Giáo trình khí tượng nông nghiệp
Chương III CH ð NHI T C A ð T VÀ KHƠNG KHÍ Nhi t đ đ t có vai trị đ c bi t đ i v i q trình v t lý x y đ t khí quy n, nh ng y u t mơi trư ng quan tr ng tác đ ng t i ho t ñ ng s ng c a sinh v t Khơng khí m t ch t su t r t đư c đ t nóng tr c ti p b i b c x m t tr i kh h p thu lư ng b c x m t tr i c a chúng r t Tính trung bình khí quy n c a trái đ t ch h p thu ñư c 14% t ng lư ng b c x m t tr i qua, cịn l i 80% lư ng nh n ñư c ch y u nh m t ñ t cung c p cho ð c tính h p thu, truy n nhi t c a đ t khơng khí đ u mang nh ng s c thái riêng Nghiên c u tính ch t nhi t ch ñ nhi t c a ñ t khơng khí giúp hi u rõ b n ch t tác ñ ng c a chúng ñ i v i khí h u đ i s ng sinh v t CH ð NHI T C A ð T 1.1 Các đ c tính nhi t l c c a ñ t a) Nhi t dung c a ñ t Nhi t dung c a ñ t ñ i lư ng dùng ñ ñánh giá kh nóng lên nhanh hay ch m c a đ t Nhi t dung ñư c chia làm hai lo i: • Nhi t dung tr ng lư ng (Cp): Là lư ng nhi t c n thi t làm cho gam đ t nóng lên 1oC ðơn v tính nhi t dung tr ng lư ng calo/g/đ • Nhi t dung th tích (Cv): Là lư ng nhi t c n thi t làm cho 1cm3 đ t nóng lên 1oC ðơn v tính nhi t dung th tích calo/cm3/đ Nhi t dung tr ng lư ng nhi t dung th tích có quan h m t thi t v i ñư c bi u th b ng bi u th c sau ñây: Cv = d Cp (1) Trong đó: Cv: Nhi t dung th tích Cp: Nhi t dung tr ng lư ng d: T tr ng c a ñ t Nhi t dung c a ñ t ph thu c ph n l n vào nhi t dung c a ch t hình thành nên ñ t T b ng 3.1 có th rút nh ng nh n xét sau: B ng 3.1 Nhi t dung c a ch t c u t o ñ t + Nhi t dung c a thành ph n c u t o nên ñ t r t khác + Nhìn chung nhi t dung th tích c a m i thành ph n r n ch y u ñ t h u gi ng nhau, vào kho ng t 0,5 – 0.6 calo/cm3/ñ Thành ph n c a ñ t Cát Sét Than bùn Khơng khí đ t Nư c ñ t Nhi t dung tr ng lư ng (Calo/g/ñ ) Nhi t dung th tích (Calo/cm3/đ ) 0,18 0,23 0,48 0,24 1,00 0,4900 0,5900 0,6000 0,0003 1,0000 + Các lo i ñ t cát ho c pha cát bao gi có nhi t dung nh , nóng lên nhanh ngu i nhanh chóng Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 41 + Các lo i ñ t sét ho c pha sét có nhi t dung l n, chúng nóng lên ch m l nh ñi ch m so v i ñ t cát ho c pha cát + ð t khơ có nhi t dung nh so v i đ t m Vì v y lo i đ t khơ thi u m thư ng có ch đ nhi t khơng n đ nh, chúng nóng lên v ban ngày nhanh chóng l nh r t nhanh vào ban ñêm S bi n ñ ng nhi u c a nhi t ñ s nh hư ng r t l n đ n q trình sinh trư ng phát tri n c a tr ng, ñ c bi t vùng ñ t cát ð t m, lo i ñ t th t, th t pha có ch đ nhi t ơn hồ, dao đ ng so v i lo i ñ t Do v y làm m ñ t b ng cách B ng 3.2 Nhi t dung th tích c a m t s lo i đ t có đ m khác (ðơn v : Cal/cm3/ñ ) Lo i ñ t ð m ñ t (%) 20 50 80 100 ð t cát 0,35 0,40 0,48 0,58 0,63 ð t sét 0,26 0,36 0,53 0,72 0,90 ð t nhi u mùn 0,15 0,30 0,52 0,75 0,90 ð t than bùn 0,20 0,32 0,56 0,79 0,94 tư i nư c có th u ti t đư c ch đ nhi t thích h p cho tr ng, gi ñư c nhi t mùa đơng làm gi m nhi t đ mùa hè b) H s d n nhi t (ñ d n nhi t) c a ñ t H s d n nhi t ñ i lư ng v t lý bi u th kh truy n nhi t c a lo i ñ t Là lư ng nhi t ñi qua m t ñơn v di n tích cm2, có đ dày 1cm, th i gian giây nhi t ñ chênh l ch gi a l p ñ t 1oC Ký hi u c a h s ñ n nhi t: λ ; đơn v tính calo/cm2/cm/giây/đ H s d n nhi t c a lo i ñ t r t khác ph thu c vào h s d n nhi t c a ch t c u t o nên ñ t, ñ x p, ñ m c a ñ t B ng 3.3 H s d n nhi t c a m t s v t ch t c u t o ñ t (ðơn v : Calo/cm2/cm/giây/ñ ) Các ch t B t phenspat Cát khô H t sét Nư c λ 0,00580 0,00026 0,00440 0,00130 Các ch t ðá vôi Cát m (20%) Th ch cao Khơng khí λ 0,00190 0,00252 0,00220 0,00005 H s d n nhi t c a cát r t th p, v y ñ t cát ho c ñ t pha nhi u cát có h s d n nhi t nh Vì th , s truy n nhi t xu ng l p ñ t sâu ch