (hỏi tiết
Sự quan sát thời tiết trong nhiều năm cho phép ta xác định được khí hậu
một noí Nhí hậu là sự tiếp diễn có quy luật của những quá trình khi quyển, hình thành ở một nơi nhất định do kết quả tác dụng lẫn nhau của bức xạ mặt
trời, hoàn lưu khi quyền và những hiện tượng vật lý xây ra trên mặt đệm, và chỉ phối chế độ thời tiết đặc trưng cho nơi đó
Khái niệm « khi hậu » và « thời tiết › rất thường bị nhầm lẫn với nhau Giữa
hai khái niệm này có sự khác nhau nhiều Thời tiết là trạng thái vật lý của khí quyền ở một vùng nhất định và trong một thời gian nhất định, đặc trưng bởi mọt kết hợp nhất định các yếu tố khi tượng Còn khí hậu thì đặc trưng bởi chế độ thời tiết trong nhiều năm, hiểu chế độ trong nhiều năm không những chỉ eó ý nghĩa là chế độ thịnh hành, mà là điều kiện thòi tiết nói chung có thể xảy
ra ở nơi đó
Từ định nghĩa của khi hậu đưa ra ở trên ta thấy rằng những nhân tố cơ bản tạo thành khí hậu là bức xạ mặt trời, hoàn lưu khí quyền và đặc điềm của mặt đệm Do ảnh hưởng kết hợp của ba nhân tố trên đây, khí hậu ở các vùng
trên địa cần đã hình thành
Hoạt dòng của con người cửng có ảnh hưởng nhiều đến khi hau vi con người có thể biến đồi được tính chất vật lý của mặt đệm
Đức xạ mặt trời là nhân tố quan trọng nhất Lạo thành khí bậu, vì những quả trình vật lý khác nhau xảy ra trong khí quyền là nhờ có bức xa mat trot, Bức xạ mặt tròi phân phối không đều trên địa cầu làm cho mặt đệm cũng như
không khí ở các vùng trên địa cầu nóng lên không đều nhan, Những sự khác nhau này tạo nên sự chênh lệch về khí áp, và sự chênh lệch về khi áp gây nên
các dòng khỏng khí và sự trao đổi về nhiệt và hơi ầm có liên quan với những
dòng này Như vậy bức xạ mặt trời quy định đặc tính tác dụng của một nhân
tố tạo thành khí hậu khác là hoàn lưu khí quyên
Hoàn lưu khi quyền cũng phụ thuộc vào đặc điểm mặt đệm Lục địa và đại
dương giữ' một vai trò rất lớn trong sự vận chuyên các khối không khi, Về mùa
he, luc dia nóng lên mạnh hơn đại dương Ngược lại về mùa đòng, lục địa lạnh đi mạnh hơn đại dương Sự khác nhau về nhiệt độ giữa lục địa và đại dương gây nên sự chênh lệch về phân bố khí áp Trên lục địa miền ôn đới, về mùa hè hình thành vùng áp thấp, về mùa đông hình thành vùng áp cao Ngược lại, về mùa hè, trên đại dương hình thành vung ap cao va mila dong hình thành vùng ap thấp Kết quả là, về mùa hè, hình thành dòng không khí hướng vào lục địa,
dưới dạng gió mùa hải dương, về mùa đông hình thành dòng khỏng khi hướng từ lục địa ra biển dưới dạng gió mùa lục địa,
Ngoài lục địa và đại dương ra, địa hình có ảnh hưởng nhiều đến hoàn lưu khí quyền, nhất là những dạng lớn của địa bình như nủi, cao nguyên và cả hồ
và bề chứa nước rộng Như vậy, giữa hoàn lưu khi quyền và đặc điềm của mặt
đệm có sự liên quan chặt chẽ với nhau, Ở miền núi, không những chỉ có điều
kiện hoàn lưu khí quyền thay đổi Độ cao của địa phương trên mực biển và sự
Trang 7khác nhau về dạng địa hình cũng làm thay đồi lượn¿z bức xạ mặt trời chiếu xuống mặt đất Nhir ng dai lượng này phụ thuộc chặt chẽ vào các đặc điềm của hoàn lưu khi quyền Trong những vùng nào trên địa cầu mà eó luồng không khi đi xuống, ví dụ trong những vùng áp cao, trời íL mây có thê ảnh hưởng nhiều đến sự xuất nhập năng lượng bức xạ Trong những vùng có luồng khòng khí đi lên, trời nhiều mây làm thay đổi rất nhiều chế độ bức xa
Mặt đệm là một nhân tố quan trọng tạo thành khí hậu, vì đặc điềm của nó
chí phối tính chất vật lý của các khối không khí hình thành trên nó Nước và lục địa có ảnh hưởng khác nhau đến khi hàu Mặt đất có cây mọc và mặt đất tr Irụi cũng có ảnh hưởng khác nhau đến khí hậu
Cây thân có có ảnh hưởng đến khí hậu kháe với rừng
Ngoài ra, bức xạ mặt trời cùng với hoàn lưu khi quyển có thể quy định cả
đặc tính của mặt đệm Do tác dụng kết hợp của bức xạ mặt trời và hoàn lưu khi
quyền, trên mặt địa cầu eó thể hình thành, các miền và các vùng thồ nhưỡng và
thực vật có đặc điểm khác nhau Như vậy bức xạ mặt trời, hoàn lưu khí quyền và mặt đệm có liên quan chặt chẽ và tác dụng lẫn nhau
Khoa học nghiên cứu điều kiện hình thành khí hàu và chế độ khí hàu ở các
nước và các vùng khác nhau, gọi là khí hậu học Khi bàu học nghiên cứu sự liên quan lẫn nhau giữa từng nhân tố tạo thành khí hậu và tác dụng lần nhau của những nhân tố này với mặt đệm Nhi hậu học nghiên cứu nhữ nụ quy luật phản
bố các hiện tượng khí tượng và các loại hình khi hậu trên mặt địa cầu Khi hàu
học cũng giải quyết những vấn đề co liên quan đến sự thay đổi khí hậu do tác dụng của con người
Khí hậu học nghiên cứu và mô tả những điều kiện khí hậu không phải chỉ trên những vùng ròng lớn Tùy theo dạng và chiều hướng của địa hình, điều kiện thô nhưỡng, trạng thái mặt đất, đặc điểm của lớp phú thực vật v.v trên lừng vùng của mặt đệm, có thê phát sinh những đặc điềm khí hau riêng khác với diều kiện khí hàu chung của địa phương Những điều kiện này thường hình thành trên những diện tích hẹp và ứng với những nơi nhất định, cho nên chúng chỉ mang tính chất địa phương Khí hậu hình thành trên từng vùng của mặt đệm, do ảnh hưởng của sự khác nhau về điều kiện tự nhiên có tính chất địa phương, gọi là tiêu khí hậu của vùng đó Tiều khí hậu thể hiện đặc biệt rõ rệt trong lớp không khi sát đất Bộ môn khí hậu học nghiên cứu đặc điềm khí hậu trong lớp không khí sát đất có liên quan với sự kháe nhau về điều kiện thồ nhưã nụ, thực
vất, địa hình và các điều kiện địa phương gọi là iều khí hau hoc
Khí hậu học có ý nghĩa thực tiễn lớn lao trong việc phục vụ nhiều ngành kinh tế quốc dân Các số liệu khí hàu được sử dụng rộng rãi trong sẵn xuất,
Trong quá trình phục vụ nhu cầu thực tế, khí hậu học chia ra làm nhiều ngành, về sau mỗi ngành đã phát triển độc lập, chẳng hạn như đã xuất hiện bộ môn khí hậu nông nghiệp, khí hàu lâm nghiệp, khí hậu y học, khí hậu vận
tai v v
Khí hậu nóng nghiệp nghiền cứu những điều kiện khí hậu có tầm quan trọng
Trang 8các điều kiện khí hậu đó với các đối tượng sẵn xuất nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi) Khí hậu nông nghiệp cũng làm nhiệm vụ mô tả và phân vùng khí hậu nòng nghiệp dé phân phối sản xuất nông nghiệp được hợp lý và có hiệu quả nhất, và cũng nhằm mục dich áp đụng các biện pháp kỹ thuật nông nghiệp thích hợp mất
với điều kiện khí hậu địa phương và bảo đảm mức thu hoạch cao và ôn định
của các cây nông nghiệp, tăng sẵn lượng của chăn nuôi và trồng các dải rừng
bảo vệ đồng ruộng có kết quả tốt
Ngành khí hậu nông nghiệp đã xuất hiện ở nước Nga nhờ công lao của bai nhà bác học Nga nồi tiếng là A.I, Vò-ê-cốp và P.1 Brô-u-nôp
Khi hau ld nghiệp nghiên cửu sự liên quan lẫn nhau giữa các nhân tổ khí
hậu chung với ảnh hưởng của rừng Khí hận làm nghiệp nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu đến sự sinh trưởng sự phát triền và năng suất của việc trông rừng, nghiên cứan tiêu khí bậu ở vùng có rừng và cả ảnh hưởng của việc tròng rừng đến khí hậu những vùng xung quanh Những người đặt eo sở cho
ngành khí tượng làm nghiệp và khí hậu lâm nghiệp ở Nea là A.I V6-é-cdp,
G.N, Vu-xét-xki va A P Ton-xki
Khí hậu học nghiên cứu những vấn đề có Hêèn quan với ảnh hưởng của
thời tiết và khí hân đến cơ thể eon người Khi hận y học cũng nghiên cứu những
điều kiện khí hậu ở những nơi nghỉ mát
À.I Vô-ê-cốp và cả À.A Ca-min-xki và N.A Cô-rốt-xtê-lép đã chú ý nhiều dén vin dé nay P.G Mé-déc-nit-xki đã phat triển rộng những vấn đề về khí
hậu y học
Khí hậu bận lái có nhiệm vụ nghiên cứu ảnh hưởng của những điều kiện khi tượng đến sự hoạt động của hàng không, đường sắt, vận tải đường thủy và
các loại vận tải khác
Các số liện khí hậu được dùng rộng rãi trong việc quy hoạch các thành phố và những nơi đông dân cư Tính đến các đặc điềm khi hậu, có thể bố trí các đường phố và nhà cửa trong các thành phố và đô thị mới sao cho có những
điền kiện thuận lợi hơn (về phương điện không khí trong sạch sáng sủa, thông gid, v.v ) Cac số liệu khí hận cũng cần thiết khi thiết kế nhà cửa, công trình
xây dựng, đường dây liên lạc Vì trong những năm gần đây những số liệu này được sử dụng rộng rãi nên đã phát triền một ngành khoa học riêng gọi là ngành khí hậu kiến trúc
Muốn thấy được những điều kiện khí hậu của bất cứ một nơi nào người ta sử dụng rộng rãi các quan trắc trong nhiều năm của các trạm khí tượng Những
tài liện quan trắc này, giúp ta tính được các trị số trung bình và cực trị của các
yếu tố khi tượng, tần suất của các hiện tượng v.v , những yếu tố trên đây cần
thiết đề đặc trưng về mặt định lượng cho khí hậu một nơi nhất định và cũng
để so sánh khí hậu của các noi khác nhau Những số liệu này cũng cần thiết đề thỏa mãn các nhu cầu của nền kinh tế quốc dân
Trang 9đó, đã xuất hiện một phương hướng trong phương pháp nghiên cứu khí hậu, gọi là khí hậu học tông hợp Theo phương pháp của khí hậu học tông hợp người ta nghiên cứu khí hậu bằng cách xác định tần suất các loại hình thời tiết, Những loại hình thời giết này được đặc trưng bằng những kết hợp nhất định của các yếu tố khí tượng Ở Liên-xô, khí hậu học tông hợp đã được D.E, Phé-do-rdp va L.A Tru-bu-cốp nghiên cứu
Việc nghiên cứu khi hậu không những chi di theo con đường tính toán các trị số trung bình cho những đặc trưng định lượn; của khi hậu, mà còn theo con đường nghiên cứu những quá trình hình thành khi hau tạo nên loại khí hậu này hay loại khi hận khác Phương pháp khí hậu synỏp cửng có một ý nghĩa lớn lao; phương pháp này chú ý nhiều nhất đến các nhân tố hoàn lưu và giải thích những biều hiện của khi hậu qua các quá trình của hoàn lưu chung của
khí quyên Trong trường hợp này, người ta hiểu nhân tố hoàn lưu là: sự chuyền
vận theo chiều ngang của các khối không khí (nỏng và lạnh), sự tái sinh hay sự biến tính của các khối khi trên lục địa và đại dương, và cuối cùng là sự hình thành của các mặt phân giới hay fo-rỏng giữa các khối không khí Đồng thời cũng chú ý đến ảnh hưởng của bức xạ mặt trời và mặt đệm Về khí hậu synôp A 1 At-xco-na-di, B P A-li-xốp, K.P.Pô-gô-xi-an, S.P Kho-rô-mốp v.v đã xây dựng được nhiều công trình nghiên cứu có giá trị
Khi giải quyết nhiều vấn đề về lý luận cũng như thực tiễn, khí hậu học dựa rao những định lnật cơ bản của vật lý (định luật hấp thu và phản xạ năng lượng mặt trời, định iuật về sự thay đổi của gió do ảnh hưởng của chưởng ngại vật
v.v ) Nhờ đó, có thể tỉnh được trị số của một loạt yếu tố khí hậu không quan
trắc được trực tiếp Về ảnh hưởng nghiên cứu này, có nhiền công trình của M I Bu-dw-co, S A Xa-po-gio-ni-cé-va và nhiều nhà bác hoc khac
