Khí tượng học synốp phần 1

Các công cụ để dự báo thời tiết gồm có bản đồ Synôp mặt đất, bản đồ Synôp cao không, các loại giản đồ E-MA, ảnh vệ tinh…Dự báo khí tượng nông nghiệp là phương pháp đánh giá khả năng của

Dự báo thời tiết có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sản xuất và đời sống, nhằm phòng chống và hạn chế thiên tai, thiết lập kế hoạch sản xuất, khai thác tiềm năng khí hậu Người ta thường sử dụng nhiều phương pháp để dự báo thời tiết Các công cụ để dự báo thời tiết gồm có bản đồ Synôp mặt đất, bản đồ Synôp cao không, các loại giản đồ E-MA, ảnh vệ tinh…Dự báo khí tượng nông nghiệp là phương pháp đánh giá khả năng của sản xuất nông nghiệp sẽ xảy ra dựa trên các thông tin về dự báo thời tiết cho mỗi khu vực Ðiều kiện thời tiết luôn luôn biến động so với giá trị trung bình nhiều năm hoặc giữa năm này và năm khác Sự biến động đó kéo theo sự biến động của sản xuất nông nghiệp Ðối với cây trồng, thời gian và cường độ xuất hiện của các yếu tố thời tiết làm thay đổi nhịp điệu sinh trưởng, phát triển, sâu bệnh và năng suất của chúng Thời tiết dao động còn làm cho chế độ ẩm của đất dao động theo gây ra hạn hán hoặc lũ lụt Ðộ chính xác của dự báo khí tượng nông nghiệp càng cao thì hiệu quả phục vụ càng lớn Dự báo khí tượng nông nghiệp có phương pháp riêng Về cơ bản, các phương pháp của dự báo khí tượng nông nghiệp là phân tích mối tương quan giữa điều kiện thời tiết và tình hình sinh trưởng phát triển, năng suất của cây trồng, vật

Chương XI DỰ BÁO THỜI TIẾT VÀ DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP

1.1 Khái niệm về thời tiết

Ở các chương trên chúng ta đã nghiên cứu các yếu tố khí tượng một cách riêng rẽ như

bức xạ, nhiệt độ, độ ẩm, mưa, khí áp và gió Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu sự tác

động tương hỗ giữa chúng trong quá trình biến thiên Một cân bằng tạm thời của các yếu tố

vật lý khí quyển xảy ra tại một thời điểm được gọi là thời tiết

Như vậy, thời tiết là trạng thái vật lý khí quyển được đặc trựng bởi tập hợp các yếu

tố khí tượng quan trắc được trong một thời điểm hoặc một khoảng thời gian ngắn nhất định

tại một địa phương nào đó Về cơ bản, thời tiết là sự thể hiện phối hợp các trị số nhiệt độ,

độ ẩm, áp suất khí quyển, hướng và tốc độ gió, lượng mây, mưa và độ trong suốt của khí

quyển Thời tiết thường biến thiên liên tục theo thời gian, nhiều khi rất đột ngột Vì vậy thời

tiết biểu hiện muôn hình muôn vẻ và luôn luôn thay đổi

Thời tiết phụ thuộc vào năng lượng bức xạ mặt trời, bức xạ mặt đất, các khối không

khí và đặc điểm của bề mặt trái đất như ao hồ, sông, biển, rừng cây, thành phố và địa hình

1.2 Các hệ thống thời tiết chủ yếu

a)

Kh ố i không khí

Khí quyển không những không đồng nhất theo chiều thẳng đứng mà còn có sự khác

biệt theo phương nằm ngang Ở tầng đối lưu hình thành những khối không khí riêng biệt, mỗi

khối có tính chất vật lý khác nhau Kích thước của khối không khí theo chiều ngang hàng

nghìn kilômét, theo chiều thẳng đứng là vài kilômét, có khi lên tới đỉnh tầng đối lưu Trong

phạm vi cùng một khối không khí thì trị số biến thiên theo phương nằm ngang của các yếu tố

khí tượng xảy ra rất nhỏ Nhưng ở vùng giữa các khối không khí thì các yếu tố khí tượng thay