m, l p ñ t m t nóng lên nhanh so v i l p phía dư i vào ban ngày l nh ñi r t nhanh vào ban ñêm Ngư c l i ñ t sét ho c ñ t sét pha có h s d n nhi t l n, kh truy n nhi t nhanh gi a l p đ t nên nóng lên l nh ch m, ch đ nhi t bi n đ ng Nư c có h s d n nhi t l n khơng khí, v y s có m t nhi u hay c a nư c khơng khí s nh hư ng đ n tính d n nhi t c a ñ t Khi ñ m c a ñ t tăng lên s làm tăng h s d n nhi t, nh v y mà nhi t ñ m t ñ t cao vào ban ngày ñư c truy n nhanh xu ng l p đ t sâu hơn, b đ t nóng so v i đ t thi u m Vào ban ñêm l p ñ t m t b c x b m t nhi t đ ng th i s đư c b sung b ng lư ng nhi t truy n t dư i sâu lên đ t khơ thi u Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 42 m, ch a nhi u khơng khí, h s d n nhi t nên di n bi n c a nhi t ñ ngư c l i v i ñ t m B i v y lo i ñ t có ñ m cao thư ng có ch đ nhi t ơn hồ lo i đ t khơ, biên đ nhi t đ ngày đêm nh c) H s truy n nhi t ñ c a ñ t H s truy n nhi t ñ c a ñ t t s gi a h s d n nhi t nhi t dung th tích c a đ t đư c bi u th b ng công th c: ) λ (2) K= (cm /giây) Cv Như v y s tăng nhi t ñ c a m t l p ñ t t l thu n v i lư ng nhi t ( λ ) ñi qua t l ngh ch v i nhi t dung th tích (Cv) c a ñ t Trong ñ t, thành ph n r n có nhi t dung th tích h u khơng thay đ i, đ m ñ x p ñ t tác ñ ng nhi u ñ n h s truy n nhi t ñ c a ñ t Do ñ t m ch a nhi u nư c có đ truy n nhi t ñ nh so v i ñ t khô nên ñ t m s thay ñ i nhi t ñ theo ñ sâu bi n thiên nhi t ñ m t ngày ñêm nh so v i đ t khơ Nghiên c u c a Gupalo v h s truy n nhi t ñ ñư c trình bày b ng 3.4 B ng 3.4 nh hư ng c a t tr ng ñ ð mñ t (%) 10 20 25 1,1 0,0012 0,0013 0,0023 0,0033 0,0031 m ñ i v i h s truy n nhi t ñ c a ñ t T tr ng c a ñ t (g/cm3) 1,2 1,3 1,4 0,0013 0,0015 0,0016 0,0015 0,0016 0,0017 0,0026 0,0027 0,0030 0,0035 0,0038 0,0041 0,0033 0,0035 0,0037 1,5 0,0017 0,0017 -0,0043 0,0039 H s truy n nhi t ñ ph n nh t c ñ truy n nhi t ñ ñ t t ng ñ t canh tác t c ñ truy n nhi t ñ có ý nghĩa l n ñ i v i k thu t tr ng tr t Mùa đơng giá l nh, n u h s tru n nhi t đ cao b r tr ng ho t ñ ng t t d) Lưu lư ng nhi t Lưu lư ng nhi t ñ i lư ng dùng ñ ch t ng lư ng nhi t ñư c truy n xu ng m t l p đ t sâu m t kho ng th i gian nh t ñ nh Lưu lư ng nhi t ph thu c vào y u t sau đây: • H s d n nhi t l n lư ng nhi t truy n xu ng l p ñ t dư i sâu nhi u • Th i gian dài t ng lư ng nhi t truy n xu ng l p ñ t sâu l n • Gradient nhi t ñ gi a l p ñ t cao t ng lư ng nhi t truy n xu ng l p ñ t sâu l n Cơng th c tính lưu lư ng nhi t sau: (t2 - t1) Q = - λ τ (z2 - z1) (3) Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 43 Trong đó: Q: lưu lư ng nhi t ; λ: H s d n nhi t ; τ: Th i gian truy n nhi t; (t2 - t1)/(z2 - z1): Gradient nhi t ñ gi a l p đ t Ví d : Tính lưu lư ng nhi t truy n xu ng l p đ t cát sâu 30cm có nhi t đ 250C kho ng th i gian 60 giây di n tích 100 cm2 , bi t r ng nhi t ñ c a l p ñ t m t 350 C, h s d n nhi t λ = 0.00252 calo/cm2/cm/giây/ñ Gi i: 100 cm2 = m2 , nên theo công th c ta tính đư c: (t1 - t2)) Q = - λ τ = 0,00252 x (35 - 25) /30 x 60 x 100 = 5,04 (Cal/m2) (z2 - z1) V y lư ng nhi t truy n xu ng l p ñ t 30 cm2 phut 5,04 (Cal/m2) 1.2 Cân b ng nhi t c a m t ñ t Cân b ng nhi t c a m t ñ t hi u s gi a ph n lư ng nh n ñư c ph n lư ng m t ñi c a m t ñ t N u cân b ng nhi t có giá tr dương, m t đ t nóng lên, cịn n u có giá tr âm m t đ t s b l nh ñi ði u ph thu c r t nhi u vào kh nh n nhi t m t nhi t c a m t ñ t vào ban ngày ban ñêm Vào ban ngày, m t ñ t nh n ñư c ngu n nhi t t m t tr i g m có: b c x tr c ti p (S’), b c x khuy ch tán (D), b c x ngh ch khí quy n (Eng), đ ng th i t m t ngu n nhi t ph n x sóng ng n (Rn), phát x sóng dài c a m t đ t (), truy n nhi t phân t vào khí quy n (V), m t nhi