TÀI NGUYÊN KHÍ HẬU VÀ NĂNG LƯỢNG

I.Khái niệm1. Khí hậuKhí hậu bao gồm các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, áp suất khí quyển, gió, các hiện tượng xảy ra trong khí quyển và nhiều yếu tố khí tượng khác trong khoảng thời gian dài ở một vùng, miền xác định. Điều này trái ngược với khái niệm thời tiết về mặt thời gian, do thời tiết chỉ đề cập đến các diễn biến hiện tại hoặc tương lai gần. Khí hậu của một khu vực ảnh hưởng bởi tọa độ địa lí, địa hình, độ cao, độ ổn định của băng tuyết bao phủ cũng như các dòng nước lưu ở các đại dương lân cận. Khí hậu phân ra các kiểu khác nhau dựa trên các thông số chính xác về nhiệt độ và lượng mưa. Sơ đồ phân loại khí hậu được sử dụng phổ biến nhất hiện nay do ông Wladimir Koeppen phát triển.

Chương 6: TÀI NGUYÊN KHÍ HẬU VÀ NĂNG LƯỢNG

I Khái niệm

1 Khí hậu

Khí hậu bao gồm các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, áp suất khí quyển, gió, các hiện tượng xảy ra trong khí quyển và nhiều yếu tố khí tượng khác trong khoảng thời gian dài ở một vùng, miền xác định Điều này trái ngược với khái niệm thời tiết về mặt thời gian, do thời tiết chỉ

đề cập đến các diễn biến hiện tại hoặc tương lai gần Khí hậu của một khu vực ảnh hưởng bởi tọa

độ địa lí, địa hình, độ cao, độ ổn định của băng tuyết bao phủ cũng như các dòng nước lưu ở các đại dương lân cận Khí hậu phân ra các kiểu khác nhau dựa trên các thông số chính xác về nhiệt

độ và lượng mưa Sơ đồ phân loại khí hậu được sử dụng phổ biến nhất hiện nay do ông Wladimir Koeppen phát triển

Phân loại các vùng khí hậu trên thế giới

Cổ khí hậu học nghiên cứu và miêu tả khí hậu trong quá khứ bằng cách sử dụng thông tin

từ cả hai yếu tố không thuộc sinh vật như trầm tích trong các hồ nước lạnh hoặc trong lõi băng

đá, và các yếu tố thuộc sinh vật như vòng sinh trưởng của cây hoặc san hô, và có thể được sử dụng để mở rộng các thông tin về lượng mưa và nhiệt độ cho từng vùng riêng biệt vào thời điểm trước khi các công cụ giám sát thời tiết ra đời Mô hình khí hậu là các mô hình toán học mô tả khí hậu trong quá khứ, hiện tại và tương lai

Khí hậu trong nghĩa hẹp thường định nghĩa là "Thời tiết trung bình", hoặc chính xác hơn,

là bảng thống kê mô tả định kì về ý nghĩa các sự thay đổi về số lượng có liên quan trong khoảng thời gian khác nhau, từ hàng tháng cho đến hàng nghìn, hàng triệu năm Khoảng thời gian truyền thống là 30 năm, theo như định nghĩa của Tổ chức Khí tượng Thế giới (World Meteorological Organization - WMO) Các số liệu thường xuyên được đưa ra là các biến đổi về nhiệt độ, lượng mưa và gió Khí hậu trong nghĩa rộng hơn là một trạng thái, gồm thống kê mô tả của hệ thống khí hậu.

2 Thời tiết

Thời tiết là tập hợp các trạng thái của các yếu tố khí tượng xảy ra trong khí quyển ở một thời

điểm, một khoảng thời gian nhất định Thuật ngữ này thường nói về hoạt động của các hiện tượng khí tượng trong các thời kì ngắn (ngày hoặc giờ), khác với thuật ngữ "khí hậu" - nói về các điều kiện không khí bình quân trong một thời gian dài Khi không nói cụ thể, "thời tiết" được hiểu là thời tiết trên Trái Đất

Các yếu tố thời tiết:

 Nhiệt độkhông khí

 Áp suấtkhí quyển

 Gió: hướng gió, tốc độ gió

 Độ ẩm

Sự khác nhau giữa Khí hậu và Thời tiết thường được tóm tắt qua thành ngữ "khí hậu là những gì bạn mong đợi, thời tiết là những gì bạn nhận được" Trong lịch sử có một số yếu tố không đổi (hoặc chỉ thay đổi rất nhỏ theo thời gian) để xác định khí hậu như tọa độ địa lí, độ cao,

tỉ lệ giữa đất và nước, và các đại dương và vùng núi lân cận Cũng có các yếu tố quyết định khác sinh động hơn: Ví dụ, dòng hải lưu trong các đại dương đã làm cho phía Bắc Đại Tây Dương ấm lên 5 °C (9 °F) so với các vùng vịnh các đại dương khác.[6] Các dòng hải lưu cũng phân phối lại nhiệt độ giữa đất liền và nước trên một khu vực Mật độ các loài thực vật cũng cho thấy sự ảnh hưởng của sự hấp thu năng lượng mặt trời,sự duy trì nước lượng mưa trên cấp khu vực Sự thay đổi của lượng khí nhà kính quyết định đến số lượng năng lượng mặt trời vào hành tinh, dẫn tới sự

ấm lên hay lạnh đi trên toàn cầu Ngoài ra, cũng có các yếu tố phức tạp khác để xác định khí hậu, nhưng có thỏa thuận chung là các phác thảo mở rộng được hiểu, ít nhất là trong phạm vi các biến đổi khí hậu trong lịch sử

3 Tài nguyên khí hậu

"Tài nguyên khí hậu và cảnh quan bao gồm các yếu tố về thời tiết khí hậu (khí áp, nhiệt

độ, độ ẩm, bức xạ mặt trời, lượng mưa ) địa hình, không gian trống "