đổi rất lớn Do các khối không khí được hình thành trên các vĩ độ khác nhau, trên bề mặt lục địa hay đại dương nên các tính chất vật lý như nhiệt độ, độ ẩm rất khác nhau

Người ta chia các khối không khí trên địa cầu theo vĩ độ địa lý thành 4 loại gọi là các khí đoàn:

 Khối không khí cực đới: là các khối không khí nằm từ vĩ tuyến 700 đến 2 địa cực Các khối khí này rất khô và lạnh do hình thành trên mặt đệm đóng băng

 Các khối không khí ôn đới: hình thành ở khoảng vĩ độ từ 400 - 700 Những khối khí này không lạnh giá bằng khối không khí cực đới

 Khối không khí nhiệt đới: hình thành ở vùng nhiệt đới vĩ độ từ 100 - 400 Ðặc điểm của khối không khí nhiệt đới là nóng và ẩm, hay xuất hiện dông, bão và mưa lớn

 Khối không khí xích đạo: trong giải lặng gió từ vĩ độ 100N - 100S là khối không khí xích đạo nóng, ẩm

Các khối không khí có thể di chuyển từ nơi hình thành tới các vùng khác Trong quá trình

di chuyển chúng sẽ mất dần những tính chất ban đầu, tức là bị biến tính Chẳng hạn khối không khí đi qua vùng nóng sẽ nóng lên; đi qua vùng lạnh sẽ bị lạnh đi; qua lục địa sẽ trở nên khô hơn; qua đại dương thì độ ẩm của nó sẽ tăng lên

b)

Front

Hai khối không khí có nhiệt độ và độ ẩm khác nhau khi di chuyển tiếp giáp với nhau

sẽ hình thành một vùng chuyển tiếp Lớp trung gian ngăn cách giữa hai khối không khí này gọi

là front Chiều rộng của một front từ 0,5km đến vài kilômét Vì front có chiều rộng rất hẹp so với các khối không khí nên coi đó là mặt front Giao tuyến của mặt front với mặt đất gọi là đường front Mặt front nằm nghiêng với mặt đất một góc nhọn, góc nghiêng có thể rất nhỏ (

> 100) Khi mặt front đi qua một địa điểm người ta quan sát thấy sự biến thiên rất lớn các trị

số nhiệt độ, độ ẩm, khí áp Nói cách khác, ở đó có sự thay đổi thời tiết rất đột ngột Các loại front được phân chia như sau:

Phân loại front theo vùng địa lý:

 Front cực đới: tiếp giáp giữa khối không khí cực đới và ôn đới

 Front ôn đới: tiếp giáp giữa khối không khí ôn đới và nhiệt đới

 Front nhiệt đới: tiếp giáp giữa khối không khí nhiệt đới và xích đạo

Phân loại front theo hướng di chuyển:

 Front lạnh (xem hình 4.4) xuất hiện khi khối không khí lạnh tiến về phía khối không khí nóng Khối khí lạnh chảy ở bên dưới khối không khí nóng và tiến lên phía trước thành một cái nêm tày mũi đẩy khối không khí nóng lên cao Khi front lạnh đi qua thì nhiệt độ giảm đi rõ rệt vì không khí lạnh đến thay thế cho không khí nóng Không khí nóng bị đẩy lên cao làm hơi nước ngưng kết lại trên mặt front tạo ra mây trung tích (Ac) hoặc mây vũ tích (Cb) Khi front lạnh đi qua, thời tiết thường có mưa rào, về mùa hạ thường kèm theo dông và mưa đá

