Bài giảng khí tượng thuỷ văn rừng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH KHOA NƠNG – LÂM - NGƯ BÀI GIẢNG (Lưu hành nội bộ) KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN RỪNG (Dành cho sinh viên ngành Lâm nghiệp, hệ cao đẳng quy) Giảng viên: Lê Thị Hương Giang MỤC LỤC PHẦN A: LÝ THUYẾT BÀI MỞ ĐẦU SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KHÍ TƯỢNG HỌC .5 KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG KHÍ TƯỢNG HỌC KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN RỪNG CHƯƠNG .9 THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN 1.1 THÀNH PHẦN KHÍ QUYỂN 1.1.1 Khơng khí khơ .9 1.1.2 Hơi nước 1.1.3 Bụi .10 1.1.4 Vai trò chất khí tự nhiên 10 1.2 CẤU TRÚC CỦA KHÍ QUYỂN 11 1.2.1 Sự khơng đồng khí theo chiều thăng đứng 11 1.2.2 Sự khơng đồng khí theo chiều ngang 12 CHƯƠNG 14 BỨC XẠ TRONG KHÍ QUYỂN 14 2.1 Ảnh hưởng xạ mặt trời trồng 14 2.1.1 Ảnh hưởng thành phần quang phổ mặt trời trồng .14 2.1.2 Ảnh hưởng thời gian chiếu sáng ngày trồng 15 2.2 Các dạng xạ mặt trời 16 2.2.1 Bức xạ trực tiếp (trực xạ) 16 2.2.2 Bức xạ khuyếch tán (tán xạ) 17 2.2.3 Bức xạ tổng cộng (Tổng xạ) 18 2.2.4 Sự phản xạ xạ mặt trời (Albêđô) 18 2.3 Bức xạ sóng dài mặt đất và khí .19 2.4 Cân xạ mặt đất 20 CHƯƠNG 22 CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT VÀ KHƠNG KHÍ 22 3.1 CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT 22 3.1.1 Các đặc tính nhiệt lực đất 22 3.1.2 Cân nhiệt bề mặt đất .24 3.1.3 Diễn biến nhiệt độ bề mặt đất .25 3.1.4 Các biện pháp điều tiết nhiệt độ mặt đất .29 3.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA KHƠNG KHÍ 30 3.2.1 Sự truyền nhiệt khơng khí 30 3.2.2 Sự biến thiên nhiệt độ khơng khí 32 b Diễn biến hàng năm nhiệt độ khơng khí .33 c Sự biến thiên nhiệt độ khơng khí theo phương thẳng đứng khí 33 3.2.3 Những tiêu đánh giá nhiệt độ khơng khí .34 3.2.4 Những biện pháp cải thiện chế độ nhiệt độ không khí 36 CHƯƠNG 37 TUẦN HOÀN NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN 37 4.1 Chu trình nước tự nhiên 37 4.2 Các đại lượng vật lý đặc trưng cho độ ẩm khơng khí 38 4.3 Bốc nước tự nhiên 39 4.3.1 Bản chất trình bốc nước 39 4.3.2 Vai trò bốc nước sản xuất nông nghiệp 41 4.4 Sự ngưng kết nước tự nhiên 42 4.4.1 Điều kiện ngưng kết nước khí 42 4.4.2 Kết ngưng kết nước .42 4.5 Giáng thuỷ 45 4.5.1 Phân loại mưa 45 4.5.2 Nguyên nhân hình thành mưa 45 4.5.3 Các đại lượng đặc trưng cho tính chất mưa 47 4.5.4 Những nhân tố ảnh hưởng đến lượng mưa 48 4.6 Nước mạng lưới thuỷ văn .48 4.6.1 Dòng chảy 48 4.6.2 Sự hình thành dòng chảy sơng ngòi 49 4.6.3 Những nhân tố ảnh hưởng đến dòng chảy 51 4.6.4 Những đại lượng đặc trưng dòng chảy 53 4.6.5 Phương trình cân nước lưu vực .54 4.6.6 Phân phối dòng chảy năm 54 CHƯƠNG ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN VÀ GIĨ 56 5.1 Áp suất khí 56 5.1.1 Khái niệm 56 5.1.2 Sự biến đởi áp suất khí .56 5.1.3 Những đại lượng đặc trưng cho áp suất khí 57 5.2 Gió .57 5.2.1 Nguyên nhân sinh gió 57 5.2.2 Các đại lượng đặc trưng gió 57 5.3 Hoàn lưu khí 59 5.3.1 Phân bố khí áp mặt đất 59 5.3.2 Hoàn lưu khí .60 5.3.3 Một số loại gió địa phương 61 THIÊN TAI KHÍ TƯỢNG Ở VIỆT NAM 63 6.1 Sương muối 63 6.1.1 Điều kiện hình thành 63 6.1.2 Tác hại và phương pháp phòng chống .63 6.2 Gió phơn khơ, nóng 63 6.2.1 Điều kiện hình thành 64 6.2.2 Tác hại và biện pháp phòng chống 65 6.3 Hạn hán 65 6.3.1 Điều kiện hình thành 65 6.3.2 Phân bố hạn và biện pháp phòng chống 66 6.4 Lũ lụt .66 6.4.1 Tác hại lũ lụt 66 6.4.2 Đặc điểm lũ lụt nước ta và biện pháp phòng chống lụt và úng 67 6.5 Mưa đá 67 6.6 Dông nhiệt .69 6.7 Bão và áp thấp nhiệt đới 71 6.7.1 Điều kiện hình thành bão và áp thấp nhiệt đới 71 6.7.2 Hoạt động bão và áp thấp nhiệt đới Việt Nam và biện pháp phòng tránh 73 CHƯƠNG KHÍ HẬU VIỆT NAM 74 7.1 Cơ chế hình thành khí hậu Việt Nam .74 7.1.1 Khí hậu Việt Nam là khí hậu nhiệt đới .74 7.1.2 Khí hậu Việt Nam chịu ảnh hưởng gió mùa 75 7.1.3 Khí hậu Việt Nam bị chia cắt mạnh địa hình .76 71.4 Khí hậu Việt nam đa dạng có nhiều đới và đai cao .77 71.5 Khí hậu Việt nam thất thường chế độ nhiệt và chế độ ẩm 77 7.2 Một số đặc trưng khí hậu Việt Nam .77 7.2.1 Nắng và xạ: 77 7.2.2 Chế độ nhiệt 78 7.2.3 Chế độ mưa 79 7.2.4 Ðộ ẩm khơng khí 80 7.2.5 Các tượng thời tiết .80 7.3 Phân vùng khí hậu Việt Nam: 81 7.3.2 Vùng khí hậu Ðồng và Trung du Bắc bộ: 83 7.3.3 Vùng khí hậu Tây Bắc 83 7.3.4 Vùng khí hậu Bắc Trung Bộ 84 7.3.5 Vùng khí hậu Nam Trung Bộ 86 7.3.6 Vùng Khí hậu Tây Nguyên 87 7.3.7 Vùng khí hậu Nam Bộ 88 CHƯƠNG 91 8.1 VAI TRÒ CỦA CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG TRONG ĐỜI SỐNG THỰC VẬT RỪNG .91 8.1.1 Bức xạ mặt trời và đời sống thực vật rừng .91 8.1.2 Chế độ nhiệt và thực vật rừng .96 8.1.3 Ảnh hưởng chế độ nước đến thực vật 98 8.2 ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP CỦA CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG ĐẾN RỪNG 102 8.2.1 Những quy luật chung ảnh hưởng yếu tố khí tượng đến rừng 102 8.2.2 Phân bố vùng thực vật và điều kiện khí hậu 103 8.3 TIỂU KHÍ HẬU RỪNG .104 8.3.1 Thành phần khơng khí rừng 104 8.3.2 Chế độ xạ rừng .105 8.3.3 Nhiệt độ rừng 106 8.4.4 Rừng và chế độ thuỷ văn 107 8.4 ẢNH HƯỞNG CỦA RỪNG ĐẾN ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU THUỶ VĂN LÃNH THỔ 108 8.4.1 Rừng và thành phần khí .108 8.4.2 Rừng và điều kiện khí tượng khu vực lân cận .109 8.4.3 Rừng và điều kiện thuỷ văn lãnh thổ 110 8.