Các yếu tố khí hậu có vai trò to lớn trong đời sống và sự phát triển của sinh vật và con người Tác động của khí hậu đến con người trước hết thông qua nhịp điệu của chu trình sống: nhịp điệu ngày đêm, nhịp điệu mùa trong năm, nhịp điệu tháng và tuần trăng Các nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy tình trạng sức khoẻ, tốc độ phát triển của sinh vật phụ thuộc vào thời điểm của các chu trình sống trên Cường độ và đặc điểm của bức xạ mặt trời có tác động mạnh

mẽ tới sự phát triển của sinh vật và tăng trưởng sinh khối

Khí hậu, thời tiết có ảnh hưởng mạnh mẽ tới tình trạng sức khoẻ con người, tạo ra sự tăng

độ tử vong ở một số bệnh tim mạch, các loại bệnh tật theo mùa v.v Trong giai đoạn phát triển hiện nay của nền kinh tế và giao lưu xã hội, khí hậu, thời tiết đang trở thành một dạng tài nguyên vật chất quan trọng của con người Khí hậu thời tiết thích hợp tạo ra các khu vực du lịch, nuôi trồng một số sản phẩm động thực vật có giá trị kinh tế cao (hoa, cây thuốc, các nguồn gen quý hiếm khác.)

Ðịa hình cảnh quan là một dạng tài nguyên mới; nó tạo ra không gian của môi trường bảo

vệ, môi trường nghỉ ngơi Ðịa hình hiện tại của bề mặt trái đất là sản phẩm của các quá trình địa chất lâu dài (nội sinh, ngoại sinh) Các loại hình thái chính của địa hình là đồi núi, đồng bằng, địa hình Karst, địa hình ven bờ, các kho nước lớn (biển, sông, hồ) Mỗi loại hình thái địa hình chứa đựng những tiềm năng phát triển kinh tế đặc thù Thí dụ phát triển du lịch, phát triển nông, lâm, công nghiệp v.v

4 Tài nguyên năng lượng

Năng lượng được định nghĩa là năng lực làm vật thể hoạt động Có nhiều dạng năng lượng như: động năng làm dịch chuyển vật thể, nhiệt năng làm tăng nhiệt độ của vật thể, v.v

"Năng lượng là một dạng tài nguyên vật chất xuất phát từ hai nguồn chủ yếu: Năng lượng mặt

trời và năng lượng lòng đất".

 Năng lượng mặt trời tạo tồn tại ở các dạng chính: bức xạ mặt trời, năng lượng sinh học (sinh khối động thực vật), năng lượng chuyển động của khí quyển và thuỷ quyển (gió, sóng, các dòng hải lưu, thuỷ triều, dòng chảy sông ), năng lượng hoá thạch (than, dầu, khí đốt, đá dầu)

 Năng lượng lòng đất gồm nhiệt lòng đất biểu hiện ở các các nguồn địa nhiệt, núi lửa và năng lượng phóng xạ tập trung ở các nguyên tố như U, Th, Po,

Trong thời kỳ sơ khai của loài người, nhiệt sinh ra do đốt than hoặc khí chỉ được sử dụng trực tiếp vào việc sưởi ấm và nấu nướng Sau đó, nhiệt được dùng để chạy máy móc và xe cộ Ngoài ra, nhiệt còn làm chạy tua bin máy phát điện để sản xuất điện năng Điện năng rất tiện lợi,

có thể sử dụng ngay lập tức chỉ bằng việc ấn nút nên việc sử dụng rất rộng rãi

Trong xã hội văn minh ngày nay, con người không thể sống thiếu năng lượng Nhưng do nguồn năng lượng là hữu hạn nên nhân loại phải sử dụng năng lượng một cách hiệu quả không lãng phí Năng lượng có thể thu được từ các nguồn như dưới đây:

- Gỗ

- Sức nước

- Sức gió

- Địa nhiệt

- Ánh sáng mặt trời

- Than đá, dầu, khí tự nhiên (nhiên liệu hóa thạch)

- Uranium (nhiên liệu hạt nhân)

Tài nguyên thiên nhiên như than đá, dầu, khí có được do thực vật và vi sinh vật sinh trưởng từ xa xưa, trải qua những biến động của vỏ Trái Đất trong một thời gian dài, được gọi là nhiên liệu hóa thạch

Dầu mỏ là một dạng quan trọng của nhiên liệu hóa thạch, tập trung chủ yếu ở khu vực Trung Đông Người ta dự báo rằng trong tương lai gần, dầu mỏ, vốn được xem là một tài nguyên chiến lược về năng lượng, sẽ trở nên khan hiếm Do vậy, chúng ta không nên sử dụng lãng phí tài nguyên thiên nhiên của nước mình mà nên giữ gìn và sử dụng một cách thận trọng

Tổ tiên chúng ta đã biết sử dụng lửa từ hàng trăm nghìn năm trước Khi con người còn sinh hoạt trong hang động, thì lửa được sử dụng để chiếu sáng, sưởi ấm và nấu nướng Nguồn năng lượng động lực trong thời kỳ đó là sức người và gia súc

Sau đó, nhờ sử dụng lửa, tổ tiên chúng ta đã làm ra được đồ gốm và các công cụ bằng kim loại Với những công cụ đó, con người đã thực hiện được các hoạt động sản xuất như canh tác, trồng trọt và chăn nuôi, qua đó các cộng đồng xã hội được hình thành Có thể nói rằng, lửa chính là xuất phát điểm của nền văn minh nhân loại

Vào cuối thế kỷ 18, ở Anh đã phát minh ra máy hơi nước dùng nhiên liệu than đá Từ đó, cuộc cách mạng về động lực bùng nổ và dẫn đến cuộc cách mạng công nghiệp

Hơn nữa, với kỹ thuật của động cơ đốt trong và sử dụng điện ở thế kỷ 19, nhiều phát minh có tính bước ngoặt đã ra đời, đẩy mạnh sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tạo ra một xã hội thịnh vượng và tiện nghi như ngày nay

