BÀI GIẢNG KHÍ TƯỢNG HÀNG HẢI. NGUYỄN MẠNH HÙNG

1.2.Hơi nước trong khí quyển.Điều này xảy ra khi bề mặt vật đó có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ điểm sương của không khí.. Việc xác định chính xác nhiệt độ điểm sương của không khí sẽ xác đ

BÀI GIẢNG.

GV NGUYỄN MẠNH HÙNG.

4.1.Mục tiêu.

4.2.Chọn tuyến.

5.1.Meteology for seafares.

5.2.Admiralty manual of navigation (BR 45)

5.3.American Practical Navigator – NATHANIEL BOWDITCH

5.4.Practical navigation for 2nd mate

-A.FROST, B.Sc., MASTER MARINER, M.R.I.N 5.5.Cornell blue book of questions and

answers for third mates – W.A MacEWEN,

MASTER MARINER

5.6 Sổ tay hướng dẫn nghiệp vụ hàng hải –

TIẾU VĂN KINH.

1.1.1.Đặc điểm:

-Khí quyển là hỗn hợp khí bao quanh trái đất và

được trái đất giữ lại bởi lực hấp dẫn

-Mật độ khí quyển giảm dần theo độ cao tính từ

mặt đất

1.1.2.Phân bố khí quyển theo chiều thẳng đứng: 1.Tầng đối lưu(Troposphere):0-18km, không khí chuyển động đối lưu và hỗn loạn ,nơi diễn ra

các hoạt động thời tiết, nhiệt độ hạ theo độ cao,

cỡ 6-7˚C trên 1 km độ cao

áp suất không khí ở tầng đối lưu cũng giảm

mạnh theo độ cao, ở độ cao 5 km áp suất còn ½,

ở độ cao 10 km là ¼ so với mặt đất.

.2.Tầng bình lưu(Stratosphere): 18-35km, không

khí không chuyển động theo chiều thẳng đứng

mà chuyển động theo chiều ngang

.3.Tầng trung gian(Mesosphere):35-85km, Chuyển động đối lưu của không khí diễn ra mạnh, nhiệt

độ giảm khi chiều cao tăng.

.4.Tầng nhiệt(Thermosphere):85-800km, nhiệt độ của khí quyển rất cao ,

không khí ở trạng thái điện ly cao, mật độion dày đặc, có thể phản xạ sóng điện từ .5.Tầng ngoài cùng :lớn hơn 800km, không

có ranh giới rõ rệt với bên ngoài không

gian, lực hấp dẫn của trái đất yếu, các

chất điểm của không khí thoát vào khônggian, không truyền sóng âm

.2.Trao đổi nhiệt.

Trao đổi nhiệt là hình thức truyền nhiệt

từ vật này sang vật khác và ngược lại chođến khi nhiệt độ hai hoặc nhiều vật thamgia quá trình trao đổi nhiệt cân bằng về

nhiệt độ.Trao đổi nhiệt được tồn tại dưới

ba hình thức: dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ.

Dẫn nhiệt là sự chuyển dịch nhiệt năng

giữa các nguyên tử hay phân tử của mộtvật hoặc giữa các vật khi chúng tiếp xúcvới nhau

Trao đổi nhiệt đối lưu:Là quá trình trao

đổi nhiệt được thực hiện nhờ sự chuyểnđộng của chất lỏng hay chất khí giữa cácvùng có nhiệt độ khác nhau

Trao đổi nhiệt bức xạ.

1.1.4 Hiệu ứng nhà kính khí quyển.

.1.Các tia bức xạ sóng ngắn của mặt trời xuyên qua bầu khí quyển đến mặt đất và được phản

xạ trở lại thành các bức xạ nhiệt sóng dài

Một số phân tử trong bầu khí quyển , trong đó trước hết là điôxít cacbon và hơi nước , có thể hấp thụ những bức xạ nhiệt này và thông qua

đó giữ hơi ấm lại trong bầu khí quyển.

