Khí hậu và khí tượng đại cương

Khí tượng học là khoa học về khí quyển – vỏ không khí của Trái Đất. Do nghiên cứucác quá trình vật lý đặc trưng cho Trái Đất, nên khí tượng học thuộc khoa học vật lý. Khíhậu học là khoa học về khí hậu – tập hợp các điều kiện khí quyển đặc trưng cho một nơi nàođó và phụ thuộc vào hoàn cảnh địa lý của địa phương.Với ý nghĩa đó, khí hậu ảnh hưởngđến hoạt động kinh tế của con người như: nông nghiệp, sự phân bố địa lý của công nghiệp,giao thông đường bộ, đường thuỷ, hàng không.Khí hậu học thực chất là khoa học địa lý và môi trường. Những kiến thức trong lĩnh vựckhí hậu rất cần thiết cho việc đào tạo cán bộ địa lý và môi trường thuộc bất kỳ chuyên mônnào.Khí hậu học liên quan chặt chẽ với khí tượng học. Sự hiểu biết các quy luật khí hậu họcchỉ có thể dựa trên cơ sở các quá trình khí quyển. Vì vậy, khi phân tích nguyên nhân xuất hiệncủa các loại khí hậu và sự phân bố của chúng trên Trái Đất, khí hậu học xuất phát từ nhữngkhái niệm và quy luật của khí tượng học. Trong giáo trình này, chúng tôi cố gắng trình bày kết hợp chứ không riêng lẻ hai môn khíhậu học và khí tượng học. Nhiệm vụ đầu tiên là tìm hiểu nội dung và những phương phápnghiên cứu của hai môn khoa học này.

Khí hậu khí tượng đại cương Trần Công Minh NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2007 247 tr Từ khoá: khí hậu, khí tượng, khí quyển, thời tiết, khí hậu, khí tượng, không khí, khí quyển, trạng thái khí quyển, thành phần không khí khí quyển, Bức xạ khí quyển, bực xạ, cân nhiệt, nhiệt độ không khí, nhiệt độ khí quyển, nước khí quyển, tốc độ bốc hơi, độ ẩm nước, trường gió, trường áp, hệ thống khí áp, dao động khí áp Tài liệu Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên sử dụng cho mục đích học tập nghiên cứu cá nhân Nghiêm cấm hình thức chép, in ấn phục vụ mục đích khác không chấp thuận nhà xuất tác giả Chương KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG CỦA KHÍ HẬU VÀ KHÍ TƯỢNG HỌC .7 Khí tượng khí hậu học Khí Những tầng cao – cao không học Thời tiết Khí hậu 1.2 NHỮNG MỐI LIÊN QUAN CỦA KHÍ QUYỂN VỚI MẶT TRỜI VÀ MẶT ĐẤT .9 1.3 CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH KHÍ HẬU 10 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.4 1.4.1 1.4.2 Tuần hoàn nhiệt 10 Tuần hoàn ẩm 11 Hoàn lưu khí 11 Sự hình thành khí hậu 12 CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC, THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU TRONG KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC 12 Quan trắc thực nghiệm khí tượng học 12 Phương pháp phân tích thống kê phân tích toán lí 13 1.4.3 1.4.4 Ứng dụng đồ 13 Quan trắc khí tượng 14 Chương KHÔNG KHÍ VÀ KHÍ QUYỂN .15 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.4 2.