Hiện tại, ở các nước phát triển tiên tiến, tiêu thụ năng lượng bình quân trên đầu người cao hơn 50 lần so với xã hội cổ đại và cao hơn 10 lần so với thời điểm trước cuộc cách mạng công nghiệp

Thế nhưng từ giữa thế kỷ 20, nhu cầu sử dụng năng lượng tăng lên một cách nhanh chóng Đây là nguyên nhân khiến chúng ta không thể thờ ơ với vấn đề ô nhiễm môi trường Trái Đất Hơn nữa, dân số tăng lên càng làm tăng thêm lo lắng về sự cạn kiệt của tài nguyên năng lượng

Để duy trì cuộc sống văn minh, con người cần sử dụng năng lượng, nhưng đã đến lúc chúng ta cần phải xem xét lại mối quan hệ giữa năng lượng và môi trường

Cho đến nay, con người đã sử dụng một lượng rất lớn nhiên liệu hóa thạch như than đá và dầu để đẩy mạnh quá trình phát triển kinh tế và hiện đang phải phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch, chiếm khoảng 80% nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp

1 Người ta cho rằng còn có thể khai thác dầu trong 40 năm nữa Số năm có thể khai thác này được tính bằng cách chia trữ lượng đã biết cho sản lượng khai thác hàng năm hiện nay

 Trữ lượng dầu là hữu hạn và nếu lượng tiêu thụ dầu của thế giới trong thời gian tới vẫn tăng thì dần dần chúng ta sẽ phải phụ thuộc vào dầu giá cao Khi giá cả thị trường tăng lên, việc ứng dụng kỹ thuật khai thác tiên tiến hơn để lấy được dầu từ những địa tầng sâu hơn cũng được đẩy mạnh và như vậy trữ lượng dầu có khả năng khai thác cũng sẽ tăng

lên Nhưng nếu khai thác đến một nửa trữ lượng của mỗi mỏ, thì dù trữ lượng còn đó cũng sẽ dẫn đến suy giảm năng suất và có thể chuyển sang sụt giảm sản lượng

 Do vậy, sản lượng dầu chất lượng tốt trên toàn thế giới sẽ chuyển sang khuynh hướng giảm trong một thời kỳ sớm hơn so với số năm có thể khai thác, làm giảm khả năng duy trì sản lượng theo nhu cầu

 Điều đó có nghĩa là chúng ta lo lắng cả về việc tăng giá lẫn cả việc không đảm bảo được sản lượng cần thiết Hơn nữa,hai phần ba tài nguyên dầu lại tập trung chủ yếu ở khu vực Trung Đông, khu vực vốn không ổn định về chính trị

2 Số năm có thể khai thác của khí tự nhiên dự đoán là khoảng 60 năm Tài nguyên tự nhiên,

so với tài nguyên dầu có ưu điểm là có thể đảm bảo được một lượng nhất định trong khu vực Đông Nam Á và thời gian khai thác cũng lâu hơn Thực tế là gần 70% trữ lượng được đảm bảo phụ thuộc vào khu vực Trung Đông và Liên Xô cũ, không thể không tính đến tác động và ảnh hưởng của tình hình quốc tế

3 Người ta cho rằng số năm còn có thể khai thác than là khoảng 230 năm Nhưng vì lượng khí đioxit các bon (CO2) thải ra trong quá trình sinh năng lượng lại lớn hơn so với các nhiên liệu hóa thạch khác, nên khi sử dụng nguồn nhiên liệu này cần tính đến việc phòng chống các hiện tượng về môi trường như sự ấm lên của Trái Đất

II Các yếu tố khí hậu

1 Nhiệt độ

Nhiệt độ là tính chất vật lý của vật chất, hiểu nôm na là thang đo độ "nóng" và "lạnh" Vật chất

có nhiệt độ cao hơn thì nóng hơn

Định nghĩa chính xác của nhiệt độ trong nhiệt động lực học dựa vào các định luật nhiệt động lực học, miêu tả bên dưới đây

Nhiệt độ được đo bằng nhiệt kế Nhiệt độ được đo bằng các đơn vị khác nhau và có thể biến đổi bằng các công thức Trong hệ đo lường quốc tế, nhiệt độ được đo bằng đơn vị độ K Trong đời sống ở Việt Nam và nhiều nước, nó được đo bằng độ C (1 độ C bằng 274,15 độ K) Trong đời sống ở nước Anh, Mỹ và một số nước, nó được đo bằng độ F (1 độ F bằng 255,927778 độ K)

2 Mưa, lượng mưa, nước giáng thuỷ

Mưa là một dạng ngưng tụ của hơi nước khi gặp điều kiện lạnh, mưa có các dạng như:

mưa phùn, mưa rào, mưa đá, các dạng khác như tuyết, mưa tuyết, sương Mưa được tạo ra khi các giọt nước khác nhau rơi xuống bề mặt Trái Đất từ các đám mây Không phải toàn bộ các cơn mưa đều có thể rơi xuống đến bề mặt, một số bị bốc hơi trên đường rơi xuống do đi qua không

khí khô, tạo ra một dạng khác của sự ngưng đọng Mưa đóng một vai trò quan trọng trong chu

trình thủy học trong đó nước từ các đại dương (và các khu vực khác có chứa nước) bay hơi, ngưng tụ lại thành các đám mây trong tầng đối lưu của khí quyển do gặp lạnh, khi các đám mây