 Front nóng (xem hình 4.5), hình thành khi khối không khí nóng di chuyển về phía khối không khí lạnh Khối không khí nóng trượt trên khối không khí lạnh tạo thành mặt front nóng Khi front nóng đi qua một địa phương nào đó thì bao giờ ở đấy nhiệt độ cũng tăng lên, vì trong trường hợp này không khí nóng tới thay thế cho không khí lạnh Trên mặt front nóng, không khí nóng sẽ lạnh đi và hình thành mây tầng thấp (Ns), rồi đến mây tầng

giữa (As), cao hơn là mây Cs, Ci Thời tiết trong front nóng thường là xấu như mưa dầm, gió mạnh hoặc sương mù

 Front tĩnh: khi hai khối không khí không đẩy nhau nữa, front không di chuyển thì gọi là front tĩnh Trường hợp này thường xảy ra khi front đang di chuyển gặp rừng hoặc núi cao chặn lại Thời tiết trong front tĩnh thường có mưa

c) Xoáy thu ậ n

Xoáy thuận còn được gọi là xoáy tụ, đó là một vùng xoáy được tạo thành do không khí chuyển động trong một vùng khí áp thấp Dòng không khí di chuyển từ ngoài vào trung tâm, ngược chiều kim đồng hồ (ở Bắc bán cầu)

Khi xoáy thuận chuyển động, quan sát thấy có chuyển động đi lên ở trung tâm, vì thế ở đây thường có nhiều mây và mưa

Hình 11.1 là mô hình biểu thị một xoáy thuận Vùng xoáy thuận thường có hình tròn với nhiều đường đẳng áp đóng kín, sắp xếp vòng quanh trung tâm Áp suất không khí ở trung tâm là nhỏ nhất và tăng dần ra ngoại vi Xoáy thuận làm xuất hiện tác dụng tiếp xúc giữa hai khối không khí

khác nhau về nhiệt độ nên trong xoáy thuận thường có hai front, front nóng ở phía Đông Nam

và front lạnh ở phía Tây Nam Hai front chụm lại ở trung tâm xoáy thuận, ở giữa hai front là vùng nóng gọi là khu nóng Vì khoảng không gian của khu nóng bị khối không khí đồng nhất

có khí áp cao hơn chiếm cứ nên các đường đẳng áp ở đây có dạng những đường thẳng (hình 11.3)

Hình 11.1 Mô hình xoáy thuận Hình 11.2 Mô hình xoáy nghịch

Ðường kình trung bình của xoáy thuận vào khoảng 1000 km Chiều cao trung bình 3 - 4 km Xoáy thuận chuyển động dọc theo các đường đẳng áp của khu nóng, với tốc độ từ 30 - 50 km/ h

d)

Xoáy ngh ị ch

Xoáy nghịch còn gọi là xoáy tản, là một vùng khí áp cao, trong đó gió tạo thành xoáy tản từ trung tâm ra xung quanh, thuận chiều kim đồng hồ (ở Bắc bán cầu) Khi xoáy nghịch chuyển động, người ta quan sát thấy có các dòng không khí đi xuống ở trung tâm, vì thế thời tiết trong xoáy nghịch thường là thời tiết tốt, quang mây và khô ráo Mùa hạ, thời tiết trong xoáy nghịch thường nóng và quang mây, còn mùa đông thì trời nắng kèm theo lạnh giá

Hình 11.3 Bản đồ thời tiết xoáy thuận

Ở vùng xoáy nghịch, khí áp giảm dần từ trung tâm ra ngoại vi, đường đẳng áp ở trung tâm xoáy nghịch có trị số lớn, cá biệt có thể đạt tới 1080mb Chỉ ở ngoại vi xoáy nghịch mới

có thể có front Ða số xoáy nghịch có các lớp khí quyển dưới thấp là khối không khí đồng nhất, vì vậy chúng không có front và do đó thời tiết trong xoáy nghịch được quy định bởi các tính chất của khối không khí đó nên tương đối ổn định (hình 11.2) Xoáy nghịch là một vùng không khí lớn, đường kính có thể đạt tới trên 2.000 km Tốc độ gió trong xoáy nghịch nhỏ hơn trong xoáy thuận, trung bình khoảng 25 km/h

