Chương 11. Dự báo thời tiết và dự báo khí tượng nông nghiệp

Chương XI DỰ BÁO THỜI TIẾT VÀ DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG NƠNG NGHIỆP Dự báo thời tiết có ý nghĩa quan trọng sản xuất đời sống, nhằm phòng chống hạn chế thiên tai, thiết lập kế hoạch sản xuất, khai thác tiềm 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 đồ Synơp mặt đất, đồ Synôp cao không, loại giản đồ E-MA, ảnh vệ tinh…Dự báo khí tượng nơng nghiệp phương pháp đánh giá khả sản xuất nông nghiệp xảy dựa thông tin dự báo thời tiết cho khu vực Ðiều kiện thời tiết luôn biến động so với giá trị trung bình nhiều năm năm năm khác Sự biến động kéo theo biến động sản xuất nông nghiệp Ðối với trồng, thời gian cường độ xuất yếu tố thời tiết làm thay đổi nhịp điệu sinh trưởng, phát triển, sâu bệnh suất chúng Thời tiết dao động làm cho chế độ ẩm đất dao động theo gây hạn hán lũ lụt Ðộ xác dự báo khí tượng nơng nghiệp cao hiệu phục vụ lớn Dự báo khí tượng nơng nghiệp có phương pháp riêng Về bản, phương pháp dự báo khí tượng nơng nghiệp phân tích mối tương quan điều kiện thời tiết tình hình sinh trưởng phát triển, suất trồng, vật nuôi, sâu bệnh để xây dựng mơ hình thực nghiệm DỰ BÁO THỜI TIẾT 1.1 Khái niệm thời tiết Ở chương nghiên cứu yếu tố khí tượng cách riêng rẽ xạ, nhiệt độ, độ ẩm, mưa, khí áp gió Trong chương tìm hiểu tác động tương hỗ chúng trình biến thiên Một cân tạm thời yếu tố vật lý khí xảy thời điểm gọi thời tiết Như vậy, thời tiết trạng thái vật lý khí đặc trựng tập hợp yếu tố khí tượng quan trắc thời điểm khoảng thời gian ngắn định địa phương Về bản, thời tiết thể phối hợp trị số nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển, hướng tốc độ gió, lượng mây, mưa độ suốt khí Thời tiết thường biến thiên liên tục theo thời gian, nhiều đột ngột Vì thời tiết biểu mn hình mn vẻ ln ln thay đổi Thời tiết phụ thuộc vào lượng xạ mặt trời, xạ mặt đất, khối không khí đặc điểm bề mặt trái đất ao hồ, sông, biển, rừng cây, thành phố địa hình 1.2 Các hệ thống thời tiết chủ yếu a) Khối khơng khí Khí khơng khơng đồng theo chiều thẳng đứng mà cịn có khác biệt theo phương nằm ngang Ở tầng đối lưu hình thành khối khơng khí riêng biệt, khối có tính chất vật lý khác Kích thước khối khơng khí theo chiều ngang hàng nghìn kilơmét, theo chiều thẳng đứng vài kilơmét, có lên tới đỉnh tầng đối lưu Trong phạm vi khối khơng khí trị số biến thiên theo phương nằm ngang yếu tố khí tượng xảy nhỏ Nhưng vùng khối khơng khí yếu tố khí tượng thay đổi lớn Do khối 196 khơng khí hình thành vĩ độ khác nhau, bề mặt lục địa hay đại dương nên tính chất vật lý nhiệt độ, độ ẩm khác Người ta chia khối không khí địa cầu theo vĩ độ địa lý thành loại gọi khí đồn: • Khối khơng khí cực đới: khối khơng khí nằm từ vĩ tuyến 700 đến địa cực Các khối khí khơ lạnh hình thành mặt đệm đóng băng • Các khối khơng khí ơn đới: hình thành khoảng vĩ độ từ 400 - 700 Những khối khí khơng lạnh giá khối khơng khí cực đới • Khối khơng khí nhiệt đới: hình thành vùng nhiệt đới vĩ độ từ 100 - 400 Ðặc điểm khối khơng khí nhiệt đới nóng ẩm, hay xuất dơng, bão mưa lớn • Khối khơng khí xích đạo: giải lặng gió từ vĩ độ 100N - 100S khối khơng khí xích đạo nóng, ẩm Các khối khơng khí di chuyển từ nơi hình thành tới vùng khác Trong trình di chuyển chúng dần tính chất ban đầu, tức bị biến tính Chẳng hạn khối khơng khí qua vùng nóng nóng lên; qua vùng lạnh bị lạnh đi; qua lục địa trở nên khô hơn; qua đại dương độ ẩm tăng lên b) Front Hai khối khơng khí có nhiệt độ độ ẩm khác di chuyển tiếp giáp với hình thành vùng chuyển tiếp Lớp trung gian ngăn cách hai khối khơng khí gọi front Chiều rộng front từ 0,5km đến vài kilơmét Vì front có chiều rộng hẹp so với khối khơng khí nên coi mặt front Giao tuyến mặt front với mặt đất gọi đường front Mặt front nằm nghiêng với mặt đất góc nhọn, góc nghiêng nhỏ (α > 100) Khi mặt front qua địa điểm người ta quan sát thấy biến thiên lớn trị số nhiệt độ, độ ẩm, khí áp Nói cách khác, có thay đổi thời tiết đột ngột Các loại front phân chia sau: Phân loại front theo vùng địa lý: • Front cực đới: tiếp giáp khối khơng khí cực đới ơn đới • Front ơn đới: tiếp giáp khối khơng khí ơn đới nhiệt đới • Front nhiệt đới: tiếp giáp khối khơng khí nhiệt đới xích đạo Phân loại