t s b c nư c (LE), truy n nhi t vào lịng đ t (P) Do v y phương trình cân b ng nhi t c a m t ñ t vào ban ngày có d ng: B1 = S’ + D + Eng - Eñ – Rn - V - LE - P (4) Hay B1 = S’ + D – (Ehh + Rn + V + LE + P) Ban ñêm, khơng có b c x m t tr i, m t ñ t ch nh n ñư c nhi t t b c x ngh ch khí quy n (Eng), nhi t t khí quy n truy n nhi t phân t (V), nhi t t trình ngưng k t nư c (LE), nhi t t lòng ñ t truy n lên (P) m t ñi m t lư ng nhi t r t l n t b c x sóng dài c a m t ñ t (Eñ) Như v y phương trình cân b ng nhi t c a m t ñ t vào ban đêm có d ng: B2 = V + LE + P + Eng- Eñ (5) Hay B2 = V + LE + P – Ehh Thông thư ng B1 có giá tr dương nh n đư c nhi u lư ng t b c x m t tr i, cịn B2 có giá tr âm ban ñêm m t ñ t nh n ñư c lư ng r t khơng bù đư c ph n lư ng m t ñi b c x sóng dài 1.3 S bi n đ i c a nhi t ñ ñ t a) Di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ ñ t S nóng lên ban ngày l nh ban ñêm c a m t ñ t gây s bi n thiên nhi t ñ liên t c su t th i gian m t ngày ñêm g i di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ ñ t Di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ m t ñ t nh ng dao đ ng tu n hồn c a nhi t ñ v i m t c c ñ i m t c c ti u th i gian m t ngày ñêm T m t tr i m c, nhi t ñ m t ñ t b t ñ u tăng sau kho ng 1,0 – 1,5 gi , lư ng nhi t m t ñ t nh n ñư c ñã l n lư ng nhi t b m t ñi, lúc m t đ t nóng lên s truy n nhi t vào lịng đ t cho t ng khí quy n bên Nhi t ñ ñ t ti p t c tăng d n ñ t c c ñ i vào lúc 13 gi Sau 13 gi , nhi t Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 44 ñ c a ñ t b t ñ u gi m S gi m nhi t ñ ti p di n su t ban ñêm tr s c c ti u quan sát ñư c vào trư c m t tr i m c 1- gi Th i gian m t tr i m c năm có thay đ i, nên c c ti u c a nhi t ñ ñ t vào mùa hè thư ng s m mùa đơng Trong m t ngày ñêm, hi u s gi a nhi t ñ cao nh t th p nh t quan sát ñư c g i biên ñ nhi t hàng ngày c a m t ñ t ñư c tính theo cơng th c: ∆t = (tmax - tmin) (6) Trong đó: ∆t: biên đ nhi t đ (oC); tmax: nhi t ñ cao nh t (oC); tmin: nhi t ñ th p nh t ( C) Biên ñ hàng ngày c a nhi t ñ ñ t y u t bi n ñ ng r t l n ph thu c vào nhi u y u t : - Th i gian năm: Mùa hè biên ñ nhi t ñ l n so v i mùa đơng - Vĩ đ đ a lý: Vĩ ñ nh biên ñ nhi t ñ hàng ngày tăng - Lư ng mây: Trên b u tr i lư ng mây biên đ nhi t đ cao - Tính ch t nhi t c a đ t: ð t có nhi t dung l n biên đ nhi t đ hàng ngày nh đ t có tính d n nhi t cao biên đ nhi t ñ hàng ngày th p o B ng 3.5 Bi n thiên nhi t ñ hàng ngày c a m t s lo i ñ t, ñá t i Hu (oC) Nhi t ñ Nhi t ñ t i cao (tmax) Nhi t ñ t i th p (Tmin) Biên ñ nhi t ñ ðá granit 34,8 14,5 20,1 Cát 42,3 7,8 34,5 Than bùn 27,7 6,3 21,4 Ngu n: Lê Quang Vĩnh (2004) B ng 3.5 cho th y, bi n thiên nhi t ñ hàng ngày m t ñ t khác lo i đ t có tính d n nhi t khác ðá granit lo i ñá ch c, d n nhi t t t; cát lo i ñ t x p nên d n nhi t hơn; than bùn lo i ñ t x p ch a m nhi u nên d n nhi t t t cát Vì v y đ t cát có biên ñ nhi t ñ l n nh t, granit có biên đ nh nh t lo i - Màu s c c a ñ t: Biên ñ nhi t ñ c a ñ t s m màu l n biên ñ nhi t ñ c a ñ t nh t màu - L p ph th c v t: ð t có l p ph th c v t, biên ñ nhi t ñ bao gi nh so v i ñ t trơ tr i khơng có th c v t - ð a hình hư ng d c: Các d ng đ a hình l i (đ i, núi) có biên đ nhi t ñ nh vùng ñ t lõm (các vùng ñ t trũng, thung lũng) ð t c a sư n phía Tây biên đ nhi t đ l n sư n phía ðơng b) Di n bi n hàng năm c a nhi t ñ ñ t Di n bi n hàng năm c a nhi t đ đ t có liên quan v i bi n thiên hàng năm c a lư ng b c x m t tr i T i B c bán c u, th i ñi m c c ñ i c a nhi t ñ m t ñ t xu t hi n vào tháng b y, tháng tám, cịn th i m c c ti u thư ng vào tháng giêng, tháng hai Biên ñ hàng năm c a nhi t ñ ñ t hi u s gi a nhi t đ trung bình