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN RỪNG 114 8.5.1 Phương pháp quan trắc song song .114 8.5.2 Phương pháp gieo trồng định kỳ 114 8.5.3 phương pháp gieo trồng theo vùng địa lý 115 8.5.4 Phương pháp thống kê tài liệu lịch sử 115 8.5.5 Phương pháp nghiên cứu phòng thí nghiệm nhà khí hậu 115 8.5.6 Phương pháp phân tích khu phân bố 115 8.5.7 Phương pháp phân tích vòng năm 116 PHẦN B: THỰC HÀNH .117 CÂU HỎI ÔN TẬP .126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 PHẦN A: LÝ THUYẾT BÀI MỞ ĐẦU SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KHÍ TƯỢNG HỌC Trái đất có lớp vỏ khơng khí gọi là lớp khí Trong lòng khí quyển, đặc biệt tầng gần mặt đất diễn tượng và trình vật lý phức tạp như: Nắng, mưa, nóng, lạnh, giơng tố, gió bão Tuỳ mức độ phát triển mà tượng có lợi có hại, bình thường nguy hiểm đời sống và hoạt động kinh tế người Có thể nói, khơng đâu trái đất, người không chịu ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp q trình vật lý khí Để an toàn cho sống, để tiến hành cách có hiệu hoạt động người ảnh hưởng thường xuyên và phức tạp khí quyển, người khơng ngừng tìm hiểu, nghiên cứu tượng và q trình xảy khí Trong q trình dần dần hình thành mơn khoa học độc lập - “Khí tượng học” Khí tượng học là khoa học nghiên cứu chất vật lý tượng và trình xảy khí quyển, tìm quy luật khống chế chúng, xây dựng biện pháp dự báo trước tượng xảy ra, nghiên cứu biện pháp can thiệp, giúp người bước làm chủ khí Thế giới giữ lại nhiều tài liệu chứng tỏ khoa học khí tượng bắt nguồn từ lâu đời, đặc biệt trung tâm văn minh cổ đại như: Ai Cập, Hy Lạp, Ấn Độ, Trung Quốc Nổi bật số tư liệu cổ để lại là “Meteorolog” (Khí tượng học) Aristot (Khoảng 200 năm trước công nguyên) Tuy nội dung đơn giản sách cho thấy thế kỷ trước, mắt thường, người biết quan sát, ghi chép và phân tích tượng khí Nhưng khoa học chưa phát triển, thiếu phương tiện nghiên cứu nên thời gian dài, khí tượng học là khoa học định tính, kiến thức khí tượng học người nghèo nàn Khí tượng học trở thành khoa học định lượng từ thế kỷ 17 với sáng chế nhiệt biểu Ga-Li-Lê năm 1603 và khí áp kế Tơ-Ni-Xen-Li năm 1643 Đây là hai dụng cụ quan trọng bậc nghiên cứu khí tượng học Mười năm sau, Pháp và Ba Lan người ta bắt đầu tiến hành quan trắc khí tượng Cùng với đời dụng cụ khí tượng, người ngày càng có khả nghiên cứu, tìm hiểu “đời sống” khí Phát triển mạnh mẽ khí tượng học bắt đầu vào thế kỷ 20 với phát triển kỹ thuật toán, vật lý, đời máy móc cho phép nghiên cứu tầng cao khí quyển: Vơ tún thám khơng, tên lửa khí tượng, vệ tinh khí tượng, đa thời tiết Ngày nay, khoa học khí tượng hình thành nhiều mơn học chun sâu khác phương pháp, nội dung và mục đích nghiên cứu Theo phương pháp nghiên cứu có mơn học sau đây: - Khí tượng học sở (khí tượng học đại cương) là khoa học nghiên cứu chất vật lý, xác lập quy luật chung tượng và q trình khí - Khí tượng dự báo (khí tượng Si-nốp) là khoa học nghiên cứu trình hình thành, phân bố và biến đổi thời tiết, nghiên cứu phương pháp dự báo thời tiết cách phân tích thời tiết đồ địa lý có ghi số liệu quan trắc khí tượng - Khí hậu học là mơn học nghiên cứu quy luật hình thành khí hậu và chế độ khí hậu nước, vùng Theo mục đích ứng dụng có mơn: - Khí tượng học Hàng khơng - Khí tượng học Hàng hải - Khí tượng học Quân - Khí tượng Y học - Khí tượng Nơng nghiệp - Khí tượng Lâm nghiệp Về thành tựu khí tượng học cần phải nói đến kết công tác dự báo thời tiết và nghiên cứu khí hậu Ở nước tiên tiến thế giới, mức độ xác tin tức dự báo thời tiết ngắn hạn đạt 85% Ở nước ta, theo đánh giá Tổng cục khí tượng thuỷ văn, mức độ xác tin tức dự báo thời tiết là 75% Tuy nhiên, độ xác dự báo tượng diễn quy mô lớn thường cao Chẳng hạn, dự báo bão, gió mùa Đơng Bắc nước ta có độ xác xấp xỉ 100% Đối với tượng có quy mơ nhỏ mưa rào, dơng độ xác thường đạt 75 % Trong khí hậu học, người ta nghiên cứu quy luật phân hố khí hậu và điều kiện khí hậu vùng khác thế giới, lập phân vùng khí hậu thế giới Kết nghiên cứu quy luật hình thành khí hậu thực trở thành sở khoa học cho biện pháp cải tạo khí hậu, ngăn chặn sa mạc hố, trì cân sinh thái môi trường cho nhiều vùng thế giới Trong năm thế kỷ XX, ngoài phương pháp quan sát tượng khí quyển, nhà khí tượng bắt đầu áp dụng phương pháp thực nghiệm vào nghiên cứu khí tượng, có nghiên cứu q trình hình thành mây, mưa, gió mùa Con người bắt đầu can thiệp vào q trình khí : Gây mưa nhân tạo, phá mưa đá, chống sương muối, cải tạo khí hậu Tuy vậy, tượng khí tượng thường phức tạp, chúng phát sinh toàn khí với quy mơ biến động từ 106 m (sự ngưng kết nước) đến hàng nghìn km (bão, giải hội tụ ) Vì thế, nghiên cứu khí tượng đòi hỏi mặt phải mở rộng phạm vi quan trắc, bở sung ́u tố khí tượng vào nội dung quan trắc, cải tiến phương pháp quan trắc, sử dụng phương tiện kỹ thuật đại Mặt khác phải có phối hợp nhiều nước, thế giới nghiên cứu khí tượng Sự hợp tác thơng tin khí tượng nước Anh, Pháp, Đức, Nga bắt đầu từ thế kỷ XIX, đến năm 1847, tổ chức nước này đởi tên thành tở chức khí tượng thế giới (WMO) Hiện tham gia vào tổ chức khí tượng thế giới có 100 nước thành viên Ở Việt Nam, từ xưa nhân dân biết quan sát, dự đoán thời tiết dựa vào kinh nghiệm liên hệ tượng khí tượng với nhau, tượng khí tượng với tượng tự nhiên khác Những kinh nghiệm lưu truyền từ thế hệ sang thế hệ khác hình thức ca dao, tục ngữ: “Nắng sáng trồng cà, mưa sáng nhà phơi thóc”, “Ráng mỡ gà gió, ráng mỡ chó mưa”, “ Cỏ gà mọc lang, làng ngập nước”, “Kiến cánh vỡ tổ ra, bão táp mưa sa gần tới” Những tài liệu lưu trữ lại đến cho thấy nước ta có Lê Q Đơn và Hải Thượng Lãn Ông là học giả có nhiều ghi chép, nghiên cứu khí tượng học Lê Q Đơn là nhà bác học tổng hợp lý luận và nêu lên quan điểm cách có hệ thống tượng khí tượng, chu kỳ khí hậu, vật hậu Hải Thượng Lãn Ơng là nhà y học có nhiều nghiên cứu quan hệ khí hậu, thời tiết với sức khoẻ và bệnh tật người Trước năm 1954, người Pháp xây dựng số trạm quan trắc khí tượng nước ta, mục đích chủ yếu là phục vụ hàng không, quân và số nghiên cứu nhằm khai thác tài nguyên Sau hoà bình lập lại, ngành khí tượng xây dựng hệ thống quan trắc khí tượng, tở chức viện nghiên cứu, đào tạo đội ngũ cán khí tượng Ngành có cống hiến lớn lao nghiên cứu tài nguyên khí hậu, thuỷ văn đất nước Tin tức dự báo thời tiết và toàn số liệu quan trắc khí tượng ngành phục vụ đắc lực cho hoạt động nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau, đặc biệt là Nông nghiệp, Lâm nghiệp, Hàng không, Hàng hải, Giao thông Hiện nay, nước có 150 trạm quan trắc khí tượng và gần 2000 trạm đo mưa Ở tỉnh có đài khí tượng với nhiệm vụ nghiên cứu tài ngun khí hậu địa phương, dự báo thời tiết bở sung theo yêu cầu ngành sản xuất chủ ́u là Nơng nghiệp, hướng dẫn nơng dân phòng tránh thiên tai Ở Hà Nội, với thông tin cung cấp liên tục từ trạm quan trắc nhiều nước, từ vệ tinh Viện dự báo khí tượng tiến hành phân tích và dự báo thời tiết cho vùng nước Tin dự báo thời tiết gửi đến địa phương, quan chức và nhân dân biết thơng qua Đài