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.7 THÀNH PHẦN KHÔNG KHÍ KHÍ QUYỂN Ở MẶT ĐẤT VÀ TRÊN CAO 15 Thành phần không khí khô mặt đất 15 Hơi nước không khí 16 Sự biến đổi thành phần không khí theo chiều cao 18 Sự phân bố ôzôn theo chiều cao 18 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA TRẠNG THÁI KHÍ QUYỂN 19 Phương trình trạng thái chất khí 19 Khí áp 19 Nhiệt độ không khí 21 Mật độ không khí 22 Phương trình tĩnh học khí 24 Ứng dụng công thức khí áp 27 Bậc khí áp 28 ĐỊNH LUẬT BIẾN ĐỔI ĐOẠN NHIỆT CỦA NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ 29 Sự biến đổi đoạn nhiệt khô nhiệt độ chuyển động thẳng đứng 30 Sự biến đổi đoạn nhiệt ẩm nhiệt độ 31 Quá trình đoạn nhiệt giả 33 Nhiệt độ vị 33 Sự phân bố thẳng đứng nhiệt độ 34 GIA TỐC ĐỐI LƯU 35 TRAO ĐỔI RỐI 36 CÁC TẦNG KHÍ QUYỂN 38 Tầng đối lưu 38 Tầng bình lưu tầng khí 39 Tầng ion 40 Tầng khí 41 CÁC KHỐI KHÍ VÀ FRONT 42 Chương BỨC XẠ KHÍ QUYỂN 43 3.1 3.2 ĐẤT 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 VỀ BỨC XẠ NÓI CHUNG 43 CÁC THÀNH PHẦN CÂN BẰNG NHIỆT VÀ CÂN BẰNG BỨC XẠ CỦA TRÁI 44 Thành phần phổ xạ mặt trời 45 Cường độ trực xạ mặt trời 46 Hằng số mặt trời thông lượng chung xạ mặt trời tới Trái Đất 46 Sự biến đổi xạ mặt trời khí mặt đất 48 Sự hấp thụ xạ mặt trời khí 48 Sự khuếch tán xạ mặt trời khí 51 NHỮNG HIỆN TƯỢNG LIÊN QUAN VỚI SỰ KHUẾCH TÁN BỨC XẠ 52 Sự biến đổi mầu bầu trời 52 Hoàng hôn bình minh 53 Sự biến đổi lớn nhiệt độ không khí 54 Tầm nhìn xa 54 3.4 ĐỊNH LUẬT GIẢM YẾU BỨC XẠ VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CHO ĐỘ VẨN ĐỤC CỦA KHÍ QUYỂN 54 3.4.1 3.4.2 3.5 3.5.1 Định luật giảm yếu xạ 55 Hệ số vẩn đục 57 TỔNG XẠ VÀ BỨC XẠ HẤP THỤ 57 Tổng xạ 57 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7 3.6 Sự phản hồi xạ mặt trời – Albêdo mặt đất 58 Sự phát xạ mặt đất 59 Bức xạ nghịch 59 Bức xạ hữu hiệu 60 Phương trình cân xạ 60 Sự phát xạ từ Trái Đất không gian vũ trụ 61 PHÂN BỐ BỨC XẠ MẶT TRỜI 61 3.6.1 Sự phân bố xạ mặt trời giới hạn khí 61 3.6.2 Phân bố theo đới xạ mặt trời mặt đất 63 3.6.3 Phân bố địa lý tổng xạ 64 Chương CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA KHÍ QUYỂN 70 4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.4 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.6 4.6.1 4.6.2 4.7 NHỮNG NGUYÊN NHÂN BIẾN ĐỔI CỦA NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ 70 CÂN BẰNG NHIỆT CỦA MẶT ĐẤT 71 CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA THỔ NHƯỠNG VÀ VÙNG CHỨA NƯỚC 74 Sự khác biệt chế độ nhiệt thổ nhưỡng vùng chứa nước 74 Biến trình ngày năm nhiệt độ mặt thổ nhưỡng 75 Ảnh hưởng lớp phủ thực vật lớp tuyết phủ đến nhiệt độ bề mặt thổ nhưỡng 77 Sự truyền nhiệt vào sâu thổ nhưỡng 77 Biến trình ngày năm nhiệt độ mặt vùng chứa nước lớp nước 79 BIẾN TRÌNH NGÀY CỦA NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ GẦN MẶT ĐẤT 79 SỰ BIẾN ĐỔI THEO THỜI GIAN CỦA NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ 81 Sự biến đổi biên độ ngày nhiệt độ theo chiều cao 81 Những biến đổi chu kỳ nhiệt độ không khí 81 Sương giá 83 Biên độ năm nhiệt độ không khí 84 TÍNH LỤC ĐỊA CỦA KHÍ HẬU 85 Biên độ năm nhiệt độ tính lục địa khí hậu 85 Những hệ số tính lục địa 86 BIẾN TRÌNH NĂM CỦA NHIỆT ĐỘ KHÔNG KHÍ 87 4.7.1 Các loại biến trình năm nhiệt độ không khí đới khí hậu 87 4.7.2 Biến thiên nhiệt độ trung bình tháng 90 4.7.3 Những nhiễu động biến trình năm nhiệt độ không khí 90 4.7.4 Phân bố địa lý nhiệt độ không khí gần mặt đất 91 Chương NƯỚC TRONG KHÍ QUYỂN 