tháng có giá tr l n nh t nhi t ñ trung bình tháng có giá tr nh nh t Vĩ ñ ñ a lý tăng biên ñ nhi t ñ ñ t hàng năm l n s chênh l ch nhi u v nhi t ñ gi a mùa hè mùa đơng Biên đ nhi t đ m t đ t năm vùng xích đ o ch vào kho ng 3oC, vùng c c ñ i có th lên t i 70oC Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 45 Tr s biên ñ nhi t ñ hàng năm c a đ t cịn ph thu c vào l p ph th c v t ð t trơ tr i có biên đ nhi t đ hàng năm l n đ t có che ph b i th c v t Biên ñ bi n thiên hàng năm hàng ngày c a nhi t ñ ñ t gi m theo ñ sâu, ñ n m t ñ sâu nhi t đ khơng đ i Tuỳ theo ñ c ñi m c a ñ t mà đ sâu có biên đ nhi t đ khơng ñ i khác T i nh ng vùng nhi t đ i, l p đ t có nhi t ñ hàng năm không ñ i ñ sâu - 10 mét, cịn nh ng vùng vĩ đ trung bình, l p đ t có nhi t đ hàng năm khơng đ i đ sâu 15 - 20 m Trên vùng h , bi n hay ñ i dương, b m t ho t ñ ng r ng nên lư ng nhi t trao ñ i r t l n gi a l p nư c, v y bi n thiên nhi t ñ c a m t nư c nh nhi u so v i m t đ t Hình 3.1 Bi n thiên nhi t ñ ñ t feralit tr ng cà phê theo chi u sâu t i Tây Hi u, Ngh An (Theo Fritland - 1968) c) Nh ng quy lu t v s lan truy n nhi t ñ xu ng t ng đ t sâu Nh q trình trao ñ i nhi t gi a l p ñ t, nhi t ñ t m t ñ t ñư c lan truy n xu ng l p ñ t sâu Kh truy n nhi t c a m i lo i ñ t thư ng khác nhau, v b n chúng ñ u tuân theo nh ng quy lu t nh t ñ nh Theo nhi u tác gi , quy lu t lan truy n nhi t ñ ñ t sau: 1) Chu kỳ c a nh ng bi n thiên nhi t đ khơng thay đ i theo đ sâu: Chu kỳ biên thiên c a nhi t ñ (T) thư ng th y chu kỳ ngày ñêm chu kỳ năm 2) Biên ñ bi n thiên c a nhi t ñ gi m d n theo ñ sâu: Biên ñ nhi t ñ ñ t ñ sâu gi m nhanh chóng theo c p s nhân chi u sâu tăng theo c p s c ng Có th tính đư c biên đ nhi t ñ ñ t b t kỳ ñ sâu theo công th c: ∆tz = ∆to.e −z π T K (7) đ sâu z b t kỳ (oC) Trong đó: ∆tz: biên ñ nhi t ñ ∆to: biên ñ nhi t ñ m t ñ t (oC) T: chu kỳ bi n thiên c a nhi t ñ K: h s truy n nhi t ñ c a ñ t T cơng th c cho th y đ sâu z tăng biên đ nhi t đ Az gi m ñi theo c p s nhân T i m t đ sâu biên đ nhi t ñ s tr nên r t nh h u b ng không, nh ng bi n thiên nhi t ñ ñó ng ng h n nhi t ñ khơng đ i su t chu kỳ T Các k t qu Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 46 kh o sát th c t cho th y v i chu kỳ ngày ñêm t đ sâu 100 cm tr nhi t ñ ñ t không thay ñ i chu kỳ m t năm ng v i ñ sâu 15 – 20 m nhi t đ đ t khơng thay ñ i K t qu nghiên c u Phú H cho th y, ñ t tr ng chè Vi t nam có đ sâu nhi t đ khơng thay đ i 80 cm 3) Th i gian xu t hi n c c tr c a nhi t ñ ñ t mu n d n theo ñ sâu Các giá tr c c tr (c c ñ i, c c ti u) c a nhi t ñ ñ sâu thay ñ i th i ñi m x y tn theo quy lu t ð mu n - τ (tính theo th i gian) ng v i l p ñ t sâu đư c tính b ng cơng th c: τ = z Τ π Κ (8) Trong đó: đ mu n τ th i gian ch m tr (gi ho c ngày) ð i v i nh ng ñ t có đ d n nhi t khác nhau, th i gian ch m tr khác Trung bình ñi m c c ñ i c c ti u hàng ngày, ñ sâu l p ñ t c tăng thêm 10 cm ch m 2,5 - 3,5 gi , ñi m c c ñ i, c c ti u hàng năm, ñ sâu l p đ t c tăng thêm 1m ch m ñi 20 -30 ngày B ng 3.6 Biên ñ nhi t ñ ngày ñêm c a ñ t tr ng chè Phú H - Phú Th (oC) ð sâu Các tháng năm (cm) I II III IV V VI VII VIII 7,5 4,7 6,2 10,0 15,5 14,8 15,9 8,4 3,1 2,3 2,8 3,7 6,3 6,2 5,3 4,1 10 1,4 1,6 1,6 2,1 3,5 3,6 3,2 2,5 15 0,6 0,8 0,7 1,1 2,3 1,8 2,3 1,6 20 0,1 0,8 0,4 0,8 1,5 1,8 2,1 1,5 40 0,1 0,1 0,1 0,1 0,9 0,8 1,4 0,1 80 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Ngu n: Vi n nghiên c u chè (1961) 4) Nh ng ñ sâu có đ gi m biên đ nhi t đ t l v chu kỳ bi n thiên Quy lu t ñư c th hi n b ng công th c sau: z1 = z2 T1 T2 IX 5,4 3,8 2,1 1,4 0,9 0,1 0,0 X 5,3 3,1 1,9 1,6 0,6 0,0 0,0 XI 4,5 2,9 1,8 0,7 0,7 0,1 0,0 XII 3,8 2,2 1,4 0,6 0,1 0,1 