tiếng nói Việt Nam số phương tiện thông tin khác để chuẩn bị cho hoạt động sản xuất và đời sống Năm 1975, Việt nam trở thành thành viên thức Tở chức khí tượng thế giới, tham gia tích cực vào chương trình nghiên cứu khí tượng tở chức này hoạch định và đạo, có chương trình nghiên cứu bão, chương trình nghiên cứu gió mùa nhiệt đới Việt Nam hợp tác trao đổi thông tin với nhiều nước thế giới KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG KHÍ TƯỢNG HỌC Trong nghiên cứu khí tượng, thời tiết và khí hậu xem là hai khái niệm bản: - Thời tiết là trạng thái khí quan sát thấy nơi nào thời điểm nào Để mơ tả thời tiết, người ta dùng nhiều yếu tố khí tượng khác Đó là đại lượng phản ánh tính chất vật lý khí quyển, chẳng hạn nhiệt độ, áp suất khơng khí, ẩm độ khơng khí, hướng và tốc độ gió, lượng mưa, tầm nhìn - Khí hậu là chế độ thời tiết địa phương nào đó, khí hậu địa phương xác định thơng qua quan trắc khí tượng nhiều năm Khi mơ tả khí hậu thường dùng giá trị trung bình, cực trị và toàn đặc điểm biến đởi tiêu tổng hợp hay riêng lẻ yếu tố khí tượng, tiêu gọi là tiêu khí hậu KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN RỪNG Là phận quan trọng môi trường, khí ảnh hưởng đến toàn đời sống rừng Tính chất vật lý khí quyển, hay điều kiện khí tượng ảnh hưởng đến phân bố, sinh trưởng phát triển, tái sinh, hình thành rừng, đến khả chống sâu bệnh hại, chống gió bão và lửa rừng Nói chung điều kiện khí tượng ảnh hưởng đến tồn tại, suất và tính ởn định rừng Phần lớn yếu tố khí tượng là nhân tố sinh thái Với tầng tán rậm rạp và kết cấu tầng phức tạp, rừng hình thành tán tiểu hoàn cảnh khí hậu độc đáo - tiểu khí hậu rừng Dưới tán rừng, độ ẩm khơng khí ln cao hơn, biên độ nhiệt độ, lượng xạ, tốc độ gió ln thấp ngoài đất trống Hoàn canh đặc biệt tán rừng quyết địng tồn và phát triển tập đoàn động vật, vi sinh vật đất, toàn bụi thảm tươi, quyết định cường độ và chiều hướng tái sinh và hình thành rừng Chiếm lĩnh không gian rộng lớn, rừng không ảnh hưởng đến điều kiện khí tượng tán mà cải thiện điều kiện khí tượng vùng lân cận, lãnh thổ Rừng làm giảm biên độ nhiệt, làm tăng ẩm độ khơng khí, tăng lượng mưa, giảm tác hại bão, gió khơ nóng Ngoài khả cải tạo khí hậu, rừng có chức sinh thái quan trọng khác như: Giữ đất, bảo vệ và điều tiết nguồn nước, làm lành khí Để nâng cao suất rừng, phát huy tối đa chức sinh thái rừng, nhà lâm học không nghiên cứu phận quan trọng mơi trường là khí toàn thể mối quan hệ qua lại với rừng, biện pháp tác động nhằm điều chỉnh mối quan hệ Đó là nội dung mơn học độc lập- “Khí tượng thuỷ văn rừng” Như vậy, đối tượng Khí tượng thuỷ văn rừng là tượng, q trình xảy khí và mối quan hệ qua lại phức tạp chúng với rừng Theo nghĩa rộng, khí tượng thủy văn là khoa học nghiên cứu mối quan hệ qua lại tượng khí tượng thủy văn và sản xuất Lâm nghiệp, điều kiện khí tượng khơng ảnh hưởng đến rừng - đối tượng sản xuất lâm nghiệp, mà ảnh hưởng tới hoạt động sản xuất nói chung, chẳng hạn như: Gieo ươm, trồng rừng, khai thác, vận chuyển Nghiên cứu Khí tượng thuỷ văn rừng có nhiệm vụ chủ yếu sau đây: Tìm hiểu quy luật biến đởi ́u tố khí tượng có ảnh hưởng đến đối tượng và q trình sản xuất Lâm nghiệp Các ́u tố khí tượng nghiên cứu là yếu tố sinh thái, bao gồm xạ, nhiệt độ đất, nhiệt độ khơng khí, ́u tố phản ánh đảm bảo mức độ nước, tốc độ gió, thời tiết và khí hậu nghiên cứu tởng hợp khơng thể tách rời yếu tố khí tượng thuỷ văn có ảnh hưởng đến sản xuất Lâm nghiệp Vận dụng quy luật biến đởi ́u tố khí tượng thuỷ văn và quy luật sinh học để làm sáng tỏ ảnh hưởng chế độ khí tượng thuỷ văn đến rừng tác động ngược lại Anh hưởng chế độ khí tượng thuỷ văn đến rừng nghiên cứu theo tác động yếu tố riêng lẻ tập hợp chúng tổng thể môi trường sinh thái Anh hưởng rừng đến chế độ khí tượng thuỷ văn nghiên cứu với tính chất tìm hiểu chức sinh thái rừng Đó là khả biến đởi hoàn cảnh tiểu khí hậu tán rừng và điều kiện khí hậu thuỷ văn lãnh thổ Đối tượng sản xuất lâm nghiệp chủ yêu là rừng Khác với nông nghiệp, chúng có kích thước và đời sống dài Vì vậy, nghiên cứu khí tượng thuỷ văn rừng nghiên cứu sinh thái gỗ nói chung đòi hỏi phải xây dựng phương pháp thích hợp Ngày nay, ngoài phương pháp truyền thống “quan trắc song song”, “gieo trồng định kỳ”, “thống kê tài liệu lịch sử”, “phân tích khu phân bố” nhà nghiên cứu xây dựng phương pháp mới- phương pháp phân tích vòng năm Đây là phương pháp có triển vọng, khắc phục nhiều nhược điểm phương pháp khác CHƯƠNG THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN 1.1 THÀNH PHẦN KHÍ QUYỂN Khơng khí khí là hỗn hợp học thành phần: Khơng khí khơ, nước và bụi 1.1.1 Khơng khí khơ Khơng khí sau loại hết nước và bụi gọi là khơng khí khơ Trong lớp khí có độ cao từ đến 100 km, thành phần khơng khí khơ gần khơng đởi: chất khí chủ yếu là N2, O2, Ar CO2 chúng chiếm tới 99% thể tích khơng khí ( Bảng 1) Bảng Thành phần chủ yếu không khí khơ Chất khí Ni tơ (N2) O xy (O2) Argon (Ar) Cacbonic (CO2) Tỷ lệ (%) Theo thể tích 78,8 20,95 0,93 0,03 Theo trọng lượng 75,52 23,15 1,28 0,05 Phần lại khơng khí gồm chất : Cr Xe, He, NH3, CH4, NO2, H2S Ở lớp khí cao, tác dụng tia vũ trụ và tia xạ sóng ngắn, nhiều chất khí bị phân ly và ion hố Ở độ cao 95 đến 100 km trở lên, ôxy và nitơ chủ yếu tồn dạng nguyên tử tự Trong đất, hàm lượng ôxy thường giảm đi, bị sử dụng trình phân huỷ chất hữu Ở đất có độ ẩm cao, trao đổi với mặt đất bị hạn chế làm cho đất nghèo ơxy Những q trình phân giải ́m khí thườnglàm tăng hàm lượng chất khí độc như: CH4, C2H6, H2S Kết trình phân giải chất hữu cơ, hô hấp vi sinh vật, động vật đất làm tăng hàm lượng CO 2, nhiều trường hợp tới 10% thể tích khơng khí, tức gấp hàng trăm lần khơng khí mặt đất Có thể cải thiện thành phần khơng khí đất biện pháp thuỷ lợi xới đất Trong rừng hay quần thể thực vật nói chung, thành phần khơng khí có khác biệt định so với ngoài đất trống Một mặt rừng có tầng tán rậm rạp ngăn cản trao đởi khơng khí rừng với tán rừng, mặt khác hoạt động sống rừng, rừng hấp thu số chất khí này và đưa vào khí số chất khí khác Trên tán rừng, vào ban ngày, trời lặng gió hàm lượng CO2 thường xuyên cao Giá trị cao ghi chép là 0,07% Ngoài thực vật làm giàu khí chất phitơxít, chất thơm, là chất hữu dễ bay chúng tiết q trình trao đởi chất Ở gần khu cơng nghiệp, khí thải nhà máy, hàm lượng chất khí độc thường tăng lên, có CO2, H2S, NO2, NO, Cl2, F2 1.1.2 Hơi nước Trong khơng khí thường xun có nước Tuỳ điều kiện cụ thể, hàm lượng nước chiếm từ đến 4% thể tích khơng khí Nguồn nước khí có từ mặt đất, nước có từ ao hồ, biển, sông, từ thực vật bốc vào khí Vì vậy, càng xa mặt đất, hàm lượng nước khí càng thấp Lên khỏi tầng bình lưu khơng khí hầu khơng nước Đại dương là nguồn cung cấp nước khổng lồ, càng vào sâu lục địa hàm lượng nước càng thấp Phần lớn vùng mưa, vùng khô hạn, sa mạc sâu lục địa Nhờ thoát nước mạnh, thảm thực vật, đặc biệt là thực vật vùng rừng lân cận với rừng, hàm lượng nước thường cao vùng khác 1.1.3 Bụi Bụi là phần tử vật chất thể lỏng thể rắn lững lờ khí Bụi đưa vào khơng khí từ nhiều nguồn khác nhau: Do gió lên từ mặt đất, hạt muối sóng biển tung vào khơng khí, bụi khói từ nhà máy, phương tiện giao thông, đám mây, núi lửa, phần tử phấn hoa phát tán vào không trung, vật chất tạo trình cháy thiên thạch vào khí Số lượng hạt bụi cm3 khơng khí biến động lớn, vài chục đến vài vạn hạt Nói chung mật độ bụi giảm dần từ mặt đất đến lên cao, từ thành phố nông thôn và thấp vùng rừng Hàm lượng bụi cao gây hại cho sức khoẻ người và động vật Bụi phủ dày mặt làm giảm hiệu quang hợp thực vật Tuy nhiên, khí bụi có ý nghĩa định, chúng là hạt nhân ngưng kết nước 1.1.4 Vai trò chất khí tự nhiên -Nitơ (N2) Ni tơ là chất chiếm tỷ lệ lớn khí quyển, là nhân tố quan trọng bậc với sống Nitơ tự nhiên là nguồn vơ tận, thực vật khơng đồng hố dạng tự do, mà dạng hợp chất NH4+, NO3 thực vật sử dụng Nitơ qua hai đường: Nhờ cộng sinh với vi khuẩn nốt sần và hiên tượng phóng điện sấm sét (tạo HNO3) Nhờ vi khuẩn nốt sần, năm thu hàng trăm kg đạm, nhờ nước mưa vào khoảng 5-15kg Với q trình khí ni tơ khơng giữ vai trò đặc biệt - Ôxy (O2) Ôxy là chất chiếm tỷ lệ nhiều thứ hai khí (21%) Nó cần thiết cho hô hấp thể sống, phân giải chất hữu Nhờ ôxy mà tuần hoàn vật chất khí diễn bình thường Trong khơng khí, ơxy ln dư thừa ́u cầu thực vật Nhưng đất, nước hàm lượng ôxy không đủ yêu cầu chúng Với q trình khí quyển, ơxy có khả hấp thụ mạnh tia xạ sóng dài từ 0,13 đến 0,24µm Sự hấp thụ ơxy góp phần làm tăng nhiệt độ lớp khí cao và bảo vệ sinh vật mặt đất khỏi bị tia tử ngoại - Carbonnic (CO2) Carbonnic là chất khí chiếm hàm lượng nhỏ khí lại có ý nghĩa hết sức quan trọng Nó là nguyên liệu để tạo chất hữu Hàm lượng CO2 khí thường xem là thấp so với yêu cầu thực vật Khi tăng hàm lượng CO2 khơng khí, cường độ quang hợp tăng rõ rệt Kết nhiều nghiên cứu cho thấy, hàm lượng CO2 tối ưu cho quang hợp dao động từ 0,2 đến 0,3% Tuy nhiên nồng độ CO2 tăng lên, khơng khí trở nên độc với người và động vật, người chết nếu nồng độ CO2 vượt 0,2 đến 0,6% 10 Nghiên cứu khí tượng thuỷ văn rừng thập kỷ qua trang bị cho người nhận thức đầy đủ vai trò sinh thái rừng, hiểu biết sâu xa ảnh hưởng đa dạng, phức tạp rừng đến khí quyển, thủy và sinh Rừng xem là nhân tố tự nhiên quan trọng góp phần bảo vệ và cải thiện mơi trường sống hành tinh.Việc phá rừng thập kỷ gần gây hậu sinh thái nghiêm trọng phạn vi toàn cầu Biểu rõ rệt là gia tăng nhiệt độ trái đất, hoạt động bão lụt, hạn hán, cháy rừng, dịch bệnh, v.v Một nhiệm vụ quan trọng nhân loại là bảo vệ và phat triển rừng khai thác cách hợp lý, vừa nâng cao suất kinh tế vừa phát huy tối đa chức sinh thai rừng, ngăn chặn q trình biến đởi khơng thuận nghịch mơi trường sinh thái phá rừng gây nên 8.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN RỪNG 8.5.1 Phương pháp quan trắc song song Theo phương pháp này người ta tiến hành quan trắc đồng thời diễn biến yếu tố khí tượng tượng thực vật Phân tích liên hệ dãy biến điều kiện khí tượng thủy văn với dãy biến động tượng thực vật làm sáng tỏ quy luật tác động qua lại chúng Các ́u tố khí tượng có ảnh hưởng rõ rệt đến thực vật nhiệt độ khơng khí, độ ẩm khơng khí, độ ẩm đất, lượng mưa, ánh sáng, nồng độ CO2, nồng độ khí độc, cường độ điện trường, cường độ từ trường, hoạt động mặt trời Các tượng thực vật vao gồm: Những biến đởi kích thước (đường kính, chiều cao, thể tích, kích thước rễ, thân, lá, tỷ lệ kích thước phận thể ) biến đởi hình thái (hình dạng, lá, chồi, lơng phủ, gai, vỏ, tán, mật độ ), giải phẩu (nhựa, hàm lượng carbon, phóng xạ, tỷ lệ gỗ, muộn ) sinh lý (tốc độ phân chia tế bào, tốc độ vận chuyển nhựa, cường độ quang hợp, cường độ hơ hấp, cường độ nước ), phát triển (này chồi, lá, hoa, chín, phát tán hạt ) Như vậy, tượng thực vật bao gồm toàn biến đởi hình thái bên ngồi cấu trúc bên trong, q trình sinh lý, sinh hóa, sinh trưởng, phát triển, Phương pháp quan trắc song song áp dụng tốt cho đối tượng nghiên cứu có kích thước nhỏ, đời sống ngắn Cũng áp dụng để nghiên cứu giai đoạn phát triển nào thực vật Kích thước đối tượng nghiên cứu lớn gây khó khăn bố trí theo dõi biến đởi điều kiện khí tượng tượng thực vật Khi đời sống đối tượng dài khó khăn tở chức theo dõi biến đởi điều kiện khí tượng tượng thực vật Trong lâm nghiệp, phương pháp quan trắc song song áp dụng để nghiên cứu ảnh hưởng diều kiện khí tượng đến tượng giai đoạn vườn ươm, tập tính sinh học côn trùng, phát triển nấm bệnh… 8.5.2 Phương pháp gieo trồng định kỳ Theo phương pháp này người ta gieo hạt thành nhiều đợt cách khoảng thời gian định Trong khoảng thời gian ấy, điều kiện khí tượng khơng giống làm cho diễn biến tượng thực vật khác Phân 114 tích diễn biến điều kiện khí tượng tượng thực vật đợt gieo cho kết luận ảnh hưởng qua lại chúng Giống phương pháp quan trắc song song, phương pháp này thường áp dụng cho đối tượng có đời sống ngắn để nghiên cứu phát triển thực vật giai đoạn vườn ươm, vườn thí nghiệm… 8.5.3 phương pháp gieo trồng theo vùng địa lý Theo phương pháp này người ta trồng loài nhiều vùng địa lý khác vùng có điều kiện khí tượng đặc thù, diễn biến tượng thực vật khơng giống Phân tích khác biệt điều kiện khí tượng tượng thực vật làm sáng tỏ quan hệ thực vật và điều kiện khí tượng Khó khăn chủ ́u phương pháp này là không đồng điều kiện đất tác nhân phi khí tượng khác khu vực nghiên cứu Kết phân tích bị nhiều nhiều ́u tố khơng tính trước Phương pháp gieo trồng vùng địa lý áp dụng tốt cho loài ngắn ngày 