95 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.3 5.3.1 5.3.2 5.4 5.4.1 5.4.2 Bốc bão hoà 95 Quá trình bốc 95 Tốc độ bốc 97 Phân bố địa lý bốc bốc khả 98 Độ ẩm không khí 99 Những đặc trưng độ ẩm (7 đặc trưng) 99 Biến trình ngày năm sức trương nước 102 Biến trình ngày năm độ ẩm tương đối 103 Sự phân bố địa lý độ ẩm không khí 103 Sự biến đổi độ ẩm theo chiều cao 106 Ngưng kết khí 107 Quá trình ngưng kết 108 Hạt nhân ngưng kết 108 Mây 109 Sự hình thành phát triển mây 109 Cấu trúc vĩ mô độ nước mây 110 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6 5.4.7 5.4.8 5.4.9 5.4.10 5.4.11 5.4.12 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.7 5.8 5.9 5.9.1 5.9.2 5.10 5.11 5.12 Bảng phân loại mây quốc tế 111 Mô tả loại mây 112 Các tượng quang học mây 115 Mây đối lưu (mây tích) 118 Mây dạng sóng 120 Mây chuyển động trượt mặt front 121 Lượng mây – Biến trình ngày năm lượng mây 124 Phân bố địa lý mây 125 Thời gian nắng 126 Khói – Sương mù – Mù khói 128 Giáng thủy 133 Khái niệm chung giáng thuỷ 133 Các dạng giáng thủy 133 Sự hình thành giáng thuỷ 134 Điện trường mây, giáng thuỷ tượng liên quan 136 Điện trường mây giáng thuỷ 136 Dông 136 Sấm chớp 137 Các thuỷ tượng mặt đất 138 Những đặc trưng giáng thuỷ 140 Biến trình ngày năm giáng thuỷ 141 Biến trình ngày giáng thuỷ 141 Biến trình năm giáng thuỷ 142 Sự phân bố địa lý giáng thuỷ 145 Cân nước Trái Đất 149 Tuần hoàn nội tuần hoàn ngoại độ ẩm 150 Chương TRƯỜNG GIÓ VÀ TRƯỜNG ÁP 152 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 TRƯỜNG ÁP 152 Trường áp hệ thống khí áp 152 Bản đồ hình khí áp cao 153 Sự biến đối theo chiều cao trường khí áp xoáy thuận xoáy nghịch 155 Gradien khí áp ngang 156 Dao động khí áp 157 TRƯỜNG GIÓ 159 Tốc độ gió 159 Hướng gió 160 Đường dòng 161 Sự biến đổi tốc độ gió hướng gió chuyển động rối địa hình 163 GIÓ ĐỊA CHUYỂN 164 GIÓ GRADIEN 165 GIÓ NHIỆT 167 LỰC MA SÁT 168 ĐỊNH LUẬT KHÍ ÁP CỦA GIÓ 170 FRONT TRONG KHÍ QUYỂN 171 Chương HOÀN LƯU KHÍ QUYỂN .176 7.1 7.1.1 7.1.2 7.2 7.2.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN 176 Đới khí áp đới gió mặt đất 176 Đới khí áp đới gió cao 177 NHỮNG TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG VÀ FRONT KHÍ QUYỂN 178 Những trung tâm hoạt động 178 7.2.2 7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.4 7.5 7.5.1 7.5.2 7.6 7.6.1 7.6.2 7.7 7.8 7.8.1 7.8.2 7.8.3 7.8.4 7.9 7.10 Các front khí hậu học 181 HOÀN LƯU Ở MIỀN NGOẠI NHIỆT ĐỚI 183 Hoạt động xoáy thuận ngoại nhiệt đới 183 Cấu tạo hệ thống thời tiết xoáy thuận front 187 Xoáy nghịch front 189 TÍN PHONG 190 GIÓ MÙA 190 Gió mùa mùa đông 192 Gió mùa mùa hè 196 DẢI HỘI TỤ NHIỆT ĐỚI 197 Định nghĩa, cấu trúc 198 Sự dịch chuyển dải hội tụ nhiệt đới 200 SÓNG ĐÔNG 201 ÁP THẤP NHIỆT ĐỚI VÀ BÃO 202 Khái niệm chung phân loại áp thấp bão 202 Những điều kiện hình thành bão 205 Quỹ đạo bão 205 Hoạt động bão Việt Nam Biển Đông 206 EL NINO VÀ LA NINA 207 GIÓ ĐỊA PHƯƠNG 210 7.10.1 Gió đất – biển 211 7.10.2 Gió núi – thung lũng 212 7.10.3 Phơn 213 Chương KHÍ HẬU VÀ PHÂN VÙNG KHÍ HẬU TRÁI ĐẤT 216 8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 SỰ HÌNH