1. Khí quyển Một số khái niệm về khí quyển - Khí quyển là lớp không khí bao quanh Trái Đất. - Khí quyển là đối tượng nghiên cứu của khí tượng, nghiên cứu về thành phần cấu trúc và các quy luật trong khí quyển và sử dụng các quy luật đó phục vụ mục đích con người. - Thời tiết là trạng thái của khí quyển được đặc trưng bởi các yếu tố khí tượng. + Quy mô: hẹp/diễn ra ở một nơi nào đó. + Thời gian: cụ thể. + Đặc điểm: luôn luôn biến đổi/liên tục dao động. - Khí hậu là tổng hợp của thời tiết, được đặc trưng bởi các yếu tố khí tượng thống kê dài hạn (30 năm) và các giá trị cực trị, có tính chất ổn định. Thành phần của khí quyển: - Các chất khí sạch và khô có thành phần hầu như không thay đổi (nitơ, oxi, acgông…). - Các chất khí có thành phần thay đổi (hơi nước cacbonđioxit…). Cấu trúc của khí quyển a) Cấu trúc thẳng đứng Tiêu chí: Sự thay đổi nhiệt độ theo chiều độ cao. Có 4 tầng: Tầng đối lưu - Bề dày: từ mặt đất đến độ cao 10 – 15 km và luôn thay đổi theo thời gian và không gian: mùa hè lớn hơn mùa đông, ở xích đạo (15 – 17 km) lớn hơn ở cực (8 km). - Đặc điểm + Đại bộ phận (4/5) khối lượng không khí của khí quyển nằm trong tầng đối lưu. Các chất khí nhà kính cũng tập trung chủ yếu ở tầng đối lưu + Nhiệt độ giảm theo chiều cao, trung bình là 0,6 0 C/100m, ở đỉnh tầng đối lưu nhiệt độ tăng dần từ xích đạo (- 70 0 C) đến cực là (- 55 0 C). + Không khí chuyển động mạnh theo chiều thẳng đứng. + Vùng nhiệt đới có tầng đối lưu dày hơn vùng cực đới, có chuyển động đối lưu phát triển mạnh. Do nguồn bức xạ sóng dài từ mặt đất phát ra. + Tất cả các quá trình vật lí xảy ra ở tầng đối lưu có ý nghĩa quyết định đến thời tiết và khí hậu ở bề mặt đất.
Trang 1ĐỀ CƯƠNG MÔN ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN ĐẠI CƯƠNG 2
1 Khí quyển
Một số khái niệm về khí quyển
- Khí quyển là lớp không khí bao quanh Trái Đất.
- Khí quyển là đối tượng nghiên cứu của khí tượng, nghiên cứu về thành phần
cấu trúc và các quy luật trong khí quyển và sử dụng các quy luật đó phục vụ mục đích con người
- Thời tiết là trạng thái của khí quyển được đặc trưng bởi các yếu tố khí tượng.
+ Quy mô: hẹp/diễn ra ở một nơi nào đó
+ Thời gian: cụ thể
+ Đặc điểm: luôn luôn biến đổi/liên tục dao động
- Khí hậu là tổng hợp của thời tiết, được đặc trưng bởi các yếu tố khí tượng
thống kê dài hạn (30 năm) và các giá trị cực trị, có tính chất ổn định
Thành phần của khí quyển:
- Các chất khí sạch và khô có thành phần hầu như không thay đổi (nitơ, oxi,
acgông…)
- Các chất khí có thành phần thay đổi (hơi nước cacbonđioxit…).
Cấu trúc của khí quyển
a) Cấu trúc thẳng đứng
Tiêu chí: Sự thay đổi nhiệt độ theo chiều độ cao Có 4 tầng:
Tầng đối lưu
- Bề dày: từ mặt đất đến độ cao 10 – 15 km và luôn thay đổi theo thời gian và
không gian: mùa hè lớn hơn mùa đông, ở xích đạo (15 – 17 km) lớn hơn ở cực (8 km)
- Đặc điểm
+ Đại bộ phận (4/5) khối lượng không khí của khí quyển nằm trong tầng đối lưu Các chất khí nhà kính cũng tập trung chủ yếu ở tầng đối lưu
+ Nhiệt độ giảm theo chiều cao, trung bình là 0,60C/100m, ở đỉnh tầng đối lưu nhiệt độ tăng dần từ xích đạo (- 700C) đến cực là (- 550C)
+ Không khí chuyển động mạnh theo chiều thẳng đứng
+ Vùng nhiệt đới có tầng đối lưu dày hơn vùng cực đới, có chuyển động đối lưu phát triển mạnh Do nguồn bức xạ sóng dài từ mặt đất phát ra
+ Tất cả các quá trình vật lí xảy ra ở tầng đối lưu có ý nghĩa quyết định đến thời tiết và khí hậu ở bề mặt đất
Tầng bình lưu
- Độ cao: nằm từ giới hạn trên của tầng đối lưu đến độ cao 50 – 60 km.