0,0 i b c hai c a nh ng (9) Trong z1, z2 nh ng đ sâu mà biên ñ nhi t ñ (∆t1, ∆t2) gi m ñi m t s l n; T1, T2 nh ng chu kỳ bi n thiên Ví d : N u ta coi T1 chu kỳ bi n thiên ngày, T2 chu kỳ bi n thiên năm (365 ngày), đưa vào cơng th c tính ta s có: z1 √1 - = - = - z2 √365 19 Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 47 Như v y gi s biên ñ bi n thiên hàng ngày gi m ñi l n đ sâu z1 = 10 cm, thiên hàng năm s gi m biên ñ l n x y t i ñ sâu z2 = 190 cm bi n 1.4 Nh ng bi n pháp k thu t ñi u ch nh ch ñ nhi t c a ñ t a) Nh ng bi n pháp k thu t gi tăng nhi t ñ ñ t mùa ñông Trong mùa ñông, vùng duyên h i mi n Trung mi n B c thư ng b nh hư ng c a gió mùa ðơng B c, đ ng th i lư ng b c x m t tr i nh n ñư c th p nên nhi t ñ ñ t thư ng b gi m xu ng ð gi nhi t ho c làm tăng nhi t ñ ñ t c n ng d ng m t s bi n pháp k thu t sau: - C i thi n thành ph n gi i k t c u c a ñ t: Làm tăng t l cát ñ t, gi m t l sét làm gi m nhi t dung c a đ t, ch c n cung c p m t lư ng nhi t nh t b c x m t tr i nhi t đ đ t tăng X i xáo k t h p v i bón phân h u làm cho đ t tơi x p, thống khí làm gi m nhi t dung đ d n nhi t c a ñ t Do ñ d n nhi t gi m nên ñ t gi nhi t t t - Dùng v t che ph m t đ t: Trong mùa đơng có th dùng rơm r , c khô che ph lên m t ñ t ñ h n ch b c x sóng dài c a m t ñ t vào ban ñêm Cũng có th dùng ch t x m màu tro, b hóng r i lên m t đ t ñ tăng kh h p th b c x m t tr i vào ban ngày ñ tăng nhi t ñ c a ñ t - Gi nư c ho c tư i nư c cho tr ng: ð i v i tr ng c n, tư i nư c ñ tăng ñ m ñ t ð i v i ru ng lúa nư c nên gi nư c m c đ thích h p ñ tăng nhi t dung nh m làm tăng kh d n nhi t gi nhi t cho ñ t - Tr ng theo lu ng, theo hàng, có tác d ng tăng đư c lư ng b c x m t tr i chi u xu ng ñ t, làm tăng nhi t ñ c a ñ t (b ng 3.7.) Như v y t t c ñ sâu, nhi t ñ ñ t nơi có đánh lu ng đ u cao so v i khơng đánh lu ng - Tr ng theo hư ng B c Nam: Cây tr ng nh n ñư c ánh sáng ñ ng ñ u, không b che ch n b i tr ng m t hàng B ng 3.7 nh hư ng c a vi c làm lu ng t i nhi t ñ ñ t Tr ng thái c a ñ t Nhi t ñ ñ t ñ sâu (oC) cm Khơng đánh lu ng ðánh lu ng 10 cm 15 cm 20 cm 14,9 17,0 13,1 15,9 12,0 14,1 11,2 14,1 - Xác ñ nh th i v tr ng thích h p b o đ m đư c nhi t ñ c n thi t cho t ng lo i cây, nh t th i ñi m gieo tr ng v đơng xn b) Nh ng bi n pháp k thu t làm gi m nhi t ñ ñ t mùa hè - C i t o tính ch t v t lý c a ñ t thành ph n gi i, k t c u ñ t: ð làm gi m nhi t ñ ñ t mùa hè c n làm tăng nhi t dung ñ d n nhi t c a ñ t vùng ñ t cát ho c pha cát vùng ñ t b c màu, vùng ñ t cát ven bi n vào nh ng ngày th i ti t khơ nóng (gió Lào) nhi t ñ ñ t lên r t cao N u c i t o ñ t b ng cách cày sâu d n, tư i nư c phù sa ñ tăng hàm lư ng sét nhi t ñ ñ t s không tăng cao Trư ng ð i h c Nơng nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 48 - Che t đ t: Có th dùng rơm r , c khô, cành cây, ph m t ñ t ho c quanh g c ñ gi m b t lư ng b c x m t tr i chi u xu ng m t ñ t Làm giàn che vư n ươm v a có tác d ng che n ng cho l i v a h n ch ñư c y u t b t l i khác gió khơ nóng, mưa l n - Dùng th c v t che ph : Tr ng sinh trư ng nhanh, có tàn che l n keo d u (Leucaena sp.), mu ng hoa vàng (Crotalaria sp.), c t khí (Tephrosia candida)vv che ph m t đ t có tác d ng h n ch ñư c nhi t ñ cao mùa hè - Tư i nư c cho tr ng: ð t đư c tư i nư c có nhi t ñ cao s b c m nh Do trình b c l y nhi t t m t đ t, nh nhi t đ đ t s ñư c gi m ñi ð i v i lo i tr ng c n, vi c tư i nư c cung c p cho đ m, đáp ng nhu c u nư c đ u hồ thân nhi t c a - Các bi n pháp k thu t làm đ t thích h p có tác d ng làm gi m nhi t ñ c a ñ t: X i xáo k t h p bón phân h u làm cho ñ t tơi x p tăng ñ th m nư c c a ñ t h n ch kh tăng nhi t ñ c a m t ñ t San ph ng m t ru ng đ làm gi