THÀNH KHÍ HẬU 216 Những trình hình thành khí hậu 216 Những nhân tố địa lý khí hậu 217 Hoạt động người 220 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI VÀ PHÂN VÙNG KHÍ HẬU 221 Các phương pháp phân loại khí hậu 221 Phương pháp phân loại khí hậu Côpen 221 Phương pháp phân vùng khí hậu Alisôp.B.P 224 CÁC ĐỚI VÀ CÁC VÙNG KHÍ HẬU TRÊN TRÁI ĐẤT 225 Khí hậu miền nhiệt đới 226 Khí hậu cận nhiệt 230 Khí hậu miền ôn đới 233 Khí hậu miền cực 238 8.4 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA KHÍ HẬU VÀ SƠ ĐỒ PHÂN VÙNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 242 8.4.1 Đặc điểm khí hậu 242 8.4.2 Sơ đồ phân vùng khí hậu 243 Chương BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU .249 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ ĐỊA CHẤT ĐÃ QUA 249 NGUYÊN NHÂN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU CỦA THỜI KỲ ĐỊA CHẤT 251 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA KHÍ HẬU TRONG THỜI KỲ LỊCH SỬ 252 SỰ NÓNG LÊN HIỆN ĐẠI 253 NGUYÊN NHÂN CỦA CÁC DAO ĐỘNG HIỆN NAY CỦA KHÍ HẬU 254 VỀ KHẢ NĂNG CẢI TẠO KHÍ HẬU 255 Chương KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHÍ TƯỢNG VÀ KHÍ HẬU HỌC 1.1 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG CỦA KHÍ HẬU VÀ KHÍ TƯỢNG HỌC 1.1.1 Khí tượng khí hậu học Khí tượng học khoa học khí – vỏ không khí Trái Đất Do nghiên cứu trình vật lý đặc trưng cho Trái Đất, nên khí tượng học thuộc khoa học vật lý Khí hậu học khoa học khí hậu – tập hợp điều kiện khí đặc trưng cho nơi phụ thuộc vào hoàn cảnh địa lý địa phương.Với ý nghĩa đó, khí hậu ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế người như: nông nghiệp, phân bố địa lý công nghiệp, giao thông đường bộ, đường thuỷ, hàng không Khí hậu học thực chất khoa học địa lý môi trường Những kiến thức lĩnh vực khí hậu cần thiết cho việc đào tạo cán địa lý môi trường thuộc chuyên môn Khí hậu học liên quan chặt chẽ với khí tượng học Sự hiểu biết quy luật khí hậu học dựa sở trình khí Vì vậy, phân tích nguyên nhân xuất loại khí hậu phân bố chúng Trái Đất, khí hậu học xuất phát từ khái niệm quy luật khí tượng học Trong giáo trình này, cố gắng trình bày kết hợp không riêng lẻ hai môn khí hậu học khí tượng học Nhiệm vụ tìm hiểu nội dung phương pháp nghiên cứu hai môn khoa học 1.1.2 Khí Bề mặt Trái Đất bao phủ lớp – không khí – khí quyển, tham gia vào chuyển động quay Trái Đất Đời sống chủ yếu diễn phần khí Không khí khác với nước nén được, mật độ giảm theo chiều cao khí hẳn, ranh giới rõ rệt Một nửa khí tập trung tầng 5km, ba phần tư tầng 10km, chín phần mười tầng 20km Không khí lên cao loãng, song phát độ cao lớn Hiện tượng cực quang chứng tỏ tồn khí độ cao 1000 km hay Vệ tinh bay độ cao vài nghìn km nằm khí quyển, không khí loãng Căn vào tài liệu quan trắc từ vệ tinh ta kết luận khí lan tới độ cao 20 nghìn km với mật độ giảm dần Chỉ tên lửa vũ trụ số vệ tinh nhân tạo với quĩ đạo bay rộng bay xuyên qua khí vào khoảng không gian hành tinh 1.1.3 Những tầng cao – cao không học Những trình khí xảy sát mặt đất tầng 10 – 20 km, đặc biệt quan trọng thực tiễn nghiên cứu nhiều Những trình trình bày giáo