đủ nặng, nước sẽ bị rơi trở lại Trái Đất, tạo thành mưa, sau đó nước có thể ngấm xuống đất hay theo các con sông chảy ra biển để lại tiếp tục lặp lại chu trình vận chuyển Các giọt mưa rơi thông thường được vẽ trong các tranh hoạt họa như là "giọt nước mắt", tròn ở phần đáy và nhỏ, nhọn ở phần đỉnh, nhưng điều này không đúng (chỉ có các giọt nước nhỏ ra từ một nguồn nào đó mới có dạng như vậy ở thời điểm hình thành ra giọt nước) Các giọt mưa nhỏ là có dạng gần như hình cầu Các giọt lớn hơn thì bị bẹt dần đi, giống như bánh hamburger (một loại bánh mì dẹp như bánh bao); còn các giọt rất lớn thì có hình dạng giống như cái dù Trung bình thì giọt mưa có kích thước từ 1 mm đến 2 mm theo đường kính Những giọt mưa lớn nhất trên Trái Đất đã được ghi lại ở Brasil và quần đảo Marshall năm 2004 - một số giọt có kích thước tới 10 mm Kích thước lớn được giải thích là sự ngưng tụ trong các hạt khói lớn hay bởi sự va chạm giữa các giọt mưa trong một khu vực nhỏ với lượng rất lớn nước lỏng Nói chung, nước mưa có độ pH nhỏ hơn 6 một chút, đơn giản là do nó hấp thụ điôxít cacbon trong khí quyển, nó bị điện ly một phần trong nước, tạo ra axít cacbonic Ở một số sa mạc, các luồng không khí vận chuyển cả cacbonat canxi lên không trung, do đó nước mưa ở đây có thể là có pH bằng hoặc cao hơn 7 Các trận mưa

có pH thấp hơn 5,6 thì được coi là mưa axít

Lượng mưa tại một khu vực nào đó được đo bằng các máy đo lượng mưa đặt tại một số

điểm ngẫu nhiên, xa khu vực có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo Nó là độ cao lượng nước thu được sau cơn mưa trên một bề mặt phẳng, không bị nhà cửa hay cây cối bao phủ hay che lấp và có thể được tính bằng mm (milimét) hay L/m² Độ chính xác của các máy đo có thể đạt tới 0,25 mm hay 0,01 in

3 Gió, bão, lốc xoáy.

Gió

là một hiện tượng trong tự nhiên hình thành do sự chuyển động cửa không khí.

Không khí luôn luôn chuyển động từ nơi khí áp cao về nơi khí áp thấp Sự chuyển động của không khí sinh ra gió Trên Địa Cầu có ba loại gió chính là: gió Tín Phong, gió Tây Ôn Đới, gió Đông Cực.Gió Tín Phong thổi từ đai cao áp 30 độ B-N đến đai áp thấp 0 độ(xích đạo), gió Tây

ôn Đới thổi từ đai cao áp 60 độ N về 90 độ N, còn gió Đông Cực thổi từ đai cao áp 90 độ

B-N đến Vòng Cực B-B-N Do sự vận động tự quay của Trái Đất Tín Phong và gió Tây Ôn Đới không thổi thẳng theo hướng kinh tuyến mà hơi lệch về phía tay phải ở nửa cầu Bắc và về phía tay trái ở nửa cầu Nam (nếu nhìn xuôi theo chiều gió thổi) theo Lực Coriolis Tín Phong và gió Tây Ôn Đới tạo thành hai hoàn lưu khí quyển quan trọng nhất trên bề mặt Trái Đất Gió có nhiều cường

độ khác nhau, từ mạnh đến yếu Nó có thể có vận tốc từ trên 1 km/h cho đến gió trong tâm các cơn bão có vận tốc khoảng 300 km/h(gió có 13 cấp)

Gió ảnh hưởng đến các vật xung quanh: gió tác động đến sự vận động của biển.VD:

tạo sóng (sóng là một trong sự vận động của biển) Môt số loài chim cũng lợi dụng gió để lượn (VD:hải âu, Một số loài cây cũng phát tán quả và hạt nhờ gió(VD:bồ công anh, hạt trâm bầu, ) Gió tác động đến môi trường sống của một số loài vật ảnh hưởng sự phát triển của các loài vật đó (VD: lông mi lạc đà che phủ gần như toàn bộ đôi mắt để chống chọi với các trận bão cát mà gío gây nên, Gió thường có lợi cho con người Nó có thể quay các cánh quạt của các cối xay gió giúp chúng ta xay gạo,đẩy thuyền buồm, thả diều Nó là một trong những nguồn năng lượng sạch Nhưng đôi khi gió lại có hại cho đời sống của con người Đó là trong các cơn bão, gió có vận tốc cao dễ làm ngã đổ cây cối, cột đèn, làm tốc mái nhà ; gây thiệt hại nghiêm trọng đối với cơ ở vật chất;sức khỏe và tính mạng của con người

Bão là trạng thái nhiễu động của khí quyển và là một loại hình thời tiết cực trị Ở Việt

Nam, thuật ngữ "bão" thường được hiểu là bão nhiệt đới, là hiện tượng thời tiết đặc biệt nguy hiểm chỉ xuất hiện trên các vùng biển nhiệt đới, thường có gió mạnh và mưa lớn Tuy thế, thuật ngữ này rộng hơn bao gồm cả các cơn dông và các hiện tượng khác hiếm gặp ở Việt Nam như bão tuyết, bão cát, bão bụi Các cơn bão thường hình thành khi một tâm áp thấp phát triển với một hệ thống áp cao xung quanh nó Sự kết hợp của các lực đối nghịch có thể sinh ra gió và hình thành các đám mây bão, chẳng hạn mây vũ tích

Xác định một cơn bão thường dựa vào sức gió (cấp gió Beaufort), cấp gió lớn hơn hoặc

bằng 10 (> 89 km/h) Ở Việt Nam, gió xoáy có cấp Beaufort từ 6 đến 7 trên một diện rộng gọi là

áp thấp nhiệt đới Gió xoáy từ cấp 8 trở lên trên một diện rộng, có thể kèm theo mưa lớn gọi chung là bão Ngoài thang sức gió Beaufort, còn dùng các thang khác như thang bão Simpson Ở Việt Nam, do hầu như không có bão mạnh đến mức cần sử dụng thang bão Saffir-Simpson, nên người ta chỉ cần sử dụng thang sức gió Beaufort để mô tả sức mạnh của chúng là