front theo hướng di chuyển: • Front lạnh (xem hình 4.4) xuất khối khơng khí lạnh tiến phía khối khơng khí nóng Khối khí lạnh chảy bên khối khơng khí nóng tiến lên phía trước thành nêm tày mũi đẩy khối khơng khí nóng lên cao Khi front lạnh qua nhiệt độ giảm rõ rệt khơng khí lạnh đến thay cho khơng khí nóng Khơng khí nóng bị đẩy lên cao làm nước ngưng kết lại mặt front tạo mây trung tích (Ac) mây vũ tích (Cb) Khi front lạnh qua, thời tiết thường có mưa rào, mùa hạ thường kèm theo dông mưa đá • Front nóng (xem hình 4.5), hình thành khối khơng khí nóng di chuyển phía khối khơng khí lạnh Khối khơng khí nóng trượt khối khơng khí lạnh tạo thành mặt front nóng Khi front nóng qua địa phương nhiệt độ tăng lên, trường hợp khơng khí nóng tới thay cho khơng khí lạnh Trên mặt front nóng, khơng khí nóng lạnh hình thành mây tầng thấp (N s), đến mây tầng (As), cao 197 • mây Cs, Ci Thời tiết front nóng thường xấu mưa dầm, gió mạnh sương mù Front tĩnh: hai khối khơng khí khơng đẩy nữa, front khơng di chuyển gọi front tĩnh Trường hợp thường xảy front di chuyển gặp rừng núi cao chặn lại Thời tiết front tĩnh thường có mưa c) Xốy thuận Xốy thuận cịn gọi xốy tụ, vùng xốy tạo thành khơng khí chuyển động vùng khí áp thấp Dịng khơng khí di chuyển từ vào trung tâm, ngược chiều kim đồng hồ (ở Bắc bán cầu) Khi xoáy thuận chuyển động, quan sát thấy có chuyển động lên trung tâm, thường có nhiều mây mưa Hình 11.1 mơ hình biểu thị xốy thuận Vùng xốy thuận thường có hình trịn với nhiều đường đẳng áp đóng kín, xếp vịng quanh trung tâm Áp suất khơng khí trung tâm nhỏ tăng dần ngoại vi Xoáy thuận làm xuất tác dụng tiếp xúc hai khối khơng khí khác nhiệt độ nên xoáy thuận thường có hai front, front nóng phía Đơng Nam front lạnh phía Tây Nam Hai front chụm lại trung tâm xoáy thuận, hai front vùng nóng gọi khu nóng Vì khoảng khơng gian khu nóng bị khối khơng khí đồng có khí áp cao chiếm nên đường đẳng áp có dạng đường thẳng (hình 11.3) Hình 11.1 Mơ hình xốy thuận Hình 11.2 Mơ hình xốy nghịch Ðường kình trung bình xốy thuận vào khoảng 1000 km Chiều cao trung bình - km Xoáy thuận chuyển động dọc theo đường đẳng áp khu nóng, với tốc độ từ 30 - 50 km/h d) Xốy nghịch Xốy nghịch cịn gọi xốy tản, vùng khí áp cao, gió tạo thành xốy tản từ trung tâm xung quanh, thuận chiều kim đồng hồ (ở Bắc bán cầu) Khi xoáy nghịch chuyển động, người ta quan sát thấy có dịng khơng khí xuống trung tâm, thời tiết 198 xốy nghịch thường thời tiết tốt, quang mây khô Mùa hạ, thời tiết xốy nghịch thường nóng quang mây, cịn mùa đơng trời nắng kèm theo lạnh giá Hình 11.3 Bản đồ thời tiết xốy thuận Ở vùng xốy nghịch, khí áp giảm dần từ trung tâm ngoại vi, đường đẳng áp trung tâm xoáy nghịch có trị số lớn, cá biệt đạt tới 1080mb Chỉ ngoại vi xốy nghịch có front Ða số xốy nghịch có lớp khí thấp khối khơng khí đồng nhất, chúng khơng có front thời tiết xốy nghịch quy định tính chất khối khơng khí nên tương đối ổn định (hình 11.2) Xốy nghịch vùng khơng khí lớn, đường kính đạt tới 2.000 km Tốc độ gió xốy nghịch nhỏ xốy thuận, trung bình khoảng 25 km/h 1.3 Dự báo thời tiết Dự báo thời tiết có ý nghĩa quan trọng sản xuất đời sống, nhằm phòng chống hạn chế thiên tai, thiết lập kế hoạch sản xuất, khai thác tiềm 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 đồ Synơp mặt đất, đồ Synơp cao khơng, loại giản đồ E-MA Ngồi ra, nhờ ảnh vệ tinh công cụ thơng tin đại người ta làm dự báo dài hạn phạm vi lớn a) Dự báo thời tiết đồ Synôp Tại Trung tâm Dự báo khí tượng - thủy văn Quốc gia người ta nhận thông tin quan trắc khí tượng mặt đất từ mạng lưới trạm khí tượng tồn quốc thơng tin từ vệ tinh khí tượng trạng thái thời tiết vùng Từ thơng tin đó, người ta tiến hành xây dựng đồ thời tiết gọi đồ Synốp (xuất phát từ chữ Hy Lạp Synopticos có nghĩa nhìn, xem 199 xét đồng thời) Sự xuất khối khơng khí front, phát triển di chuyển xoáy thuận xoáy nghịch q trình Synơp tạo nên thời tiết vùng không gian rộng lớn Rõ ràng muốn biết thay đổi thời tiết tương lai gần, cần phải hiểu diễn đạt điều kiện thời tiết đặc điểm phát triển trình vật lý lãnh thổ rộng lớn Các đồ Synốp cho ta hình ảnh cụ thể trạng thái thời tiết thời điểm Bản đồ Synôp hay đồ thời tiết đồ địa lý người ta dùng chữ số ký hiệu qui ước để ghi số