Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Áp suất khí quyển và gió cung cấp cho học viên các kiến thức về áp suất khí quyển, sự thay đổi của áp suất khí quyển theo độ cao, phân bố áp suất khí quyển trên mặt đất, diễn biến của áp suất khí quyển; Gió và nguyên nhân hình thành gió, các lực sinh ra và ảnh hưởng đến gió, các đặc trưng của gió, các loại gió (các loại hoàn lưu khí quyển);... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nguyễn Thị Bích Yên Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam HUA https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Áp suất khí gió Áp suất khí 1.1 Khái niệm 1.2 Sự thay đổi áp suất khí theo độ cao 1.3 Phân bố áp suất khí mặt đất 1.4 Diễn biến áp suất khí 1.1 Khái niệm Áp suất khí lực tác động lên đơn vị diện tích bề mặt gây trọng lượng cột khơng khí bề mặt Hay nói cách khác, áp suất khí trọng lượng cột khơng khí có tiết diện 1cm2, có độ cao tính từ mặt quan trắc tời giới hạn khí Gió 2.1 Ngun nhân hình thành gió 2.2 Các lực sinh ảnh hưởng đến gió 2.3 Các đặc trưng gió 2.4 Các loại gió (các loại hồn lưu khí quyển) 1.1 Khái niệm (tiếp) • Áp suất khí tiêu chuẩn (0oC, vĩ độ 45, mực nước biển) tương ứng với atm 1.2 Sự thay đổi áp suất với độ cao • Áp suất khí giảm dần theo độ cao atm = 760,0 mmHg atm = 101,325 kPa atm = 1013,25 mb 1.2 Sự thay đổi áp suất với độ cao (tiếp) • Hầu hết phần tử khơng khí tập trung lớp khí sát mặt đất Do vậy, áp suất giảm nhanh lớp khí sát mặt đất chậm lớp khí cao 1.2 Sự thay đổi áp suất với độ cao (tiếp) • Sự biến thiên áp suất khí theo độ cao tính theo cơng thức: dP/dz = - g Trong đó: dP/dz mức độ chênh lệch khí áp tăng theo độ cao mật độ khơng khí g gia tốc trọng trường dấu âm biểu thị áp suất giảm theo độ cao Nguyễn Thị Bích n Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nơng Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam HUA https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 1.2 Sự thay đổi áp suất với độ cao (tiếp) • Cơng thức tính áp suất khí độ cao xác định P P0 * e 1.3 Phân bố áp suất khí mặt đất • Đường đẳng áp (isobar): – Là đường nối điểm có trị số áp suất – Sử dụng trị số áp suất mực nước biển với đơn vị millibars (tránh ảnh hưởng độ cao) g ( Z Z ) R.T Trong đó: P áp suất khí độ cao z P0 áp suất mực nước biển (độ cao z0) T nhiệt độ khơng khí trung bình mực biển độ cao z Cách quy đổi áp suất khí từ độ cao Z mực nước biển Phân bố áp suất khí mặt đất Bản đồ đường đẳng áp Trung tâm khí áp cao (xốy nghịch) Vùng n Trung tâm khí áp thấp (Xốy thuận) Nguyễn Thị Bích Yên Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam HUA https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Lưỡi (Ridge) Rãnh (Trough) Quan hệ áp suất khí mặt đất nhiệt độ • Nhiệt độ khơng khí định độ cao cột khí • Khí áp mặt đất nơi có nhiệt độ thấp cao nơi có nhiệt độ cao ngược lại khí áp lớp khí cao Áp suất khí gió Áp suất khí 1.1 Khái niệm 1.2 Sự thay đổi áp suất khí theo độ cao 1.3 Phân bố áp suất khí mặt đất 1.4 Diễn biến áp suất khí Gió 2.1 Ngun nhân hình thành gió 2.2 Các lực sinh ảnh hưởng đến gió 2.3 Các đặc trưng gió 2.4 Các loại gió (các loại hồn lưu khí quyển) 1.4 Diễn biến áp suất khí • Diễn biến hàng ngày – Diễn biến hàng ngày khí diễn biến kép Cực đại áp suất xảy vào 10 22 cực