Tất cả những phương pháp nói trên cần được sử dụng kết hợp nhằm giải
quyết có kết quả những nhiệm vụ phục vụ nền kính tế quốc dân,
2 Sự liên quan giữa khí hậu học và các ngành khoa học khác Khí hậu học có liên quan chặt chế với các mòn học địa lý, thủy văn, sinh vật nông nghiệp, thé nhưỡng và các ngành khoa học khác
Đối tượng nghiên cứu của môn địa lý là thiên nhiên xung quanh ta: môi trường địa lý Môi trường địa lý là tông hợp các điều kiện địa hình, khối nước, khi hau, thé nhuéng, lop phủ thực vật, và cả giời động vật nữa Tất cả những; yếu tố này của môi trường địa lý có liên quan chặt chẽ với nhau Như vậy khí hậu là một trong những yết tố của môi trường đó Do đó có sự liên quan giữa khí hậu học và môn dia ly
Khí hậu học có liên quan chặt chẽ với thủy văn học là môn học nghièn cứu
nguồn gốc, sự hoạt động và sự lưn thòng tuần hoàn của nước trong khí quyền,
trên mặt đất và trong lòng đất,
Việc nghiên cứu về mặt khi hậu giáng thủy, mưa rào, lớp tuyết phủ, sự bốc
hơi, sự lưu thơng tuần hồn của ầm v.v có ý nghĩa đặc biệt lớn lao đối với thủy
văn học
Trang 10Khi hau hoc co lién quan chat ché vol mon sinh vat nong nghiép là mòn học nghiên cứu những guy luật chung về sinh lý tác động trong nghề trồng trọt và chan nuoi Khi hậu cùng với thời tiết là một trong những nhân tố của môi trường sinh sống của cày trồnø, tức là môi trường mà trong đó chúng tôn tại và phát triển Nhà nghiên cứu người Nga I.V., Mi-tru-rin đã chỉ rõ rằng giữa thực vật và điều kiện của môi trường sinh sống của chúng có sự liền quan rất chặt chế và không tách rời nhau được Xôi trường này là nguồn cung cấp nhiệt, ảnh sáng va hơi ầm cho thực vật Thực vật lấy từ môi trường này những chất cần thiết cho
sự sinh trưởng và phát triển của chúng Tất cả những quá trình sinh sống diễn ra
trong cơ thể thực vật được duy trì và kich thích bởi trạng thái vật lý của môi trường sinh sống và bởi sự trao đôi vật chất không ngừng giữa thực vật và môi trường này Sự trao đôi vật chất với mỏi trường xang quanh là điều kiện cơ bản của đời sống và sự phát triền bình thường của thực vật
Nếu những điều kiện của môi trường bên ngồi thay đơi thì do ảnh hưởng của những sự thay đôi này thực vật sẽ mang những tính chất mới, có thẻ di truyền
đến các thế hệ sau I.V Mi-tru-rin đã khảo sát cơ thể của thực vật trong qua
trình phát triền và tác động lẫn nhau sâu sắc của nó với môi trường bên ngoài Về sau, những quan điểm cơ bản này của học thuyết Mi-tru-rin được phát triển thêm trong công trình nghiên cứu của T Ð Lư-xen-cô Lu-xen-cò đã chứng mĩnh rằng các quá trình sinh sống của cơ thể đang phát triển phải được nghiên cứu trong sự tác động lấn nhau với điều kiện tồn tại Theo Lư-xen-eô sinh vật và mỏi trường bên ngồi là một khối khơng thê tách rời được Do tác dụng của thực vật và động vật, môi trường bên ngoài trong đó chúng sinh sống cũng bị thay đồi tronø một mức độ nhất định
Mặt khác, khi hậu chí phối rất nhiều đặc tính của lớp phủ thực vật Như vậy, giữa thực vật và khi hậu, là một nhân tố của môi trường trong đó thực vật sinh sống, có sự liên quan mật thiết với nhau Việc nghiên cứu tác dụng lẫn nhau của thực vật với môi trường bên ngoài tạo cho ta khả năng hướng điều kiện sinh sống của thực vật và biến đổi thiên nhiên theo hướng cần thiết cho con người Cho nên, khí hậu học có liên quan chặt chế với các ngành khoa học về sự trồng trọt trên cảnh đồng, trồng cỏ, trồng cây ăn quả, trồng rừng Cùng với các ngành khoa học này, khí hậu học tìm cách thu thập những tài liện giúp cho con người tạo ra những điều kiện thuận lợi cho cây trồng, để cây trồng có năng suất cao nhất
Khí hậu học có liên quan chặt chế với thồ nhưỡng học Khi hậu là một trong
những nhân tố tạo thành thô nhưỡng Những yếu tố khi hậu như nhiệt độ, giáng thủy, gió có tham gia vào việc làm thoái hóa đá núi, biến chúng thành chất
khoáng bở (đất sét, cát v.v ) có khả năng hấp thu và giữ lại một lượng nước
nào đỏ Đất này cũng trở nên thoáng khi Về sau, khí hậu có ảnh bưởng đến sự
sinh trưởng và phát triển của một số thực vật, mà tàn dư của những thực vật này sau này sẽ tạo thành chất hữu cơ trong đất Tốc độ và đặc điểm của sự phân giải các tàn dư hữu eơ phụ thuộc rất nhiều vào lượng nhiệt mà đất hấp thu được
và lượng nước thấm xuống đất Như vậy khí hậu đã giữ một vai trò lớn lao trong
Trang 11trên đá bở đã hình thành nên đất đã có tính chất phì nhiêu, tức là có khả năng
thỏa mãn nhu cầu về nước, không khí và các chất đinh dưỡng cho thực vật
Song, bản thân đất cũng có ảnh hưởng đến khí hậu và ảnh hưởng này muôn hình muôn vẻ tùy theo loại hình và trạng thái vật lý của dất
8 Lược sử phát triền của khí hậu học
Nha bac hoc thiên tài M V Lô-mô-nô-xốp có thể được xem là nhà khí tượng học và khí hậu học đầu tiên của nước Nga Cách đây 200 năm ong da giải quyết có kết quả một loạt vấn đề khí hậu Chẳnz hạn như Lô-mô-nỏ-xốp cho rằng, gió từ biển thôi vào có tác dụng làm dịu giá lạnh của mùa đông và sinh ra mưa, Lô- mô-nô-xốp cũng là người đầu tiên chỉ rồ rằng biển hở, không đóng băng về mùa
đông cung cấp cho không khí nhiều nhiệt hơn lục địa bị bao phủ bởi một lớp đất
đóng băng và lớp tuyết dày, ngăn cần không cho nhiệt từ trong đất tỏa vào không
khí Lô-mô-nò-xốp đã giải thích đúng nguyên nhân gây ra mùa đông lạnh dữ dội ở Xi-bê-ri, ông chỉ rổ rằng không khí nóng ít tràn về lãnh thô Xi-bê-ri, vì những biển ấm ven bờ châu Âu và châu Á ở xa Xi-bê-ri Còn ở phía nam Xi-bê-ri có
dẩy núi ngăn cách với Ẩn-độ đã ngăn không khí nóng không xâm nhập từ đó tới được, và chỉ có ở phía bắc Xi-bê-ri, Bắc-băng-dương luôn luôn đóng băng bao quanh
M V Lô-mô-nỏ-xốp cũng là người đầu tiên chỉ rõ rằng, ở miền núi cũng
quan sát thấy tính chất theo đới của khí hậu giống như giữa miền nhiệt đới và địa cực
Sau Lô-mỏ-nô-xốp, V.N Ca-ra-din là người đã chú ý nhiều đến các vấn đề khí hậu Ngay vào nửa đầu của thế kỷ X]X, lần đầu tiên trên sách báo thế giới, Ca-ra-din đã cố gắng giải thích với quan điểm khoa học ảnh hưởng của rừng đến khí hậu
Một sự kiện quan trọng trong lịch sử khi hậu học là việc xuất hiện công trình nghiên cứu về «khí hậu Mat-xco-va» của M.PF Xpát-xki vào năm 1847
Trong tác phầm này, những đặc điềm khí hậu đã được giải thích bằng ảnh hưởng của các luồng không khí có nguồn gốc khác nhau Trong tác phầm cũng
nêu lên nhiều định luật guy định sự biến thiên của các quá trình hình thành khí hậu (ví dụ, định luật về cán cân nhiệt của khi quyền cùng với mặt đệm, về sự bốc hơi, ngưng kết, về sự biến đôi của nhiệt khi băng tan và khi nước đóng băng v.v )
Công trình nghiên cứu của K S Vê-xê-lốp-xkí «Về khi hậu nước Nga » xuất
bản năm 1857 đã có ý nghĩa lớn đối với sự phát triển của khi hậu học ở Nga
Đây là tác phầm đầu tiên mô tả khí hậu nước Nựa Tác phầm này được xem là có giá trị bậc nhất trên thế giới trong thời bấy giờ vì có đầy đủ và nhiều tài
liệu chuyên khảo Ngoài ra, tác phầm này còn có giá trị thực tiễn Trong tác pham co nói nhiều về ảnh hưởng của khi hậu đến nền kinh tế nước Nga và nói riêng đến nông nghiệp
Trang 12Đài vật lý trung ương đã xây dựng ở Ngựa một mạng lưới khí tượng rộng lớn, đã chỉ đạo công tác của lưới trạm này và chỉnh lý các tài liệu quan trắc Lưới trạm khí tượng của nước Nga đã đạt tới trình độ khoa học rất cao do chất lượng
cong tác của nó và là kiểu mẫn cho các nước khác xây dựng lưới trạm Những
tài liệu quan sát lâu năm của trạm khí tượng do Đài Vật lý trung ương chỉnh
lý là cơ sở cho nhiền công trình nghiên cứu khí hậu về sau này theo từng yếu
tố riêng biệt (nhiệt độ, giáng thủy, mây, gió v.v ) ecng như mô tả khí hậu chung
của nước Nơa và tồn Liên-xơ
Người đặt cơ sở cho nền khi hậu ở Nøa là nhà địa lý học và khí hậu học thiên tài A-lếch-xăng-drơ I-va-nô-vít Vôỏ-ê-cốp ính năm 1842, mất năm 1916) Òng đã viết rất nhiều công trình nghiên cứu về các vấn đề khí hậu rất khác nhau
Sự hoạt động không mệt mỏi của Vô-ê-cốp đã làm rạng rổ cho nền khí hậu học Nơa Những công trình nghiên cứu của ông đã đạt tới trình độ quốc tế về khoa học khi hậu Như các tác phầm cơ bản của Vỏ-ê-cốp « Khí hàn thế giới, nói riêng
khí hậu nước Ñza » đã nồi tiếng trên thế giới và tạo ra một thời đại trong nền
khoa học Trong tác phầm này, lần đầu tiên di mo ta chỉ tiết và sâu sắc khi hậu
trên thế giới Công trình này vẫn còn có giá trị đến ngày nay
Giá trị của công trình nghiên cứu của Vỏ-ê-cốp là ở chỗ òng đã khảo sát tất cả những hiện tượng xảy ra trong khi quyền tronz sự liên quan chặt chẽ với môi trường địa lý Ông là người đầu tiên đã phát hiện ra thực chất của những quả trình tạo thành khi hậu Ngoài ra những công trình nghiên cứu của Vỏ-è-eốp đều có xu hướng thực tế Vò-ê-cốp là người đầu tiên ở Nga đã đứng trên quan
điềm khí hậu để giải thích nhiều vấn đề thực tiễn của nông nghiệp Ví dụ, Vò- ê-cốp là người đầu tiên đưa ra ý kiến về việc gieo lúa mì sớm ở miền Nam nước Na, về khả năng trồng những loại cây phó nhiệt đới ở miền duyên hải Hắc-hải
thuộc Cáp-ea-dơ, và trồng chanh và chè ở đây Vỏ-ê-cốp cũng đã có nhiều còng
lao trong sự phát triển trồng bông ở Nga Trong các tác phầm của ông xuất bản
vào thời kỳ 1892 — 1908, Vô-ê-cốp đã đề ra nhiệm vụ cải tạo thiên nhiên ở các vùng thảo nguyên và bán hoang mạc ở Nga bằng cách trồng rừng và tưới nước
Ông đã tuyên truyền cho việc trồng cây ở các vùng thảo nguyên và rừng thảo
nguyên, cho việc trữ tuyết, nêu lên khả năng đạt được mức thu hoạch cao hơn
của mùa màng do ảnh hưởng của các dải rừng bảo vệ đồng ruộng Vỏ-ê-cốp cững
đã nêu lên khả năng có thể trồng trọt được ở vùng ngoại cực đới Vỏ-ê-cốp là
người đầu tiên nêu ra ý kiến về sự can thiệp của con người trong quá trình khí
hậu, nhằm mục đích biến đôi khi hậu Trong công trình nghiều cứu « Sự tưới nước vùng Da Cát-xpiên trên quan điểm địa lý và khí hậu » xuất bản năm 1908, Vò-ê-cốp đã chỉ rổ khả năng lợi dụng nước của lưu vực Á-ran trong những năm
thiếu nước đề tưới nước nhân tạo, bởi vì theo ông việc làm này phải biến đồi
được khí hậu địa phương Nhưng sáng kiến của Vô-ô-cốp cũng như của nhiều
nhà bác học Ñga tiền tiến khác không có thể thực hiện được trong thời đại
bây giờ
Vô-ê-cốp đã chủ ý nghiên cứu nhiều những nơi nghỉ mảt và nhấn mạnh đến
Trang 13Ong đã chỉ rõ (từ năm 1870) sự cần thiết phải nghiên cứu khí hậu vùng cực đới
và dự đoán khả năng giao thông dọc miền cực bắc Xií-bẻ-ri Vò-ê-cốp cho rằng
những hiện tượng xây ra ở miền vỉ độ cao phải có tác dụng đến khí hậu và thời
iết ở miền vĩ độ trung b¡nh Ông là người đầu tiên nêu lên vấn đề về sự cần