liệu quan trắc nhiều trạm khí tượng vào thời điểm xác định, thời điểm gọi kỳ quan trắc Synôp Bản đồ Synôp giúp ta thấy rõ xếp nguồn gốc khối khơng khí, front tình trạng khí thời điểm Muốn dự đốn thời tiết trước hết cần phải thấy thời gian định có q trình vật lý xảy ra, hướng cường độ mạnh hay yếu Người ta thường so sánh đồ synốp thời điểm ngày (ví dụ thời điểm cách 6, 12 hay 24 Mỗi đồ Synôp biểu diễn phân bố thời tiết khu vực thời điểm định Hai đồ kề theo thời gian nêu lên q trình vật lý xảy khí khoảng thời gian So sánh hai đồ thời tiết, xác định khối khơng khí, front, xoáy thuận, xoáy nghịch di chuyển theo đường nào, tương lai hướng tốc độ diễn biến Việc phân tích giúp ta nhận biết thay đổi trường áp suất khí quyển, xuất front nóng hay lạnh, vùng có giơng mưa Hình 11.4 Bản đồ Synốp 200 (Trên đồ trình bày đường đẳng áp, front, tốc độ hướng gió ) Thời gian làm dự báo thời tiết ngắn xác suất dự báo xác cao Để dự báo thời tiết dài hạn khoảng thời gian tuần, tháng người ta cần nghiên cứu hoàn thiện phương pháp Synôp Hiện người ta phát triển phương pháp gọi phương pháp Thuỷ động lực học b) Dự báo thời tiết theo triệu chứng địa phương Dự báo thời tiết trước vài theo triệu chứng xảy địa phương có tầm quan trọng đặc biệt nông nghiệp Những dự báo xây dựng sở quan trắc địa phương trạng thái bầu trời, lượng mây, thay đổi nhiệt độ, khí áp, độ ẩm khơng khí, tốc độ hướng gió, tượng quang học yếu tố khác Những triệu chứng địa phương biểu thời tiết tốt: • Khí áp tăng lên khơng ngừng, biến thiên ngày • Ban đêm trời quang mây, nhiều • Buổi sáng bầu trời xuất nhiều mây tích (Cumulus), chân mây phẳng, có mái dạng vịm, đứng n chỗ • Ban ngày mây tích tăng lên, phát triển yếu theo chiều thẳng đứng Ðỉnh mây có đường viền không rõ rệt phát triển mạnh vào khoảng 15- 16 Buổi chiều đỉnh mây tích hạ thấp, chân mây toả rộng ra, mây tích biến thành tằng tích tan dần • Mây ti khơng di động khơng có móc nhỏ đầu; lượng mây không tăng theo thời gian phát triển theo hướng định • Mây ti-tằng hình thành rộng che phần bầu trời với đường viền rõ rệt • Q trình biến thiên ngày nhiệt dộ biểu rõ Ban ngày, nhiệt độ khơng khí tăng lên cách vừa phải Ban đêm nhiệt độ giảm xuống mặt đất có điều kiện xạ tốt • Về mùa nóng buổi chiều tối có nhiều sương mù, ban đêm sương sương muối hình thành • Buổi sáng, bình minh xuất ánh sáng màu vàng, đơi bình minh bắt đầu mầu đỏ nhạt, sau biến thành màu vàng chứng tỏ tia sáng mặt trời gặp tương đối nước đường • Ở ven biển có gió đất - biển, miền núi có gió núi - thung lũng thổi mạnh triệu chứng thời tiết tốt Những triệu chứng địa phương báo trời mưa: • Khí áp liên tục giảm xuống • Mây ti di chuyển nhanh có dạng dải mảnh, song song Mây ti di chuyển nhanh thời tiết chóng thay đổi Phía sau mây ti xuất mây trung tằng, liên sau mây vũ-tằng màu tối • Hướng di chuyển mây tầng cao không trùng với hướng gió phía • Về ban đêm, gió khơng ngừng thổi mạnh lên • Mùa hè, lượng mây tăng lên, nhiệt độ giảm liên tục 201 • • • Khơng có sương, sương muối sương mù vào ban mai Ban đêm nhiều mây, xạ mặt đất giảm Bầu trời lúc bình mình, hồng có màu đỏ rực mà khơng chuyển sang màu vàng, tượng chứng tỏ khí chứa nhiều nước Do kết tia sáng chiếu qua mây ti ti-tằng, xung quanh mặt trời mặt trăng hình thành vịng sáng rộng gọi tán Những triệu chứng địa phương báo xảy dơng: • Khí áp giảm xuống nhanh • Vào buổi sáng sớm bầu trời xuất mây trung-tích, giống nắm bơng • Mây tích xuất hiện, đỉnh mây phát triển nhanh chóng, phần mây tích xuất mây ti toả chổi Nhìn từ phía trên, mây có dạng đe, đỉnh toả theo hướng di chuyển gió Sau xuất mây dơng, đơi có mưa đá kèm theo • Nhiệt độ độ ẩm khơng khí cao, thời tiết ngột ngạt • Sau dơng xảy thời tiết thường trở nên mát mẻ Nếu thời tiết chiều cịn mây trung-tích mây tằng-tích màu hồng lúc mặt trời lặn, nhiệt độ không giảm xuống ban đêm tiếp tục có dơng • Khi dơng gần tới, gió thường thổi ngược hướng di chuyển mây dơng sau đổi hướng DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG NƠNG NGHIỆP 2.1 Khái niệm ý nghĩa dự báo khí tượng nơng nghiệp a) Khái niệm Dự báo khí tượng nơng nghiệp phương pháp đánh giá khả sản xuất nông nghiệp xảy dựa thông tin dự báo thời tiết cho khu vực Ðiều kiện thời tiết luôn biến động