đủ Các thang sức gió giúp phân loại bão theo cường độ gió kéo dài, theo áp suất tâm bão, theo mức độ tàn phá, mức độ gây ngập lụt

Lốc xoáy hay vòi rồng (Tornado) là hiện tượng một luồng không khí xoáy tròn mở rộng

ra từ một đám mây dông xuống tới mặt đất.Lốc xoáy phát triển từ một cơn dông, thường từ ổ dông rất mạnh hay siêu mạnh, nên ở đâu có dông dữ dội là ở đó có thể có lốc xoáy, song cũng may là nó rất hiếm Cũng có khi nó sinh ra từ một dải gió giật mạnh (được gọi những đường tố) hay từ một cơn bão Người ta cho rằng khi không khí ở lớp bên trên lạnh đè lên lớp không khí nóng ở phía dưới, không khí nóng sẽ bị cưỡng bức chuyển động lên rất mạnh Nhưng khi lốc xoáy xảy ra trên mặt nước thì thường lại không thấy đối lưu và cũng không thấy sự khác biệt nhiệt độ giữa các lớp Vì vậy nguyên nhân lốc xoáy con người vẫn chưa hoàn toàn hiểu được hết Tuy vậy, phần lớn lốc xoáy được hình thành từ một dạng mây dông đặc biệt là mây dông tích điện Một đám mây có thể kéo dài trong vài giờ, xoáy tròn trong vùng có đường kính từ 10 đến

16 km, di chuyển hàng trăm dặm và sinh ra vô số ống hút khổng lồ Nguồn gốc của chúng là

vùng khí hậu có luồng khí nóng đi lên và luồng khí lạnh đi xuống Đầu tiên là quá trình tương tác giữa cơn dông có chiều lên trên và gió Sự tương tác này sẽ làm cho tầng khí nóng ở dưới di chuyển lên trên và xoay tròn trong không trung Tiếp đó là sự phát triển của dòng khí lạnh di chuyển theo hướng đi xuống mặt đất ở phía bên kia của cơn bão Vận tốc của dòng khí đi xuống

có thể lớn hơn 160 km/h Đường kính của lốc xoáy có thể thay đổi từ vài chục mét cho tới vài kilômét Nhưng đa số các lốc xoáy có đường kính vào khoảng 50 m Nhìn từ xa lốc xoáy có thể

có màu đen hoặc trắng, tuỳ thuộc những thứ mà nó cuốn theo Lốc xoáy xuất hiện ở trên đại

dương thường hút nước biển lên cao tạo thành các cây nước (waterspouts).

III Sử dụng tài nguyên khí hậu

1 Khí hậu ở Việt Nam

Việt Nam nằm hoàn toàn trong vòng đai nhiệt đới của nửa cầu bắc, thiên về chí tuyến

hơn là phía xích đạo Vị trí đó đã tạo cho Việt Nam có một nền nhiệt độ cao Nhiệt độ trung bình năm từ 22ºC đến 27ºC Hàng năm, có khoảng 100 ngày mưa với lượng mưa trung bình từ 1.500 đến 2.000mm Độ ẩm không khí trên dưới 80% Số giờ nắng khoảng 1.500 - 2.000 giờ, nhiệt bức

xạ trung bình năm 100kcal/cm² Chế độ gió mùa cũng làm cho tính chất nhiệt đới ẩm của thiên nhiên Việt Nam thay đổi Nhìn chung, Việt Nam có một mùa nóng mưa nhiều và một mùa tương đối lạnh, ít mưa Trên nền nhiệt độ chung đó, khí hậu của các tỉnh phía bắc (từ đèo Hải Vân trở ra Bắc) thay đổi theo bốn mùa: Xuân, Hạ, Thu, Đông Việt Nam chịu sự tác động mạnh của gió mùa Đông Bắc nên nhiệt độ trung bình thấp hơn nhiệt độ trung bình nhiều nước khác cùng vĩ độ ở Châu Á So với các nước này, Việt Nam nhiệt độ về mùa đông lạnh hơn và mùa hạ ít nóng hơn

Do ảnh hưởng gió mùa, hơn nữa sự phức tạp về địa hình nên khí hậu của Việt Nam luôn luôn thay đổi trong năm, từ giữa năm này với năm khác và giữa nơi này với nơi khác (từ Bắc xuống Nam và từ thấp lên cao)

Hà Nội: Hà Nội có đủ bốn mùa Xuân, Hạ, Thu, Đông Mùa khô từ tháng 10 năm trước đến tháng 4 năm sau, đây là thời kỳ giá lạnh, không mưa to Từ tháng 1 đến tháng 3 vẫn có giá lạnh nhưng vì là tiết xuân nên có mưa nhẹ (mưa xuân) đủ độ ẩm cho cây cối đâm trồi nẩy lộc Từ tháng năm đến tháng 9 là mùa nóng có mưa to và bão Trong tháng 8, 9, 10, Hà Nội có những ngày thu Mùa thu Hà Nội trời trong xanh, gió mát Những ngày cuối thu se se lạnh và chóng hoà nhập vào mùa đông Nhiệt độ trung bình mùa đông: 17,2ºC (lúc thấp xuống tới 2,7ºC) Trung bình mùa hạ: 29,2ºC (lúc cao nhất lên tới 39ºC) Nhiệt độ trung bình cả năm: 23,2ºC, lượng mưa trung bình hàng năm: 1.800mm

Đ

à Nẵng : Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chia 2 mùa rõ rệt, mùa mưa và mùa khô Nhiệt độ trung bình năm từ 28ºC - 29ºC, bão thường đổ bộ trực tiếp vào thành phố các tháng 9,

10 hàng năm

Khánh Hòa: Khí hậu Khánh Hòa vừa chịu sự chi phối của khí hậu nhiệt đới gió mùa, vừa mang tính chất của khí hậu đại dương nên tương đối ôn hoà Nhiệt độ trung bình năm là 26,5ºC Lượng mưa trung bình hàng năm trên 1.200mm

Lâm Đồng: Các nhà khí hậu học gọi Đà Lạt là "Thành phố của mùa xuân", vì nhiệt độ trung bình cao nhất trong ngày 24ºC và nhiệt độ trung bình thấp nhất trong ngày 15ºC Lượng mùa trung bình năm 1.755mm Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 11 Có nắng trong tất cả các mùa Nhờ khí hậu đó cả thành phố Đà Lạt như một vườn hoa trăm hương ngàn sắc quanh năm

Thành phố Hồ Chí Minh: Khí hậu hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa trung bình năm 1.979mm Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình cả năm 27,5ºC, không có mùa đông Hoạt động du lịch thuận lợi suốt 12 tháng

2 Các dạng tài nguyên khí hậu đang được sử dụng ở Việt Nam

(Xem tài liệu của Lê Đình Quang)

IV Tài nguyên năng lượng, khai thác và sử dụng

1 Lược sử về sự sử dụng năng lượng

Thời cổ xưa, con người nguyên thủy chỉ dùng sức mạnh của cơ bắp đề sản sinh ra năng lượng cho cuộc sống, năng lượng này do thức ăn cung cấp; ở giai đoạn hái lượm vào khoảng 2.000 kcalo/người /ngày Sau khi phát hiện ra lửa và cải biến công cụ săn bắt các thú lớn thì năng lượng mà con người tiêu thụ được từ thức ăn đã tới 4.000 - 5.000 kcalo/ngày (khoảng 100.000 năm trước công nguyên), đến cuộc cách mạng nông nghiệp vào thời đại đồ đá mới (5.000 năm trước công nguyên) thì năng lượng tự nhiên bắt đầu được khai thác là sức nước và sức gió, đốt than củi để lấy nhiệt năng

Vào đầu thế kỷ thứ 15 sau công nguyên, năng lượng tiêu thụ theo đầu người một ngày là 26.000 kcalo Ðến thế kỷ 18 với cuộc cách mạng công nghiệp ra đời, sự phát minh ra máy hơi nước đầu tiên đẩy bằng piston, sau đó là vận động bằng tourbine; loại năng lượng mới này đã tăng cường gấp bội khả năng của con người trong sản xuất và trong lưu thông phân phối Vì thế năng lượng tiêu thụ theo đầu người ở đầu thế kỷ thứ 19 ước tính khoảng 70.000 kcalo/ ngày

Từ đầu thế kỷ thứ 19 trở về trước thì năng lượng cung cấp do than, củi, rơm, rạ chiếm 50% trong cơ cấu sử dụng nhiên liệu của nhân loạivà sau đó dần dần được thay thế bằng than đá trong suốt nửa đầu thế kỷ 20

Ðến khi sự phát minh ra động cơ đốt trong thì dầu mỏ trở thành nguồn nhiên liệu chính thay thế dần than đá trong công nghiệp Năng lượng tính theo đầu người vào năm 1970 ở các nước phát triển là 200.000 kcalo/ ngày Từ nay đến năm 2000 nguổn năng lượng chủ yếu mà con người sử dụng là dầu mỏ và khí đốt

2 Sử dụng năng lượng trên thế giới và Việt Nam

a Sử dụng năng lượng trên thế giới

* Than đá

Than đá là nguồn năng lượng hoá thạch, có thể phục hồi nhưng rất chậm Than được biết

từ rất sớm và cho đến nay vẫn tiếp tục được sử dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống Tỷ trọng của than trong cơ cấu sử dụng năng lượng tăng nhanh vào những năm cuối thế kỉ XIX (44% năm

1880 lên 58% năm 1900), đạt cực đại vào đầu thế kỉ XX (68% năm 1920) gắn liền với những thay đổi về quy trình của công nghiệp luyện kim (thay thế than củi bằng than cốc), sự ra đời của máy hơi nước và việc sử dụng làm nguyên liệu trong công nghiệp hoá học Từ nửa sau thế kỉ XX,

tỷ trọng của than trong cơ cấu năng lượng bắt đầu giảm nhanh một phần do việc khai thác và sử dụng than gây suy thoái và ô nhiễm môi trường (đất, nước, không khí), song quan trọng hơn vì đã

có nguồn năng lượng khác hiệu quả hơn thay thế

Tuy nhiên, đối với từng khu vực và từng quốc gia, cơ cấu năng lượng sử dụng phụ thuộc vào trình độ phát triển của nền kinh tế - xã hội của mỗi quốc gia, chẳng hạn như Ấn Ðộ vào năm

1965 thì năng lượng cung cấp do than đá chiếm 40% trong khi đó năng lượng cung cấp từ điện năng, dầu mỏ, khí đốt chỉ đạt 7% Tuy nhiên trong thời gian qua xu hướng sử dụng năng lượng

từ than đá có sự giảm sút rõ rệt vì dầu mỏ và khí đốt được khai thác ngày càng nhiều nên giá thành hạ Trong những năm gần đây, một xu hướng mới lại xuất hiện ở nhiều nước, trước tình hình dầu mỏ và khí đốt có hạn, giá lại tăng nhanh nên người ta quay trở lại sử dụng than đá đồng thời cải tiến kỹ thuật đốt cháy nhanh hơn và giảm được sự ô nhiễm môi trường do khí độc

Bảng 3 Nhu cầu sử dụng than đá trên thế giới

(triệu tấn)

Các nhiên liệu khác(triệu tấn)

Tổng cộng (triệu tấn)

Tỉ lệ% than

sử dụng

1900

1940

1950

1960

1972

725 1.500 1.550 2.100 2.500

50

600 1.150 2.100 5.300

775 2.100 2.700 4.200 7.800

93,6 71,4 67,4 50,0 32,0

Nguồn: Theo Liêm, 1990

Trữ lượng than đá thế giới là 23.000 tỷ tấn trong đó khoảng 30% tập trung ở Liên Xô (cũ), Hoa Kỳ và Trung Quốc Các nước có trữ lượng than đá lớn hơn 20 tỉ tấn là: Liên Xô (4.122

tỉ tấn), Hoa Kỳ (1.100 tỉ tấn), Trung Quốc (1.011 tỉ tấn), Tây Ðức (70 tỉ tấn), Canada (61 tỉ tấn),