8.5.4 Phương pháp thống kê tài liệu lịch sử Theo số liệu thống kê lập chuỗi biến động suất trồng và điều kiện thời tiết năm Phân tích liên hệ chuỗi biến động làm sáng tỏ quan hệ thực vật với điều kiện thời tiết khí hậu Phương pháp này đòi hỏi phải có số liệu thống kê hàng năm tượng thực vật, đồng thời phải xem xét biến động đất đai, kỹ thuật canh tác qua năm là không đáng kể Phương pháp thống kê tài liệu lịch sử áp dụng cho ngắn ngày tượng vật hậu có chu kỳ lặp lại khơng dài 8.5.5 Phương pháp nghiên cứu phòng thí nghiệm nhà khí hậu Theo phương pháp này, đối tượng nghiên cứu gieo trồng phòng thí nghiệm hay nhà khí hậu, nơi sử dụng phương tiện tạo ổn định mối liên quan với điều kiện khí tượng rút kết luận ảnh hưởng điều kiện khí tượng đến đời sống thực vật Trong phòng thí nghiệm tạo đồng yếu tố không nghiên cứu, nên phương pháp này cho kết luận xác, nhanh chóng Song đòi hỏi kỹ thuật phức tạp, thiết bị đắt tiền Phương pháp nghiên cứu phòng thí nghiệm thường áp dụng cho đối tượng nghiên cứu có đời sống ngắn, kích thước nhỏ cho tượng vật liệu có chu kỳ lặp lại khơng dài 8.5.6 Phương pháp phân tích khu phân bố Trong khu phân bố lồi thực vật thường có phân hóa định điều kiện khí tượng Phù hợp với nói khác biệt tượng thực vật Phân tích mố liên hệ điều kiện khí tượng với tượng thực vật cho kết luận ảnh hưởng điều kiện khí tượng đến lồi u cầu sinh thái loài Theo phương pháp này, điều kiện khí tượng trung tâm khu phân bố thường coi là điều kiện khí tượng tối thích lồi, giới hạn biến động điều kiện khí tượng khu phân bố giới hạn chịu đựng hay biện độ sinh thái lồi Phương pháp phân tích khu phân bố áp dụng rộng rãi lâm nghiệp Nó 115 có thế sử dụng cho đối tượng: có t̉i thọ dài, kính thước lớn rừng điều kiện tự nhiên Khu phân bố loài rộng, mạng lưới quan trắc khí tượng dày dặc, kết phân tích xác Trong hồn cảnh lâm nghiệp nước ta, phương pháp này gặp khó khăn dinh: + Mạng lưới quan trắc khí tượng miền núi thường thưa thớt, quy luật phân hóa khí hậu lại phức tạp vùng đồng Vì xác hóa điện kiện khí lượng cho địa điểm khu phân bố việc làm khó khăn + Ảnh hưởng điều kiện khí tượng đến thực vật bị nhiều nhiều nhân tố đất đai, địa hình, sâu bệnh hại, điều kiện canh tác v.v Mặt khác nhân tố giới hạn phân bố thực vật nhiều trường hợp nhân tố khí hậu + Việc xác định ranh giới khu phân bố lồi tự nhiên phức tạp đòi hỏi điều tra tốn nhiều công sức 8.5.7 Phương pháp phân tích vòng năm Hình thành vòng năm là kết hoạt động sống thực vật thân gỗ trình đồng hóa điều kiện ngoại cảnh Bề rộng vòng năm toàn cấu trúc vật lý, hóa học quyết dịnh tác động qua lại thực vật thân gỗ với yếu tố môi trường Mọi biến động môi trường trực tiếp gián tiếp ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển thực vật Đồng thời chúng phản ánh biến đởi cấu trúc vòng năm và thực vật nói chung Nhờ đặc điểm quan trọng mà thực vật thân gỗ dược gọi là “máy tự ghi” hay “người chép sử tự nhiên Khi phân tích vòng năm nhận nhiều thông tin quan trọng điều kiện tự nhiên ảnh hưởng qua lại điều kiện tự nhiên với thể thực vật Vì vòng năm coi tư liệu quý để nghiên cứu sinh thái gỗ, nghiên cứu quy luật biến động điều kiện tự nhiên khứ Dự báo tương lai Phương pháp phân tích vòng năm thực chất tởng hợp liên hoan biện pháp nhằm khai tác tối đa lượng thông tin chứa đựng vòng năm Chúng bao gồm từ biện pháp lựa chọn đối 116 PHẦN B: THỰC HÀNH TỔ CHỨC QUAN TRẮC Ở TRẠM KHÍ TƯỢNG ĐỒNG HỚI I MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU: - Nắm quy phạm Tởng cục Khí tượng - Thủy văn tở chức kỳ quan trắc, nội dung, trình tự quan trắc trạm khí tượng - Khảo sát và vẽ sơ đồ lắp đặt thiết bị khí tượng vườn khí tượng - Nắm cấu tạo, nguyên lý số dụng cụ đo đạc yếu tố khí tượng - Thực hành thống kê số liệu khí tượng tháng II NỘI DUNG THỰC TẬP - Khảo sát Vườn quan trắc khí tượng trạm khí tượng - Vẽ sơ đồ Vườn quan trắc và nêu nhận xét vị trí thiết bị đo đạc - Tìm hiểu quy phạm tở chức kỳ quan trắc, nội dung, trình tự quan trắc trạm khí tượng - Tìm hiểu số thiết bị đo đạc yếu tố khí tượng - Thực hành thống kê số liệu quan trắc tháng: Tính trị số trung bình số học số yếu tố khí tượng III VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ CẦN CĨ - Vườn quan trắc khí tượng; - Số liệu khí tượng tháng địa phương IV TỔ CHỨC THỰC HÀNH VÀ BÁO CÁO KẾT QUẢ Chia nhóm để tiến hành nội dung thực tập nêu Riêng nội dung thống kê số liệu khí tượng, nhóm tiến hành với -3 ́u tố khí tượng giáo viên phân cơng Các nhóm sử dụng nguồn số liệu khí tượng tháng khác Sau buổi thực hành sinh viên viết báo cáo thu hoạch theo nội dung V CÁC KIẾN THỨC BỖ TRỢ Quy phạm Tởng cục Khí tượng - Thủy văn tổ chức quan trắc a Kỳ quan trắc Hàng ngày đài trạm khí tượng thuộc ngành Khí tượng - Thuỷ văn phải thực quan trắc vào lh,7h,13h,19h (giờ Hà N ộ i ) Một số trạm quy định thực thêm quan trắc lúc 4h,10h,16h, 22h Cá biệt có trạm làm quan trắc vào lú 7h,13h,19h Mồi trạm có hai đồng hồ tốt xác đến phút lấy theo Hà Nội, sắc luật nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Hàng ngày phải hiệu chỉnh theo Đài phát tiếng nói Việt Nam tín hiệu thời gian ngành bưu điện Kết hiệu chỉnh ghi lại vào sổ theo dối, đồng hồ nhanh ghi dấu (-) đồng hồ chậm ghi dấu (+) trước trị số hiệu chỉnh đến phút b Nội dung quan trắc: Tuỳ thuộc vào nhiệm vụ trạm giao Trạm mặt đất thông thường quan sát yếu thời tiết và qua bao gồm: - Gió (tốc độ và hướng) 117 Lượng mây - Tầm nhìn xa - Nhiệt độ khơng khí - Áp suất khí - Lượng giáng thủy - Trạng thái mặt đất và nhiệt độ đất - Lượng bốc - Thời tiết đặc biệt c Trình tự quan trắc Trước quan trắc 30 phút phải chuẩn bị đầy đủ điều kiện để quan trắc Trước quan trắc từ 11 đến 15 phút quan sát nhiệt độ đất, xác định trạng thái mặt đất, lượng mây, loại mây, gió, bốc Đúng giờ: Đo khí áp, đo lượng giáng thuỷ (nước mưa sương, sương muối, tuyết) Vào lúc quan trắc: 7h thay giản đồ cho loại máy ký, công việc này không chậm sau 7h20 phút (các quy định chi tiết hướng dẫn "Quy phạm quan trắc bề mặt") Vườn quan trắc a) Quy cách vườn quan trắc Phần lớn việc quan trắc thực vườn quan trắc khí tượng bề mặt Các dụng cụ không bị che khuất Việc xây dựng trạm khí tượng lẳp đặt thiết bị phải tuân theo quy định Tổng cục khí tượng thuỷ văn, theo quy ước WMO - Vườn phải đặt nơi quang đảng, có tính tiêu biểu cho vùng, cách xa cối và chướng ngại vật khác khoảng 20 lần chiều cao nó, tránh gần rãnh nước, sơng, suối - Kích thước vườn: 26m x 26m 16m x 20m 16m x 16m lớn 26m x 36m - Vườn phải đặt hương Đông - Tây - Nam - Bắc - Vườn có hàng rào thoang theo mẫu chung, cao 1,2m, sơn màu trắng - Vườn trồng cỏ xanh, cỏ không cao 20cm - Cửa vườn đặt phía Bắc, đường vườn rải sỏi xây gạch, rộng không 40cm - Phải thường xuyên giữ vườn sẽ, sửa chữa, sơn lại kịp thời, bảo quản thiết bị tốt Một số thiết bị khí tượng 3.1 Đo số nắng Thuật ngữ "nắng" gắn liền với độ chói mặt trời, liên quan tới lượng xạ mặt trời, lượng mây bầu trời Trong thực hành đo, thời điểm nắng bắt đầu quy ước là thời điểm có độ rọi nắng phương mặt trời mà từ giản đồ bắt đầu bị cháy Giản đồ nắng theo tiêu chuẩn Tổ chức Khí tượng thế giới (WMO) là giản đồ Tởng cục Khí tượng Pháp cơng bố và đề nghị Nhật quang ký dùng dụng cụ mẫu, WMO yêu cầu tuân thủ theo quy cách Tổng cục Khí tượng nước Anh cơng bố và giám định - 118 Dụng cụ đo Nguyên lý cấu tạo: Nhật quang ký là dụng cụ để đo số nắng Bộ phận cảm ứng nhật quang ký là cầu thuỷ tinh suốt có tác dụng hội tụ tia sáng mặt trời chiếu tới tiêu điểm Cầu thủy tinh đặt giá có thế quay quanh trục ngang trục cầu hướng theo chiều song song với trục trái đất Trên giá đỡ có gắn cung vĩ độ, đinh ốc để quay cầu cho kim vĩ độ trạm cung độ Máng đặt giản đồ quay quanh trục cầu và giữ cố định vị trí thích họp chốt Một kim cắm vào lỗ máng xuyên qua giản đồ vừa giữ cho giản đồ khỏi bị xê dịch vừa có tác dụng là mốc (buổi sáng mốc 10h buổi chiều mốc 18h) Nhật quang ký đặt vườn khí tượng vị trí quang đãng, quanh năm tia nắng từ mặt trời chiếu tới giản đồ Bệ đặt gỗ, sắt bàng bê tông cao l,5m mặt đất Phía Bắc xây bậc cho quan trắc viên đứng tháo lắp giản đồ và lau chùi bảo quản máy Yêu cầu kỹ thuật đặt nhật quang ký sau: + Máy phải ngang và kiểm tra thước thuỷ bình + Trục cầu thuỷ tinh hướng Bắc - Nam + Đúng vĩ độ điểm quan trắc Để điều chỉnh vĩ độ địa lý xác tới 0,5°, phải nới lỏng ốc quay giá quanh trục cho kim quỹ độ cung, sau vặn chặt đinh ốc Để trục cầu thuỷ tinh hướng Bắc - Nam làm theo cách: + Dùng địa bàn điều chỉnh trục máy theo phương Bắc Nam + Vào lúc ngọ (12h trưa) ngày nắng to xoay nhật quang ký cho vệt nắng trùng vạch kẻ 12h giản đồ, sau đánh dấu bệ gỗ để dễ phát sai lệch Bảo quản: Nhật quang ký phải luôn lau băng khăn mêm Lau hết bụi cầu thuỷ tinh để tránh sai lệch vệt cháy Hàng tháng kiểm tra lại vĩ độ, hướng Bắc Nam, mực ngang bàng máy, ccrsai lệch phải điều chỉnh Phương pháp quan trắc: Hàng ngày vào buổi sáng trước lúc mặt trời mọc, lau chùi nhật quang ký cho sương lắp giản đồ Buổi trưa lúc 12h thay giản đồ Buổi tối mặt trời lặn tháo giản đồ quay úp máng xuống Từ ngày 16 tháng X đến hết tháng II dùng giản đồ cong đặt khe máng Từ ngày tháng III đến ngày 15 tháng IV từ ngày tháng IX đến ngày 15 tháng X dung giản đồ thằng đặt khe máng Từ ngày 16 tháng IV đến ngày 31 tháng VIII dung giản đồ cong đặt khe máng Việc thay giản đồ phải làm quy cách phải nhanh gọn Nếu lúc thay giản đồ trời nắng phải che máng để khỏi có vết cháy thừa Mặt sau giản đồ ghi rõ tên trạm, phút tháo lắp và ngày tháng năm Mỗi giản đồ dùng lần dù trời nắng hay không nắng Tính tốn: Tính tởng số nắng cách cộng dồn độ dài vệt cháy đo giản đồ, xác tới 0,1h Chú ý: a) 119 Lỗ cắm kim đặt không vào vạch 10h buổi sáng 18h b̉i chiều, cách vị trí quy định lớn hay 0,2h phải làm hiệu Cách làm sau: Lấy lỗ cắm kim làm mốc, đo vạch giản đồ dùng bút chì kẻ lại vạch giản đồ Hàng ngày phải tính tốn xong giản đồ nắng ngày trước Nếu phần lẻ nắng lớn phút quy thành 0,1h, nhỏ phút bỏ Vệt cháy tính vết vàng và đởi màu nắng gây nên, tính điểm chấm nhỏ, nếu ngày có chấm ghi 0,1h 3.2 Thiết bị đo nhiệt độ khơng khí a Nhiệt biểu thường Chất lỏng cảm ứng nhiệt dùng là thuỷ ngân rượu etylic Khi nhiệt độ môi trường thay đổi chất cảm ứng này thay đởi thể tích Các thiết bị này gọi là nhiệt biểu nhiệt kế Cấu tạo: Bầu nhiệt kế; Ống dẫn chất lỏng (vi quản); Thang chia độ: Chia theo thang bách phân (°C) Farhanheit (°F); vỏ nhiệt kế bàng thuỷ tinh suốt Nhiệt kế thường dùng để đo nhiệt độ tức thời vào lúc định đo Đó là nhiệt kế thủy ngân, vạch thang độ ứng với 0,50C b Nhiệt biểu tối cao Nhiệt biểu dùng để đo nhiệt độ cao xảy ngày Đó là nhiệt kế thuỷ ngân, vạch thang độ ứng với 0,5°c Nhờ cấu tạo đặc biệt bầu thuỷ ngân và ống dẫn thủy ngân mà người ta đọc nhiệt độ cao xảy khoảng thời gian nào mặc dầu nhiệt độ xuống thấp Cấu tạo bầu nhiệt kế tối cao: Người ta gắn vào đáy bầu nhiệt kế kim thủy tinh Đầu kim nằm ống dẫn thuỷ ngân Khi nhiệt độ cao thuỷ ngân dãn nở thể tích chui qua khe hở ống thủy tinh và kim Ngược lại nhiệt độ thấp, thủy ngân co lại để trở bầu vướng lại đầu kim Do cột thủy ngân lại ống ghi nhiệt độ cao ngày Cần ý: Cột thủy ngân di chuyển linh động ống đặt nhiệt kế tối cao nơi quan trắc thiết phải đặt nằm ngang, bầu thuỷ ngân vị trí thấp Sau lần đọc nhiệt kế tối cao, dốc đầu nhiệt kế xuống, vẩy mạnh hay lần nhiệt độ nhiệt kế này nhiệt độ nhiệt kế thường đặt vào giá lều nhiệt kế c Nhiệt biểu tối thấp Nhiệt biểu tối thấp dùng để đo nhiệt độ thấp xảy ngày Chất lỏng vi quản nhiệt kế tối thấp là rượu etylic không pha mầu Trong vi quản người ta đặt trỏ nhựa mầu lam nhẹ nằm phần ống dẫn rượu Mỗi vạch thang chia độ ứng với 0,50C Nhiệt độ tối thấp xác định đầu trỏ hướng phía mặt thống ngồi rượu Sỡ dĩ trỏ nhiệt độ tối thấp nhiệt độ giảm dần sức căng mặt rượu lớn lực ma sát trỏ thành vi quản nên kéo trỏ phía bầu nhiệt kế Ngược lại nhiệt độ tăng lên, rượu nở trỏ không di chuyển nằm vị trí có nhiệt độ thấp ngày 120 Khác với nhiệt kế tối cao, nhiệt kế tối thấp sau lần đọc phải dốc ngược nhiệt kế cho trỏ rơi xuống mặt thoáng rượu Sau phải đặt nhiệt kế nằm ngang tránh tình trạng làm trỏ di chuyển ống chứa rượu Khi nhiệt độ cao không để nhiệt kế ngồi trời phơi nắng Thường có ống nhựa để cất giữ nhiệt kế tối thấp gặp nhiệt độ cao Cách lắp đặt nhiệt kế tối cao, tối thấp lều nhiệt ẩm kế: Toàn nhiệt kế đặt giá sắt có phận đỡ có nhiệt kế tối cao, nhiệt kế tối thấp ẩm kế d Nhiệt ký - Nhiệt ký thiết bị dùng để ghi diễn biến liên tục nhiệt độ khơng khí