hiết phải nghiên cửu lớp tuyết phủ Những công trình nghiên cứu của Vỏ-ê-cốp
© lop tuyết phủ vẫn còn có giả thị đến ngày nay
Trong số các công trình nghiên cứu khí hậu, hoàn thành trước Đại Cách mạng xã hội chủ nghĩa tháng Mười, cần nêu lên các công trình của I.V.Fi-gu- rốp-xki nghiên cứu khi hậu Cap-ca-dơ, của A.V Vô-dơ-nê-xen-xki và V.S Sô- xta-co-vit nghién ciru khi hau Dong Xi-bé-ri, ctia B I Xvé-do-nép-xki nghiên cứu về bão và sóng lạnh do ông phát hiện ra lần đầu tiên vào năm 1885, của S.L Nê- bon-xin nghiên cứu về sự phân bố giáng thủy trên lãnh thổ nước Nga thuộc châu Âu v.v Những công trình của P.L Brô-u-nốp có ý nghĩa lớn lao về khí hậu học Bo-u-ndp đã đưa ra một sơ đồ đầu tiên về sự phân vùng khí hậu nòng nghiệp trên lãnh thồ nước Nga thuộc châu Au Bro-u-ndp lần đầu tiên cũng đã nói về đặc điềm khí hậu của hạn hán theo quan điểm nông nghiệp và đã xây
dựng những bản đồ về tần suất các tuần có hạn trên lãnh thồ nước Nụa thuộc
châu Âu
Sau Đại Cách mạng xã hội chủ nghĩa tháng Mười, khí hậu học ở nước ta đã
được phát triển nhiều Trong Đài vật lý trung ương có thành lập bộ mòn khí hậu tiến hành nghiên cứu đầy đủ hơn khí hậu Liên-xò và nghiên cứu nhiều vấn đề lý thuy ết về khi hậu Những công trình nghiên cứu về khí hậu cũng được tiễn hành ở Học viện Địa lý thuộc Viện Hàn lâm khoa học Liên-xỏ, Học viện Bắc-băng-
dương, Học viện khi hậu nông nghiệp và nhiều cơ quan khoa học khác Trên lãnh thô Liên-xô đã xây dựng nhiều đài trạm khi tượng cực đới, hải dương, khí hàu nông nghiệp, nơi nghỉ mát, miền núi và nhiều đài tram khi tượng khác Vào tháng năm năm 1937, ở Bắc-băng-dương đã xây dựng một trạm nỗi trên băng, hoạt động trong vòng 9 tháng, và mùa xuân năm 1950 đã thành lập một trạm
thứ hai như trên, tiến hành quan trắc suốt quanh năm Trong những năm gần đây, ở vùng gần Bắc cực, để tiếp tuc công việc của những trạm ay — lấy tên là trạm « Trạm Bắc ete—1›» và « Bắc cựe—2 ›» (BC — 1, BC — 2) — đã tô chức trên băng trỏi nội lâu năm những trạm khoa học BC—3, BG-—- 4, BO—5, BC —6, B — 7, BG —8, v.v Những quan trắc của các trạm này có một ý nghĩa lớn lao
trong việc tìm hiểu điều kiện tự nhiên ở khu vực Cực đới trung tâm
Năm 1956, nhiều nước trong đó có Liên-xò đã tô chức việc quan trắc khí
tượng rộng rãi trên toàn thế giới bao gồm cả Nam-băng-dương và cả những quan trắc trong các lớp khí quyền trên cao Những quan trắc này trong năm 1957— 1958 đã nằm trong chương trình năm Vật lý địa cầu quốc tế, và về sau được tiếp
tục trong năm Hợp tác vật lý địa cầu quốc tế Những quan trắc này có ý nghĩa rất lớn trong việc tìm hiều các quá trình khi quyển xảy ra ở vùng gần Nam-cực, và cả những điều kiện khí hậu ở Nam-băng-dương
Bê nghiên cứu năng lượng ánh sáng mặt trời chiếu tới trên lãnh thồ Liên- xỏ, đã xây dựng nhiều trạm đo bức xạ mặt trời Đài khí tượng Páp-lốp-xeơ (gần
Trang 14Lê-nin-grát ) là trung tâm nghiên cứu nhật a, và “năm 1930 ở đây đã thành lập
một viện nz chiên cứu chuyên về nhật Xa Và quaÐy 6 khí tượi ng
Những quan trắ lo của các tram khí tượng Hầu qhau eó một ý nghĩa thu
tiễn lớn la vì chúng tạo khả năng nghiên cứu nhữn) iéu kiện khí hà ân ở Bắc ¢ é
băng-dương} Và vùng cực đới, khí hậu của những nơi nghỉ mát, vùng núi v.v và nghiên cứu cả những hiện tượng tai hại — hạn, gid kho nong, “ing via wy, Những quar1 trắc của các trạm nhật xạ giúp cho việc nghiên cứu điều kị iÈTrcaiÊtrto¿ -
của năng lượng mặt tròi trên mặt địa cầu và sự biến đồi sau này của năng lượng mặt
trời, và cả c{uy luật và sự phân bố địa lý của cán cân nhiệt và những thành phần của nó trên mặt địa cầu Những công trình này có ý nghĩa lớn lao trong việc giải thích nhữn¿¿ quá trình xảy ra trong khí quyển và trên mặt đất vì năng lượng mặt trời là nhâr^ tổ chủ yến nhất tạo thành khi hậu
Các quan trắc cao không tức là cáe quan trắc trên những lớp cao của khí quyền bằng cầu bay, máy vỏ tuyến thám không có ý nghĩa rất lớn đối với sự
phát triển của khí hậu học Những tài liệu này tạo khả năng nghiên cứu khí hậu của khí quy ên tự do Máy vò tuyến thám không đầu tiên trên thế giới được thả
lên ngày 30 tháng giêng năm 1930 trên đất Liên-xô
s Tt sau Dai Cach mang tháng Mười, sự phát triển mạnh mẽ của mạng lưới trạm khí tượng và nhật xạ đã giúp cho ngành khí hậu phục vụ được toàn điện
woe
hơn các ngà nh kính tế quốc dân và thỏa mãn những yêu cầu của công cuộc xây - dựng chủ nghĩa xã hội Đề thỏa mãn những yêu cầu này, Đài vật lý địa cau trung wong di cho xuat ban vao ném 1931—1932 hai cuén sách chỉ nam Khi hận và từ năm 1938 bắt đầu tiến hành những công trình nghiên cứu để xảy dựng cnðn sách chỉ nam mới Trong những sách chỉ nam nay ¢6 in các số liệu khí hậu của cáo nước Cộng boa và các miền, các khu ở Lién-xo, Ngoài ra Đài Vật lý địa cầu trung ương còn lập hàng loạt bản đồ khí hậu cho tập bản đồ lớn xò-viết và tập bản đồ hải dương, và năm 1955 đã phát hành tập bản đồ về cán cản nhiệt, trong đó có
những bản đồ phân bố các trị số hàng năm và hàng tháng của cán cân nhiệt và
những thành phần của nó trên mặt địa cầu Người ta cũng đã viết được công trình
mo ta khi hau của Liên-xô theo sau vùng địa lý tự nhiên lớn (bd phan Liên-xô
thuộc chau Au, Tay Xi-bé-ri, Dong Xi-hé-ri v.v .)
Mot cong trình nghiên cứu lớn về vấn đề phương pháp chỉnh lý khí hàn các
số liệu quan trắc (O.A Đrô-đo- đôp, E.S Ru-bin-sten v.v ) đã được tiến _
hành
Từ năm 1951, Tổng eục khi tượng thủy văn Lién-x6 đã phát hành những cuốn sách chi nam khí hậu nông nghiệp các vung, trong dé néu ré những điều
kiện khí hậu nòng nghiệp của công tác đồng ang va sy sinh trưởng của các cây nông nghiệp ở các vùng khác nhau, Ngoài ra, trong những cuốn sách chỉ nam này đã mô tả những nguồn lợi khi hậu của vùng đó, sự phân vùng khí hậu nòng nghiệp của vùng đó, nêu lên những số liệu khí hậu nòng nghiệp trung bình trong nhiều năm để sử dụng thực tế trong sẵn xuất nông nghiệp
Sau Đại cách mạng xã hội chủ nghĩa tháng Mười, ở Liên-xô đã có nhiều
còng trình nghiên cứu về khí hậu Liên-xô và từng phần của Liên-xô, Trong 16
Trang 15những công trình này, cần phải chủ ý đến công trình nghiên cứu của A A Ca- mỉn-xki về sự phân bố khi áp trên lãnh thô Liên-xô, về khí hậu và thời tiết miền
đồng bằng (tỉnh Vỏ-rô-ne-giơ), về sự vận chuyên hơi nước từ biển vào lãnh thô
piên-xô thuộc châu Âu trong mùa nóng v.v Công trình nghiên cứu của L.S, Đéc-gơ, có giá trị rất lớn đối với sự phát triển của khí hậu học Liên-xỏ Béc-go
xiä nghiên cứu sự phân loại khi hậu theo diều kiện địa lý và lập bản đồ khi “~^" hậu thế giới Béc-gơ đã làm sáng tổ vấn đề về sự thay đôi của khí hậu qua các thời kỳ địa chất và trong lịch sử Nói riêng Béc-gơ đã chỉ rồ không có cơ sở gÌ
đề nói rằng khí hậu cia Trung A trong lịch sử đã trở nên khỏ hạn Theo ý kiến
của Béc-gơ trong thiên nhiên chỉ có sự dao động của khí hậu trong đó những
thời kỳ khô hạn được thay thế bằng những thời ky ầm, và những thời kỳ nóng được thay thế bằng những thời kỳ lạnh Ngoài ra Béc-gơ đã mô tả khi hậu của các vùng Ít-sửc-cun, Bai-can, biển A-ran, Tuốc-két-xtan Giá trị của công trình nghiên cứu Bẻc-gơ là ở chỗ ông đã liên hệ chặt chế khí hau voi moi trường địa lý và các loại cảnh quan Trong số các còng trình nghiên cứu khí hàu, còn phải chú ý đến các công trình của Ý, Iru Ví-de về khí hậu Bắc-băng-dương và l-a-eu-H, sách chuyên khảo của IS Ru-bin-sten về sự phân bố nhiệt độ không khí trên
lãnh thô Liên-xò, về sự thay đôi của khí hậu v.v , của O A Đrỏ-dơ-đốp, về sự
phân bố của giáng thủy trên lãnh thô Liên-xò, về vòng tuần hoàn của hơi ầm v.v Cũng cần nêu những cong trình nghiên cứu của S.A Xa-pỏ-gio-ni-eo-va về cán cân nhiệt và tiêu khí hậu của các vùng khác nhau, những công trình nghiên
cứu rất quan trọng trong thực tiên của M.I.Bu-duư-eỏ về căn cân nhiệt, về vòng
tuần hoàn của hơi ầm, về sự bốc hơi trong điều kiện tự nhiên, những công trình
nghiên cứu của P.I Cỏ-lốt-xecốp về sự cải thiện khí hậu, về khi hau Viễn-đông,
Ca-dác-xtan, những công trình nghiên cứu cua A 1 Cai-go-r6-dép vé khi hau Bi- è-lô-rút-Xi V.V
- Trong những năm gần đây, các cộng tác viên của các Viện khi tượng thủy văn địa phương và cả của Viện khảo sát khoa học Bắc-băng-dương và Nam-băng- dương trên cơ sở những tài liệu quan trắc phong phú đã xây dựng và xuất bản những tài liệu mỏ tả khí hậu của từng nước Cộng hòa và các miền của Liên-xô
và các biên Bắc-băng-dương
Cũng còn phải nêu các công trình nghiên cứu của Đ.E Cơ-trin, V.V Su- lây-kin, Kh P Pô-gô-xi-an, E.N Bli-nơ-va về hồn lưu khí quyền, của S P Kho-
rơ-mốp về hồn lưu giỏ mùa và các vùng fơ-ròng trong khi quyên Những còng trình nghiên cứu về cô khí hậu học (L.S Bẻc-gơ, K.K Mác-cốp v.v ) và về vấn đề ảnh hưởng của những nhân tố khí hậu đến sự phát triển của các quá trình tự nhiên (A A Gri-gỏ-ri-ép) cũng đã được tiến hành
Vào những năm 40, ở Liên-xò còn có một ngành khoa học nữa phát trién mạnh mẽ, đó là vật lý học của lớp không khí sát đất Những quá trình xây ra trong lop nay co ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện hình thành thời tiết, tiều khi hau và khi hậu Vật lý học của lớp không khí sát đất có ý nghĩa thực tiễn
lớn lao vì hầu hết hoạt động kinh tế của con người đều diễn ra trong lớp không
khi này Trong lĩnh vực khoa học này, D.L Lai-kho-man, A.M Ô-bu-khốp,
M.I Eu-đin, S A Xa-pô-giơ-ni-cô-va đã thu được những kết quả quan trọng
2KH - sung 17
Trang 16Những công trình nghiên cứu của G T Xê-li-a-ni-nốp đã giữ một vai trò lớn lao trong sự phát triển của khí hậu nông nghiệp Xê-li-a-ni-nốp đã viết nhiều cỏng trình nghiên cứu về phương pháp đánh giá khi hậu về mặt nòng nghiệp đề
phân phối hợp lý hơn các cây trồng, đặc biệt là các cây phó nhiệt đới, về việc đấu tranh với những hiện tượng có hại (khô hạn, băng giá V.V )
Xê-H-a-ni-nốp đã tiến hành phân vùng khí hậu nông nghiệp ở Liên-xô, đã nghiên cứu lý luận về những tương tự khí hậu và làm sáng tổ bằng phương pháp mới vấn đề về phân vùng khi hận nông nghiệp F F Da-vi-ta-i-a, S.A Xa-pô-giơ- ni-cô-va, I,A Gôn-xơ-bẻe, đã nghiên cứu có kết quả khi hàu miền phó nhiệt đới
ở Lién-x6 va sự phân vùng trồng cây nòng nghiệp
Có ý nghĩa lớn lao đối với khí hậu học là những công trình nghiên cứn của B.P A-li-xốp về sự phân loại khí hậu theo nguồn gốc phát sinh dựa trên cơ sở
nguồn gốc và đặc tính của hoàn lưu các khối không khí Những công trình nghiên cửu về khí hậu Liên-xô và các nước ngoài của A-li-xốp đã được xuất bản
Như vậy, san Đại Cách mạng xã hội chủ nghĩa tháng Mười, những công trình nghiên cứu về khi hậu đã có được quy mô rộng lớn Những công trình nghiên cứu này chủ yếu đều nhằm phục vụ cho các ngành kính tế quốc dân, Vì