1.3 Dự báo thời tiết

Dự báo thời tiết có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sản xuất và đời sống, nhằm phòng chống và hạn chế thiên tai, thiết lập kế hoạch sản xuất, khai thác tiềm năng khí hậu Người ta thường sử dụng nhiều phương pháp để dự báo thời tiết Các công cụ để dự báo thời tiết gồm có bản đồ Synôp mặt đất, bản đồ Synôp cao không, các loại giản đồ E-MA Ngoài

ra, nhờ những bức ảnh vệ tinh và các công cụ thông tin hiện đại người ta có thể làm được những dự báo dài hạn trên phạm vi lớn hơn

a)

D ự báo th ờ i ti ế t b ằ ng b ả n đ ồ Synôp

Tại Trung tâm Dự báo khí tượng - thủy văn Quốc gia người ta nhận được những thông tin quan trắc khí tượng mặt đất từ mạng lưới các trạm khí tượng trên toàn quốc và các thông tin từ các vệ tinh khí tượng về trạng thái thời tiết vùng Từ những thông tin đó, người ta tiến hành xây dựng các bản đồ thời tiết gọi là bản đồ Synốp (xuất phát từ chữ Hy Lạp Synopticos

có nghĩa là nhìn, xem xét đồng thời) Sự xuất hiện của khối không khí và front, sự phát triển

và di chuyển của xoáy thuận và xoáy nghịch là những quá trình Synôp cơ bản tạo nên thời tiết trên những vùng không gian rộng lớn Rõ ràng là muốn biết được về những thay đổi thời tiết trong tương lai gần, cần phải hiểu và diễn đạt được những điều kiện thời tiết và đặc điểm phát triển của các quá trình vật lý trên một lãnh thổ rộng lớn Các bản đồ Synốp cho ta hình ảnh cụ thể về trạng thái thời tiết ở mỗi thời điểm Bản đồ Synôp hay bản đồ thời tiết là những bản đồ địa lý trên đó người ta dùng những chữ số và ký hiệu qui ước để ghi các số liệu quan trắc ở nhiều trạm khí tượng vào những thời điểm xác định, những thời điểm đó gọi là kỳ quan trắc Synôp Bản đồ Synôp giúp ta thấy rõ sự sắp xếp và nguồn gốc của các khối không khí, các front và tình trạng khí quyển thời điểm nào đó

Muốn dự đoán thời tiết trước hết cần phải thấy trong một thời gian nhất định có những quá trình vật lý nào xảy ra, hướng và cường độ mạnh hay yếu Người ta thường so sánh các bản đồ synốp ở các thời điểm trong ngày (ví dụ các thời điểm cách nhau 6, 12 hay 24 giờ

Mỗi bản đồ Synôp biểu diễn sự phân bố thời tiết trên các khu vực trong một thời điểm nhất định Hai bản đồ kề nhau theo thời gian có thể nêu lên những quá trình vật lý nào đó xảy

ra trong khí quyển trong khoảng thời gian đó So sánh hai bản đồ thời tiết, có thể xác định được các khối không khí, các front, các xoáy thuận, xoáy nghịch đã di chuyển theo đường nào, trong tương lai hướng và tốc độ diễn biến ra sao Việc phân tích này giúp ta nhận biết được thay đổi của trường áp suất khí quyển, sự xuất hiện front nóng hay lạnh, vùng có giông và mưa

Hình 11.4 Bản đồ Synốp

(Trên bản đồ trình bày các đường đẳng áp, front, tốc độ và hướng gió )

Thời gian làm dự báo thời tiết càng ngắn thì xác suất dự báo chính xác sẽ càng cao Để

dự báo thời tiết dài hạn trong khoảng thời gian một tuần, một tháng và hơn nữa người ta cần nghiên cứu hoàn thiện phương pháp Synôp Hiện nay người ta đang phát triển một phương pháp mới gọi là phương pháp Thuỷ động lực học

b)

D ự báo th ờ i ti ế t theo tri ệ u ch ứ ng đ ị a ph ư ơ ng

Dự báo thời tiết trước vài giờ theo triệu chứng xảy ra tại địa phương có tầm quan trọng đặc biệt đối với nông nghiệp Những dự báo này xây dựng trên cơ sở những quan trắc địa phương về trạng thái bầu trời, lượng mây, sự thay đổi của nhiệt độ, khí áp, độ ẩm không khí, tốc độ và hướng gió, những hiện tượng quang học và các yếu tố khác

Những triệu chứng địa phương biểu hiện thời tiết tốt:

 Khí áp tăng lên không ngừng, hoặc ít biến thiên trong ngày

 Ban đêm trời quang mây, nhiều sao

 Buổi sáng trên bầu trời xuất hiện nhiều mây tích (Cumulus), chân mây bằng phẳng, có mái dạng vòm, hầu như đứng yên một chỗ

 Ban ngày mây tích tăng lên, nhưng phát triển yếu theo chiều thẳng đứng Ðỉnh mây có đường viền không rõ rệt và phát triển mạnh vào khoảng 15- 16 giờ Buổi chiều đỉnh mây tích có thể hạ thấp, chân mây toả rộng ra, mây tích biến thành tằng tích rồi tan dần đi

 Mây ti hầu như không di động và không có móc nhỏ ở đầu; lượng mây không tăng theo thời gian hoặc phát triển theo một hướng nhất định nào đó

 Mây ti-tằng hình thành màn rộng che một phần bầu trời với đường viền rõ rệt

 Quá trình biến thiên hằng ngày của nhiệt dộ biểu hiện rõ Ban ngày, nhiệt độ không khí tăng lên một cách vừa phải Ban đêm nhiệt độ giảm xuống do mặt đất có điều kiện bức

xạ tốt

 Về mùa nóng buổi chiều tối có nhiều sương mù, ban đêm sương và sương muối hình thành

 Buổi sáng, bình minh xuất hiện ánh sáng màu vàng, đôi khi bình minh có thể bắt đầu bằng mầu đỏ nhạt, nhưng sau đó cũng biến thành màu vàng chứng tỏ tia sáng mặt trời gặp tương đối ít hơi nước trên đường đi

 Ở ven biển có gió đất - biển, ở miền núi có gió núi - thung lũng thổi mạnh là triệu chứng thời tiết tốt

Những triệu chứng địa phương báo trời sắp mưa:

 Khí áp liên tục giảm xuống

 Mây ti di chuyển nhanh và có dạng như những dải mảnh, song song Mây ti di chuyển càng nhanh thời tiết càng chóng thay đổi Phía sau mây ti xuất hiện mây trung tằng, đi liên sau nữa là mây vũ-tằng màu tối

 Hướng di chuyển của mây ở các tầng trên cao không trùng với hướng gió ở phía dưới

 Về ban đêm, gió không ngừng thổi và mạnh lên

 Mùa hè, lượng mây tăng lên, nhiệt độ giảm liên tục

 Không có sương, sương muối và sương mù vào ban mai Ban đêm nhiều mây, sự bức xạ của mặt đất giảm đi

 Bầu trời lúc bình mình, hoàng hôn có màu đỏ rực mà không chuyển sang màu vàng, hiện tượng này chứng tỏ khí quyển chứa nhiều hơi nước

 Do kết quả của các tia sáng chiếu qua mây ti và ti-tằng, xung quanh mặt trời và mặt trăng hình thành những vòng sáng rộng gọi là tán

Những triệu chứng địa phương báo sắp xảy ra dông:

 Khí áp giảm xuống nhanh

 Vào buổi sáng sớm trên bầu trời xuất hiện mây trung-tích, giống như những nắm bông

 Mây tích xuất hiện, đỉnh mây phát triển nhanh chóng, phần trên mây tích xuất hiện mây ti toả ra như cái chổi Nhìn từ phía trên, mây có dạng như cái đe, đỉnh toả ra theo hướng di chuyển của gió Sau đó xuất hiện mây dông, đôi khi có mưa đá kèm theo

 Nhiệt độ và độ ẩm không khí cao, thời tiết ngột ngạt