trình Những tầng cao khí cách xa mặt đất hàng trăm nghìn km thời gian gần tiến hành nghiên cứu ngày mạnh mẽ có kết hơn, nhờ có tên lửa vệ tinh vật lý địa cầu Khi khí hấp thụ xạ cực tím xạ hạt mặt trời, tầng cao xẩy phản ứng quang hoá phân tích phân tử thành nguyên tử tích điện Vì vậy, tầng không khí nói bị ion hoá mạnh có tính dẫn điện lớn Ở thường quan sát thấy tượng cực quang phát sáng liên tục không khí tạo nên ánh sáng ban đêm bầu trời, thường xảy trình vi vật lý phức tạp liên quan tới phát xạ vũ trụ Phương pháp nghiên cứu trình đặc biệt, thân việc nghiên cứu liên quan với việc nghiên cứu khí gần mặt đất tầng không khí thấp, có liên quan mật thiết với việc nghiên cứu từ trường Trái Đất Vì vậy, gần người ta qui định chia học thuyết trình vật lý xảy tầng cao khí thành môn khoa học lấy tên cao không học Trong giáo trình số vấn đề thuộc cao không học trình bày với mức hạn chế 1.1.4 Thời tiết Trong khí thường xuyên xảy trình vật lí, trình không ngừng làm biến đổi trạng thái Trạng thái khí gần mặt đất tầng thấp (thường môi trường hoạt động hàng không) gọi thời tiết Những đặc trưng thời tiết như: nhiệt độ không khí, khí áp, độ ẩm, lượng mây, giáng thuỷ, gió tượng dông, bão, sương mù, gió tây khô nóng gọi yếu tố khí tượng Những biến đổi thời tiết gần mặt đất có ý nghĩa lớn nông nghiệp lĩnh vực kinh tế khác người Thời tiết tầng khí cao ảnh hưởng đến hoạt động hàng không Cần lưu ý trình khí độ cao khác có liên quan với Vì vậy, để nghiên cứu thời tiết gần mặt đất cách toàn diện ta cần nghiên cứu tầng khí cao Trạng thái khí tầng cao đối tượng cao không học 1.1.5 Khí hậu Ở nơi Trái Đất, năm khác nhau, thời tiết diễn khác nhau, song khác biệt thời tiết hàng ngày, hàng tháng, hàng năm địa phương, ta phân biệt loại khí hậu hoàn toàn xác định Ngay từ đầu nói, khí hậu tập hợp điều kiện khí đặc trưng cho địa phương phụ thuộc hoàn toàn vào hoàn cảnh địa lí địa phương Hoàn cảnh địa lí vị trí địa phương tức vĩ độ, kinh độ độ cao mực biển mà đặc điểm mặt đất, địa hình, lớp phủ thổ nhưỡng, lớp phủ thực vật v.v Những điều kiện khí nhiều biến thiên trình năm: từ mùa đông sang mùa hè từ mùa hè sang mùa đông Tập hợp điều kiện khí nhiều biến đổi từ năm sang năm khác Những biến đổi có đặc tính dao động lân cận giá trị trung bình nhiều năm Như khí hậu có đặc tính ổn định Cũng vậy, khí hậu đặc trưng địa lí tự nhiên địa phương, thành phần cảnh quan địa lí Mặt khác, trình khí trạng thái mặt đất (kể đại dương giới ) có mối liên quan chặt chẽ nên khí hậu liên quan với đặc điểm địa lí thành phần cảnh quan địa lí khác 1.2 NHỮNG MỐI LIÊN QUAN CỦA KHÍ QUYỂN VỚI MẶT TRỜI VÀ MẶT ĐẤT Những trình khí chịu ảnh hưởng vũ trụ phía từ mặt đất, từ phía Nguồn lượng chủ yếu trình khí xạ mặt trời Bức xạ truyền tới Trái Đất qua không gian vũ trụ Chính xạ mặt trời biến thành nhiệt khí mặt đất, thành lượng chuyển động thành lượng khác Những tia mặt trời đốt nóng mặt đất nhiều đốt nóng không khí, sau mặt đất khí xảy trình trao đổi nhiệt trao đổi nước cách mạnh mẽ Cấu trúc hình dạng mặt đất có ảnh hưởng đến chuyển động không khí Những tính chất quang học trạng thái điện khí mức độ định