Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 5 cung cấp cho học viên các kiến thức về áp suất khí quyển và gió; 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; 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!
Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Áp suất khí gió • Áp suất khí – – – – Khái niệm Áp suất khí trọng lượng cột khơng khí thẳng đứng có tiết diện đơn vị diện tích độ cao tính từ mực quan trắc tời giới hạn khí Khái niệm Sự thay đổi áp suất khí theo độ cao Phân bố áp suất khí mặt đất Diễn biến áp suất khí • Gió – – – – Ngun nhân hình thành gió Các lực sinh ảnh hưởng đến gió Các đặc trưng gió Các loại gió (các loại hồn lưu khí quyển) Sự thay đổi áp suất với độ cao Khái niệm Áp suất khí giảm dần theo độ cao 1Atm = 760,0 mmHg = 101,325 kPa = 1013,25 mb Áp suất khí điều kiện tiêu chuẩn (0 0C, vĩ độ 450, độ cao mực nước biển) 1013,25 mb Sự thay đổi áp suất với độ cao • 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 Sự thay đổi áp suất với độ cao • Sự biến thiên áp suất khí theo độ cao tính theo cơng thức: dP = -.g.dz Trong đó: dp mức độ chênh lệch khí áp dz chênh lệch độ cao mực khảo sát mật độ khơng khí g gia tốc trọng trường Cơng thức tính áp suất khí độ cao xác định: P P0 * e g ( Z Z ) R T Trong đó: • P0, P áp suất mực nước biển (độ cao z0) độ cao z • T nhiệt độ khơng khí trung bình mực biển độ cao z Bậc khí áp: Chênh lệch độ cao áp suất khí thay đổi mb h = 8000(1+αt)/P Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Phân bố áp suất khí mặt đất Phân bố khí áp theo phương nằm ngang 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) Cách quy đổi khí áp mực nước biển Trung tâm khí áp cao (xốy nghịch) Trung tâm khí áp thấp (Xốy thuận) Vùng Yên Lưỡi (Ridge) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Áp suất khí 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 lớp khí cao Rãnh (Trough) Diễn biến áp suất khí • Diễn biến hàng ngày – Diễn biến hàng ngày diễn biến kép: cực đại áp suất xảy vào 10 22 cực tiểu lúc 16 – Thể rõ vĩ độ nhiệt đới, biên độ dao động áp suất 3-4mb, đạt tới 10-15mb (thời tiết thay đổi đột ngột) Biên độ hàng ngày áp suất giảm dần vĩ độ tăng, vĩ độ 600 biên độ dao động vào khoảng 0,3 – 0,6 mb • Diễn biến hàng năm – Kiểu lục địa, cực đại khí áp quan sát thấy vào mùa đơng, cực tiểu vào mùa hè, biên độ đạt tới 20 -40 mb (Tại Lucxtrum, φ=42041’; Λ=89042’; h=-17m khí áp tháng 12 1041,3mb, tháng 1004,0 mb, Δp = 37,3 mb) – Kiểu đại dương vùng duyên hải, cực đại vào mùa hè, cịn cực tiểu vào mùa đơng, biên độ 10 – 20 mb Gió Khái niệm: • Là di chuyển khơng khí tương mặt đất theo phương nằm ngang • Nguyên nhân gây gió: chênh lệch khí áp bề mặt trái đất Khơng khí di chuyển từ nơi có khí áp cao đến nơi có khí áp thấp tạo thành gió • Áp suất khí khác do: – Vĩ độ địa lý (bức xạ mặt trời) – Tính chất mặt đệm (đất liền đại dương) – Địa hình (hình núi đồi hướng dốc) Các đặc trưng gió Hướng gió: xác định – Hoa gió (thơng dụng nhất) – Theo vịng độ Tốc độ gió: xác định m/s, km/h cấp gió Ký hiệu Hướng gió Độ N Bắc 0° NNE Bắc Đông 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) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam Bảng quy đổi tốc độ gió theo Beaufort (m/s km/h) Tên cấp gió Dấu hiệu nhận biết Lặng gió Khói lên thẳng 1-5 Gần lặng gió Khói bị lay động 1,6-3,3 6-11 Gió nhẹ Cây rung nhẹ, xào xạc 0,2-0,3 3,4-5,4 12-19 Gió nhẹ Cành rung, cờ bay nhẹ 0,6-1,0 5,5-7,9 20-28 Gió nhẹ Bụi giấy bị thổi bay 1,0-1,5 8,0-10,7 29-38 Gió vừa (Fresh Breeze) Cây nhỏ đu đưa 2,0-2,5 10,8-13,8 39-49 Gió mạnh Mặt ao, hồ gợn sóng 3,0-4,0 13,9-17,1 50-61 Gió mạnh Dây điện kêu vu vu 4,0-5,5 17,2-20,7 62-74 Gió mạnh (Gale) Người khơng ngược chiều 5,5-7,5 20,8-24,4 75-88 Gió mạnh Mái ngói nhà cấp bị lật 7,0-10,0 10 24,5-28,4 89-102 Gió bão (Storm) Rễ to bật lên 9,0-12,0 11 28,5-32,6 103-117 Gió bão lớn Sức phá mạnh, hư hại nhà kiên