Ba Lan (46 tỉ tấn), Nam Phi (26 tỉ tấn), Nhật Bản (20 tỉ tấn) Theo nhịp độ khai thác hiện nay thì việc khai thác thác than đá có thể tiến hành chừng 250 năm nữa

* Dầu mỏ

Từ nay đến năm 2000, năng lượng chủ yếu khai thác và sử dụng cho nhu cầu công nghiệp

là dầu mỏ và khí đốt Riêng dầu mỏ, trữ lượng tính cho toàn cầu (trừ Liên Xô và các nước XHCN) là 65,3 tỉ tấn trên các lục địa và đến năm 1978 trữ lượng này tăng lên 74,9 tỉ tấn do quá trình thăm dò khai thác ở biển và thềm lục địa Không kể phần Liên Xô, thì khoảng 65% dự trữ dầu mỏ tập trung ở các nước thuộc khối Ả Rập

Từ nửa sau thế kỷ này thì nhu cầu về dầu mỏ ngày càng tăng và lượng dầu khai thác cũng tăng lên gấp đôi; theo ước tính với nhịp độ khai thác hiện nay thì trữ lượng dầu sẽ cạn trong vòng

30 -35 năm nữa

B ng 4: S n l ượng dầu thô khai thác được trên thế giới từ năm 1900 ng d u thô khai thác ầu thô khai thác được trên thế giới từ năm 1900 đượng dầu thô khai thác được trên thế giới từ năm 1900 c trên th gi i t n m 1900 ế giới từ năm 1900 ới từ năm 1900 ừ năm 1900 ăm 1900

1900 1920 1930 1945 1950 1955 1960

19,9 96,9 196,5 354,6 524,8 770,1 1051,5

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1994

1503,5 2336,2 2709,1 3624,0 3700,0 3003,4 2982,5

Nguồn: Theo Liêm, 1990

Có mâu thuẫn là khu vực sản xuất dầu nhiều nhất lại là nơi không tiêu thụ nhiều dầu, nên phần lớn dầu khai thác được xuất sang các nước tư bản phát triển Theo số liệu năm 1974 thì Tây

Âu nhập 733,8 triệu tấn, Hoa Kỳ nhập 315,4 triệu tấn, Nhật nhập 268,1 triệu tấn

Liên Xô là nước có nhịp độ khai thác dầu mỏ tăng nhanh và vượt xa Hoa Kỳ, theo số liệu thì trước đại chiến thế giới lần hai kết thúc thì 60% lượng dầu xuất khẩu trên toàn thế giới là của Hoa Kỳ, đến năm 1970 tỉ lệ này giảm xuống còn 22,3%, đến năm 1977 thì lượng dầu mà Hoa Kỳ sản xuất được chỉ đủ cung ứng 70 - 75% nhu cầu tiêu thụ trong nước nên phải nhập khẩu từ các nước Châu Phi và Trung Ðông Còn Liên Xô, trước đại chiến thứ hai thì lượng dầu khai thác chỉ bằng 17% so với Hoa Kỳ, đến năm 1973 con số này là 83% và từ năm 1975 Liên Xô đứng đầu thế giới về lượng dầu khai thác hằng năm

* Khí đốt thiên nhiên

Trong nửa sau thế kỷ 20, khí đốt là nguồn cung cấp quan trọng sau dầu mỏ Trữ lượng khí đốt ở độ sâu hiện đang khai thác (3.000 m) là 72,9 ngàn tỉ m3 trong đó có 20% nằm ở đại dương Nếu tính ở độ sâu 5000 mét thì trữ lượng khí đốt là 86 ngàn tỉ m3 Mức độ khai thác khí đốt cũng khác nhau tùy theo khu vực và từng nước là do nhu cầu thực tiển của sự phát triển kinh tế - xã hội của mỗi nước Nhu cầu về khí đốt 1980 là 1.700 tỉ m3 trong đó các nước tư bản 1.030 tỉ m3 (riêng Hoa Kỳ 680 tỉ m3) Do nhu cầu sử dụng càng tăng nên trữ lượng ngày thu hẹp dần, năm

1972 ước tính còn 9,6 ngàn tỉ m3, đến năm 1976 chỉ còn 5,9 ngàn tỉ m3

* Ðiện năng

Công nghiệp điện ra đời vào cuối thế kỷ 19 và phát triển rất nhanh chóng Công nghiệp điện hiện nay bao gồm hai lĩnh vực chính là nhiệt điện và thủy điện Cho đến nay, điện năng được sử dụng trên thế giới là do các nhà máy nhiệt điện sản xuất là chính, còn thủy điện cung cấp chỉ là 1 phần nhỏ chiếm tỉ lệ từ 3,5% - 5%

Nhu cầu về điện năng càng ngày càng cao, trung bình trên thế giới thì bình quân mỗi đầu người là 1.600 kwh/năm, ước tính đến năm 2000 sẽ là 4.600 kwh / năm

Theo bảng dưới đây, nếu tính trung bình 10 năm thì sản lượng điện tăng lên gấp đôi và nếu so sánh và mức tiêu thụ năng lượng điện từ nửa đầu thế kỷ 20 này bằng tổng năng lượng điện tiêu thụ của toàn bộ nhân loại trước đó