chịu ảnh hưởng mặt đất (hiện tượng đốt nóng, nhiễm bụi) Sự tồn khí nhân tố quan trọng trình vật lí xảy mặt đất (trong thổ nhưỡng) lớp vùng chứa nước (chẳng hạn tượng xói mòn gió, dòng biển sóng biển gió, hình thành tan lớp tuyết phủ nhiều tượng khác) sống Trái Đất Trong thành phần xạ mặt trời có xạ cực tím với lượng không lớn song gây nên tác động quang hoá mạnh mẽ tầng cao khí Bức xạ hạt mặt trời, tức dòng hạt mang điện, phóng từ mặt trời ảnh hưởng lớn đến tầng cao khí Bức xạ cực tím xạ hạt biến đổi đáng kể theo thời gian phụ thuộc vào hoạt động mặt trời, tức phụ thuộc vào trình vật lí Mặt Trời 10 Những trình liên quan với biến đổi lượng vết đen mặt trời Do đó, trạng thái tầng cao khí quyển, lượng ozon, tính ion hoá, độ dẫn điện, biến đổi Những biến đổi lại ảnh hưởng đến trạng thái tầng khí nằm dưới, tức ảnh hưởng đến thời tiết khí hậu 1.3 CÁC NHÂN TỐ HÌNH THÀNH KHÍ HẬU 1.3.1 Tuần hoàn nhiệt Khí hậu xác định vòng tuần hoàn tuần hoàn nhiệt, tuần hoàn ẩm hoàn lưu khí gọi trình hình thành khí hậu Thực chất tuần hoàn nhiệt tạo nên chế độ nhiệt khí sau: Khí quyển, hấp thụ phần tia mặt trời xuyên qua biến chúng thành nhiệt, phần khuếch tán làm biến đổi thành phần quang phổ chúng Nhiệt độ không khí thường gây cảm giác nóng hay lạnh có tầm quan trọng lớn đời sống Trái Đất nói chung đời sống hoạt động kinh tế người nói riêng Sự biến đổi nhiệt độ không khí trình ngày trình năm phụ thuộc vào quay Trái Đất biến thiên thông lượng xạ mặt trời, liên quan với chuyển động quay Song nhiệt độ không khí biến đổi không điều hoà, chu kì không khí chuyển động không ngừng từ nơi đến nơi khác Trái Đất Sự phân bố nhiệt độ không khí Trái Đất phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện chung theo đới thông lượng xạ mặt trời, phụ thuộc vào phân bố lục địa biển (vì biển lục địa hấp thụ xạ đốt nóng khác nhau) Và cuối cùng, phụ thuộc vào dòng khí thịnh hành đem không khí từ khu vực đến khu vực khác Trái Đất Hình 1.1 Chu trình nhiệt ẩm cân nước Tuy nhiên, nhiệt độ không khí nước xác định động trung bình (tốc độ trung bình) tất phân tử khí nước Nhiệt độ cho biết trạng thái “nóng” hay “lạnh” vật, nhiệt độ không cho ta biết nội vật có (bao gồm động năng) Với nhiệt độ, vật có khối lượng lớn có lượng lớn 11 Trong khí đại dương, nhiệt dạng lượng vận chuyển trình truyền nhiệt phân tử truyền nhiệt rối trình đối lưu Do nước có nhiệt dung lớn đất lần không khí lần nên khối nước biển chậm bị đốt nóng làm lạnh biến đổi nhiệt độ nhỏ so với đất liền có khả tích luỹ lượng nhiều đất không khí Chính vậy, biển có tác động lớn đến thời tiết khí hậu Trên hình 1.1 sơ đồ mô tả thành phần tuần hoàn nước 1.3.2 Tuần hoàn ẩm Ngoài tuần hoàn nhiệt, khí mặt đất thường xuyên diễn tuần hoàn nước hay tuần hoàn ẩm Nước từ bề mặt đại dương vùng chứa nước, từ thổ nhưỡng ẩm thực vật bốc vào khí Quá trình thổ nhưỡng lớp nước cung cấp lượng nhiệt lớn Hơi nước – nước trạng thái hơi, thành phần quan trọng không khí khí Trong điều kiện khí nước biến đổi ngược lại, ngưng kết, tụ lại, kết mây sương mù xuất Do trình ngưng tụ, lượng ẩn nhiệt lớn toả khí quyển, với điều kiện định, nước rơi xuống