.2 Nghị định thư Kyoto là một nghị định liên

quan đến Chương trình khung về vấn đề biến đổi khí hậu (Framework Convention on

Climate Change) mang tầm quốc tế của Liên hiệp quốc với mục tiêu cắt giảm lượng khí

thải gây hiệu ứng nhà kính

1.2.1.Định nghĩa:

Độ ẩm là đại lượng vật lý biểu thị hàm

lượng hơi nước trong không khí

1.2.2.Thuật ngữ:

.1.Độ ẩm tuyệt đối : là lượng hơi nước

chứa trong một đơn vị thể tích không khí Đơn vị thường dùng là g/m3

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

.2.Độ ẩm tương đối : là tỉ số giữa lượng

hơi nước thực tế có trong khí quyển với

lượng hơi nước bảo hòa ở cùng nhiệt độ Đơn vị tính là %

Độ ẩm tương đối có thể thay đổi, ngay cảkhi lượng hơi nước trong khí quyển giữ

nguyên, điều này xảy ra do nhiệt độ khôngkhí thay đổi

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

.3.Điểm sương là nhiệt độ mà tại đó sự

ngưng tụ của hơi nước bắt đầu xảy ra

Nếu nhiệt độ điểm sương cao hơn điểm

đông lạnh, thì hơi nước sẽ ngưng tụ dướidạng hạt nước, còn nếu ngược lại sẽ tạothành tinh thể băng

.4.Mồ hôi:hơi nước ngưng tụ trên những vậtnhân tạo, chúng thường được gọi là mồ

hôi

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

Điều này xảy ra khi bề mặt vật đó có nhiệt

độ thấp hơn nhiệt độ điểm sương của

không khí

Việc xác định chính xác nhiệt độ điểm

sương của không khí sẽ xác định việc cónên thông gió hầm hàng hay không khi tàuchạy qua các vùng có nhiệt độ khác nhau

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

1.2.3.Điều kiện ngưng kết hơi nước trong

khí quyển

.1.Nhiệt độ giảm đến nhiệt độ điểm sương 2.Tồn tại các hạt nhân ngưng kết

1.2.4.Nguyên tắc thông gió hầm hàng:

Thông gió khi nhiệt độ trong hầm cao hơn

nhiệt độ điểm sương bên ngoài

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

1.2.5 Sương mù :

.1.Định nghĩa:Sương mù là tập hợp các giọtnước li ti hoặc các tinh thể băng rất nhỏ ởlớp không khí sát đất

.2.Phân loại:

Sương mù hình thành do sự bốc hơi:sự

bốc hơi xảy ra ở lớp không khí bên

dưới,do tác động loạn lưu di chuyển lên

trên,gặp nhiệt độ thấp sẽ ngưng kết

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

Mù bức xạ: hình thành do sự lạnh đi của

mặt đất vào ban đêm xuống dưới nhiệt độđiểm sương của lớp không khí bên trên

Mù bình lưu: hình thành khi không khí

nóng ẩm di chuyển ngang trên một bề mặtlạnh hơn nhiệt độ điểm sương của nó

Loại mù này hình thành cả trên đất liền vàtrên biển Thường gặp ở khu vực có dònghải lưu lạnh đi qua

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

Sương mù front:hình thành dọc theo mặt

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

đươc tối đa 25g/m3.

Nếu đo được ở nhiệt độ

80 độ F,không khí chứa

20g/m3,độ ẩm tương đối

sẽ là 80%,nhiệt độ điểm

sương sẽ là 72 độ F.

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

Bảng độ ẩm

Nhiệt độ không khí

Giá trị khác biệt giữa nhiệt kế khô và ướt

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

Ẩm kế:

1.2.Hơi nước trong khí quyển.

Mù bức xạ.

Mù bình lưu.

Sailing directions.Fog.

1.3.1.Định nghĩa

Mây là tập hợp của các hạt nước nhỏ li ti, các tinh thể băng hay hỗn hợp giữa chúng 1.3.2.Nguyên nhân,quá trình hình thành:

.1 Mây được hình thành chủ yếu do

chuyển động thăng của không khí dẫn

đến quá trình lạnh đoạn nhiệt

.3.Cơ chế vật lý.

-Suất giảm nhiệt độ đoạn nhiệt khô.(Dry adiabatic lapse rate-DALR).

-Suất giảm nhiệt độ đoạn nhiệt bão

hoà.(saturated adiabatic lapse rate-SALR).

-Suất giảm nhiệt độ môi trường.(Enviromental lapse rate-ELR).

1.3.3.Phân loại mây.

.1.Mây tầng cao.(trên 6000m)

Ci Mây ti (Cirrus)

Cc Mây ti-tích (Cirro-cumulus)

Cs Mây ti tầng (Cirro-stratus)

.2.Mây tầng trung.(2000m-6000m)

Ac Mây trung tích (Alto-cumulus)

As Mây trung tầng (Alto-stratus)

.4.Mây phát triển theo chiều thẳng đứng.