so với giá trị trung bình nhiều năm năm năm khác Sự biến động kéo theo biến động sản xuất nông nghiệp Ðối với trồng, thời gian cường độ xuất yếu tố thời tiết làm thay đổi nhịp điệu sinh trưởng, phát triển, sâu bệnh suất chúng Thời tiết dao động làm cho chế độ ẩm đất dao động theo gây hạn hán lũ lụt b) Ý nghĩa dự báo khí tượng nơng nghiệp Dự báo khí tượng nơng nghiệp mơn khoa học trẻ có ý nghĩa lớn phục vụ sản xuất nơng nghiệp Ðộ xác dự báo khí tượng nơng nghiệp cao hiệu phục vụ lớn Dự báo khí tượng nơng nghiệp (KTNN) có phương pháp riêng Về bản, phương pháp dự báo KTNN phân tích mối tương quan điều kiện thời tiết tình hình sinh trưởng phát triển, suất trồng, vật nuôi, chế độ thuỷ văn, đặc điểm vật lý đất, sâu bệnh để xây dựng mơ hình thực nghiệm Khi làm dự báo, người ta dựa vào mơ hình thực nghiệm để nội suy trị số cần thiết cho tương lai Ý nghĩa dự báo KTNN sau: 202 Ðịnh lượng hoá ảnh hưởng yếu tố thời tiết xảy tương lai hoạt động đối tượng sản xuất nông nghiệp Xác định mức độ ảnh hưởng yếu tố nhóm yếu tố xảy đồng thời gây hậu qủa khác sản xuất nông nghiệp Xác định thời gian gây ảnh hưởng yếu tố thời tiết sản xuất nông nghiệp tương ứng với giai đoạn sinh trưởng, phát triển trồng Đánh giá giai đoạn mà trồng chịu ảnh hưởng lớn Dự báo trước suất trồng, tìm hiểu nguyên nhân gây nên diễn biến suất chúng, đề giải pháp ứng phó sớm kịp thời Ở nhiều nước giới, mơn khoa học dự báo khí tượng nơng nghiệp phát triển đem lại hiệu phục vụ cao Ở Liên Xơ trước đây, có nhiều thành cơng việc dự báo suất lúa mì mùa đông, ngô, củ cải đường, Những kết dự báo băng giá, tuyết, độ ẩm đất giúp Liên Xô đảm bảo ổn định suất loại trồng kể Theo tài liệu FAO (1991) nhờ việc dự báo độ ẩm đất mưa xác mà nước Bắc Phi (khu vực sa mạc Sahara) xác định cấu lương thực (kê, ngô, cao lương) phù hợp với diễn biến độ ẩm đất hàng năm, giúp cho nước tự túc 40-50% nhu cầu lương thực Ở Mỹ, thành công lớn dự báo suất trồng dựa vào dự báo thời tiết dài hạn Dự báo suất bông, ngô củ cải đường đạt độ xác 90% trường hợp Nhờ việc dự báo suất có độ xác cao mà sản lượng loại trồng có ổn định lớn, khắc phục kịp thời bất thuận thời tiết, hoạch định sớm giải pháp ứng phó q trình sản xuất Các nước khu vực Ðơng Nam Châu Á hỗ trợ FAO chuyên gia Frère, Popov Oldeman đạo, tiến hành nghiên cứu có hiệu dự báo lượng mưa, độ ẩm đất dựa kết thống kê hình Synơp, đem lại hiệu ứng dụng cao, xác định mùa vụ trồng hợp lý, tránh ảnh hưởng xấu thời tiết Ở Việt Nam, công tác dự báo KTNN phát triển đạt nhiều thành tựu ban đầu có ý nghĩa dự báo tác hại sương muối nhiệt độ thấp số trồng (lúa, ngô, chè, bông, đậu tương, cam quýt ), dự báo ảnh hưởng mưa bão sản xuất, dự báo suất trồng, cấu mùa vụ chúng 2.2 Cơ sở lý luận dự báo khí tượng nơng nghiệp Dự báo khí tượng nơng nghiệp mơn khoa học địi hỏi độ xác cao mơn khoa học sở dự báo thời tiết quan trắc vật hậu nơng nghiệp Phương pháp tốn học thống kê giúp việc xác lập mối tương quan đặc trưng thời tiết phản ứng trồng thông qua quan trắc vật hậu Ðể có dự báo KTNN xác, công việc dự báo cần dựa sở lý luận sau: 1) Ðiều kiện thời tiết luôn biến động cường độ, thời gian tần số xuất Sự biến động dẫn tới biến động lớn tình hình sinh trưởng, nhịp điệu phát triển, suất trồng, vật nuôi tình trạng sâu bệnh Vì vậy, cần có đủ chuỗi thời gian số trường hợp khảo sát để xác lập mối quan hệ chúng, đưa tốn dự báo phù hợp 2) Các yếu tố mơi trường sinh vật khí hậu, đất đai, nước, trình độ kỹ thuật lúc tác động vào đối tượng sản xuất, khó phân lập mức độ ảnh hưởng yếu tố Khi yếu tố mơi trường tác động, chúng có tương hỗ làm cho vai trò 203 yếu tố bị thay đổi, khác với trường hợp tác động riêng rẽ, hệ bị thay đổi theo Cần phải xác định vai trị yếu tố q trình tác động tổng hợp không làm tách rời tác động yếu tố mối tương quan ảnh hưởng chung 3) Sự tác động tổng hợp nhiều yếu tố mơi trường, nhận thấy có yếu tố giữ vai trị ưu hơn, yếu tố gọi “yếu tố trội” Những “yếu tố trội” thường nhiệt độ, ánh sáng, nước , yếu tố thiếu đời sống sinh vật Tuy nhiên, có yếu tố mơi trường biến động lớn áp suất khí quyển, độ ẩm, gió trở thành “yếu tố trội” Ví dụ: vùng núi phía Bắc Việt Nam, yếu tố trội kể đến nhiệt độ thấp hạn hán, ÐakLak “yếu tố trội” mùa khô độ ẩm đất, mùa mưa