m di n tích ti p xúc c a m t ñ t v i b c x m t tr i tăng cư ng ph n x sóng ng n gi m ñư c ngu n lư ng h p thu CHÊ ð NHI T C A KHƠNG KHÍ 2.1 Q trình nóng lên l nh c a khơng khí Ngư i ta nh n th y r ng m t ñ t h p thu lư ng b c x m t tr i đư c chuy n hố thành nhi t làm cho nóng lên M t ph n nhi t lư ng c a m t ñ t s truy n vào l p đ t sâu, cịn ph n l n truy n cho l p khí quy n bên Tính trung bình b m t đ t truy n vào khơng khí 37% lư ng b c x mà h p thu ñư c Riêng b m t cát truy n cho khí quy n 43%, m t nư c 0,4% lư ng nhi t c a Q trình trao ñ i nhi t gi a m t ñ t khơng khí di n liên t c su t ngày ñêm Vào ban ngày m t ñ t nh n ñư c nhi u lư ng b c x m t tr i nên nhi t ñ tăng cao v y ng nhi t cho khí quy n Cịn vào ban đêm m t ñ t b c x m nh, cân b ng nhi t thư ng có giá tr âm M t ñ t m t nhi t d n d n có nhi t đ th p khí quy n, lúc khí quy n l i b c x ngư c cho S truy n nhi t t đ t cho khơng khí có th x y b ng phương th c khác nhau: a) Phương th c d n nhi t phân t D n nhi t phân t s truy n nhi t t nh ng phân t có nhi t đ cao sang nh ng phân t có nhi t đ th p Các ph n t ñ t nh n lư ng t b c x m t tr i nóng lên, khơng khí sát m t đ t h p thu nhi t t ñ t s nóng lên truy n nhi t cho ph n t khơng khí bên Do h s d n nhi t c a khơng khí r t nh ( λ = 0,00005), nên s truy n nhi t x y ch m ch có l p khơng khí m ng g n m t đ t đư c nóng lên Lư ng nhi t truy n theo hình th c đư c tính theo công th c: dt (10) Q1 = - λ dz Trong đó: dt/dz gradient nhi t đ c a l p khơng khí đư c d n nhi t phân t b) Phương th c truy n nhi t ñ i lưu ðây phương th c truy n nhi t nh q trình đ i lưu khơng khí Phương th c x y m t đ t b đ t nóng, khơng khí ti p giáp v í s nóng lên nhanh tr nên nh Trư ng ð i h c Nơng nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 49 b c lên cao Theo quy lu t t nhiên, không khí l p bên có nhi t đ th p hơn, có áp su t cao nên chuy n ñ ng ñi xu ng chi m ch c a kh i khơng khí nóng Q trình di n liên t c, kh i khơng khí m i ti p t c b đ t nóng l i b c lên cao C v y t o thành dịng khơng khí liên t c lên ñi xu ng theo phương th ng ñ ng Dịng đ i lưu có vai trị r t l n q trình trao đ i nhi t gi a m t đ t khí quy n theo chi u hư ng làm gi m nhi t ñ m t ñ t làm tăng nhi t ñ khơng khí Hi n tư ng đ i lưu nhi t thư ng di n m nh ñ t li n vào ban ngày b m t bi n vào ban ñêm c) Phương th c truy n nhi t lo n lưu Do ñ c ñi m b m t trái ñ t, vùng khác thư ng không gi ng v màu s c, đ a hình, l p ph th c v t , nên có nơi nh n đư c nhi u nhi t, có nơi nh n đư c nhi t Không khí ti p xúc v i m t ñ t nh n ñư c nhi t nơi nhi u, nơi d n t i chênh l ch v áp su t khơng khí gi a vùng Khơng khí s di chuy n t nơi có áp su t cao sang nơi có áp su t th p Nh nhi t đư c truy n theo dịng khơng khí theo phương n m ngang t nơi ñ n nơi khác Lo n lưu s chuy n ñ ng khơng có tr t t c a t ng kh i khơng khí nh riêng bi t Khi khơng khí chuy n đ ng b m t khơng b ng ph ng, ma sát s xu t hi n xoáy nh di chuy n theo nhi u hư ng khác gây s lo n lưu c a khơng khí Lo n lưu có ý nghĩa ñ c bi t l n s chuy n v n nhi t t đ t vào khơng khí Nh mà lư ng nhi t đư c truy n vào khơng khí hi u qu ñ ng ñ u ñ cao khác d) Phương th c truy n nhi t nh b c x nhi t Ban ngày, m t ñ t h p thu lư ng b c x m t tr i nóng lên Do có nhi t đ cao nên m t ñ t l i phát sinh b c x sóng dài truy n vào khí quy n ð dài bư c sóng b c x m t ñ t ph thu c vào nhi t ñ tuân theo ñ nh lu t Wien Bi u th c Wien có d ng : λmax = b/T (11) Trong ñó: b h ng s Wien, b = 2,886.10-3 mm.ñ Năng lư ng b c x nhi t t l thu n v i lũy th a b c c a nhi t ñ t ñ i (xem chương 1) = δ.σ.T4 (12) Trong đó: σ h ng s Stefan-Boltzmann, σ = 0,826.10-10 [cal/cm2/phút.