Cu Mây tích (Cumulus).

Cb Mây vũ tích (Cumulonimbus).

1.3.4.Bảng mây

1.3.Mây,mưa.

Ci

Cc

Cs

Ac

As

Ns

Sc

St

Cu

Cb

1.3.5 Sự hình thành

Trong các đám mây ,các giọt nước hay các tinh thể băng chịu tác động của 2 lực.Trọng lực kéo chúng xuống dưới,lực đẩylên do các dòng thăng.Điều kiện để xảy ramưa là trọng lực lớn hơn lực đẩy lên phíatrên.(kích thước giọt nước đủ lớn)

1.3.6.Phân loại mưa:

theo cường độ,thời gian,kích thước hạt,trạng thái hạt.

1.3.7 Điều kiện thời tiết.

.Ci,Cc,Cs,không cho mưa.

.As,Ns,cho mưa thường.

.St,Sc,cho mưa phùn.

.As,Ns,Sc,Cb,cho mưa tuyết.

.Cb cho mưa rào và mưa đá.

1.4.1 Định nghĩa.

khí áp được tính bằng độ cao tương

đương của một cột thủy ngân có khối

lượng cân bằng với nó trong cùng điều

kiện vĩ độ, nhiệt độ, độ cao.

1.4.2 Đơn vị đo khí áp.

.1.Pascal (Pa)- là áp lực 1N phân bố

đều trên một đơn vị diện tích ngang 1m²(N/ m²)

1.4.3 Biến thiên khí áp.

.1 theo độ cao

• P0 = P + ΔP

• P0:Khí áp ở mặt biển

• P: khí áp đo ở độ cao nào đó

• ΔP: Hiệu chỉnh khí áp theo độ cao(+)

.2 Biến thiên trong ngày.

Số liệu hiệu chỉnh khí áp trong Sailing directions.

Giờ địa phương

Giá trị hiệu chỉnh tính bằng mb

Giá trị khí áp trung bình tính bằng mb

.3 Biến thiên trong năm.

Trên các lục địa vào mùa hạ, mặt đất vàkhông khí trên nó thường nóng lên mạnh, quan sát thấy áp suất nhỏ nhất, còn mùađông, khi mà không khí lạnh giảm xuốngquá thấp thì khí áp đạt cực đại

Trên đại dương, khí áp thấp nhất xảy ra

vào tháng 12 và tháng giêng, cao nhất vàotháng 7 và tháng 8, tuy nhiên dao động khí

áp hàng năm thấp hơn trên đất liền

Đại lượng trung của biên độ hàng năm

trên các vĩ độ trung bình 5-6 mb, trên miềnnhiệt đới không quá 2-3 mb

.4 Đường đẳng áp

Đường đẳng áp là các đường cong vẽ

trên bản đồ khí tượng nối các điểm có

cùng áp suất không khí Các đường đẳng

áp có thể cách nhau một hoặc nhiều

milibar tùy theo tỉ lệ bản đồ

thấp hơn khí áp ở xung quanh

Trong khu vực xoáy thuận, gió sẽ thổi

ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc Bán Cầu

và thuận chiều kim đồng hồ ở Nam BánCầu

Thời tiết trong vùng xoáy thuận thường

xấu: nhiều mây, mưa và gió mạnh, đặc

biệt là gần trung tâm Ở vùng nhiệt đới, xoáy thuận có thể phát triển thành bão

nhiệt đới

Depressions over NW Europe

Điều kiện thời tiết trong xoáy thuận mới hìnhthành do front.

Phần trước và trung tâm của xoáy thuận

có đặc điểm thời tiết của khối không khí

.2 Áp cao (xoáy nghịch) -Anticyclone

xoáy nghịch là một khu vực áp cao đượcbao quanh bởi một khu vực có áp suấtnhỏ (áp suất tăng từ ngoài vào tâm)

Trong khu vực xoáy nghịch, gió sẽ thổithuận chiều kim đồng hồ ở Bắc Bán Cầu

và ngược chiều kim đồng hồ ở Nam BánCầu

Thời tiết trong xoáy nghịch thường tốt hơnthời tiết trong xoáy thuận Đặc biệt là vùng

áp cao ở tâm thường có tầm nhìn xa tốt, gió nhẹ

.3 Vùng áp thấp phụ (Secondary

Depression)

Là vùng áp thấp hình thành bên trong mộtxoáy thuận

Thời tiết bên trong vùng áp thấp phụ xấuhơn thời tiết bên trong vùng áp thấp chính

.5 Rãnh áp thấp ( Trough of low pressure )

Là phần kéo dài của áp thấp trong khu

.6 Lưỡi áp cao (Ridge of high pressure).