ánh sáng Xác định yếu tố trội toán dự báo KTNN làm cho mơ hình dự báo gọn nhẹ, có độ xác cao, dễ thực 2.3 Nội dung dự báo khí tượng nơng nghiệp 1) 2) 3) 4) 5) Các loại dự báo khí tượng nơng nghiệp thường tiến hành sau: Dự báo thời kỳ vật hậu trồng, đặc biệt trọng thời kỳ gieo hạt, thời kỳ hoa điều kiện lúc thu hoạch Dự báo suất trồng, phát yếu tố ảnh hưởng đến suất trồng giải pháp ứng phó Dự báo điều kiện thời tiết xảy ảnh hưởng sinh trưởng, phát triển suất trồng, vật ni như: sương muối, bão, gió mạnh, độ ẩm đất Dự báo tình trạng sâu bệnh hại Dự báo tổng hợp giải pháp thời vụ, cấu giống biện pháp kỹ thuật sở dự báo 2.4 Những điều cần ý sử dụng mơ hình dự báo Các mơ hình dự báo mơ hình thực nghiệm tiến hành điều kiện đối tượng cụ thể Vì vậy, mơ hình có giá trị sử dụng điều kiện tương tự Các điều kiện cụ thể là: - Các giống trồng có thời gian sinh trưởng, tiềm năng suất - Chế độ kỹ thuật canh tác, mức độ đầu tư thâm canh cho trồng áp dụng tương tự vùng dự báo - Các điều kiện điều kiện địa lý, mơi trường đất, nước, khí hậu khơng khác q xa Vì vậy, mơ hình dự báo phải thường xuyên cập nhật, phục vụ cho vùng nhóm trồng có đặc điểm sinh học suất tương tự 2.5 Một số phương pháp dự báo khí tượng nơng nghiệp a) Dự báo thời kỳ vật hậu trồng Yêu cầu: Dự báo xác thời kỳ vật hậu trồng xảy điều kiện thời tiết khác 204 đem lại hiệu kinh tế lớn Trước hết, kết dự báo thời kỳ vật hậu trồng cho biết thời kỳ xảy hồn cảnh thời tiết để có giải pháp hợp lý nhằm khắc phục bất thuận xảy Mặt khác, nhờ dự báo trước bất thuận xảy thời kỳ vật hậu trồng mà xác định trước thời vụ gieo cấy, cấu giống chủng loại trồng hợp lý, tránh ảnh hưởng xấu gặp phải Phương pháp: Phương pháp dự báo thời kỳ vật hậu trồng tiến hành dựa nguyên lý: nhịp điệu phát dục trồng phụ thuộc vào nhiệt độ quang chu kỳ Ở trồng khơng có phản ứng quang chu kỳ nhịp điệu phát dục chúng phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ Công thức diễn tả mối quan hệ nhà khoa học Sưgơlev, Lêbedev (Nga) đề nghị, có dạng sau: ETS n = -(1) t-B Trong đó: n - Số ngày hồn thành giai đoạn phát dục (ví dụ: từ cấy - trỗ bông); ETS - Tổng số nhiệt độ hữu hiệu giai đoạn (0C) t - Nhiệt độ trung bình giai đoạn (0C) B - Nhiệt độ sinh vật học tối thấp (hoặc tối cao) (0C) Nhiệt độ sinh vật học tối thấp (B) tổng nhiệt độ hữu hiệu (ETS) tuỳ thuộc vào loại trồng có nguồn gốc khác giai đoạn sinh trưởng, phát dục chúng Trong thời kỳ sinh trưởng, phát dục trồng thời kỳ cịn nhỏ (có thật) thời kỳ hoa thường có độ nhậy cảm cao với nhiệt độ Sau xác định số ngày giai đoạn phát dục, ta lập dự báo thời gian trồng kết thúc giai đoạn phát dục chuyển sang giai đoạn Cơng thức tính sau: ETS D2 = D1 + -(2) t-B Trong đó: D2 - ngày xuất thời kỳ phát dục D1 - ngày xuất thời kỳ phát dục trước b) Dự báo thời kỳ vật hậu cho lúa Để hiểu phương pháp dự báo thời kỳ vật hậu cho lúa ta xét ví dụ sau đây: Dự báo thời kỳ trổ lúa mùa, ta cần có thơng số sau: Ngày đứng cái: D1 ngày 5/VIII; Tổng số nhiệt độ hữu hiệu từ đứng đến trổ ETS = 89,00C; Nhiệt độ trung bình giai đoạn từ đứng đến trổ t = 260C; Nhiệt độ tối thấp sinh vật học thời kỳ lúa trổ B = 220C; Thay giá trị vào biểu thức (2) ta kết sau: 89 D2 = ngày 5/VIII + - = 5/VIII + 22 ngày = 28/VIII 26 - 22 Như ngày lúa trổ theo dự báo ngày 28 tháng VIII Theo số liệu thống kê 205 nhiều năm từ cuối tháng VIII đến 15/IX xác suất lúa trỗ an tồn cao nhất, ta chọn ngày cho lúa trỗ 28/VIII kết dự báo Trong trình dự báo thời kỳ phát dục trồng, chế độ nhiệt có ảnh hưởng lớn đến độ xác dự báo Ðể đánh giá ảnh hưởng này, người ta đưa biểu thức tính độ lệch ngày dự báo so với ngày xuất thực tế thời kỳ vật hậu Biểu thức có dạng: 10.(ttt - tdb) a = -(3) ttt - B Trong đó: a- độ lệch ngày dự báo thực tế (ngày); ttt- tdb nhiệt độ thực tế nhiệt độ theo dự báo thời tiết (0C); B- nhiệt độ sinh vật học tối thấp (0C) Các kết tính thử theo biểu thức cho thấy nhiệt độ thấp, độ sai lệch a xảy lớn so với nhiệt độ cao Ví dụ: Trường hợp nhiệt độ cao: ttt= 230C; tdb = 220C; B= 160C Ta có: a = 10.