Bảng 5: Sản lượng điện được sản suất trên toàn thế giới

(Tỉ kwh) 1900

1920 1950 1960 1970

15 130 957 2.295 5.000

Nguồn: Theo Liêm, 1990

Liên Xô có nền công nghiệp điện phát triển rất nhanh Năm 1913 chỉ đạt sản lượng 1,3 tỉ kwh, năm 1935 đạt 26,288 tỉ kwh đứng hàng thứ tư sau Hoa Kỳ, Ðức và Anh Tiềm năng thủy điện của Liên Xô còn rất lớn trong khi đó nhiều nước khác đã sử dụng hầu hết tiềm năng của họ như Na-uy (99,7%), Thụy Ðiển và Thụy Sĩ (90%), Ý và Pháp (50%)

* Ðiện nguyên tử

Trong tình hình các nguồn năng lượng sơ cấp truyền thống cạn dần thì nền công nghiệp điện nguyên tử ra đời Liên Xô là nước đầu tiên xây dựng thành công nhà máy điện nguyên tử (1954) với công suất 5.000 kwh, sau đó là Anh (1956), Hoa Kỳ (1957), Pháp (1959) và một số quốc gia khác như Ấn độ, Pakistan Sau 20 năm kể từ khi nhà máy điện nguyên tử đầu tiên ra đời, năm 1974 tổng công suất của các nhà máy điện nguyên tử trên thế giới đã đạt tới 55 triệu kwh và hiện nay các nước có nền công nghiệp điện nguyên tử phát triển mạnh là Hoa Kỳ và Nhật Bản và sau đó là Tây Ðức, Anh, Pháp Nguyên liệu sử dụng cho nhà máy điện nguyên tử là Uranium Năng lượng nguyên tử có nhiều điểm ưu việt nên nó sẽ thay thế dần các nguồn năng lượng cổ điển vào thế kỷ 21

Một kg Uranium - 235 bị phân rã hoàn toàn phát ra một năng lượng là 23 triệu kwh tương đương với 2.600 tấn than đá Vì thế nên nhà máy điện nguyên tử chiếm diện tích nhỏ, máy móc gọn nhẹ, tiêu thụ điện của bản thân nhà máy cũng ít, tránh được việc làm nhiễm bẩn môi trường như các nhà máy nhiệt điện Nhưng ở đây có một vấn đề phải được đặc biệt quan tâm và phải giải quyết tốt là xử lý chất thải phóng xạ

* Các nguồn năng lượng mới

Các nguồn năng lượng mới đều là các nguồn năng lượng sạch, có thể tái tạo như khí sinh

học, gió, địa nhiệt, mặt trời, thuỷ triều Tuy mới được sử dụng từ những năm cuối của thế kỉ

XX, nhưng đây sẽ là nguồn năng lượng tiềm tàng của nhân loại Do sự cạn kiệt của các nguồn tài nguyên năng lượng không tái tạo, các nguồn năng lượng mới sẽ trở thành nguồn năng lượng cơ bản ở cả các nước phát triển và đang phát triển từ nửa sau của thế kỉ XXI

+ Năng lượng sinh khối là khí sinh vật được tạo ra từ việc lên men các phế thải hữu

cơ nông nghiệp và sinh hoạt, nhằm một mặt đảm bảo nhu cầu đun nấu, thắp sáng cho cư dân nông nghiệp và mặt khác, góp phần bảo vệ môi trường nông thôn

+ Năng lượng mặt trời được sử dụng dưới hai dạng điện và nhiệt Đây là nguồn năng lượng vô tận để đun nước, sưởi ấm, sấy nông sản, pin quang điện phục vụ cho các ngành kinh

tế và đời sống ở nước ta, nguồn năng lượng này mới bước đầu được khai thác với quy mô nhỏ, thí dụ như pin mặt trời phục vụ các chiến sĩ ở quần đảo Hoàng Sa

Nhà máy điện mặt trời ở Hoa Kỳ

+ Nguồn năng lượng gió trong thiên nhiên là rất lớn Việc khai thác và đưa vào sản xuất điện năng đã và đang được tiến hành ở nhiều nước như Tây Âu, Bắc Âu, Hoa Kỳ, ấn Độ

+ Năng lượng địa nhiệt ở sâu trong lòng đất cũng được khai thác và sử dụng dưới dạng nhiệt và điện Tiềm năng địa nhiệt ở một số nước rất lớn (như Aixơlen, Hy Lạp, Pháp, Italia, Hoa Kỳ, Nhật Bản ) đã tạo điều kiện cho việc khai thác rộng rãi nguồn năng lượng này

Sử dụng năng lượng gió ở Hà Lan Sử dụng năng lượng địa nhiệt ở Aixơlen

b Cơ cấu tiêu thụ năng lượng

Cơ cấu tiêu thụ năng lượng trên thế giới rất khác nhau giữa các nhóm nước Mức tiêu thụ năng lượng có thể được coi là một trong những chỉ tiêu đánh giá trình độ phát triển kinh tế của một nước Các nước kinh tế phát triển đã tiêu thụ tới quá nửa tổng số năng lượng được sản xuất

ra trên thế giới Trong khi đó, các nước đang phát triển với diện tích lớn, dân số đông, nhưng chỉ tiêu thụ khoảng 1/3 Mặc dù trong những năm tới, cơ cấu tiêu thụ năng lượng giữa các nhóm nước có sự thay đổi, nhưng không đáng kể

Trong nhiều thế kỉ qua, mức tiêu dùng than, dầu mỏ, khí đốt của nhân loại tăng lên nhanh chóng Từ năm 1990 đến nay, cứ mỗi năm bình quân một người tiêu thụ khoảng 1,6 tấn dầu quy đổi, tức là gấp khoảng 25 lần trọng lượng của bản thân

Từ bảng và hình cho thấy, nhìn chung mức tiêu dùng năng lượng bình quân theo đầu người trong vòng 20 năm qua tăng lên rõ rệt trên phạm vi toàn thế giới, song có sự khác biệt khá lớn giữa các quốc gia Các nước kinh tế phát triển ở châu Âu, Bắc Mỹ và những nước có thu nhập cao có mức tiêu dùng năng lượng bình quân theo đầu người lớn nhất; trong khi đó những nước nghèo ở châu