Là phần kéo dài của áp cao có dạng hìnhnêm, nằm giữa hai khu vực áp thấp

Thời tiết đi kèm thường tốt, gió nhẹ

.7 Vùng khí áp yên ngựa (Col)

Khi hai áp cao và hai áp thấp phân bố đốidiện giao nhau sẽ tạo thành vùng khí ápyên ngựa

1.5.1 Định nghĩa.

Gió là sự di chuyển của không khí

theo phương ngang

1.5.2 Các lực tác động lên hướng gió.

.1 Lực Gradian khí áp (G)

Sinh ra do sự chênh lệch khí áp giữa

hai khu vực khác nhau Nó có hướng từnơi áp cao đến nơi áp thấp

1.5.Gió.

.2 Lực Coriolis (A)

Sinh ra do trái đất quay và người quan sátcùng quay với tốc độ quay của trái đất

Lực này bằng 0 ở Xích Đạo và tăng dần

về hai cực Lực Coriolis sẽ làm gió lệch vềbên phải hướng di chuyển ở Bắc Bán Cầu

và lệch về bên trái Nam Bán cầu

.3 Lực Ma Sát (R)

Lực này có hướng ngược với hướng di

chuyển của gió,lớn nhất ở bề mặt đất và

giảm dần theo độ cao Ở độ cao 600 Km trở lên, lực ma sát coi như không đáng kể,

Lực ma sát được xác định bằng công

thức:

R = - k.V

.4 Lực Ly Tâm

Nếu không khí chuyển động trong các đường

đẳng áp cong bao giờ cũng xuất hiện lực ly tâm Hướng của lực ly tâm vuông góc với hướng

chuyển động của phần tử khí và từ tâm quỹ đạo

ra phía ngoài Trên thực tế , các dòng không khí chuyển động trên quỹ đạo có độ cong rất nhỏ (r

≈ ∞) nên lực ly tâm rất bé, đôi khi có thể bỏ qua C=V 2 /R

1.5.3 Định luật Buys Ballot.

BBC đứng quay lưng về hướng giĩ,trungtâm áp thấp ở phía bên trái người quantrắc

1.5.4 Giĩ ở tầng khí quyển tự do

.1 Giĩ địa chuyển

lực tác dụng lên dịng khí đĩ chỉ là lực

Gradient khí áp và lực Coriolis.

1.5.Gió.

.2 Gió Gradient

lực Gradient khí áp và lực Coriolis khôngcân bằng nhau, do đó hướng chuyển độngcủa gió sẽ bị bẻ cong sang phải hoặc trái

1.5.Gió.

D distance in NM ,900 to isobar lines.

.2.Hướng.Lệch so với isobar lines 10-150trên biển,20-300 trên đất liền

1.5.Gió.

1.5.8 Hoa gió trên các bản đồ thời tiết vàhải đồ tham khảo

1.5.9.Gió mùa,gió đất và gió biển

.1.Gió mùa

Gió mùa sinh ra là do sự chênh lệch nhiệt

độ trong một thời gian dài giữa đại dương

và lục địa

Các khu vực có gió mùa ảnh hưởng rõ rệtnhất là: Ấn Độ Dương, vùng biển TrungHoa (biển Đông) và Đông Á

.2 Gió đất và gió biển

Đây là kiểu gió địa phương phổ biến nhất,

nó được sinh ra do sự thay đổi nhiệt độ ởnhững khu vực nằm cạnh biển

Khí đoàn.

-Định nghĩa :các khu vực rộng lớn có các yếutố nhiệt độ,khí áp,độ ẩm thay đổi không đángkể

-Phân loại theo khu vực địa lý:

.Khối xích đạo

.Khối nhiệt đới

.Khối ôn đới

.Khối ở cực

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

1.6.1 Định nghĩa.