(23 - 22)/(23 - 16) = 1,5 ngày Trường hợp nhiệt độ thấp: ttt = 17,50C; tdb = 170C; B= 160C Ta có: a = 10 (17,5 - 17)/(17,5 -16) = ngày Dấu a dương âm rõ ngày xuất thời kỳ phát dục trồng theo dự báo xảy trước hay sau thực tế Kết cho thấy, nhiệt độ thấp (17,5 0C) số ngày dự báo sai lệch lớn (3 ngày) so với điều kiện nhiệt độ cao (1,5 ngày) Vì kết dự báo vụ mùa sai vụ xuân Trên thực tế, ngày xuất thời kỳ phát dục lúa quan hệ phức tạp vào điều kiện môi trường chế độ nước, chế độ ánh sáng chế độ nhiệt Ngoài thời kỳ vật hậu trồng phụ thuộc vào trình độ kỹ thuật thâm canh Vì việc sử dụng biểu thức Lêbêdev Sưgolev (1) trường hợp xác Cần phải xây dựng phương trình thực nghiệm dựa vào khảo sát riêng cho đối tượng giống lúa vùng khác Sau số mơ hình dự báo cho lúa, nhóm giống có thời gian sinh trưởng trung bình từ 110-120 ngày vụ mùa, làm tài liệu tham khảo cho việc thiết lập mơ hình dự báo vùng khơng chủ động nước tưới, lượng mưa chi phối lớn lúa Thời kỳ trổ bông: Nd = 2,74t + 0,01 R + 0,1SS - 53,17 (4) Su= + 2,9 ngày Thời kỳ chín: Nd = 0,45t - 0,02R + 0,03SS + 39,34 (5) Su = 1,5 ngày Ðối với giống có thời gian sinh trưởng dài 120 ngày vụ mùa cơng thức dự báo có dạng sau: Thời kỳ trổ bơng: Nd = 0,94t + 0,01 R + 0,1SS + 23,2 (6) Su= 2,1 ngày Thời kỳ chín: Nd = 0,25t - 0,01R - 0,02SS + 20,8 (7) Su= 1,4 ngày 206 Trong đó: Nd - số ngày từ đứng đến trỗ từ trỗ bơng đến chín; t - nhiệt độ theo dự báo thời tiết; R - tổng lượng mưa (mm) giai đoạn làm dự báo; SS - tổng số nắng giai đoạn làm dự báo c) Dự báo thời kỳ vật hậu cho ngô Ngô lương thực quan trọng thứ sau lúa Ngô trồng cạn mẫn cảm với nhiệt độ, đặc biệt chế độ ẩm đất Tuỳ theo giai đoạn sinh trưởng, phát dục ngô mà yếu tố đưa vào dự báo có thay đổi Theo kết nghiên cứu nhiều tác giả, đời sống ngơ chia làm 15 17 giai đoạn khác Tuy nhiên để tiện cho việc lập dự báo tính ứng dụng thực tiễn cao, người ta chia trình sinh trưởng ngơ thành giai đoạn sau: Giai đoạn gieo - Giai đoạn - trổ cờ, phun râu Giai đoạn phun râu - chín Các phương pháp dự báo thời kỳ phát dục ngô nhiều nhà khoa học nghiên cứu M Triêckov (1973), Smith (1980), M Frère (1980) Ở Việt Nam, phương pháp dự báo thời kỳ phát dục cho ngô áp dụng thử Trung tâm Khí tượng nơng nghiệp (Viện Khí tượng - Thuỷ văn), Viện nghiên cứu ngô Việt Nam Sau phương pháp dự báo thời kỳ phát dục ngô Giai đoạn từ gieo đến lá: Tình hình sinh trưởng ngơ giai đoạn định mật độ đơn vị diện tích Tốc độ phát dục chúng phụ thuộc vào độ ẩm đất, độ sâu gieo hạt chế độ nhiệt Trong trường hợp rét đậm, nhiệt độ cao hay khô hạn dẫn tới thối hạt, chết Cây ngô thời kỳ mẫn cảm với yếu tố mơi trường chúng chuyển từ giai đoạn sinh trưởng dị dưỡng sang giai đoạn tự dưỡng, rễ non hút dinh dưỡng từ bên Ðộ sâu gieo hạt xác định tuỳ thuộc vào điều kiện đất Nếu nhiệt độ thích hợp, đất đủ ẩm (độ ẩm 70-80%) độ sâu gieo hạt khoảng 4cm, đất khơ nhiệt độ thấp gieo sâu hơn, tới 6-7cm Ngược lại, độ ẩm nhiệt độ cao phải gieo nơng hơn, khoảng 3cm Mơ hình có dạng sau: 83 + 7(h - 4) D2 = D1 + -(8) Kw (t - B) Trong đó: D2 - ngày ngơ đạt D1 - ngày gieo ngô: 83- tổng số nhiệt độ hữu hiệu từ gieo đến (0C); h - độ sâu gieo hạt thực tế (cm); - độ sâu gieo hạt tiêu chuẩn (cm); - trị số bổ sung tổng nhiệt độ hữu hiệu gieo khác độ sâu tiêu chuẩn (0C) kw - hệ số phụ thuộc tốc độ ngô vào độ ẩm đất Khi độ ẩm đất thích hợp kw= 1,0; độ ẩm đất thấp Kw = 0,8; 0,7 thấp t - nhiệt độ khơng khí theo dự báo (0C); B - nhiệt độ sinh vật học tối thấp (0C) 207 Ví dụ: ngày gieo ngơ vụ đông D1 = 15/IX, h = 5cm; kw = 0,8; t = 200C; B = 100C Ta có: D2 = 15/IX + [83 + (5 - 1)]/0,8 ( 20 - 10) = 15/IX + 11 ngày = 26/IX Vậy ngô đạt vào ngày 26 tháng IX Giai đoạn từ đến trổ cờ, phun râu: Trong giai đoạn này, ngô phụ thuộc chủ yếu vào độ ẩm đất, nhiệt độ vào đặc tính sinh học giống Ðặc tính sinh học đặc trưng ngô dùng cho việc lập dự báo tổng số tốc độ xuất ngơ Có nhóm ngơ với thời gian sinh trưởng khác có số khác nhau: Nhóm ngơ ngắn ngày có 12-14 Nhóm ngơ chín trung bình có 14-16 Nhóm ngơ dài ngày có 16 Khi ngơ xuất cuối cùng, lúc ngô trổ cờ, phun râu Trên thực tế ngô xuất với tốc độ khác nhau, đầu mọc nhanh, sau mọc châm Ðể dễ tính tốn, người ta đưa giá trị nhiệt độ trung bình số ngày xuất lá, từ tính tổng nhiệt độ hữu hiệu xuất 300C Cơng thức có dạng: 30 (N -2) D3 = D2 + (9) Kw (t -B) Trong đó: D3 - ngày trổ cờ phun râu; 30- tổng số nhiệt độ hữu hiệu xuất (0C); N- tổng số lá; - đầu; kw- hệ số độ ẩm