- Đặc điểm
+ Nhiệt độ tăng dần theo chiều cao Do có lớp ôdôn nằm trong tầng này đã
hấp thụ năng lượng của tia tử ngoại nên tích lũy được năng lượng).
Trang 2+ Chuyển động ngang chiếm ưu thế, gió ở đây là gió tây vì hướng của Gra-dien khí áp nằm ngang là hướng xích đạo về 2 cực, các đường đẳng áp thẳng
và song song không có ma sát
+ Hơi nước ở đây còn rất ít
Tầng giữa
- Độ cao: từ giớ hạn trên của tầng bình lưu đến độ cao 75 – 80 km.
- Đặc điểm: nhiệt độ giảm mạnh theo chiều cao, từ 00C ở giới hạn dưới giảm xuống -750C ở giới hạn trên
- Áp suất của khí quyển ở độ cao 80 km nhỏ hơn 200 lần so với áp suất ở bề
mặt đất Lượng ôdôn giảm, không khí đã rất loãng
Tầng nhiệt
- t0 17000C , tương đối nóng
- Do quá trình phản ứng thuận nghich tạo odôn bắn ra e tỏa nhiệt (tia γ ).
b) Cấu trúc ngang khối khí
- Khối khí nóng ẩm
- Khối khí nóng khô
- Khối khí ôn hòa
- Khối khí lạnh
2 Bức xạ
a) Bức xạ sóng ngắn (Bức xạ Mặt Trời)
Hằng số Mặt Trời
- Mặt Trời luôn phát ra năng lượng và cường độ bức xạ.
- Năng lượng của Mặt Trời phát ra được truyền đi theo các sóng điện từ, mạnh
nhất ở bước sóng từ 0,7 đến 4,0 μс thuộc giới hạn sóng ngắn nên người taс thuộc giới hạn sóng ngắn nên người ta
còn gọi năng lượng bức xạ Mặt Trời là năng lượng bức xạ sóng ngắn.
- Hằng sô Mặt Trời (F) là
F=(r2/R2)E0 trong đó r là bán kính Mặt Trời, R là khoảng cách từ tâm Mặt Trời đến giới hạn trên của khí quyển
Năng lượng bức xạ Mặt Trời bị suy yếu do khí quyển
Nguyên nhân
- Bị hấp thụ bởi ô dôn, khí CO2 và hơi nước, đồng thời bị khuếch tán ra các hướng khác nhau bởi các tạp chất rắn, các tinh thể khác có trong khí quyển
- Góc nhập xạ giảm nên bức xạ Mặt Trời phải xuyên qua đoạn đường càng
dài, do đó năng lượng bị hấp thụ và khuếch tán càng nhiều , làm cho năng lượng bị suy yếu càng mạnh
- Năng lượng bức xạ Mặt Trời dồn xuống mặt đất sẽ biến thiên theo chu kỳ
ngày, chu kỳ năm, biến thiên theo vĩ độ địa lí phù hợp với sự biến thiên của góc nhập xạ
Năng lượng bức xạ Mặt Trời tới bề mặt đất.
Trang 3- Năng lượng bức xạ Mặt Trời trực tiếp là năng lượng Mặt trời phát ra được truyền thẳng tới mặt đất
- Năng lượng bức xạ Mặt Trời khuếch tán.
+ Gần 25% năng lượng của bức xạ Mặt trời bị khuếch tán trong khí quyển, khoảng 2/3 năng lượng đó được dồn xuống mặt đất
+ Bức xạ khuếch tán khác với bức xạ trực tiếp ở chỗ:
++ Bức xạ khuếch tán dồn xuống mặt đất không phải trực tiếp từ Mặt trời
mà từ toàn thể vòm trời, bức xạ khuếch tán không dồn xuống mặt phẳng vuông góc với tia bức xạ mà xuống mặt phẳng nằm ngang
++ Bức xạ khuếch tán khác với bức xạ trực tiếp về cấu tạo quang phổ vì những tia của các bước sóng khác nhau bị khuếch tán ở mức độ khác nhau
Bức xạ Mặt Trời tổng cộng (tổng xạ) là tổng số năng lượng bức xạ Mặt Trời trực tiếp (I) và năng lượng bức xạ khuếch tán (i) Nếu kí hiệu tổng xạ là Q thì ta có: Q=I+i Tổng xạ thay đổi phụ thuộc vào góc nhập xạ, vào trạng thái của khí quyển do đó nó thay đổi theo thời gian và không gian tương đối phức tạp