có sự liên hệ chặt chề với sẵn xuất, ngành khí hậu trong thời đại xô viết đã đạt
được những tiến bộ rất lớn trên con đường phát triển của nó, CHUONG II
NHUNG NHAN TO BUC XA CUA KHi HAU
3# Bức xạ mặt trời là nhân tố cơ bản của khi hậu
Bức xạ mặt trời có một tầm quan trọng rất lớn đối với những quá trình và
hiện tượng muỏn hình muôn vẻ xảy ra trân trái đất va trong khí quyền trái
đất Không có nhiệt và ánh sáng mặt trời thì trên địa cầu không thể có sự
sống được Nhiệt mặt trời chỉ phối hoạt động sinh sống của động vật và thực vật, ánh sáng mặt trời cần thiết cho thực vật để tạo ra những chất hữu cơ, Bức xạ mặt trời là nguyên nhân chính của những hiện tượng thời tiết muôn hình muôn vẻ và sự thay đôi của chúng, vì những quá trình khác nhau xảy
ra trong khí quyền đều do năng lượng nhiệt mà mặt đất nhận được của mặt trời gây nên Bức xa mặt trời, về cơ bản cũng chỉ phối cả đặc điểm khi hậu của địa phương,
Lượng năng lượng mặt trời chiếu xuống mặt đất phụ thuộc vào vĩ độ địa lý Vĩ độ địa lý của một nơi nhất định quyết định độ cao mặt trời vào lúc giữa trưa,
thời gian của ban ngày và ban đêm, và do đó quyết định năng lượng mặt trời
Trang 17Trong bảng 1 nêu độ cao của mặt trời ở những vĩ độ khác nhau của Bắc-bán-
cầu vào ngày xuân phân 20 tháng ba và ngày thu phân 23 tháng chín, và ngày hạ chi 21 thang sau và ngày đông chi 22 thang chap BANG 1 Độ cao mặt trời lúc giữa trưa (độ) 20/11 21/VI 23/1X 22/XI Bắc cực 0 23,5 0 — Bắc cực khuyên 23,5 47 23,5 0 Bac-chi-tuyén 66,5 90 66,5 43 Xich dao 90 66,5 90 66,5 Nam-chi-tuyén 66,5 43 66,5 90 Nam cực khuyên 23,5 0 23,5 4? Nam cực 0 — 0 23,5
Theo số liệu của bảng 1, ta thấy rằng ở xích đạo trong một năm mặt trời hai lần ở thiên đỉnh, tức là trên đỉnh đầu, vào giữa trưa (vào những ngày xuân phân
và thu phân) và hai lần ở thấp nhất (vào những ngày hạ chí và đông chỉ) Ở các chỉ tuyến mặt trời chỉ ở thiên đỉnh một lần trong một năm — vào ngày hạ chí, Ở miền ngoại chí tuyến, mặt trời cũng ở cao nhất vào ngày hạ chí
Cùng với sự thay đôi về độ cao mặt trời trên đường chân trời vào giữa trưa tùy theo vÏ độ và các mùa, thời gian của ban ngày và ban đêm cũng thay đồi
như thấy qua các số liệu của bảng 2
Nếu như khí quyền là một môi trường tuyệt đối trong suốt và mặt địa cầu đồng nhất, thì các khí hậu của địa cầu sẽ chỉ bị chỉ phối bởi lượng nhiệt do mặt đất nhận được của mặt trời Trong trường hợp này, các khí hậu sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào vĩ độ địa lý, vĩ độ địa lý quyết định độ cao mặt trời trên đường
chân tròi vào giữa trưa, và dọc theo các vĩ tuyến các khi hậu đều đồng nhất
Với những điều kiện này, lượng bức xạ mặt trời tới mặt đất sẽ có thể tìm ra
bằng cách tính toán đối với mỗi vỉ độ, và các đường đẳng nhiệt vẽ theo nhiệt độ trung bình tính đối với các vĩ độ khác nhau sẽ song song với xich đạo Trong
trong hop nay, mat dia cfu sé co thé chia ra lam nam đời khí hậu — nhiệt doi
nóng nực nhận được nhiều nhiệt mặt trời nhất, hai đới ôn hòa và hai đới lạnh với lượng nhiệt mặt trời it nhất, Khí hậu tính theo lý thuyết như trên chỉ phụ thuộc vào lượng bức xạ mặt trời chiếu tới, mà không kê tới những nhân tố tạo thành khí hậu khác, gọi là khí hậu thái dương Trong bằng 3, nêu lên những
kết quả tính toán tổng lượng hàng ngày của bức xa mặt trời trên một mặt nằm ngang nằm ở giới hạn trên của khí quyển, là nơi bức xạ không bị giảm gì cả Trong bằng, ghi lượng bức xạ mặt trời theo vĩ độ đối với ngày xuân phân và
thu phân (20 tháng ba và 23 tháng chín) Những trị số này sẽ quan sát được ở
mặt đất, nếu như khi quyền là môi trường tuyệt đối trong suốt,
Trang 18BANG 2 Sw thay doi vé thoi gian cua ban ngay va ban dém tty theo vi độ BAN NGAY VI ĐỘ (3©) Đài nhất (giờ phút) | Ngắn nhất (giờ phút) 0 | 12 12 30 | 13.56 10.04 60 18.30 5.39 66,5 | | 21 | 0
Qua bản; 3, ta thấy rằng, trong những ngày phản (20 tháng ba và 23 tháng
chín), lượn; bức xa mặt trời lớn nhất quan sát thấy ở xích đạo Càng lên các vĩ độ cao, lượng bức xa mặt trời càng giảm dần Trong ngày hạ chí, lượng bức
xạ mặt trời lớn nhất quan sát thấy ở chính cực của bán cầu nào ở đó là mùa hè, tức là ngày 2l tháng sáu ở Bắc-cực và ngày 22 thang chap 6 Nam-eực
BANG 3
Lượng bức œa mặt trời hàng ngàu chiếu trên tem? mat ném ngang 6
giới hạn trên của khí quuền (lính ra cal) VÌ ĐỘ (độ) NGÀY THÁNG ị | 90 | 80 | 70 | 60 | 50 | 40 | 30 | 20 10 0 Bắc bản cầu 20 tảng ba 0| 160| 316 | 461] 593 | 707 | 799 | 867 | 969 | 993 21 thang sau 1110 | 1093 | 1013 | 1009 | 1020 | 1022 1005 | 964 | 900 | 814 23 thang chin 0| 158) 312} 456] 586 | 698 / 789 | 857 | 898 | 912 22 thing chap 0| 0| 0| st] 181 | 327 / 480 | 624 | 756 | 869 { Nam bản cầu 20 tháng ba 0| 160| 316| 461 | 598 | 707 | 799 | 867} 909 | 993 21 tháng sáu 0| ` 0 0| 48 | 170] 306 | 450 | 58ã| 708 | 81L 33 tháng chín 0| 158 | 312| 456 | 586) 698 | 789 | 857| 898 | 913 22 thang chap 1185 | 1167 | 1114 | 1078 | 1089 | 1092 | 1073 | 1030 | 962 | 869
Sở đỉ như vậy, một mặt vì bức xạ chiếu xuống suốt ngày đêm, và mặt khác vi góc tới của tỉa mặt trời cũng khá lớn (23,59) Trong ngày hạ chí, đối với bắc- bán-cäu là ngày 2F tháng sáu, lượng bức xạ mặt trời ít hơn so với trong ngày hạ chí đối vGi Nam-ban-cau, la ngay 22 thang chap SO di như vậy vì về thang sau trái đất ở xa mặt trời hơn so với tháng chạp Nhưng trong thực tế, mùa hè ở bắc-
bán-ecầu lại nóng hơa ở nam-bán-cầu, vì mặt lục địa rộng lớn nằm ở bắc-bán-cầu
Trang 19nóng lên mạnh mể về mùa hè Trong ngày dòng chí, đối với bắc-bản-cäu là ngày 22 thang chạp, lượng bức xạ mặt trời nhiều hon trong ngay dong chí ở nam-bán- cầu một chút, là ngày 21 tháng sáu, vì về tháng chập trái đất ở gìn mặt trời hơn Mặc dù như thế mùa đông ở bắc-bán-cầu thực tế lạnh hơn ở nam-bán-cầu (trừ Nam-băng-dương) NÑguyên nhân vì ở miền ôn đới của bắc-bán-cầu lục địa chiếm
một diện tích rộng lớn về mùa đông lạnh đi nhiều
Trong ngày đông chí (22 tháng chạp đối với bắc-bán-cần và 21 tháng sáu đối
với nam-bán-cầu) vùng nằm giữa bắc cực khuyên và cựe không nhận được bức xa mặt trời
Trên đây đã khảo sát sự phân bố của bức xạ mặt trời ở giới hạn trên của khí quyên Ở gần mặt đất sự phân bố của bức xạ sẽ khác vì nó bị suy yếu trong khí quyền, khí quyền thực tế không phải là một môi trường trong suốt, mà đục Trong bảng 4, nêu lên những trị số tính được của lượng bức xạ mặt trời hàng
ngày trên mặt đất trong điều kiện trời trong sáng, với hệ số trong suốt là 0,8 và
với điều kiện mặt địa cầu là đồng nhất, trong những ngày phân và ngày chí ở
bắc-bán-cầu
BANG 4
Lượng bức xạ mặt trời hang ngày trên 1en2 mặt địa cầu Ở' các vt dé khác nhau thuộc bắc-bản-cầu trong diéu kién troi trong sang (cal) VĨ ĐỘ (dd) NGAY THANG w |x| | ov | | wo | | | w | a 20 thang ba „ 0 30 182 | 250 367 | 470 556 620 659 | 672 21 tháng sảu 634 627 621 | 670 707 | 730 728 699 | 649 577 23 thang chin 0 30 130 | 247 | 361 463 548 Git 650 663 _ 22 thang chap 0 0 0 5 66 169 286 405 519 616
O xich dao, hrong bức xạ mặt tròi hàng ngày lớn nhất quan sát thấy trong
những ngày phân khi mặt trời lên tới thiên đỉnh vào giữa trưa, và nhỏ nhất vào
những ngày chí là lúc mặt trời ở thấp nhất vào lúc giữa trưa, Tông lượng bức xạ mặt trời hàng ngày càng giảm khi càng lên vỉ độ cao, trừ những tháng hè là những tháng mà tông lượng bức xạ lớn nhất ở miền nhiệt đởi là nơi mặt trời lên tới thiên đỉnh vào lúc giữa trưa về tháng sáu, còn ở miền òn đới và miền vĩ độ cao bức xạ phân bố đều hòa và thâm chí có tăng lên đôi chút ở bắc cực
(hinh 1) Nguyên nhân của sự phân bố như trên của bức xạ trong những tháng
hè ở miền ôn đới và miền vĩ độ cao là thời gian của ban ngày tăng lên về mùa
hè khi càng đi lên các vĩ độ cao
Song những trị số nêu lên trong bằng 4 của tông lượng bức xạ mặt trời hàng ngày chiếu xuống mặt địa cầu ở các vỉ độ khác nhau trong điều kiện trời quang
chỉ là những trị số trung bình, chứ thực ra chúng có thê khá nhiều Mây và những
Trang 20cầu Hơn nữa ngoài bức xạ mặt trời, những nhân t6 tao thanh khi hau khac —
mặt đệm và hoàn lưu khí quyền có ảnh hưởng nhiều đến sự hình thành của khí hậu Sự phân bố không đều của nước và lục địa, đặc điềm địa hình của lục địa,
lớp phủ thực vật, các dòng khỏng khí và dòng nước biền v.v có thể làm cho
điều kiện khí hậu trên cùng một vĩ độ thay đôi nhiều Ngay trên đại dương có bề mặt đồng nhất khi hậu ở một vĩ tuyến cũng không cố định Ở cùng vĩ độ, khí hậu của đại dương ở gần bờ phía tây lục địa khác với khi hậu của đại dương ở gần bờ phía đông Cho nên, việc chia các đới khí hậu trên mặt địa cầu chỉ căn cử vào lượng bức xạ mặt trời chiếu xuống là không đầy đủ Kcdl/cm° ngời a9 Sas 0? 06 2 95+ $ oy 03 , 02 ot 06 , %0 / “teow V Vi Vi VI 0X a /
Hình 1 : Biến trình hàng nằm của tông lượng bức xạ mặt trời trên mặt nằm ngang đối với các vĩ độ khác
nhau (với hệ số trong suốt bằng 0,8)
5 Bức xạ mặt trời trực tiếp
Đức xạ mặt trời trực tiếp là năng lượng bức xạ chiếu trực tiếp từ mặt trời xuống mặt địa cầu dưới dạng những tia song song (không kể bức xa khuếch tán)
Cường độ bức xạ mặt trời trực tiếp lớn nhất vào lúc giữa trưa, Trong bảng 5 nêu lên những trị số của bức xạ trực tiếp ở một số địa điểm tiêu biều
BANG 5
Trị số trung bình của bức xạ mặt trời lrực tiếp uào lúc giữa trưa trong điều kiện
trời quang (lính bằng cal trên 1cm? mặt thẳng góc oới tia mặt trời, trong 1 phút) BIA ĐIỂM Vv VI VI Spit-béc-ghen (79”55'B) 1,27 1,20 1,33 lếc-cút-xeơ (52”14B) 1,41 1,33 1,33 Gia-các-ta (6 11°N) 126 - 1,25 1,26 Những số liệu trong bảng 5 chứng tỏ rằng về mùa hè, cường độ bức xạ trực an A 2® wy ô ơ ` 3A `
tiếp nhận được bởi mặt trực giao với tỉa mặt trời it phụ thuộc vào vĩ độ địa
phương Ở miền cực đởi, mặc dù mặt trời vào giữa trưa ở thấp trên đường chân
Trang 21khác mấy so với trị số vào giữa trưa ở xich đạo là nơi mặt trời ở cao Sở dĩ như vậy là vì ở miền cực đới không khi rất trong suốt Và nếu tinh đến ban ngày ở
phương bắc kéo dài thì năng lượng mà một mặt trực giao với tỉa thu được trong ngày quang mây ở các vỉ độ cao có thể vượt khá nhiều năng lượng thu được ở
các chí tuyến
Cường độ bức xạ mặt trời trực tiếp lúc giữa trưa trên lem? mặt nằm ngang phu thuộc vào vĩ độ địa phương Ở miền vỉ độ cao nói chung cường độ bức xạ nhỏ hơn ở miền vỉ độ thấp, vì lúc giữa trưa ở miền vĩ dộ cao mặt trời ở thấp hơn so
với miền vỉ độ thấp
Trong bảng 6, đưa ra những trị số của bức xạ mặt trời trực tiếp trên mặt nằm
ngang tại một vài điễm ở Liên-xô
BẰNG 6
Trị số trung bình của bức xạ mặt Hrời trực tiếp ào lúc giữa trưa (tính bang cal trên 1cm® mặt nằm ngang trong 1 phút) DIA DIEM I IV VIL X Vịnh Ti-khai-a _ 0,40 0,65 — Páp-lốp-xcơ 0,07 0,69 1,05 0,57 An-ma A-ta 0,54 1,06 1,18 0,79
Mây có ảnh hưởng nhiều đến cường độ bức xa mặt tròi trực tiếp Mây ngăn bức xạ và mây dày không để lọt bức xạ mặt tròi trực tiếp Cho nên, ở những
nơi it mây, tông số bức xạ trực tiếp trong một ngày đêm hay trong một năm thường cao Ví dụ tại Páp-lốp-xcơ (gần Lê-nin-grảÐ) và I-a-ctit-xco ở vỉ độ gần như nhau, lượng, bức xạ mặt tròi trực tiếp trên mặt nằm ngang là 40,5 va 50 kcaljcmÊ năm 0 Páp-lốp-xcơ tông lượng bức xạ mặt trời trực tiếp thấp hơn so với I-a-eúf-xcơ chủ yếu là do ảnh hưởng của trời nhiêu mây
Cường độ bức xạ mặt trời trực tiếp cũng phụ thuộc vào độ cao trên mực biển vì càng lên cao lượng hơi nước và bụi càng giảm Lúc đầu, cường độ tăng
10% mỗi khi lên cao lkm, sau giảm dần
6 Bức xạ khuếch tán
Phần bức xạ mặt trời khuếch tản bởi khí quyền và mây từ trên bầu trời hay
từ các phần khác nhau của bầu trời chiếu xuống trái đất gọi là bức xạ khuếch
tán, Bức xạ khuếch tán chiếm một phần lớn năng lượng chiếu xuống mặt
trái đất
Bức xạ khuếch tán của trời quang giàu những tía sóng ngắn — xanh da
trời, xanh thẫm, tím và tử ngoại
Càng lên cao trên mực biển, bức xạ khuếch tán càng giảm xuống, chủ yếu là phần sóng dài, vì thế bầu trời có màu xanh thẫm Khí trời nhiều mây, bức xạ khuếch tán nhiều hơn so với khi trời quang
Càng lên miền vĩ độ cao, trị số của bức xạ khuếch tản càng tăng Ở Bắc-
băng-dương bức xạ khuếch tán có trị số lớn Nguyên nhân vì lượng mây nhiều
Trang 22và phần lớn là mây mồng, khuếch tan tốt bức xa mặt trời Ngoài ra, ở Bắc-
băng-dương ngày cực đới dài và lớp tuyết phủ có khả năng phản xạ lớn làm tăng lượng bức xạ khuếch tán Bức xạ khuếch tán chiến xuống mặt tuyết phủ bị phản xạ trở về mây và mây lại phan xa no về mặt trái đất Nhờ đó ở Bắc-băng- dương bức xạ khuếch tán có thê đạt tới trị số mà ở các vỉ độ phương nam không
quan sát thấy Những trị số vào giữa trưa của bức xạ khuếch tán ở Bắc-băng-
dương có thé toi 0,7—0,8, hay tham chi toi 1,0 cal/em? phi
7 Bức xạ phản chiếu
Bức xa mặt trời trực tiếp và khuếch tán chiểu xuống mặt trải đất, không bị
mặt trái đất hấp thu hoàn toàn Mặt trái đất phẩn xa một phần bức xạ mặt trời,
và chỉ có lớp trên, gọi là lớp hoạt động của mặt đất là nơi xảy ra sự hấp thu và biến đôi của bức xạ, mới tham gia Vào sự phan xa Lớp này là toàn bộ khối có
và cây của rừng, lớp trên dày mấy chục mét của nước trong và dày mấy dé-ci- mét của nước đục, và cả lớp trên dày mấy đê-ei-mét của tuyết, dày mấy cen-ti-
mét của cát và mấy phần mĩ-li-mẻt của đất màu xẫm
Khả năng phản xạ của mặt trái đất phụ thuộc vào loai vật, tính chất vật lý, màu
sắc và trạng thải của nó Tỷ số giữa bức xạ phần chiếu và bức xa mặt trời tổng
cộng gọi là an-bê-đô Trị số an-bẻ-đỏ thường biểu thị bằng phần trăm Số phụ
thêm vào an-bê-đô để được 100% đặc trưng cho khả năng hấp thu của vật nếu nó không đề bức xạ xuyên qua Trong b bảng 7 đưa ra trị số an-bê-đô của các mặt khác nhau, BANG 7 An-bé-dé va khá năng hấp thu của cde loai mdt khde nhau (% ) ¥ ae Kha nang MAT An-bé-a5 hap thu Đất màu xẫm 10-15 90-85 Đất màu sáng 22-32 78-68 Có xanh 26 74 Có khô 19 81 Đất Sée-nô-đôm khô 1đ 86 Đất Séc-nô-đôm im 8 92 Đỉnh cây sồi và thông non 18 82 Tuyết cũ đã chảy 30-50 70-50
Tuyết mới rơi 75-90 25-10
Cay phan xa chủ yếu những tía xanh lá cây và hồng ngoại Sự phản xạ những tỉa xanh lá cây quy định màu xanh của cây, sự phân xạ nhiều tỉa hồng ngoại có tác dụng bảo vệ cho cây khỏi bị nóng lên nhiều Nhưng đối với những cây ở phương Bắc sống trong những điều kiện giá lạnh dữ dội khả năng phản
xa những tía hồng ngoại không nhiều Những tỉa này được cây hấp thu nhiều, vì cây cần nhiệt
Trang 23Nhưng một điều cần chủ ý là những trị số trong bảng 7 chỉ có Lính chất Lương đối, vì an-bê-đô phụ thuộc vào độ cao của mặt trời trên đường chàn trời Mặt
trời càng thấp an-bê-đô càng tăng rinvich t6 2Á mnvich l6 24 32 ỹ ———r', g eo gợx a vr NO " LS Tự, “MA i cova - &&t
Hình 9: An-bê- đô trong mùa hè llình 3: An-be-dô trong mùa đông
trên lãnh thỏ Liên-xô thuộc chau Âu trên lãnh thổ Liên-xô thuộc châu Au
(tinh ra phan tram) (tính ra phần trắm)
Mặt nước phẳng lặng phản xạ 2% bức xạ chiếu tới khi tỉa mặt trời chiếu
thẳng góc; khi mặt trời ở cao khoảng 59, an-bê-đỏ của nước tới 4594 và với độ cao mặt trời là 29, an-bê-đô là 78 Trên đại dương, an- -bê-đô của nước tăng lên
khi vỉ độ tăng vì độ cao mặt trời vào lúc giữa trưa giảm xuống 0 cùng một vĩ
độ, an-bê-đỏ của nước về mùa hè nhỏ hơn và về mùa đông lớn hơn, vì mùa hè
mặt tròi ở cao hơn mùa đòng Ngoài ra, an-bê-đỏ của nước còn phụ thuộc vào
trạng thái mặt nước, độ đục, độ sâu, an-bê-đô của đáy v.v Việc xác định an-bê-
đô của các loại mặt có ý nghĩa thực tiễn lớn vì nó cho ta biết lượng nhiệt mặt trời mà các mặt đó bấp thu được Muốn tính lượng bức xạ hấp thu được phải nhân trị số của bức xa trực tiếp và khuếch tán cộng lại với nhau (bức xạ tông cộng) chiếu tới mặt đất với độ lớn của khả năng hấp thu tương ứng của mặt
Trên hình 2 và 3, về bản đồ phân bố của an-bê-đô trên lãnh thô Liên-xô thuộc châu Âu về mùa hè là lúc an-bê-đô có tri số nhỏ nhất, và về mùa đòng là lúc an-bê-đỏ có trị số lớn nhất (theo tai liệu của T.G Béc-li-an-đo) Trên lãnh thd Liên-xỏ thuộc châu Au, an-bé-do thay đồi nhiều về mùa đông — từ 80% ở Cực
bắc đến 50% ở ven Hắc-hải — A-dốp là noi lớp tuyết không ồn định An-bê-đô có trị số nhỏ (toi 60%) ở miền đông-bắc, ở đây rừng chiếm 70% Về mùa hè, an-bê-đỏ thường biến thiên từ 25 đến 15%, và trị số nhỏ nhất của an-bê-đô cũng lại quan sát thấy ở vùng rừng đông-bắc
Trang 24ð Bức xạ tồng cộng của mặt trời và bầu trời
Đại lượng quan trọng nhất trong khí hậu học là bức xạ tổng cộng của
mặt trời và bầu trời thường tính đối với mặt nằm ngang Nó bằng tồng số của
cường độ bức xạ trực tiếp tính trên mặt nằm ngang, và cường độ bức xạ khuếch
tán Vì ngay từ khí mặt trời ở thấp bức xạ trực tiếp đã lớn hơn bức xạ khuếch tán, nên đối với những nơi mà thời tiết trong sáng chiếm ưu thế thì bức xạ trực
tiếp có vai trò chủ yếu trong bức xa tông cộng Ở miền vĩ độ cao, vì phần nhiều trời âm u và mặt trời thấp nên bức xa khuếch tán trung bình hàng năm có thể có tầm quan trọng như bức xạ trực tiếp, nhưng về mùa đông bức xạ
khuếch tán lớn hơn bức xạ trực tiếp gấp mấy lần Lớp tuyết phủ làm tăng bức xa khuếch tán có ảnh hưởng rõ rệt đến bức xạ tông cộng, nhất là khi mặt trời ở thấp Sự vần đục của khí quyền nói chung làm giảm bức xạ tông cộng, đồng thời làm tăng phần bức xạ khuếch tán Chúng ta hãy nghiên cứu sự phân bố của
trị số hàng năm của bức xạ trực tiếp, bức xa khuếch tán và bức xạ tông cộng
trong miền vĩ độ từ 80 dén 35° & b&c-ban-cau, theo tai liệu của T.G Bec-li- an-đơ (bảng 8)
BANG 8
Tông số hàng năm của bức œq trực tiếp, khuếch tán pà tồng cộng ở miền øï độ trung bình (tính ra keallcm® năm ) VĨ ĐỘ (độ) BỨC XẠ 80 70 60 50 | 40 | 35 Truc tiép 10 27 42 60 83 97 Khuéch tan 47 40 37 39 49 52 Tong cộng 57 67 79 99 132 149 4
Theo bảng 8 ta thấy rằng tồng lượng hàng năm của bức xạ trực tiếp tăng lên khi vĩ độ giảm Tồng lượng hàng năm của bức xa khuếch tán ngược lại ít
thay đồi theo vĩ độ Ở Bắc-băng-dương và miền cực đới trong luồng bức xạ
chung thì bức xạ khuếch tan chiếm ưu thế Tuy nhiên, ở các miền vỉ độ khác lượng bức xa khuếch tán hàng năm cũng lớn Như vậy bức xạ khuếch tán giữ một vai trò rất lớn trong toàn bộ lượng nhiệt chiếu xuống mặt đất, và tầm quan
trọng của nó xem như một nhân tố khí hậu thì rất lớn Trị số hàng năm của bức
xa tng cong ở miền vỉ độ trung bình tăng lên khi vĩ độ giảm
Sự phân bố trị số hàng năm của bức xạ tông cộng trên mặt địa cầu, theo Bu-đư-cô, được trình bày trên hình 4 Đường cáo trị số hàng năm bằng nhau của bức xa tổng cộng qua các vùng núi (là những vùng có vạch kẻ) thì không
vẽ, vì chế độ bức xạ trên núi còn it được nghiên cứu
Trị số hàng năm của bức xạ tổng cộng nhỏ nhất quan sát thấy ở ngoài cực khuyên: 80 kcaljcm?năm hay nhỏ Về phía nam, đại lượng này tăng lên và có trị số lớn nhất ở miền hoang mạc nhiệt đới: 200 kcal/cm2 năm Cực đại của bức
Trang 25; £ : ‘ 1: 9 ^
nó có liên quan với lượng mây rất nhỏ Ở miền xích đạo, vì lượng mây nhiều
nên trị số hàng năm của bức xa tông cộng giảm xuống
Hình %: Bức xạ tông cộng, trị số hàng nim (tinh ra kcal/cm? nam) Như đã nói, bức xạ
xuống tới mặt đất không bị hấp thu hoàn toàn Một phần
bức xạ bị mặt đất phản xa Lượng năng lượng do mặt dưới hấp thu phụ thuộc vào độ lớn của an-bê-đỏ của mặt này Muốn tìm độ lớn của
bức xạ hấp thu, phải nhân trị số bức xạ tông cộng với trị số khả năng hấp thu của
Trang 26dat toi 40 keal/em? ndém, Cang di vé phía nam, bức xa hấp thu càng tăng và ở
ven Dia-trung-hai, 6 Da-cap-ca-do, Trung A va Mong-cd, bite xa hap thu lên
tới 100 kcal/cm2 năm
Nhìn trên hình ð, cẳng nhận thấy các đường nối liền những điểm có trị số
bức xạ hấp thu bằng nhau hướng theo vĩ tuyến
9 Bức xạ hiệu dụng của mặt đất
Lớp hoạt động ở trên của mặt đất hấp thu bức xạ tông cộng sóng ngắn của mặt trời và bầu trời chiếu tới, nóng lên, và mất nhiệt đã nhận được Một phần
của sự mất mát này xảy ra do bức xạ, là tính chất của mọi vật nóng Sự bức xạ
diễn ra liên tục suốt ngày đêm Với nhiệt độ mặt đất có thê thay đôi từ — 60 đến - 70%, bức xa của mặt đất hoàn toàn gồm những tỉa hồng ngoại
Cường độ bức xạ của lớp hoạt động của mặt đất tăng lên nhanh chóng khi
nhiệt độ tăng, và với nhiệt độ cực đại có thể xảy ra đối với đất xốp khô vào giữa
trưa mùa hè, cường độ bức xạ này có thể bằng bức xạ mặt trời trực tiếp chiếu tới
Năng lượng nhiệt do mặt đất mất trực tiếp vì bức xạ một phần tỏa vào không
gian vũ trụ và một phần lớn bị khí quyền hấp thu Trong sự hấp thu này, có sự
tham gia đặc biệt của các chất khí có ba nguyên tử: hơi nước, ô-dỏn, khí eac-bô- mo và cả của bụi — Nhờ hấp thu bức xa hong ngoai sóng dài của mặt đất, khí quyền nóng lên Ngoài ra khí quyền còn nóng lên nhờ sự chuyển vận đối lưu của khòng khí, không khi này nhận được năng lượng nhiệt do tiếp xúc trực tiếp với
mặt đất và cũng do bức xa trực tiếp Khi quyền nóng lại có khả năng bức xạ,
phần bức xạ Ekq dưới dạng bức xạ hồng ngoại sóng dài xuống tới mặt đất, Bức
xạ này ngược chiều với bức xạ mặt đất và gọi là bức xa ngược chiều
Bức xạ sóng dài của khi quyên chiếu tới mặt của lớp hoạt động không bị lớp
này hấp thu hoàn toàn, vì một phần bức xạ phản xạ đi Song trong trường hợp