từ mây Trở mặt đất, tính chung cho toàn Trái Đất, lượng giáng thuỷ cân với lượng bốc Lượng giáng thuỷ phân bố theo mùa có ảnh hưởng đến lớp thổ nhưỡng việc trồng Điều kiện dòng chảy, chế độ sông, mực nước hồ tượng thuỷ văn khác phụ thuộc vào phân bố biến thiên lượng giáng thuỷ 1.3.3 Hoàn lưu khí Sự phân bố nhiệt không khí dẫn tới phân bố không khí áp Chuyển động không khí hay dòng khí lại phụ thuộc vào phân bố khí áp Đặc tính chuyển động không khí tương ứng với mặt đất chịu ảnh hưởng lớn điều kiện chuyển động xảy Trái Đất quay Ở tầng khí quyển, chuyển động không khí chịu ảnh hưởng ma sát Chuyển động không khí tương ứng với mặt đất gọi gió Toàn hệ thống dòng khí quy mô lớn Trái Đất hoàn lưu chung khí Chuyển động xoáy cỡ lớn xoáy thuận xoáy nghịch thường xuyên xuất khí quyển, làm cho hệ thống hoàn lưu trở nên phức tạp Những biến đổi thời tiết có liên quan với di chuyển không khí hoàn lưu chung khí quyển, khối khí di chuyển từ khu vực sang khu vực khác mang theo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, lượng mây yếu tố khác Ngoài hoàn lưu chung, khí có hoàn lưu địa phương quy mô nhỏ nhiều gió đất – gió biển (brizơ), gió núi – thung lũng loại gió khác Các xoáy mạnh cỡ nhỏ lốc, vòi rồng thường xuất Gió gây sóng mặt nước, dòng chảy đại dương tượng băng trôi Gió nhân tố quan trọng trình xói mòn tạo thành địa hình 242 8.4 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA KHÍ HẬU VÀ SƠ ĐỒ PHÂN VÙNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 8.4.1 Đặc điểm khí hậu Việt Nam nằm sâu miền nhiệt đới từ vĩ tuyến 23o22’N đến 8o22’N (nếu tính đến đảo cực nam quần đảo Trường Sa vĩ độ nam lãnh thổ nước ta khoảng 6o) Độ cao mặt trời lớn biến đổi năm quy định lượng xạ lớn nhiệt độ cao Mặt khác, lãnh thổ Việt Nam trải dài 15o vĩ 3/4 diện tích Việt Nam đồi núi chi phối mạnh chế độ gió mùa nên chế độ nhiệt ẩm có phân hoá mạnh theo mùa Khí hậu Việt Nam khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với mùa đông lạnh mưa miền Bắc, mùa mưa mùa khô Tây Nguyên Nam Bộ, mùa mưa lùi mùa đông tỉnh giáp biển miền Trung Những đặc điểm khí hậu thể rõ trường nhiệt ẩm, kết vị trí địa lý, tương tác chế độ gió mùa với địa hình phức tạp biến động theo thời gian chế độ gió mùa không ổn định Mùa hè thịnh hành khối khí xích đạo nóng ẩm từ Ấn Độ Dương vịnh Bengal với độ dày lớn (có tới 5km thời kỳ gió mùa tích cực) tạo nhiệt mùa hè cao đồng nước mùa mưa cho Nam Bộ Tây Nguyên miền Bắc Việt Nam Tuy nhiên, nguyên nhân gây mưa ba khu vực lại không giống Nếu Tây Nguyên Nam Bộ mưa dòng thăng quy mô synôp phía nam rãnh gió mùa miền Bắc mưa hoạt động gió mùa tây nam hội tụ gió mùa với tín phong dải hội tụ nhiệt đới hoạt động bão Ở tỉnh giáp biển miền Trung (từ nam Thanh Hoá đến Ninh Thuận) áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương cuối mùa đông dịch chuyển phía nam nên hoạt động dải hội tụ nhiệt đới bão rìa phía nam áp cao khoảng cuối tháng đầu tháng 9, mùa mưa bắt đầu kéo dài đến tháng 12, tháng năm sau Ở Nam Trung Bộ mưa cực đại vào tháng 10, chậm Bắc Trung Bộ tháng Mùa đông không khí cực đới lạnh khô di chuyển từ phía nam Trung Quốc