ñ -4]; nhi t ñ c a v t (0K) Các l p khơng khí dư i th p h p thu b c x sóng dài ph n x sóng ng n t m t đ t vào ban ngày đ nóng lên, sau đ n lư t chúng l i phát x làm nóng l p lân c n, c v y s nóng lên s lan d n ñ n nh ng l p cao Trong th i kỳ l nh ñi c a m t đ t, dịng b c x ngh ch hư ng t nh ng l p không khí cao xu ng m t đ t b sung lư ng cho m t ñ t Quá trình thư ng x y m nh vào ban đêm q trình lo n lưu y u, nhi t đ khơng khí l p cao nóng l p dư i th p (ngh ch nhi t) e) Phương th c truy n nhi t nh ti m nhi t b c ð b c m t gam nư c c n cung c p kho ng 600 calo, ngư c l i, ngưng k t m t gam nư c s t a m t lư ng nhi t tương t Vì v y nư c b c t m t ñ t Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 50 ñư c ngưng k t l p cao b n thân chúng tham gia vào q trình truy n nhi t cho khí quy n Phương th c truy n nhi t ñư c g i truy n nhi t nh ti m nhi t b c Trong t t c phương th c truy n nhi t, phương th c ñ i lưu lo n lưu quan tr ng nh t Ngư i ta nh n th y r ng truy n nhi t ñ i lưu lo n lưu l n g p 125 l n truy n nhi t b ng b c x g p 500.000 l n b ng d n nhi t phân t Như v y, nh nh ng q trình trao đ i nhi t gi a m t đ t khí quy n làm cho nhi t đ m t đ t ln ln thay ñ i nh mà nhi t ñ khơng khí m t đ t đư c u hịa quy mơ tồn c u 2.2 S bi n thiên c a nhi t đ khơng khí a) Bi n thiên hàng ngày c a nhi t đ khơng khí S dao đ ng c a nhi t đ khơng khí v b n gi ng nh ng dao ñ ng nhi t ñ ñ t Theo ñ cao c a c t khơng khí, xa m t đ t nhi t ñ bi n thiên nh d n, th i ñi m x y c c ñ i c c ti u ch m d n Di n bi n hàng ngày c a nhi t đ khơng khí m t dao đ ng ñơn gi n v i m t c c ñ i x y lúc 13 – 14 gi m t c c ti u x y trư c m t tr i m c Biên ñ bi n thiên hàng ngày c a nhi t đ khơng khí ln nh biên đ hàng ngày c a nhi t ñ m t ñ t ph thu c vào m t s y u t sau ñây: - Ph thu c vào vĩ ñ ñ a lý: Biên ñ nhi t ñ gi m vĩ ñ tăng Biên ñ nhi t ñ l n nh t quan sát th y t i vĩ ñ c n nhi t ñ i (kho ng 20 – 25oC) t i sa m c, biên ñ nhi t ñ nh nh t quan sát th y t i vùng c c ñ i Trung bình biên đ nhi t đ ngày t i vùng n i chí n 10 - 12oC, vùng ơn đ i – 9oC, vùng c c ñ i – 4oC - Ph thu c vào mùa năm: T i vùng c c ñ i vào mùa đơng, bi n thiên hàng ngày m t h n, cịn vào mùa hè r t nh Ngư c l i, vào mùa xuân mùa thu bi n ñ i nhi t ñ vùng có biên đ l n nh t T i nh ng vĩ đ ơn đ i, biên đ nh nh t thư ng th y vào mùa đơng (2 – 4oC), l n nh t vào ñ u mùa hè (8-12oC) T i vĩ ñ nhi t ñ i, nhi t ñ bi n thiên hàng ngày r t năm - Ph thu c vào đ a hình: d ng đ a hình l i (đ i, núi) biên ñ bi n thiên hàng ngày nh , cịn đ a hình lõm (vùng trũng, thung lũng) biên ñ nhi t ñ hàng ngày cao Nguyên nhân đ a hình l i, b m t ti p giáp gi a đ t khơng khí nh , t i s trao đ i t c a l p khơng khí cao dư i th p l n Ban ngày, nh ng đám khơng khí m i, chưa đư c s y nóng đưa t i làm cho khơng khí mát m Cịn ban đêm khơng khí l nh n ng hơn, trư t theo sư n núi ch y xu ng cao, khơng khí nóng d n t i r i ñư c làm l nh nh p vào dòng ch y xu ng t o thành m t vịng khép kín Cịn đ a hình lõm, th p ban ngày khơng khí nóng lên nhanh m t đ t truy n nhi t t i Vì đ a hình trũng khu t nên khơng khí đư c thay đ i Ban đêm khơng khí l nh t sư n núi tràn xu ng, nhi t ñ gi m nhanh nên biên ñ nhi t ñ ngày ñêm r t cao - Ph thu c vào ñ c ñi m c a m t ñ m: m t ñ m thư ng m t ñ t, m t nư c, th c bì S khác v đ c tính c a m t đ m có nh hư ng nhi u ñ n biên ñ hàng ngày c a nhi t đ khơng khí Biên đ hàng ngày m t nư c nh ñ t li n m t ñ t h p thu nhi u nhi t m t nư c, n a m t nư c b ng ph ng, khơng có chư ng ng i v t, t c đ gió thư ng l n Biên ñ bi n thiên hàng ngày c a nhi t đ khơng khí đ t cát l n ñ t sét, ñ t s m màu ñ t ñã ñư c x i xáo l n ñ t màu nh t khơng đư c x i xáo Trên đ t có l p