này khả năng phản xạ của phần lớn các mặt trong thiên nhiên rất nhỏ Cho nên, phần xạ sóng dài thường không đáng kê
Như vậy, trong khí quyền tạo thành hai luồng bức xạ hồng ngoại sóng dài,
hướng ngược nhau Một luồng hướng lên trên do bức xa mat dat Ema tạo nên, và luồng kia hướng xuống dưới là bức xạ sóng dài của khí quyền Ekq Hiệu số của
trị số của hai luồng này gọi là bức xạ hiệu dụng của mặt đất Nếu ký hiệu nó bằng chữ 3 thì bức xạ hiệu dụng của mặt đất, có thê diễn tả bằng công thức sau đây:
3 = Ema — Ekg
Bức xạ hiệu dụng của mặt đất chỉ rõ sự mất nhiệt thực tế của mặt đất Độ
lớn của nó vào khoảng 0,1 cal/cm® phút, tăng lên chút ít về ban ngày ở những nơi khô hanh Những trị số lớn nhất của bức xa hiệu dụng quan sát thấy ở miền hoang
mạc nhiệt đới, 6 day no dat toi 80 kcaljcmÊ năm Nguyên nhân là đo mặt hoang mạc nóng lên mạnh mẽ hơn so với không khí khỉ không khí khô nhiều Ở miền xích
đạo, trị số bức xạ hiệu dụng của mặt đất giảm xuống xấp xỉ tời 30 kcal/em? nam QO mién on doi, trén lục địa bức xạ hiệu dụng giảm dần khi đi về phía bắc, liên
Trang 27A ‘ ne ¬ ˆ v : , an *
Độ cao của địa phương so với mực biện càng tăng thì bức xạ hiệu dụng của
mặt đất càng lớn vì lượng hơi nước và bui trong khí quyền giảm xuống
10 Căn cân bức xạ và cán cân nhiệt của mặt đất
Mặt đất vừa hấp thu bức xạ mặt trời tông cộng, vừa đồng thời mất nhiệt vì bức xạ Hiệu số giữa năng lượng bức xạ nhận được và mất đi do mặt đất hấp thu và bức xa gọi là cán cân bức xạ Phần nhận được của cán cân này do bức xạ tông cộng Q tạo thành, trong đó có bức xạ trực Hếp chiếu tới mặt nằm ngang và một phần của bức xạ mặt trời chiếu tới sau khi khuếch tán dưởi dạng bức xạ khuếch tán Phần mất đi của cán cân gồm có bức xạ sóng ngắn của mặt trời và
bức xạ khuếch tán bi phan chiếu Š và bức xạ hiệu dụng của mặt đất 9 Nhu vay
cán cân bức xa có thể biểu diễn bằng phương trình sau day:
R=Q—S—)D
Trong phương trình nay, hiéu s6 Q—S la bire xa song ngắn, do mặt đất hấp
thu Phần bức xa sóng ngắn còn lại này có thê tính được bằng cách nhân trị số bức xa tông cộng với độ lớn của a khả năng hấp thu của mặt, tức là với hiệu số giữa đơn vị và an-bê-đỏ A, hay với hiệu số giữa 1009 và trị số an-bê-đô nếu an- bê-đô tính ra phần trăm Cho nên, phương trình của cán cân bức xa cũng có thê viết dưới đạng khác:
R=Q(1—A)—)
Căn cân bức xa là nhân tố khí hậu quan trọng nhất, vì sự phân bố của nhiệt độ trong đất và trong lớp không khí sát đất phụ thuộc rất nhiều vào độ lớn của cán cân bức xạ Tính chất vật lý của các khối không khí tiếp xúc với mặt đất,
và cả cường độ bốc hơi và tan tuyết đều phụ thuộc vào trị số của cản cân bức xa
Về mùa đông, cán cân bức xạ ở quả phía bắc vĩ tuyến 409B và ở quá phía
nam vĩ tuyến 40°N thường có trị số âm và thời gian mà cản cân bức xạ có trị số
âm tăng lên khi đi dần lên miền vĩ độ cao
Trong vùng nhiệt đới ầm, theo số liệu của Bu-đư-cô, trị số của cản cân bức xạ vào khoảng 100 kcal/cm2 năm và trị số cực đại — trên 140 keal/cmÊ năm — phát
hiện thấy ở phía bắc biển A-ra-bi Nguyên nhân vì bức xa tông cộng chiếu tới nhiều, mà bức xạ hiệu dụng lại thấp Trong những vùng hoang mạc và khô bạn,
nhận thấy cản cân bức xạ có trị số thấp so với những vùng đủ ầm và nửa ầm ở
cùng vĩ độ Nguyên nhân vì năng lượng nhiệt mất đi do bức xa hiệu dụng nhiều,
ở đây lượng nhiệt mất đi này tầng lên vì có liên quan với khôn; khí khô nhiều va troi it may Ở miền ôn đới, trị số của cán cân bức xạ giảm xuống nhanh chóng
khi vĩ độ tăng lên, vì bức xạ tông cộng giảm xuống (hình 6) Trung bình trong năm, tông số của cán cân bức xạ đối với toàn mặt địa cầu có trị số dương, trừ những vùng có phủ băng thường xuyên, ví dụ ở Nam-băng-dương, trunø tâm Grơn-len Trong vùng trung tâm Bắc-băng-dương cán cân bức xạ bằng không
Trang 28%0 80 l0 120
Mình 6: Cân cân bức xạ, trị số hàng năm (tính ra kcal/em2 năm)
trong đất làm đất nóng lên Như vậy toàn bộ lượng nhiệt nhập xuất đối với mặt
trái đất, gọi là cán cân nhiệt, có thể trình dưới dạng phương trình sau đây:
R=LE+P+A
Trong phương trình này LE là lượng nhiệt mất đi vì bốc hơi, L là tiềm nhiệt bốc hơi, E là lượng bốc hơi, P là lượng nhiệt do mặt đất tỏa vào khi quyền, A là lượng nhiệt đi vào trong đất Thực tế có thể coi như trung bình hàng năm đất nhận được bao nhiêu nhiệt thì tỏa bấy nhiêu vào trong không khí, và vì thế theo kết quả hàng năm thì vòng tuần hoàn nhiệt trong đất bằng không
Sự tiêu phí nhiệt vì bốc hơi phân bố trên mặt địa cầu rất không đều Trên
đại dương, nó phụ thuộc vào lượng năng lượng mặt trời chiếu trên mặt đại
đương, và cả vào đặc tính của các dòng nước biển Các dòng nóng làm tăng sự mất nhiệt vì bốc hơi, các dòng lạnh làm giảm sự mất nhiệt vì bốc hơi Trên
lục địa, sự mất nhiệt vì bốc hơi bị chỉ phối không những bởi lượng bức
xa mặt trời, mà còn bởi trữ lượng âm trong đất Khi thiếu ầm làm giảm độ bốc hơi thì sự mất nhiệt vì bốc hơi giẫm xuống Cho nên, ở hoang mạc và bán hoang mạc, lượng nhiệt hao phí vì bốc hơi giảm xuống nhiều
Lượng nhiệt mất đi hàng năm vì bốc hơi lớn nhất trên lục địa, theo Bu-đư-eô,
quan sát thấy trong vùng nhiệt đời Am; 6 đây mất trên 60 kcal/cm2 năm vì bốc hơi Càng lên vỉ độ cao, nó càng giảm và ở vĩ độ của cực khuyên, nó giảm tới
10 kealjcm2 năm Độ bốc hơi từ mặt đại dương lớn hơn nhiều so với trên lục địa (tới 2m trong một năm và trên nữa), do đó ở miền nhiệt đới và phó nhiệt đới của đại dương, lượng nhiệt hàng năm bị tiêu phí vì bốc hơi tới 120— „
Trang 29Trên đại dương thuộc miền ngoại nhiệt đởi, lượng nhiệt hao phí vì bốc hơi về mùa lạnh lớn hơn so với mùa nóng, nguyên nhân là về mùa lạnh sự bốc
hơi trên mặt đại đương mạnh hơn, vì nhiệt độ nước cao hơn so với không khi
Sự mất nhiệt vì bốc hơi từ mặt lục địa ở miền vĩ độ cao và trung bình xảy ra chủ yếu về mùa nóng Về mùa lạnh, ở những vĩ độ này, lượng nhiệt hao phi vì bốc hơi không lớn
Lượng nhiệt do mặt đất cung cấp cho khí quyền lớn nhất là ở miền hoang
mạc nhiệt đới, ở đây nhận được nhiều năng lượng mặt trời và mất ít nhiệt vì bốc hơi Ở những vùng này, lượng nhiệt mất đi lên tới 50—60 kcalJcmÊ năm và thậm chí hơn nữa Ở những miền nhiệt đời ầm, lượng nhiệt do mặt đất nhường cho
khí quyền ít hơn, vì ở những miền này quá trình bốc hơi xảy ra mạnh mề, kèm
theo sự hao phí nhiều nhiệt Ở miền ôn đới, trên lục địa nó giảm xuống đến 20—10 kcalJem®năm và ở miền vĩ độ cao, tới 10 kealJcm? năm hay ít hơn
Chúng tôi nêu thêm phương trình của cán cân nước của mặt đất Phương trình này cho thấy rằng trong tồng số hàng năm lượng giảng thủy r bằng lượng bốc hơi ø cộng với dòng chảy / (trung bình trong nhiều năm):
r=v-+ fe
Tất cả ba phương trình co ban của cán cân nêu lên ở trên có một ý nghĩa
rất lớn đối với việc tính toán khi hậu, vì chủng dùng đề tính một trong những yếu tố chưa biết của cán cân bức xạ, cán cân nhiệt hay cản cân nước, nếu đã biết những yếu tố còn lại Ví dụ, người ta rất thường tỉnh lượng bốc hơi hàng
năm bằng hiệu số của lượng giảng thủy và dòng chẩy, vì việc tính trực tiếp
lượng bốc hơi có nhiều khó khăn, còn lượng giáng và dòng chảy thì đo được chính xác và chỉ tiết hơn
11 Cán cân nhiệt của trái đất -
Lượng năng lượng bức xạ iừ mặt trời chiếu tới một đơn vị diện tích của giới hạn ngoài của khi quyền, trung bình là 2ã0 kcal/cmÊ năm Trong số này, khi quyển hấp thu 39 kcal/cm? năm (16%) và mặt đất hấp thu 111 kcal/cm2 năm (44%) Như vậy mặt đất và khi quyền nhận được 150 kcallcm2 năm (60%) dưới dang
bức xa trực tiếp và khuếch tán
Phần bức xạ mặt trời còn lại là 100 kcal/cm2 năm (40%) do mặt đất và khí quyền mất đi vì phần xạ và khuếch tán vào không gian vũ tru
Bức xa xuống tới mặt đất là 111 keal/cm®năm, mặt đất mất đi vì bức xa hiệu dụng 43 kcal/cmÊ năm; như vậy, hiệu số giữa bức xạ tới và mất đi, tức là cản cân bức xạ của mặt đất, bằng 68 keal/cm? năm Chúng ta hãy khảo sát cán cân nhiệt trên mặt trái đất Theo số liệu của Bu-đư-cô, trong cán cân bức xạ
dương của mặt trái đất, bằng 68 kcal/cm? năm, thì có 56 keal/cm3 năm bị tiêu phí đề làm nước bốc hơi và 12 keal/cm2 năm nhập vào trong khi quyền bằng sự trao đồi nhiệt
Cán cân bức xạ của khí quyền gồm có lượng nhiệt nhận được do bức xa hấp thu (39 kcal/cm2năm), do sự ngưng kết hơi nước (56 kcal/em?ndm và do
trao đôi nhiệt với mặt đệm (12 kcal/cm? nam) Kết quả là khí quyền nhận được
Trang 30107 keal/em?ndm Vi trong khi quyén tw ném nay sang năm khác, không phát
hiện thấy sự tăng của nhiệt độ, nên rõ ràng là khí quyền mất vào trong khong gian vũ trụ vì bức xa hiệu dụng sóng đài số năng lượng dúng bằng số năng lượng nhận được tức là 107 keul/em2 năm
— Cán cân nhiệt của toàn hệ thống trái đất khi quyền như sau: 0 gioi han ctia khi quyền, năng lượng tới dưới dạng bức xạ từ mặt trời là 250 keal/cm® năm Trong số này mặt đất và khí quyền mất đi vì bức xạ phản chiếu và khuếch tán là 100 keal/em? năm, vì bức xa hiệu dụng của mặt đất là 43 keal/cm8năm và của khí quyền là 107 keal/em? năm Thành thử năng lượng xuất tông cộng của hệ thống trái đất khí quyền là 250 kcal/cm®năm Như vậy, trên trái đất trung bình trong một năm giữa năng: lượng bức xạ nhập và xuất có sự cân bằng hoàn toàn, tức là trái đất và khi quyền nhận được bao nhiều năng lượng mặt trời thì mất
đi bấy nhiêu vì phản xạ và bức xạ dưới dạng bức xạ sóng dài Cán cân năng
lượng của trái đất trung bình bằng không g
Những số liệu trên đây chỉ là những số Hiệu trung bình tính tông quát trong một năm đối với toàn bắc-báản-cầu Có thể eó sự chênh lệch với những trị số này
trong từng vùng của trải đất Ví dụ trong tháng giêng trong vùng năm ở về phía
bắc vĩ tuyến 20°B lượng bức xạ bị mất đi lớn hơn lượng bức xạ tới một phần nao, trong tháng bảy trong vùng nằm giữa vỉ tuyến 15 và 80°B, lượng bức xạ tới nhiều hơn lượng bức xạ bị mất đi Còn về trị số trung bình hàng ngày của lượng bức xa tới (bức xa mặt trời do mặt đất và khi quyền hấp thu) và lượng bức xạ
bị mất đi (bức xạ vào không gian vũ trụ) thì trong từng đới, tính trung bình,
chúng phân bố phù hợp với những số liệu nêu trong bằng 9
Theo bảng 9 ta thấy rằng, ở những miền vĩ độ thấp (từ xích đạo đến 3ã° B),
trung bình hàng năm lượng nhiệt nhận được lớn hơn lượng nhiệt mất đi, và
ngược lại ở những miền vỉ độ cao (từ 35° đến cực) thì lượng nhiệt mất đi nhiều
Trang 31
CHƯƠNG TH
NHỮNG NHÂN TỐ HỒN LƯU CỦA KHÍ HẬU
12 Hoàn lưu chung của khí quyền