đất T, B biết cơng thức (8) Ví dụ: ta có thơng số sau: Lúc ngô D2 = ngày 26/IX; D3: ngày trỗ cờ; Số N= 14 lá; kw = 0,80; t = 19oC; B= 10oC Kết tính tốn: D3 = 26/IX + 30 (14 - 2)/ 0,8 (19 - 10) = 26/IX + 51 ngày = ngày 20/XI Vậy ngày 20 tháng XI ngô trổ cờ Giai đoạn trỗ cờ - chín: Trong giai đoạn này, yếu tố phụ thuộc chủ yếu để ngơ làm hạt chín nhiệt độ độ ẩm đất Ðộ ẩm đất thấp ngơ làm hạt kém, chín chậm, suất giảm Mơ hình dự báo sau: ETS D4 = D3 + (10) Kw (t - B) Trong : D4 - ngày ngơ chín; thơng số khác biết Ví dụ: D3 dự báo 20 tháng XI ETS = 1350C; kw = 0,70; t = 170C; B = 100C Ta có: D4 = 20/XI + 135/0,70 (17 - 10) = 20/XI + 30 ngày = 20/XII Ngơ chín vào ngày 20 tháng XII 208 d) Sử dụng kết dự báo vật hậu vào sản xuất Mục đích dự báo vật hậu trồng nhằm biết trồng trải qua giai đoạn sinh trưởng, phát dục vào thời kỳ năm Trong thời kỳ điều kiện thời tiết thuận lợi hay khó khăn yêu cầu loại trồng Từ đề giải pháp khắc phục thích hợp 1) Chuyển dịch thời vụ sớm muộn thời vụ dự định nhằm tránh điều kiện thời tiết bất thuận Trong giai đoạn phát dục trồng người ta trọng giai đoạn hoa, làm hạt Giai đoạn gọi giai đoạn khủng hoảng trồng Căn vào giai đoạn này, dựa vào thời gian sinh trưởng loại giống mà lựa chon thời vụ gieo cấy cho phù hợp Ví dụ: Trong vụ đơng thấy ngơ trỗ cờ vào ngày 20 tháng XI gặp giá rét hạn hán, trước sau thời tiết ấm có mưa nhỏ Vậy đẩy sớm thời vụ gieo trước ngày 15 tháng IX, ngô trổ cờ trước 20 tháng XI tránh thời tiết xấu xẩy 2) Thay đổi cấu giống cho phù hợp Trong trường hợp thời tiết xấu trên, ảnh hưởng trồng trước lúa mùa gặt muộn, không kịp làm đất trồng ngơ đơng phải dùng biện pháp thay giống ngơ ngắn ngày giống ngơ trung bình Như vậy, chắn ngô trổ cờ trước ngày 20 tháng XI 3) Trong trường hợp giải pháp khơng khắc phục dùng biện pháp bị động tích cực, việc tưới lượng nước đủ cho ngô, hạn chế đáng kể mức thiệt hại suất Biện pháp xuất phát từ sở khoa học là, thời kỳ trỗ cờ, phun râu ngô cần nước Mặt khác, đất đủ ẩm khả giữ nhiệt đất tốt đất khô, điều kiện độ ẩm đất ruộng ngô làm tăng nhiệt độ, độ ẩm không khí, có lợi cho ngơ trổ cờ, phun râu 4) Mật độ ngơ biện pháp khắc phục tích cực, hạn chế giảm nhiệt độ hạn hán Mật độ cao giải pháp tốt cho trường hợp e) Dự báo suất trồng Năng suất trồng kết tổng hợp nhiều yếu tố môi trường tác động vào thời kỳ sinh trưởng, phát triển chúng Mặt khác, suất trồng cao hay thấp phụ thuộc vào tiềm năng suất chúng Trong thực tế, nhiều vùng có suất trồng cao sử dụng giống có tiềm năng suất cao Những giống gieo trồng vùng có tiềm khí hậu cao phát huy vai trò chúng Việc nghiên cứu phương pháp dự báo suất trồng nhằm mục đích: - Biết trước suất trồng để có kế hoạch sản xuất, lưu thông, dự trữ sản phẩm - Biết rõ suất trồng cao hay thấp yếu tố tác động (nhiệt độ thấp, mưa lớn hạn hán trỗ), từ áp dụng biện pháp khắc phục có hiệu dịch chuyển thời vụ, thay đổi cấu giống để đảm bảo suất cao ổn định Các phương pháp dự báo suất trồng gồm có: Dựa vào mơ hình thống kê: Phương pháp dự báo suất trồng dựa vào mối tương quan suất với điều kiện môi trường Tương quan có nhờ phép phân tích thống kê thực nghiệm nhiều năm dãy số liệu khí tượng với dãy số liệu vật hậu thực nghiệm tương ứng Các mơ hình để đưa dự báo định lượng suất cho giống trồng cụ thể biết thông tin khí tượng trồng thời gian tới 209 Ví dụ: Để xây dựng phương pháp dự báo suất lúa mùa Nghệ An người ta nhận thấy, vùng đồng ven biển Nghệ An có địa hình dốc ảnh hưởng dãy Trường Sơn Bắc Là vùng vĩ độ thấp nên nhìn chung lượng xạ nhiệt độ cao, đảm bảo cho lúa sinh trưởng, phát triển tốt Yếu tố ảnh hưởng lớn đến suất lúa mùa Nghệ An chế độ mưa Bị chi phối hiệu ứng fohn mùa hè nên mùa mưa vùng dịch sang mùa thu đầu mùa đông Mưa lớn vào tháng X, mưa lớn khả mùa nhiều Các vụ lúa thu hoạch vào tháng X gặp mưa lớn bị ngập lụt Ngược lại, lượng mưa cao vào thời kỳ lúa đẻ nhánh, giảm tác hại hiệu ứng fohn tác động suất cao Dựa vào đặc điểm đó, Trung tâm Khí tượng nơng nghiệp xây dựng mơ hình thống kê dự báo suất lúa mùa Nghệ An sau: U(tạ/ha) = 0,00242x - 0,00138y - 0,00305z + 0,4772 (11) Hệ số tương quan chung: Rux.y.z = 0,68 Trong đó: x, y, z lượng mưa tháng VIII, IX, X Lượng mưa tháng IX Nghệ An thường 460mm tháng X = 381mm Hệ số tương quan phần: ru.x = 0,34; ru.y = - 0,08; ru.x = - 0,85 Mơ hình cho thấy, lượng mưa tháng IX X làm giảm suất lúa Ðặc biệt lượng mưa tháng X xảy vào thời kỳ thu hoạch làm cho lúa bị thất thu Căn vào thông tin dự báo lượng mưa tháng IX X năm cụ thể, đưa vào mơ hình (11) ta lập dự báo suất lúa mùa Nghệ An cho năm Ðể lập dự báo suất lúa mùa Nghệ An cần có tư liệu sau: - Các thông tin dự báo lượng mưa tháng VIII, IX, X Nếu thông tin cung cấp xác có từ đầu vụ dự báo suất xác kịp thời Tuy nhiên, dự báo thời tiết dài hạn lượng mưa loại dự báo khó xác mưa xảy mang tính chất địa phương - Các quan sát vật hậu lúa: giống lúa thay đổi hàng năm, suất chúng khác Một mơ hình thống kê thực nghiệm có ý nghĩa giống trồng cụ thể Khi cấu giống thay đổi mơ hình thay đổi theo, khó khăn dự báo thống kê Tuy vậy, phương pháp có khả tiến hành điều kiện thực tiễn Việt Nam Phương pháp vật hậu: Dựa vào khảo sát vật hậu tình hình sinh trưởng, phát triển trồng giai đoạn trước để dự báo suất Phương pháp F.A.O tiến hành cho khu vực Bắc Phi đạt kết tốt kê cao lương Giáo sư A Triêcov (Nga - 1975) thiết lập mơ hình dự báo suất ngơ dựa vào diện tích chúng Mơ hình có dạng sau: (a.w2 + b.w - c.k.t2) Ys = (12) k.t1.w1 Trong đó: Ys - suất ngơ (tạ/ha); w - độ ẩm đất tầng - 50 cm (mm) w1- độ ẩm đất mặt thời kỳ phân hoá gié (mm) k - hệ số sử dụng nhiệt độ ngô; t1 - nhiệt độ giai đoạn phân hóa từ bước đến bước (0C); 210 t2 - nhiệt độ sau trỗ cờ (0C); Các hệ số a, b, c tương ứng với diện tích S (m2/ha) là: S (m2/ha) a b c 30.000 -0,0071 1,41 3,2 20.000 -0,0060 1,10 -4,2 10.000 -0,0029 0,53 -1,5 Cơng việc đo diện tích ngày thực cách dễ dàng nhờ thiết bị chuyên dùng Những thông số nhiệt độ t1 độ ẩm đất w1 thu vào cuối giai đoạn phân hóa bước ngơ Nếu có t2 w dự tính suất ngô trước lúc thu hoạch từ 45 đến 60 ngày Các giá trị: S, w, t2 thông số cho biết nguyên nhân ngô đạt suất cao hay thấp Khi độ ẩm đất (w) thấp gây hạn hán nhiệt độ (t2) thấp, làm cho ngô thụ phấn nguyên nhân làm suất ngơ giảm Ðó khó khăn sản xuất ngơ vụ đơng vùng núi phía bắc Việt Nam Phương pháp GIS: Phương pháp ứng dụng cho việc dự báo suất trồng vùng rộng lớn Nguyên tắc phương pháp dựa vào chế độ khí hậu - thuỷ văn mặt đất (hạn hán, lụt lội, lượng mưa, mức nước sơng ) tình trạng sinh trưởng vào giai đoạn vật hậu cụ thể thảm trồng để dự báo suất Phương pháp áp dụng nhiều nước Ở Việt Nam, khơng phải biện pháp áp dụng thường xuyên cho vùng ứng dụng thu số kết có ý nghĩa Phương pháp ứng dụng để dự báo trữ lượng rừng, sâu bệnh, mực nước sơng, dịng hải lưu Những thơng tin cần thu thập gồm thơng tin mặt đất (các trạm khí tượng, thủy văn cung cấp), ảnh vệ tinh khí thảm trồng (nhận từ vệ tinh khí tượng, vệ tinh địa tĩnh) CÂU HỎI ÔN TẬP Hãy nêu khái niệm thời tiết ? Trên bề mặt trái đất có loại khí đồn ? đặc điểm loại khí đồn ? Front ? Phân biệt loại front nóng, front lạnh, front tĩnh ? Trên vùng địa lý cịn có loại front ? đặc điểm ? Phân loại xốy thuận xoáy nghịch ? Đặc điểm thời tiết loại xốy thuận xốy nghịch ? Trình bày nội dung phương pháp dự báo thời tiết đồ Synốp ? Ưu, nhược điểm phương pháp ? Trình bày nội dung phương pháp dự báo thời tiết triệu chứng địa phương ? Ưu, nhược điểm phương pháp ? Khái niệm dự báo khí tượng nơng nghiệp ? Ý nghĩa cơng tác dự báo khí tượng nơng nghiệp ? Cơ sở lý luận phương pháp dự báo khí tượng nơng nghiệp ? Nội dung dự báo khí tượng nơng nghiệp ? Hãy trình bày phương pháp dự báo thời kỳ vật hậu trồng ? Nêu ví dụ dự báo thời kỳ vật hậu trồng ? 211 Hãy trình bày phương pháp dự báo suất trồng ? Nêu ví dụ dự báo suất trồng ? 212 ... hướng DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG NƠNG NGHIỆP 2.1 Khái niệm ý nghĩa dự báo khí tượng nơng nghiệp a) Khái niệm Dự báo khí tượng nơng nghiệp phương pháp đánh giá khả sản xuất nông nghiệp xảy dựa thông tin dự báo. .. nơng nghiệp ? Ý nghĩa cơng tác dự báo khí tượng nơng nghiệp ? Cơ sở lý luận phương pháp dự báo khí tượng nơng nghiệp ? Nội dung dự báo khí tượng nơng nghiệp ? Hãy trình bày phương pháp dự báo thời. .. nơng nghiệp Dự báo khí tượng nông nghiệp môn khoa học trẻ có ý nghĩa lớn phục vụ sản xuất nơng nghiệp Ðộ xác dự báo khí tượng nơng nghiệp cao hiệu phục vụ lớn Dự báo khí tượng nơng nghiệp (KTNN)