ph th c v t biên ñ nhi t đ c a khơng khí bao gi nh đ t khơng có l p ph th c v t - V trí tương đ i gi a bi n l c ñ a: Càng xa bi n, vào sâu ñ t li n biên đ nhi t đ ngày đêm tăng lên Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 51 B ng 3.8 Bi n thiên nhi t ñ ngày theo kho ng cách t b bi n Biên ñ nhi t ñ ngày c a tháng (oC) Kho ng cách t b bi n (km) Tháng I Tháng IV Tháng VII Tháng X 5,5 5,0 5,8 6,3 50 6,2 5,7 6,2 6,6 100 6,6 6,3 6,7 7,3 200 7,0 7,0 7,7 8,6 300 7,0 7,4 8,1 9,0 Ngu n: Vi n Khí tư ng th y văn (1990) - Ph thu c vào lư ng mây b u tr i: Trong nh ng ngày nhi u mây biên đ nhi t đ khơng khí nh so v i nh ng ngày quang mây Mây nhi u vào ban ngày s gi l i lư ng b c x ph n x c a m t ñ t nhi u hơn, vào ban đêm s gi l i phát x sóng dài c a m t ñ t, h n ch s m t nhi t - Ph thu c vào ñ cao so v i m c nư c bi n: ð cao tăng biên đ gi m th i gian x y c c ñ i, c c ti u ch m l i b) Di n bi n hàng năm c a nhi t đ khơng khí Trên l c đ a, hàng năm c c ñ i c a nhi t ñ khơng khí quan sát th y vào tháng b y, c c ti u vào tháng giêng Trên ñ i dương mi n duyên h i c a l c ñ a, c c ñ i x y vào tháng tám, c c ti u x y vào tháng hai, tháng ba Bi n thiên hàng năm c a nhi t đ khơng khí ph thu c vào nh ng y u t sau: - Vĩ ñ ñ a lý: Vĩ ñ ñ a lý tăng biên đ nhi t đ tăng vùng vĩ ñ cao chênh l ch cân b ng nhi t gi a mùa đơng mùa hè khác Chênh l ch ñ t tr s l n nh t vĩ ñ c c ñ i Tr s nh nh t c a biên ñ hàng năm quan sát th y t i vùng xích đ o, nơi lư ng nhi t b c x m t tr i quanh năm h u khơng thay đ i Trên trái đ t, có th phân bi t ki u bi n thiên nhi t ñ hàng năm sau ñây: * Ki u xích đ o: nhi t đ bi n thiên kép, m t năm có c c đ i vào d p xuân phân (21/3) thu phân (23/9), c c ti u vào d p h chí (22/6) đơng chí (22/12) Biên đ nhi t đ nh : l c ñ a t - 100C, m t bi n 10C, vùng duyên h i - 30C * Ki u nhi t ñ i: nhi t ñ bi n thiên ki u ñơn, m t năm có c c đ i xu t hi n vào sau ngày h chí (22/6) c c ti u xu t hi n sau ngày đơng chí (22/12) Biên đ nhi t đ l c ñ a t 10 - 200C, ñ i dương kho ng 50C * Ki u ơn đ i: tương t ki u nhi t ñ i giá tr c c tr thư ng ñ n mu n C c ñ i nhi t ñ thư ng x y vào tháng 7, c c ti u x y vào tháng l c ñ a ñ i dương, c c ñ i nhi t ñ quan sát th y vào ñ u tháng 8, c c ti u vào tháng Biên ñ nhi t đ cao c c ti u thư ng th p, l c ñ a 20 - 400C, ñ i dương 10 - 200C * Ki u c c ñ i c n c c đ i: hàng năm có m a đơng kéo dài -9 tháng, mùa hè mát m ng n Biên ñ nhi t ñ r t cao, ñ t li n biên ñ 65 -750C, vùng duyên h i biên ñ nhi t ñ 25 - 400C, ñ i dương 20 - 300C - ð c ñi m c a m t ñ m: Trên m t bi n, bi n thiên hàng năm c a nhi t ñ nh , xa b bi n vào sâu l c ñ a biên ñ tăng lên vùng c c ñ i, ñ t li n biên ñ nhi t ñ hàng năm lên t i 65oC, vùng b bi n vào kho ng 25 – 40oC Biên ñ hàng năm nh nh t quan sát th y xích đ o – 10oC ñ t li n 1-3oC vùng ven bi n Trư ng ð i h c Nông nghi p - Giáo trình Khí tư ng Nơng nghi p - 52 - ð cao so v i m c nư c bi n: ð cao tăng biên ñ gi m - Lư ng mây mưa: Mây mưa nhi u biên đ nhi t ñ nh so v i tr i quang mây mưa c) Bi n thiên c a nhi t đ khơng khí theo phương th ng đ ng S bi n thiên c a nhi t đ khơng khí theo đ cao đư c đ c trưng b ng gradien nhi t ñ th ng ñ ng, ký hi u γ Tr s c a gradien nhi t ñ th ng ñ ng ñư c bi u th b ng bi n thiên c a nhi t ñ ng v i 100 m ñ cao (l y v i d u âm), nghĩa là: t −t ∆t o γ= − c t = − (13) zc − z t 100 m Trong đó: tc nhi t ñ ng v i ñ cao zc, tt nhi t ñ ng v i ñ cao zt (tính theo kho ng cách hàng trăm mét đ cao t ng đ i lưu c a khí quy n) N u tc< tt t c nhi t ñ gi m theo ñ cao gradien nhi t ñ th ng ñ ng có giá tr dương ( γ >0) N u tc>tt nghĩa nhi t ñ s tăng theo đ cao gradien nhi t đ th ng đ ng có giá tr âm ( γ