Hoàn lưu khí quyển là nhân tố tạo thành khi bậu rất quan trọng, vì có liên quan với sự di chuyển của các khối không khí có tính chất vật lý khác nhau — nóng và lạnh, khô và ầm v.v Muốn nêu rõ tầm quan trọng của nhân tố này, chúng ta đưa ra những số liệu ở hai địa điểm ở xấp xi cing vi dé và trên bờ biên Một địa điểm (Boóe-đô) trên bờ vịnh Gát-xeô-nhơ, địa điểm khác (Vla-di-
vô-xtốc) trên bờ biển Nhât-bản, Mặc dù những nơi này có vị trí giống nhan,
nhưng mùa động khác nhau nhiều, nhất là về nhiệt đô Ở Boóc-đỏ nhiệt độ trung bình của không khí trong tháng giêng vào khoảng 99, ở Via-di-vỏ-xtốc gần — 13,59
tức là thấp hơn 18,59 Sự khác nhau này được g8 iái thích bằng đặc điềm của hoàn
lưu không khí về mùa đông Ở Boóc-đô, về mùa đông thịnh bành gió tày-nam, mang những khối không khí nóng từ Đại-tây-dương vào; ở Via-di-vô-xtốc, về
mùa đông có gió tây -bắc thôi, man; những khối không khí lạnh từ Đông
Xi-bê-ri về
Đặc điểm của hoàn lưu khí quyền cũng ảnh hưởng đến lượng giảng thủy
Ở những nơi thịnh hành gió tây, giáng thủy rơi nhiêu hơn ở miền ven biển
phía tây
Những dòng không khi thịnh hành ở các vùng khác nhau trên địa cầu không cô lập với nhau, mà ở trong hệ thống của hoàn lưu chung của khí quyền
Sự lưu thơng tuần hồn của khơng khí trên địa cầu gọi là hoàn lưu chung
của khí quyền, làm cho không khí di chuyên từ miền vỉ độ thấp lên miền vĩ
độ cao và ngược lại, và làm cho không khí đi chuyển di rit xa đọc theo vỉ
tuyến v.v Nguyên nhân chính sinh ra những dòng không khí trong khí quyền là sự phân bố không đều trên mặt địa cầu của nhiệt nhận được Lừ mặt trời, gây
nên sự nóng lên không đều của đất và không khí ở các vùng khác nhau trên địa
cầu Nguyên nhân phụ là tính chất không đồng nhất của mặt địa cầu, vì nguyên nhân này các phần khác nhau (lục địa, biên) nóng lên và lạnh đi khác nhau; ngoài
ra tính chất không bằng phẳng của địa hình gây nên sự khác nhau về ma sát của không khí với mặt đất làm cho không khi bị lệch khỏi đường đi của nó, làm cho
không khí đi lên và hạ xuống trong khi di chuyên qua các vùng núi,
Như vậy sơ đồ của các dòng không khí trở nên rất phức tạp và cơ chế của hoàn lưu khi quyền chưa được giải thích đầy đủ Sự phức tạp còn tăng lên do các dòng không khí trong các lớp khí quyên khác nhau tac dung lẫn nhau Điều
kiện nóng lên và lạnh đi của không khí trong các lớp khí quyén trên cao khác với ở gần mặt đất (có liên quan với sự khác nhau về thành phần không khí và
các nguyên nhân khác) Trong không khí nóng, khi áp giảm theo chiều cao châm hơn so với trong không khí lạnh, do đó hưởng đi chuyển thịnh hành của các khối không khí ở các độ cao khác nhau có thể thậm chí ngược nhan,
Trang 32>
Như đã biết trong khí tượng hoc, sự nóng lên không đều của không khí ở các nơi, gây nên sự khác nhau về khí áp, là nguyên nhân trực tiếp sinh ra các dòng không khí Những dòng này không đi thẳng từ vùng áp cao đến vùng ap thấp, tức là theo hưởng gra-đi-en khí áp, mà vì sự quay của trải đất nên lệch về
bên phải của gra-di-en ở bắc bán cầu và lệch về bên trải ở nam bán cầu Lực làm lệch hướng của trải đất quay cñng là một nhân tố cực kỳ quan trọng của
hoàn lưu khí quyền Trên cơ sở có đề ý đến sự nóng lên không đều của mặt địa cầu ở các miền vỉ độ khác nhau và lực làm lệch
hướng của trải đất
quay, cách đây hơn 200 năm người ta đã xây dựng được những sơ đồ đơn giản nhất về hoàn lưu khí quyên Lo eee Suara inca ey ieee t = = = Hình 7: Sơ đồ trước đây của hoàn lựu NW
chung của khí quyền
Sự xếp đặt cơ bản của sơ đồ này còn được duy trì cho mãi tới gần đây Trên hình 7 là một trong những sơ đồ tương tự nói trên (đối với bắc bán cầu)
Theo sơ đư này, hồn lưu chung của khi quyển phát sinh như sau Không khí nóng lên ở xích đạo, bay lên cao và đi chuyển về cực Trong quá trình đi chuyển đó, vì sự quay của trái đất không khí này càng lệch đần khỏi hướng
chuyển động thẳng về cực, và ở miền vỉ độ khoảng 30° có hướng từ tây sang động, Như vậy, ở miền phó nhiệt đới ở độ cao 3—5km trên mặt đất là vùng gió
tây Sự tích lũy các khối kbòng khí ở miền vĩ độ nói trên tạo nên dải ap cao trên mặt đất Từ dải này, không khi tỏa về hai bên, chu tác dụng của lực làm lệch hướng của trải đất quay Các dòng không khí đi về phía xích đạo có hưởng đông-bắc và gọi là tin phong ; gió tây và tây-nam ở bên trên những gió này gọi là tía phong nghịch Ở về phía bắc của đới áp cao, ở gần mặt đất hình thành hệ thống gió tây và tây-nam, thịnh hành ở miền ôn đới Gần cực, vì bị lạnh không khí hạ xuống thấp và tỏa về phía nam, và gió có hướng từ đông sang tây Khi gặp không khí ôn đới, các khối không khi bị nâng lên cao Như vậy, hình thành ba « bánh xe» thẳng đứng của hoàn lưu khí quyền, biểu diễn trên hình 7
Nhưng, trong những năm gần đây, người ta đã thấy rõ rằng những chuyển dong thing ding của không khi trong vùng xích đạo không có ý nghĩa to lớn đối với hoàn lưu chung của khí quyên như trước đây người ta đã gán cho nó Đồng thời, đã xuất hiện khả năng nghiên cứu các lớp khí quyền cao hơn, kết quả là người ta đã xây dựng được những sơ đồ mới về hoàn lưu khí quyền Trên một
trong những sơ đồ này (hình 8) biéu diễn những đòng vĩ hướng trong mặt cắt,
tức là hướng từ tây sang đông (T) hay từ đông sang tây (BD); sự lệnh của gió về phía bắc và phía nam và những chuyên động thẳng đứng của không khi thì không
kề tới, Tốc độ trung bình của gió biêu thị bằng những đường nét thanh, Sợ đồ
Trang 33được xây dựng đến giới hạn trên của khí quyền, trong khi đó sơ đồ khảo sát trước đây chỉ hạn chế tới mực 10m Theo sơ đồ vừa nêu trên, ở miền vĩ độ ne ` oe yA 9 ˆ A , , ' sự ^ ` ` A Fee
thấp thịnh hành gió đông, và ở bên trên nó có lớp gió lầy từ miền ôn đới lấn vào Trên miền cực đới là lớp gió đông tương đối thấp; vùng ôn đới nói chung ma km Bee nus 9 20 Đ cước 20015 ‡- #42 š 602 L5 'Š 800- > Go L6 cag Xích dao mm
Hình 8: Sơ đồ hoàn lưu khi quyền về mùa đông và mùa hạ ở bắc-bán-cầu và nam-bán-eầu,
có các dòng không khí theo hướng lay Nhu vậy, trên sơ đồ mới cũng thấy hệ tín phong và tin phong nghịch và các gió khác của sơ đồ trước đây, nhưng sự hình thành của tín phong và tín phong nghịch có liên quan không phải với sự đi lên
của không khí nóng ở xích đạo, mà với sự mở rộng theo chiều năm ngang của vung gió tây từ miền ôn đỏi sang miền vĩ độ thấp Gió tây thôi mạnh ở miền ôn
đới, phát sinh trong vùng mà nhiệt độ giảm đặc biệt mạnh mẽ khi vĩ độ tăng xây
ra đặc biệt mạnh mẽ, được xem là động cơ chủ yếu của hoàn lưu khi quyền Trên sơ đö, nêu lên những đặc điềm quan trọng của hoàn lưn trong các lớp
khi quyền trên cao Ví đụ, về mùa hè, trên toàn bắc-báản-cầu, từ độ cao 20m trở lên thịnh hành gió đông, hướng gió này (ngược lại so với các lớp thấp hơn) có liên quan với hiện tượng về mùa hè tầng bình lưu ở miền xĩ độ cao nóng lên nhiều hơn ở miền vĩ độ thấp Chúng ta hãy khảo sát sự phân bố của tốc độ gió biéu thi bing những đường nẻt thanh với trị số ghỉ ở cạnh Sự phân bố của tốc
độ theo vĩ độ và theo độ cao rất không đồng nhất Nồi bật lên những vùng giỏ
thồi rất mạnh, trung bình tới 30—40m/gy hay hon, vi du vé muna dong 0} cao i
Trang 34của mặt áp suất 200mb (gần 10m) ở vỉ độ 509B, Những gió mạnh tương tự dưới dang dong chảy xiết thôi vòng quanh trải đất đôi khi hoặc lệch về phía nam hoặc lệch về phía bắc, đôi khi bị đứt đoạn, chúng gọi là những dòng chảy xiết Những dòng chảy xiết phát sinh trong vùng fo-rông hành tỉnh trên cao, tức là trong
những vùng của địa cầu mà sự giảm của nhiệt độ mạnh lên theo hướng từ xích đạo về cực (hay theo hướng ngược lại) Những dòng chảy xiết có ảnh hưởng
nhiều đến các quá trình khi quyền trong các lớp thấp hơn, và đo đó ảnh hưởng
đến chế độ thời tiết ở gần mặt đất
Trên sơ đồ vừa khảo sát chỉ nêu lên những dòng không khí vĩ hướng, tức là hưởng đọc theo vĩ tuyến của hoàn lưu chung của khí quyền Thực tế, như đã biết rõ, trong khí quyền thường xảy ra hiện tượng sự đi chuyên của các khối không khí dọc theo vỉ tuyến biến chuyền thành sự trao đôi nhiệt trực tiếp giữa miền vĩ độ cao và vĩ độ thấp, tức là biến chuyên thành các đồng không khí kinh
hướng Tính không đồng nhất của mặt địa cầu—đại dương và lục dia, nui non —
tạo điều kiện thuân lợi cho sự phái sinh những dòng này Những dòng không khí kinh hướng phát triển đặc biệt mạnh mể trong thời kỳ các xoáy thuận hoạt động Khi các xoáy thuận đi qua, cũng hình thành những dòng không khi thẳng đứng —
không khí lên cao doc theo mặt fo-rông khí quyền Sự chuyên động đi xuống đặc trưng đối với xoáy nghịch Kết hợp với sự đi chuyển theo chiềa nằm ngang của
các khối không khí, chuyển động thẳng đứng của không khí tạo điều kiện thuậ lợi cho sự trao đôi nhiệt và hơi ầm giữa các vùng khác nhau trên địa cầu
Vào năm 1874, Vô-ê-cốp lần đầu tiên đã hoàn thành việc nghiên cứu chỉ tiết về hoàn lưa chung của khí quyền Trong số các nha hac hoc x6-vitt co N E Co- tím, E.N.Bli-nô-va, Kh.P Pò-gô-xi-an đã nghiên cứu có kết quả việc giải quyết
vấn đề này Những sơ đồ mới nhất về hoàn lưu khí quyền đã được Pô-gô-xi-an nghiên cứu với sự áp dụng những quan trắc cao không tích lầy được trong những
năm gần đây, đặc biệt trong năm Vật lý địa cầu quốc tế và Năm hợp tác vật lý địa cầu quốc tế,
` 18 Sự phân bố khí áp và các gió thịnh hành
Hoàn lưu chung của khí quyền có liên quan chặt chẽ với sự phân bố khí áp
ở gần mặt đất và trên cao
Trước hết chúng ta nghiên cứu sự phân bố khi áp ở gần mặt đất ở bắc bán cầu trong tháng giêng và tháng bảy (hình 9 và 10)
Trong vùng xích đạo có một dải áp thấp (dưới 1.015mb) Về tháng giêng, dải áp thấp nằm dọc theo xích đạo, và về tháng bảy nó hoi xê dịch lên phía bắc do
sự xê địch tương ứng về phía bắc của dải nóng nhất Vùng khí áp trung bình cực
đại đi qua miền vi dé 30 — 35° Ving áp cao này bị phân ra thành từng khu riêng
biệt gọi là các xoáy nghịch phó nhiệt đới, trung tâm của những xoáy nghịch này
năm trên đại đương miền phó nhiệt đới Ở bắc bán cầu, đó là xoáy nghịch A-xo-
tơ hình thành ở miền phó nhiệt đới Đại-tây-dương và xoáy nghịch Ha-oai hình thành ở miền phó nhiệt đới Thái-bình-dương
Trang 36được duy trì về mùa đông, còn về mùa hè vì lực địa nóng lên nhiều vùng này bị
chia cắt ra thành từng khu áp cao riêng biệt chỉ duy trì trên đại dương, ở đây
chúng hơi xê dịch về phia bắc Trung tâm của vùng áp cao về mùa hè cũng như
về mùa đông nằm ở gần đảo À-xo-rơ trên Đại-tây-dương và gần đảo Ha-oai trên Thái-bình-dương và bộ phận phía bắc của chúng lấn sang miền òn đới Ví dụ
nhân xoáy nghịch Ä-xo-rơ về mùa hè tỏa rộng về phía đông và bao trùm không
những miền nam và miền trng châu Au, ma cả miền nam lãnh thồ Liên-xô thuộc châu Âu Ở bắc bán cầu gần mặt đất; không khí từ vùng áp cao một phần di