Khí đoàn là một mảng không khí lớn màtrong đó các yếu tố khí tượng như nhiệt

độ, độ ẩm có độ biến đổi không lớn,

tương đối đều đặn theo chiều ngang

Khí đoàn thường có chiều ngang rộng từvài trăm đến vài nghìn km, chiều thẳngđứng từ vài km đến 10 km

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

1.6.2 Phân loại khí đoàn.

.1 Theo khu vực sinh ra

Khí đoàn Xích Đạo (E-Equatorial)

Khí đoàn nhiệt đới (T-Tropical)

Khí đoàn Cực (P-Polar)

Khí đoàn Bắc Cực hay Nam Cực(A-Artic hay Antartic)

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

.2 Theo địa hình của nơi mà khí đoàn

hình thành

Khí đoàn biển (m-maritime)

Khí đoàn lục địa (c-continental)

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

Khí đoàn biển địa cực (mP-maritime Polar air)

Khí đoàn đại lục địa cực (cP-continental Polar air)

.4 Dựa vào tương quan nhiệt độ giữa khí đoàn và bề mặt bên dưới

Khí đoàn ấm (w-warm air masses)

Khí đoàn lạnh (cold air masses)

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

1.6.3 Đặc điểm thời tiết trong khí đoàn

.1.Đặc điểm thời tiết trong khí đoàn phụ thuộc vào

3 yếu tố.

Nguồn gốc.

hướng di chuyển.

Tuổi.

.2 Đặc điểm của khối không khí nóng.

khối không khí nóng khi đi tới một mặt đệm lạnh hơn bị lạnh đi chủ yếu vì mặt đệm.

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

Gradien nhiệt độ thẳng đứng trong khốikhông khí này giảm đi Khối không khínóng này thường là ổn định

Khối không khí nóng lạnh đi không đoạnnhiệt và đối lưu động lực do ma sát làmhình thành các mây tằng và tằng tích Dạng giáng thủy chủ yếu là mưa phùnhay giáng thủy (tuyết, mưa) nhỏ

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

Khối không khí nóng chuyển dịch bị lạnh

đi ở các lớp thấp nhất nên khi độ ẩm củakhông khí lớn thì có sương mù bình lưuhình thành

trời đầy mây,thiếu những điều kiện cầnthiết để đối lưu nhiệt phát triển trong khốikhông khí nóng nên không xảy ra một sựxáo trộn mạnh mẽ trong khí quyển

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

Trong khối không khí nóng, biên độ hàng ngày của gió yếu,hầu như không thấy có gió cơn.

Sự ổn định của tầng kết khối không khí nóng

làm cản trở sự trao đổi theo phương thẳng đứng khiến tất cả những tạp chất trong khí quyển (bụi, hơi nước, phẩm vật ngưng kết) tập trung lại ở

lớp gần mặt đất làm vẩn đục không khí và làm

giảm tầm nhìn xa.

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

.3 Đặc điểm của khối không khí lạnh.

Một khối không khí lạnh khi đi qua một mặt đệm nóng hơn, bị đốt nóng lên, kết quả là gradien

thẳng đứng của nhiệt độ trong khối không khí này tăng lên

Về phương diện nhiệt động lực, khối không khí lạnh như thế thường là không ổn định

Tầm nhìn xa trong khối không khí lạnh tốt vì

sự xáo trộn theo phương thẳng đứng mạnh lên

1.6.Khí đoàn (Air Masses)

Phần phía trước của khối không khí lạnhđang đi tới thường xảy ra một sự tăng ápsuất kèm theo với chuyển động đi xuốngcủa không khí, hình thành những vùng

đặc biệt gây ra thời tiết không ổn định rõrệt

Front lạnh.

Front nóng.

Front cố tù nóng.

Front cố tù lạnh.

1.7.4 Front-điều kiện thời tiết.

.1 Các thời điểm cần xem xét :

Trước khi front tới

Ngay tại mặt front

Sau khi front qua

.2 Các yếu tố khí tượng cần xem xét:Khí áp.

Gió

Mây

Thời tiết

Tầm nhìn xa

Front nóng.

Front lạnh.

Front cố tù nóng.

Front cố tù lạnh.

1.7.5 Ký hiệu front trên bản đồ thời tiết.

1.8.1 Định nghĩa : bão là một nhiễu loạn

xoáy thuận

1.8.2.Điều kiện hình thành

.1 Nhiệt độ bề mặt của nước biển phải cao, trung bình 26-270C trở lên, làm nước bốchơi mạnh, tạo ra một vùng áp thấp

.2 phải tạo ra được độ xoáy cần thiết để

hình thành hoàn lưu xoáy thuận

.3 phải có lực làm lệch hướng hướng củacác dòng không khí (lực cô-ri-ô-lít) do sựquay của quả đất

1.8.3 Các giai đoạn của bão :

Hình thành

Phát triển

Chín mùi

Tan rã