Có loại nhiệt ký: Nhiệt ký ngày nhiệt ký tuần Nhiệt ký ngày ghi diễn biến nhiệt độ ngày, nhiệt ký tuần ghi diễn biến nhiệt độ ngày - Nhiệt ký gồm phận sau: Bản lưỡng kim chế tạo kim có hệ số dãn nở khác nhau, ép dính vào Bản có hệ số dãn nở lớn Bản lưỡng kim có hình cong Khi nhiệt độ cao dãn nở nhiều làm lưỡng kim cong lên Bản lưỡng kim cong lên Bản lưỡng kim phận cảm ứng nhiệt lắp cố định đầu Hệ thống truyền chuyển động gắn với đầu lưỡng kim Cần kim hồ giản đồ Giản đồ làm giấy có chia độ nhiệt chi theo trục tung, trục hồnh ghi thời gian Nếu giản đồ ngày chia làm 24h Nếu giản đồ tuần chia ngày Nhiệt ký đặt lều khí tượng (lều máy ký số theo sơ đồ vườn quan trắc) Khi đo đạc cần ghi rõ ngày, tháng, năm phía sau giản đồ Giản đồ cần lắp xác vào trụ đồng hồ Nếu nhiệt ký ngày thay giản đồ vào lúc 7h30 phút hàng ngày, nếu nhiệt ký tuần thay giản đồ vào lúc 7h30 phút sáng thứ hàng tuần 3.3 Quy toán giản đồ nhiệt ký Giản đồ nhiệt ký đồ thị ghi lại diễn biến yếu tố nhiệt độ hàng ngày hàng tuần Khi tính tốn số liệu, người phải làm hiệu nhiệt độ hiệu thời gian 3.4 Các thiệt bị đo độ ẩm a Nhiệt ẩm kế lều Cấu tạo: Nhiệt ẩm kế lều gồm nhiệt kế giống đặt chiếc giá lều khí tượng (xem phần đo nhiệt độ) Bầu nhiệt kế quấn vải (batit) để thấm ướt gọi là nhiệt kế ướt, nhiệt kế không quẩn vải (batít) gọi là nhiệt kế khơ Ngun lý cùa nhiệt ẩm kế sau: Trong khơng khí ln ln diễn trình bốc Khi nước bầu nhiệt kế ướt bốc làm cho nhiệt độ giảm đi, bốc diễn càng mạnh khơng khí càng khơ, làm cho nhiệt độ giảm xuống nhanh chóng gây chênh lệch nhiệt độ nhiệt kế ướt với nhiệt kế khô (bầu không 121 quấn vải) Căn vào chênh lệch này người ta tính độ ẩm khơng khí c Ẩm kế tóc Người ta dùng ẩm kế tóc để đo độ ẩm tương đối (r%) Các phận gồm có: khung sắt, sợi tóc, kim, bảng chia độ Nguyên tắc hoạt động- Sợi tóc người sau rửa chất nhờn thay đôi độ dài thay đởi độ ẩm khơng khí Nếu độ ẩm cao sợi tóc dài ra, nhờ đối trọng gần kim (3) làm cho kim lệch sang phải, nếu độ ẩm giảm kim quay ngược lại Khi đặt ẩm kế tóc vào lều, dùng ốc điều chỉnh vặn căng sợi tóc cho kim giá trị độ ẩm tương đối (r %) xác định nhiệt ẩm kế thơng gió Ẩm kế tóc coi là dụng cụ tốt dùng thời tiết nhiệt độ và ẩm độ thấp đến mức hiếm thấy d Ẩm ký Ẩm ký dùng để ghi diễn biến độ ẩm khơng khí hàng ngày hàng t̀n Cấu tạo ẩm ký gồm: Bộ phận cảm ứng là chùm tóc hai đầu cố định khung chùm tóc kéo căng móc liên kết với cần cong, đầu cân có nặng Thông qua hệ thống truyền lực liên kết với ngòi bút Khi độ ẩm tăng, tóc dài ra, cần cong hạ xuống làm cho ngòi bút nâng lên Khi độ ẩm giảm, sợi tóc co ngắn lại, nâng cần cong lên làm cho ngòi bút hạ xuống Phối họp vận động tự quay đồng hồ với lên xuống nhịp nhàng cần cong, ngòi bút vẽ lên giản đồ đặt trụ đồng hồ quay quanh trục đường biểu diễn diễn biến độ ẩm Cũng nhiệt ký, ẩm ký có loại đồng hồ là đồng hồ ngày và đồng hồ tuần Giản đồ ẩm ký sau ngày tuần lấy và thay giản đồ khác Khi thay giản đồ cần ghi rõ thời gian (phút, giờ, ngày, tháng) và giá trị độ ẩm thực tế lúc vào mặt sau giản đồ.Khi đặt ẩm ký phải ý thao tác đặt máy thăng bàng, thay giản đồ, lên dây cót đồng hồ, tra mực vào ngòi bút Để tháo đồng hồ phải gạt cần gạt cho ngòi bút tách khỏi trụ đồng hồ Dùng ốc điều chỉnh ngòi bút vào vạch độ ẩm giá trị thực tế lúc Đường đồ thị ghi độ ẩm làm hiệu chỉnh giống nhiệt ký và hiệu chỉnh độ ẩm ẩm kế tóc 3.5 Thiết bị đo giáng thủy a Vũ kế (thùng đo mưa) Ở trạm khí tượng, vũ kế đặt vườn quan trắc Ở Việt Nam thường dùng loại vũ kế ta tự sản xuất Thùng là tơn, kẽm, hình viên trụ có tiết diện thống là 200cm2 Một vũ kế có đủ thùng và ống đo thủy tinh có 100 độ chia, độ là cm3 ứng với lớp nước cao 0,1 mm Vũ kế có nắp đậy dùng để đậy thay thùng lúc quan trắc Thùng phải giữ và bảo đảm chắc chắn khơng bị rò rỉ Mỗi tháng, vào ngày 15, phải làm vệ sinh thùng và thử rò cách lau khơ thùng, đở nước xấp xỉ miệng vòi, đặt thùng lên trang giấy khô sạch, mặt bàn gỗ khoảng Miệng thùng hứng nước cách mặt vườn quan trắc l,5m Mỗi ngày tiến hành lần quan trắc thức lượng mưa vào và 19 Khi mưa to, để tránh tràn thùng phải đo sau mưa mưa Ngày trời nắng phải đo sau mưa để tránh bốc lượng mưa cộng dồn và tính vào lượng đo lúc 7giờ và 122 19giờ Muốn vậy, trạm quan trắc viên mang thùng dự trữ thay cho thùng hứng vào quan trắc Nếu trời mưa phải đậy thùng hứng đổi thùng và đem vào phòng làm việc để đong lượng mưa Nếu lúc quan trắc mưa khơng cần đậy thùng và đong vườn khí tượng Lượng giáng thủy nhỏ hay 10mm chí đong lần, lượng giáng thủy lớn 10mm phải đong nhiều lần Khi đong mở lắp vòi, nghiêng thùng, đở nước vào ống đong cho hêt nước Đưa ống đong lên cho mực nước điểm thấp mặt lõm nàm ngang tầm mắt quan trắc viên để nhìn thật xác Ống đong giữ cho mặt nước ngang bằng, không sóng sánh Trường hợp lượng mưa lớn phải đong nhiều ống hết, lần đọc phải ghi vào giấy nháp và đổ nước vào chậu riêng đề phòng phải đo lại Đối với giáng thủy rắn phải đưa thùng vào phòng làm việc cho hóa lỏng đo giáng thủy lỏng Đối với mưa đá cần phải xác định đường kính hạt nước lớn nhỏ, lấy trung bình Lượng giáng thủy 0,5 độ ghi là 0, từ 0,5 - độ ghi là 0,1 mm, nếu khơng có giáng thủy ghi gạch ngang (-) Lượng giáng thủy ngày tính từ 19 hơm trước đến 19 hơm sau b Vũ lượng ký Vũ lượng ký dùng để ghi biến thiên liên tục liên tục lượng, cường độ và thời gian có giáng thủy Tiết diện hứng giáng thủy bàng 500 cm2 200 cm2 Vũ lượng ký đặt gần vũ kế vườn quan trắc và độ cao với vũ kế, cách mặt vườn l,5m, miệng ngang bàng, thân giữ chắc bàng cách vít chặt với bệ xây chằng dây thép Những phận vũ lượng ký gồm: bình phao, ròng rọc, đối trọng, ống xi phơng, đồng hồ, thùng hứng nước, ca hứng nước Khi có giáng thủy, nước qua miệng hứng chảy vào bình phao, nước càng nhiều phao càng nổi lên, mặt phao gắn với trục nhỏ liên kết với cần kim mang ngòi bút vít cố định đinh ộc Phao lên xuống, làm cho ngòi bút vàch giấy giản đồ quấn quanh trụ đồng hồ đường ghi giáng thủy Khi nước bình dâng lên ngang chỗ cong ống xi phơng tháo chảy ngoài đến hết theo ngun tắc bình thơng Phao hạ xuống điểm khơng đưa theo cần kim và ngòi bút Nước bình chảy hứng ca để đo lại với ống đo tương ứng kèm theo vũ lượng ký Để xác định điểm 10mm dùng ống đo tương ứng đổ nước từ từ vào vũ ký Nếu rót hết 10mm nước mà xi phơng chưa hoạt động xi phơng đặt cao q, phải hạ ống xi phơng xuống Nếu chưa rót hết l0mm nước mà xi phông tháo nước tức là đặt xi phông thấp quá, phải nâng xi phông lên Việc điều chỉnh phải làm nhiều lần và kết thúc đở hết l0mm nước xi phơng hoạt động tháo nước, ngòi bút vạch l0mm giản đồ Sai số cho phép là +0,5mm Vũ ký phải giữ gìn sẽ, thường xun rửa ởng xi phơng khơng để cáu bẩn Trong ngày khơ nóng, nước bốc cạn dần, ngòi bút xuốngdưới vạch 0mm, phải thêm nước và điều chỉnh cho vạch 0mm và ghi rõ lượng nước đổ thêm vào mặt sau giản đồ Trường hợp có giáng thủy rắn, Cần phải đánh dấu đường 123 ghi giản đồ từ lúc bắt đầu đến lúc giáng thủy rắn tan hết Giờ, phút bắt đầu, kết thúc ghi mặt sau giản đồ Mỗi tháng vào đầu tháng phải kiểm tra phận tháo nước Điều chỉnh lại cách làm Vũ ký phải có đủ lý lịch, chứng từ kiểm định có giản đồ quy cách Thay giản đồ hàng ngày vào lúc 7giờ, đặt giản đồ ý đến dòng kẻ ngang phải trùng nhau, nếu lệch gây sai số đáng kể Neu suốt 24 khơng có giáng thuỷ không cần thay giản đồ, đổ thêm nước cho kim lên vạch cũ (khoảng - 10 độ chia ống đo) Ghi vào giản đồ lượng nước đổ thêm quay trụ đồng hồ vạch xuất phát, cho máy chạy thường Đường ghi ngày nào đề rõ ngày Nếu ngày liền giáng thủy phải thay giản đồ khác Đê có lượng nước thực phục vụ việc quy tốn giản đô phải đong lại giáng thủy ca hứng nước Những ngày mưa lớn kéo dài, ý đong lại nước ca ghi vào sổ quan trắc tránh tràn thùng số liệu Khi trời mưa, đến thay giản đồ hỗn thay, nếu tiêp tục mưa quay đồng hồ cho kim vượt qua nẹp, nếu trước khơng có mưa thay giản đồ lúc mưa cách đổ thêm nước cho xi phông hoạt động 3.6 Thiết bị đo gió a) Máy gió Wind-gauge cấu tạo: Máy Wind-gauge có phận cảm ứng gồm trục tròn thẳng cố định, gắn liền với la bàn hướng vặn chặt đầu cột gió Một ống rỗng hở đầu mang phong tiêu, bảng gió và vòng răng, chụp lên trục tròn và quay tự theo chiều gió, phong tiêu đầu có đối trọng Dưới phong tiêu là hướng Thanh hướng Bắc mang chữ B Bảng gió hình chữ nhật gắn vòng răng, mặt bảng vng góc với phong tiêu và quay dễ dàng quanh trục Vòng có răng, sức gió tác dụng lên mặt bảng, bảng bị nâng lên theo cung độ định tuỳ thuộc vào tốc độ gió Với vị trí mép bảng vòng ta định tốc độ gió Một máy gió Wind-gauge gồm chiếc Một máy có bảng nặng 800g và máy có bảng nhẹ 200g Chiều dài bảng 300mm, chiều rộng 150 mm Cách đặt bảo quản máy giỏ: Hai máy Wind-gauge đặt cột riêng biệt mực cao (10 hay 12m) Cột đổ bê tông vững chắc, thẳng đứng và có lớp dây cáp chằng, lớp có dây, hình thành hình chóp có đáy là tam giác Cột gió có bậc thang để trèo lên xuống dễ dàng Máy Wind-gauge phải đặt chỗ quang đãng, cần cách xa chướng ngại vật (nhà cửa, to ) là 10 lần chiều cao chướng ngại vật Mỗi năm lần, phải tháo máy gió lau và tra mỡ Phong tiêu phải quay nhạy, dây chằng không để chùng căng cho cột gió ln thẳng góc với mặt đất Làm quan trắc: Quan trắc gió máy Wind-gauge tiến hành theo thứ tự sau: - Xác định hướng gió và đặc điểm hướng - Xác định tốc độ gió và đặc điểm tốc độ 124 - Xác định tốc độ lớn và hướng có tốc độ lớn Để xác định hướng gió, quan trắc viên đứng đầu phong tiêu, quan sát dao động phong tiêu phút, ước lượng hướng thịnh hành theo la bàn 16 hướng Để xác định tốc độ gió, quan trắc viên bước sang phải, vị trí thẳng góc với phong tiêu phía vòng răng, quan sát vị trí dao động bảng gió vòng phút 125 CÂU HỎI ÔN TẬP Cấu trúc khí theo chiều thẳng đứng Nêu đặc điểm tầng khí Nêu định nghĩa trực xạ, tán xạ Cho biết yếu tố ảnh hưởng đến trực xạ, tán xạ So sánh gió đất và gió biển Albedo Viết phương trình cân xạ mặt đất Trình bày trình thu chi lượng bề mặt đất Viết phương trình cân nhiệt mặt đất Nêu số biện pháp kỹ thuật điều chỉnh chế độ nhiệt đất muà đông q trình hình thành gió Phơn Diễn biến ngày nhiệt độ đất Những phương thức truyền nhiệt khơng khí 10 Điều kiện hình thành bão, đặc điểm bão Cho biết quy luật hoạt động bão nước ta 11 Nêu định nghĩa nhiệt dung, hệ số dẫn nhiệt đất 12 Các yếu tố ảnh hưởng đến bốc từ mặt đất 13 Định nghĩa điểm sương Hãy cho biết chất trình bốc nước 14 Điều kiện ngưng kết nước khí 15 Nêu phương pháp phân loại mây theo độ cao chân mây Những loại mây nào thường gây mưa? 16 Điều kiện hình thành mưa 17 So sánh khí hậu vùng duyên hải Miền trung với khí hậu tỉnh phía Bắc 18 Hãy cho biết chế hoạt động gió mùa mùa đơng Việt Nam 19 Hãy cho biết chế hoạt động gió mùa mùa hạ Việt Nam 20 So sánh khí hậu vùng Đồng Nam Bộ và vùng Tây Nguyên 21 Trình bày đặc điểm chế độ xạ và chế độ nhiệt khí hậu Việt Nam 22 Trình bày hệ thống hoàn lưu tín phong ảnh hưởng đến Việt Nam 23 Hãy đưa đặc điểm đề chứng minh khí hậu Việt Nam thất thường 24 Hãy đưa đặc điểm đề chứng minh khí hậu Việt Nam mang tính chất nội chí tuyến 25 Hãy cho biết đặc điểm chung khí hậu vùng duyên hải Miền trung 26 Phân tích ảnh hưởng qua lại rừng và điều kiện khí tượng thuỷ văn 27 Dòng chảy là gì? Các nhân tố ảnh hưởng đến dòng chảy 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đoàn Văn Điếm (2005) “Giáo trình Khí tượng nơng nghiệp”, NXB Nơng nghiệp Hà Nội Trương Quang Học (2011) “Một số điều cần biết biến đổi khí hậu”, NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Đức Lý (2013) Khí hậu và thủy văn tỉnh Quảng Bình, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Cơng Minh (2007) “Khí hậu khí tuợng đại cương”, NXB Ðại học quốc gia Hà Nội Hoàng Ngọc Oanh (1998) “Khí thuỷ quyển”, NXB Giáo dục Hoàng Ngọc Oanh (2004) “Địa lí tự nhiên đại cương 2”, NXB Đại học Sư phạm Phạm Ngọc Toàn (1993) “Khí hậu Việt Nam”, NXB KHKT Hà Nội 127 128 ... biến đởi ́u tố khí tượng thuỷ văn và quy luật sinh học để làm sáng tỏ ảnh hưởng chế độ khí tượng thuỷ văn đến rừng tác động ngược lại Anh hưởng chế độ khí tượng thuỷ văn đến rừng nghiên cứu... là khí toàn thể mối quan hệ qua lại với rừng, biện pháp tác động nhằm điều chỉnh mối quan hệ Đó là nội dung mơn học độc lập- Khí tượng thuỷ văn rừng Như vậy, đối tượng Khí tượng thuỷ văn rừng. .. yếu tố khí tượng, tiêu gọi là tiêu khí hậu KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN RỪNG Là phận quan trọng môi trường, khí ảnh hưởng đến toàn đời sống rừng Tính chất vật lý khí quyển, hay điều kiện khí tượng ảnh