chuyên về phía bắc, một phần di chuyển về phía nam — về xích đạo là vùng áp thấp Do ảnh hưởng của trái đất quay xung quanh trục, không khi tràn về xich đạo bị lệch đần về bên phải của gra-đi-en khí áp hướng từ bắc về nam, và có
hướng đông-bắc, còn ở vùng xích đạo thì gió thôi hướng đông, gió đông bắc này
thồi suốt quanh năm ở miền nhiệt đới và như đã nói ở trên gọi là tín phong, trên đại dương tín phong có tính chất rất ôn định, Trèn lục địa, hoàn lưu có tính chất không ồn định vì áp cao không được duy trì thường xuyên: về mùa hè lục địa nóng lên nên không có điều kiện thuận lợi để hình thành vùng áp cao Cho nên trên lục địa tín phong chỉ quan sát thấy về mùa lạnh
Ở miền vĩ độ 30 — 35° nam baa cầu, cũng như ở bắc bán cầu, hình thành
vùng áp cao Vùng áp cao nay phân ra thành nhiều xoáy nghịch phỏ nhiệt đới riêng biệt Đó là xoáy nghịch nam Đại-tây-dương ở phần nam Đạï-tây-dương, xoáy nghịch nam Thai-binh-dwong 6 phần nam Tháï-bình-dương và xoáy nghịch
nam Ẩn-độ-đương, ở phần nam Ấn-độ-đương Do đó, ở miền nhiệt đới nam ban cầu cũng hình thành tía phong như ở bắc-bán-cầu Nhưng tín phong này thôi
theo hướng đông-nam, vì ở nam bán cầu do ảnh hưởng của lực làm lệch hướng của trái dất quay xung quanh trục không khí di chuyên về xích đạo bị lệch về bên trai gra-di-en
Ở gần xích đạo hai luông tín phong của hai bản cầu gặp nhau tạo thành
một mặt phân giới gọi là fơ-rông nhiệt đới Eo-rông này không có vị trí cố định Về mùa đòng, nó xê dịch về phia nam, đặc biệt nhiều trên Ấn-dộ-dương Về mùa hè, nó xê dịch về phía bắc, và ở châu Á fơ-rông nhiệt đới tràn tới Hy-ma-
lai-a Sự xé dich này của fơ-rông nhiệt đới có liên quan với sự xê dịch của dải
nóng nhất, dải này về mùa hè nằm ó phía bắc xích đạo, về mùa đông nằm ở phía nam xích đạo
Vùng nằm giữa vị trí mùa đông và mùa hè của fo-rông nhiệt đới gọi là
vùng gió mùa xích đạo Vì về mùa hè, vùng nóng nhất và vùng áp thấp có liên quan xê dịch về phía chí tuyến, nên về mùa hè trong vùng gió mùa xích đạo sẽ có
khong khi am tir vung xich dao tran tới Còn về mùa đông, khí áp cao hình thành trong vùng nhiệt đới, sẽ có khòng khi nhiệt đới từ vùng nhiệt đới tràn về
vùng gió mùa xich đạo, đó là tin phong bắc ban cau
Vùng gió mùa xích đạo bao trùm miền nhiệt đới của đại dương và lục địa
châu Phi, Trung-Mỹ, Nam-Mỹ và cả Bắc-Úc, Ẩn-độ và Đông-dương
Trang 37vĩ độ 6—20° ở hai bên xích đạo Xoáy thuận nhiệt đới thường kèm theo mưa rào rất lớn và gió mạnh với téc do toi 40 m/gy hay hon
Xoáy thuận nhiệt đới xuất hiện ở những miền nhất định của biển nhiệt
đới Chúng thường hình thành ở vùng biển Ăng-ti, ở miền duyên hai Thai-binh- dương của Trung-Mỹ, trong vịnh Băng-gan, ở biển Nam Tru ng-hoa, vung Phi-lip-
pin, Tân Hè-bri-đơ và quan dao Mat-xca-ren Xody thuan nhiét đới hình thành ở bién Nam Trung-hoa, goi la thai phang (1)
Bây g giờ, chúng ta hãy nghiên cứu hoàn lưu ở miền ngoại chí tuyến Về mùa đòng, trên lục địa miền ngoại chí tuyến lạnh rất nhiều so với dai dương hình thành vùng áp cao Áp xuất đặc biệt cao trong tháng giêng hình thành ở châu Á
Vị dụ khi áp cực đại 1036mb nằm ở Mông-cô Còn về mùa nóng, trên lục địa miền
ngoại chí tuyến nóng nhiều hơn so với đại dương hình thành vùng áp thấp Gần vĩ tuyến 60 65° của bắc-bán-cầu, khi áp có trị số thấp Mùa đông, ở đây
hình thành vùng áp thấp với cực tiều ở vùng Ai-xơ-len trên Đại-tây-dương và ở
quả phía nam A-lát-xca trên Thái-bình-dương, Về mùa hè, vùng áp thấp ở gần Ai-xơ-len thê hiện yếu, còn vùng áp thấp ở phía nam A-lát-xea thì hầu như không phát hiện thấy về mùa hè Sự phân bố khí áp như trên làm cho gra-di-en khí
áp trung bình ở miền òn đới hưởng về phía bắc
Vì trải đất quay xung quanh trục, ở miền ôn đới bắc-bán-cần gió lệch về bên phải gra-di-en và thôi theo hướng tây-nam, và ở gần vỉ độ 60—65° gió thôi theo hướng tây Không khí di chuyên xa nữa về cực tác dụng lẫn nhau với không khí miền vĩ độ cao Song ở miền ôn đởi gió tây-nam và gió tây không có tính chất thường xuyên vì ở miền ôn đới các xoáy thuận và xoáy nghịch rất thườ ờng hay tràn qua làm thay đồi hướng gió, nhưng dù sao gió tây-nam và giỏ tây vẫn là gió thịnh hành Từ 60—65° đến cực, khí áp tăng lên, và ở vùng địa cực khí áp có trị số cao
Với sự phân bố khí áp như trên, ở miền vi d6 cao gra-di-en hưởng về phía nam và gió thôi theo hướng đòng-bắc Gió này mang không khi lạnh về miền
ôn đới trong hệ thống các xoáy nghịch di động, ở đây không khí lạnh nóng dần
lên Từ miền vĩ độ thấp, có không khi nhiệt đới nóng tràn tới, Như vậy ở miền ôn đới, có những khối không khí có tính chất vật lý khác nhau tran toi Mặt phân giới giữa những khối không khí này gọi là fo-rông ôn đới, hay fo-rông cực đới, Trên mặt fơ-rông này hình thành những đường uốn dang sóng vì không khí lạnh di chuyển về phía nam va khong khí nóng di chuyền về phia bắc
Song, vị trí của fơ-rông ôn đới không cố định Tháng giêng ở bắc bản cầu fơ-rông ôn đới chạy qua Đạï-tây-dương từ Flô-ri-đơ đến biển Măng-sơ, và trên
Thai-binh-dwong từ quần đảo Ph7-lip-pin đến bờ biển phía tây Ca-na-đa Ở châu
Âu, về mùa đòng, fơ-rông ôn đới đi qua Dia-trung-hai, va 6 chau A chay dọc theo day nui I-ring, Ap-ga-nit-xtan va Tay-tang
Về mùa hè, fo-réng 6n déi xé dich vé phia bắc Trên Đại-tây-dương và ở 2
^
Tây-Âu, trung bình nó nằm đọc theo vỉ tuyến 509 Ở Đòng-Âu, châu Á và trên
(1) Tiếng Việt-nam gọi là bão (N.D.)
Trang 38Tháibình-dương, nó chạy giữa các vĩ tuyến 409 va 60°B, vA tạo thành fơ- ròng ôn đới Đông-Âu, Đông-Á (Mong-c6) va Thai-binh-dwong
Trên fơ-rông ôn đới hoại động xoáy thuận phát triển mạnh Hoạt động xoáy thuận giữ một vai trò lớn lao trong việc tạo thành khí hậu ôn đới vì nó có liên quan với sự dí chuyên của các khối không khí nóng lên miền vỉ độ cao và sự xàm nhập của các khối không khi lạnh xuống miền vỉ độ thấp Trên fơ-rông chạy qua Đại-tây-dương, các xoáy thuận hoạt động thường xuyên quanh năm
làm cho khí hậu châu Âu ầm thấp Trên nhánh fơ-rông Địa-trung-hải các xoáy
thuận chỉ phát triền về mùa lạnh và chúng đi chuyển chủ yếu về phía đơng- bắc Các xốy thuận của fo-rong Dia-trung-hai giữ một vai trò lớn lao trong việc chuyển vận hơi ầm thông những vào những vùng ở ven Địa-trung-hải mà cả vào
những vùng ở về phía bắc và đông-bắc Dịa-trung-hải nữa
Vé mua dong trên fo-rêng on dot chạy dọc theo các dẩy núi rang, Ap-ga- mi-xtan và Tây-tạng, những khối không khi lục địa nhiệt đới và không khi ôn doi chau A tac dung lẫn nhau, Nhirag knéi khong khi nay khơ, nên khi xốy thuận
đi qua vùng này giáng thủy rơi ít,
Trên nhánh fo-ròng ôn đới Đông-Âu và Đông-Á xuất hiện về mùa nóng, có không khi nhiệt đới và ôn doi tac dung lẫn nhau Cac xoáy thuận di chuyển theo các nhánh fo-rông này không sinh ra nhiều giáng thủy
Tiên fơ-rông đi qua Đại-tây-dương va Thai-binh-duong xoáy thuận quan sat
thấy nhiều nhất về mùa hè trong miền vĩ độ từ 50 đến GO°B
Fo-réng ôn đới ở Nam-bán-cầu chủ yếu nằm trên các đại dương và chỉ về
mùa lạnh mới di chuyên tới bờ biên phía nam châu Úc và châu Phi °
Ơ miền vi độ cao còn có fo-rông Đắc-băng-dương, là mặt phân giới giữa
A
khối không khí ôn đới và khối khòng khí Bắc-băng-dương Trong tháng giêng,
{o-ròông Bắc-băng-dương nằm trên Dai-tay-dwong trong đới từ 65 đến 759 vĩ độ báo và ở Bắc- Mỹ và châu Á Về mùa hè, fo-rông Bắc-băng-dương xê dịch về phía bắc Hoạt động xoáy thuận cũng phát triền trên fo-rông Bắc-băng-dương
Vi tri chung chung của các fo-rông về tháng giêng và tháng bảy, theo Khơ-
rò-mốp, được trình bày trên hình 11 và 12 $o sánh những hình này ta thấy rõ sự di chuyền đã nói trên của các fo-rông khi quyên về mùa hè lên các vỉ độ cao
hơn so với về mùa đông Những dòng chảy xiết (xem hình 8) eïng xê dịch tương tự, điều đó xác minh sự liên quan của các vùng fơ-rông ở gần mặt đất và trên cao
Ơ gần mặt đất, khí áp phân bố rất khong déu Song cang lên cao, sự chênh lệch về phân bố khí áp càng giảm và ở giữa tầng đối lưu, trên cao 5km, chỉ còn lại vùng áp cao ở miền vỉ độ thấp và vùng áp thấp rộng lớn ở miền ôn đới và
vi độ cao với trung tâm ở cực Thay thế cho các vùng áp cao và áp thấp đóng kín ở gần mặt đất ở miền ôn đới chỉ có thể thấy một số đường đẳng áp uốn cong
dạng sóng hướng về phía bắc và phía nam,
Trang 39
ean wm 7 150 120 90 Caos 2 68 3u 9 C————¬ 2 30 60 $0 120 tươn Tung 4 4150 180
Hình 11: Các fo-rông khi hậu trong tháng giêng Fo-rông: 1 Hắc-bäng-dương, 2 Ôn đới,
3 lín phong (là phần kéo dài của fơ-rông ôn đới vào miền
nhiệt đới), 4 nhiệt đời
49
9 wo » «a see ao Ì
“aœ=œ=œœƒ exper 2 c—¬ở:- emma 4
Hinh 12; Cac fo-réng khí hậu trong thang bay Kỷ hiệu xem hinh 11
cao Đặc điểm tổng quảt về sự phản bố khí áp trên cao cỏ thể minh hoa bang những bản đồ độ cao của một mặt đẳng áp nào đó (bản đồ ‹ hình thế khi áp ») Những bản đồ này được vé cho từng ngày riêng biệt cũng như trong thời kỳ nhiều năm Trên hình 13 và 14 trình bày những bản đồ độ cao của mặt 500 mb trong tháng giêng và tháng bảy do Pô-¿;ô-xi-an xây dựng Những bản đồ này cho
Trang 40những vùng nay, trên hầu khắp bán cầu (trừ những vùng vĩ độ thấp) thịnh hành gió tây với thành phần kinh hướng nhỏ, Về mùa đông, gió này mạnh hơn nhiều so với mùa hè, vì về mùa đòng độ cao của mặt đẳng áp 500mb giảm nhanh hơn Trên bản đồ ta nhận thấy các đường đẳng trị dày sít nhau trong một số vùng nhất định chứng tổ đó là vị tri cla ving fo-
rong hanh tinh trén
cao, là nơi ở trên
cao thường bay hình thành những fơ-rông
và nhiễu động sóng
trên fo-rông, gây nên
sự chuyên vận không
khi theo kinh tuyến
Có liên quan với
sự phân bố chung
của khí áp ở gần mặt
đất hình thành hệ
Hình 13: Độ cao trung bình của mặt đẳng áp 500 mb ; +, oy
(tính ra đê-ca-mét động lực) ở Bắc bán cầu trong tháng gièng thống gió ở bắc-bản- cầu như sau
Gần xích đạo là nơi có dải áp thấp, hình thành những gió yếu hướng thay đồi hay hồn tồn khơng có gió—lặng giỏ Vùng lặng gió đặc trưng bằng thời
tiết nhiều mây với mưa rất lớn và hay có giông Ở hai bên vùng lặng gió, xấp xi toi vi do 30°, la vung tin phong, tức là vùng gió thôi thường xuyên theo
hướng đông-bắc ở bắc-bán-oầu Tin phong thể hiện rõ rệt nhất trên đại dương ở đây gió có đặc điểm là rất ồn định Trong vùng tín phong, thịnh hành thời
tiết trong sáng và khỏ Gần vỉ độ 309 có dải lặng gió biểu hiện rổ rệt trên đại
dương, O' tay-ban-ciiu trong miền ôn đới thuộc bắc-bán-cầu, gió thịnh hành là
tây-nam và tây, trong miền cực đới thịnh hành gió đông và đông-bắc
Hưởng gió thịnh hành trong tháng giêng và tháng bảy về mùa hè được trinh bày trên hình 15 và 16,