với áp cao Sibêri, đồng thời gió phân kỳ từ tâm áp cao thổi phía Việt Nam theo hướng đông bắc (nên gọi gió mùa đông bắc) gây nên đợt lạnh, có mạnh làm nhiệt độ không khí miền núi cao miền đông bắc có năm hạ xuống thấp (như năm 2002 nhiệt độ giảm 0oC, cho tuyết Lạng Sơn) Phía trước không khí lạnh thường có front lạnh với hệ thống mây chủ yếu mây tằng cho mưa vừa mưa nhỏ, trừ đầu cuối mùa đông không khí lạnh đột ngột khối khí trước front lạnh nóng ẩm hình thành dải mây vũ tích trước front lạnh cho mưa rào dông Gió mùa đông bắc đem lại lượng mưa nhỏ cho tỉnh Bắc Bộ đến bắc Thanh Hoá hoạt động không khí lạnh có kết hợp với hoạt động dải hội tụ nhiệt đới bão gây nên đợt mưa lớn kéo dài gây lụt lội nặng tỉnh Bắc Trung Bộ Giữa đợt xâm nhập lạnh đợt ngừng gió mùa đông bắc, áp cao cận nhiệt Tây Thái Bình Dương dịch chuyển phía tây đưa không khí nhiệt đới biển theo tín phong đông nam xâm nhập vào miền Bắc tạo thời tiết nắng ấm thời tiết mùa hè Do khối không khí cực đới biến tính tới miền Bắc Việt 243 Nam có độ dày 1.5km tiếp tục biến tính khô di chuyển xuống phía nam bị dãy núi đâm ngang biển ngăn chặn nên gây tác động làm hạ nhiệt độ, tăng lượng mây, giảm xạ phía bắc dãy Bạch Mã Phía nam vĩ tuyến khối khí cực đới gần biến tính tuyệt đối Đối với khí hậu Việt Nam chế độ nhiệt ẩm đóng vai trò quan trọng hàng đầu Tuy nhiên, nhiệt độ nói chung cao, trừ khu vực núi cao 1000m, tổng nhiệt độ năm 7.500oC có nơi Bình Thuận đạt tới 10.000oC, bảo đảm nhiệt thuận lợi cho phát triển trồng lúa tới – vụ năm Chính vậy, yếu tố mưa trở thành yếu tố định Đối với phân vùng tự nhiên quy hoạch kinh tế, nông nghiệp lượng mưa phân bố mưa năm trở thành tiêu khí hậu quan trọng Chế độ mưa kết tương tác chế độ gió mùa địa hình đồi núi phức tạp chiếm 3/4 diện tích nước ta Hậu mùa mưa khác biệt miền Phân bố lượng mưa năm không đồng Lượng mưa trung bình năm cho toàn lãnh thổ khoảng 1500mm, lớn (3200mm) Bắc Quang, nhỏ (dưới 800mm) Tuy Phong, Bình Thuận (nhỏ 800mm) Do chế độ gió mùa biến động mạnh từ năm qua năm khác, hoạt động bão (tính trung bình lượng mưa bão năm chiếm tới 30% lượng mưa năm), năm nhiều bão gây lụt lội, năm bão lại hạn hán Sự biến động lớn Bắc Trung Bộ, nơi chịu ảnh hưởng lớn bão Có năm lượng mưa Huế 1000mm, có năm tới 4000mm Vì vậy, cần thận trọng sử dụng lượng mưa trung bình quy hoạch kinh tế độ ổn định không lớn đại lượng 8.4.2 Sơ đồ phân vùng khí hậu Trên sở tác động khác biệt gió mùa đông bắc thể phân hoá không gian đặc trưng xạ, nhiệt mưa Nguyễn Trọng Hiệu (Atlas Khí tượng Thuỷ văn Việt Nam, 1994) phân hai miền khí hậu: miền khí hậu phía Bắc gồm tiểu vùng (ký hiệu B1, B2, B3, B4) (Hình 8.3) miền khí hậu phía Nam gồm tiểu vùng (ký hiệu N1, N2, N3) Các miền tiểu vùng khí hậu hình 8.3 vẽ lồng đồ phân bố lượng mưa năm, đặc trưng khí hậu có ý nghĩa thực tiễn đặc trưng khí hậu dùng phân vùng khí hậu (Hình 8.3) Chỉ tiêu phân miền khí hậu dựa giá trị biên độ năm nhiệt độ, tổng xạ số nắng năm Chỉ tiêu phân vùng khí hậu mùa mưa ba tháng mưa cực đại liệt kê hai bảng đây: Chỉ tiêu phân miền khí hậu Miền khí hậu o Biên độ năm nhiệt độ không khí ( C) Bắc Bộ Nam Bộ =>9