tiểu xuất vào lúc 16 Diễn biến thể rõ vĩ độ nhiệt đới – Biên độ dao động áp suất hàng ngày đạt tới 3-4mb Đôi đạt tới 10-15mb thời tiết thay đổi đột ngột Biên độ dao động hàng ngày áp suất giảm dần vĩ độ tăng, vĩ độ 60o biên độ dao động vào khoảng 0,3mb • Diễn biến hàng năm – Trên lục địa, cực đại áp suất quan sát thấy vào mùa đơng, cịn cực tiểu vào mùa hè Diễn biến rõ rệt vĩ độ tăng – Trên đại dương vùng duyên hải, cực đại quan sát thấy vào mùa hè, cịn cực tiểu vào mùa đơng cuối thu – Biên độ dao động hàng năm áp suất lục địa đơi đạt tới 20mb cịn đại dương nhỏ Nguyên nhân hình thành gió • Là di chuyển khơng khí tương mặt đất theo phương nằm ngang • Nguyên nhân gây gió: chênh lệch nhiệt độ bề mặt trái đất – Theo vĩ độ địa lý (độ cao mặt trời) – Tính chất mặt đệm Nguyễn Thị Bích Yên Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam HUA https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Sự chênh lệch nhiệt độ khơng khí gây chênh lệch áp suất khí theo độ cao 2.2 Các lực sinh ảnh hưởng đến gió • Lực phát động gradient khí áp (Pressure Gradient Force - PGF) – Gradient khí áp nằm ngang độ giảm áp suất đơn vị khoảng cách theo phương thẳng góc với đường đẳng áp phía giảm áp suất (P/n) – Lực phát động gradient khí áp lực tạo gió, lực xuất có chênh lệch khí áp theo chiều nằm ngang để đẩy khơng khí chuyển động từ nơi áp cao đến nơi có áp thấp, hướng chuyển động trùng với hướng gradient khí áp nằm ngang Lực Coriolis Lực Coriolis • Là lực làm lệch hướng chuyển động phần tử khơng khí tự quay trục trái đất • Phần tử chuyển động lệch phía tay phải BBC tay trái NBC CF = 2..v sin Trong đó: - tốc độ quay trái đất (15o/giờ) v- tốc độ phân tử chuyển động - vĩ độ địa lý Gió địa chuyển (Geostrophic wind) (Hướng gió cân lực Coriolis PGF) • Khi đường đẳng áp đường thẳng song song • Lực Coriolis cân với PGF (khơng có lực khác tham gia) • Hướng gió thổi song song với đường đẳng áp • Rất xảy tự nhiên • Có thể tìm thấy giới hạn tầng đối lưu Nguyễn Thị Bích n Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nơng Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam HUA https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Gió Gradient Gió lớp khí gần mặt đất • Đường đẳng áp đường cong • Hướng gió song song với đường đẳng áp • Nhưng vận tốc gió thay đổi so với gió địa chuyển • Do có lực khác tham gia – lực ly tâm (Centrifugal Force) • Thường tìm thấy lớp khí cao mặt biển 2.3 Các đặc trưng gió (Hướng gió tốc độ) • Hướng khối khơng khí chuyển tới gọi hướng gió – Hoa gió (thơng dụng nhất) – Theo độ – Theo địa danh • Gió Lào • Gió đất, gió biển • Gió núi, gió thung lũng Bảng quy đổi tốc độ gió theo Knots, Beaufort, m/s km/h Knots Bft m/s km/h Tên cấp gió Dấu hiệu nhận biết 0 - 0,2 Lặng gió Khói lên thẳng 1-3 0,3-1,5 1-5 Gần lặng gió Khói bị lay động 4-6 1,6-3,3 6-11 Gió nhẹ Cây rung nhẹ, xào xạc 7-10 3,4-5,4 12-19 Gió nhẹ Cành rung, cờ bay nhẹ 11-15 5,5-7,9 20-28 Gió nhẹ Bụi giấy bị thổi bay 16-21 8,0-10,7 29-38 Gió vừa (Fresh Breeze) Cây nhỏ đu đưa 22-27 10,8-13,8 39-49 Gió mạnh Mặt ao, hồ gợn sóng 28-33 13,9-17,1 50-61 Gió mạnh Dây điện kêu vu vu 34-40 17,2-20,7 62-74 Gió mạnh (Gale) Người khơng ngược chiều 41-47 20,8-24,4 75-88 Gió mạnh Mái ngói nhà cấp bị lật 48-55 10 24,5-28,4 89-102 Gió bão (Storm) Rễ to bật lên 56-63 11 28,5-32,6 103-117 Gió bão lớn Sức phá mạnh, hư hại nhà kiên cố 64-71 12 32,7-36,9 118-133 Gió bão (Hurricane) Đại cuồng phong • Bị tác động lực ma sát (Friction force) • Lực làm thay đổi hướng chuyển động giảm vận tốc gió • Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào điều kiện địa hình (đồi núi hay mặt biển) Ký hiệu Hướng gió Độ N Bắc 0° NNE Bắc Đơng Bắc 22.5° NE Đông Bắc 45° ENE Đông Đông Bắc 67.5° E Đông 90° ESE Đông Đông Nam 112.5° SE Đông Nam 135° SSE Nam Đông Nam 157.5° S Nam 180° SSW Nam Tây Nam 202.5° SW Tây Nam 225° WSW Tây Tây Nam 247.5° W Tây 270° WNW Tây Tây Bắc 292.5° NW Tây Bắc 315° NNW Bắc Tây Bắc 337.5° Hoa gió (Wind rose) 2.4 Các loại gió • Gió hành tinh (Global wind) • Gió mùa (Monsoon) • Gió địa phương (Local wind) – Gió đất, biển (Breeze) – Gió núi, thung lũng – Gió foehn Nguyễn Thị Bích n Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nơng Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam HUA https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Gió hành tinh (Global wind – General circulation Gió mùa (monsoon) • Hướng gió thay đổi theo mùa • Ngun nhân chênh lệch nhiệt độ lục địa đại dương • Mùa hè: gió thổi từ biển vào lục địa • Mùa đơng: gió thổi từ lục địa biển Đới lặng gió xích đạo Sự xê dịch vành đai khí áp theo mùa Sự xê dịch vành đai khí áp theo mùa Tháng Tháng Gió biển gió đất • Thường gặp vùng ven biển, ven sông lớn • Nguyên nhân chênh lệch nhiệt độ biển đất liền • Ban ngày gió thổi từ biển vào đất liền, gọi gió biển • Ban đêm gió thổi từ đất liền biển, gọi gió đất • Thường xuất vào ngày trời quang mây, vùng áp cao vào mùa hè Sự hình thành gió biển Lượng khơng khí gia tăng bề mặt bốc lên thay cho lượng khơng khí thổi lớp khí cao Khơng khí thổi tới lớp khí cao chìm xuống thay khơng khí thổi mặt đất Đất (nóng) Nước (lạnh) Nguyễn Thị Bích Yên Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam HUA https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Sự hình thành gió đất Các yếu tố ảnh hưởng Lượng khơng khí gia tăng bề mặt bốc lên thay cho lượng khơng khí thổi lớp khí cao • Thời gian ngày? • Điều kiện thời tiết? – Mây – Khí áp Khơng khí thổi tới lớp khí cao chìm xuống thay khơng khí thổi mặt đất Đất (lạnh) Nước (ấm) Gió thung lũng Gió núi gió thung lũng • Thay đổi hướng theo nhịp điệu ngày đêm • Ban ngày gió thổi từ thung lũng theo sườn núi lên, gọi gió thung lũng • Ban đêm gió thổi từ sườn núi xuống thung lũng, gọi gió núi • Xuất vào ngày thời tiết đẹp Gió foehn Độ cao so với mực nước biển(km) Gió núi Nếu độ điểm sương chân núi bên sườn đón gió oC nhiệt độ điểm sương chân núi bên sườn khuất gió giảm cịn bao nhiêu? ... áp suất khí mặt đất nhiệt độ • Nhiệt độ khơng khí định độ cao cột khí • Khí áp mặt đất nơi có nhiệt độ thấp cao nơi có nhiệt độ cao ngược lại khí áp lớp khí cao Áp suất khí gió Áp suất khí 1.1... Hướng khối khơng khí chuyển tới gọi hướng gió – Hoa gió (thơng dụng nhất) – Theo độ – Theo địa danh • Gió Lào • Gió đất, gió biển • Gió núi, gió thung lũng Bảng quy đổi tốc độ gió theo Knots,... áp suất khí theo độ cao 1.3 Phân bố áp suất khí mặt đất 1.4 Diễn biến áp suất khí Gió 2.1 Ngun nhân hình thành gió 2.2 Các lực sinh ảnh hưởng đến gió 2.3 Các đặc trưng gió 2.4 Các loại gió (các