cố 11,0-16,0 12 32,7-36,9 118-133 Gió bão (Hurricane) Đại cuồng phong 14,0-18,0 Bft m/s km/h 0 - 0,2 1 0,3-1,5 Hình 5.24 Sức gió mạnh cấp Sóng biển 0,1 0,1 Hình 5.23 Vườn chơm chơm sau bão Hình 5.26 Hoạt động bão Uto (12/2006) 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 (P/n) – Lực phát động gradient khí áp tạo gió, khơng khí chuyển động từ nơi khí áp cao đến nơi có khí áp thấp • Lực Coriolis Là lực làm lệch hướng chuyển động phần tử khơng khí tự quay trái đất Phần tử chuyển động lệch phía tay phải BBC tay trái NBC CF = 2..v sin Hình 5.25 Miệt vườn sau bão (2006) Trong đó: - tốc độ quay trái đất (15o/giờ) v- tốc độ phân tử chuyển động - vĩ độ địa lý Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam Lực Coriolis 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 Gió Gradient chịu lực ly tâm • Khi 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 Gió lớp khí gần mặt đất • Do bị tác động lực ma sát (Friction force) 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) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam Gió vùng khí áp thấp khí áp cao Xốy nghịch Xốy thuận Các loại gió B0 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam Gió hành tinh (Global wind – General circulation) Đới lặng gió xích đạo Gió mùa (monsoon) Sự xê dịch vành đai khí áp theo mùa • Hướng gió thay đổi theo mùa • Nguyên 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 Sự xê dịch vành đai khí áp theo mùa Gió đất gió biển • Thường gặp vùng ven biển, ven hồ lớn • Nguyên nhân: chênh lệch nhiệt độ biển đất liền dẫn đến chênh lệch khí áp • Ban ngày gió thổi từ biển vào đất liền, gọi gió biển đất liền nóng hơn, khí áp thấp trở thành nơi hút gió • Gió biển tốc độ khoảng 2,5m/s, thổi từ 8h đến mặt trời lặn, cực đại vào lúc 12-13h, ảnh hưởng vào tới 40-50km đất liên • Ban đêm gió thổi từ đất liền biển, gọi gió đất biển ấm đất liền lại trở thành nơi hút gió • Gió đất yếu gió biển đối lập nhiệt thấp hơn, ảnh hưởng ngồi biển tới 10 km • Gió đất - biển thường xuất vào ngày trời quang mây, vùng khí áp cao vào mùa hè Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Sự hình thành gió biển Sự hình thành gió biển Lượng khơng khí gia tăng bề mặt bốc lên cao Khơng khí cao chìm xuống thay khơng khí thổi mặt đất Chênh lệch khí áp dẫn đến gió thổi từ biển vao đất liền Đất (nong) Nước (lanh) Nước (lanh) Đất (nóng) Sự hình thành gió đất Sự hình thành gió đất Lượng khơng khí gia tăng bề mặt biển bốc lên cao Khơng mặt đất khí thổi đi, khơng khí lớp khí cao chìm xuống thay Sự chênh lệch áp suất dẫn đến gió thổi từ đất liền biển Đất (lạnh) Nước (ấm) Gió núi gió thung lũng Đất (lạnh) Nước (ấm) Gió thung lũng • Hình thành trung do, miền núi, thay đổi hướng theo nhịp điệu ngày đêm • Ban ngày gió thổi từ thung lũng theo sườn núi lên khơng khí thung lũng hấp thu nhiều xạ mặt trời, nóng lên (gió thung lũng) • Ban đêm gió thổi từ sườn núi xuống thung lũng tích tụ khơng khí lạnh, gọi gió núi • Xuất vào ngày thời tiết đẹp, không bị ảnh hưởng gió mùa Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Gió foehn Gió núi Độ cao so với mực nước biển(km) Nếu dãy núi cao km, độ ẩm chân núi bên sườn đón gió 80%, nhiệt độ 200C nhiệt độ độ ẩm chân núi bên sườn khuất gió ? Gió foehn Ví dụ: Chế độ nhiệt, ẩm thời tiết gió Lào gây rụng hoa bưởi Hương Trạch Có khối khơng khí ban đầu nhiệt độ 200C, độ ẩm 80%, thổi qua dãy núi cao 2000 mét Vậy bên sườn khuất gió nhiệt độ độ ẩm ? Giải: Ở sườn đón gió: t = 200C nên tính (các cơng thức tính tốn chương IV): E = 6,1 10(7,6.20/242 + 20) = 23,4 mb e = 23,4 x 80/100 = 18,72 mb a = 0,81 x 18.72/(1 + 0,00366 x 20) = 14,13 g/m Ở đỉnh núi: Do lên theo trình đoạn nhiệt ẩm nên nhiệt độ giảm so với ban đầu 100C: t = 200C - 100C = 100C E = 12,3 mb e = E hay r = 100% a = 0,81 x 12,3/ (1 + 0,00366 x 10) = 9,6 g/m Lượng chứa ẩm tuyệt đối gây mưa là: 14,13 - 9,6 = 4,53 g/m Ở chân núi sườn khuất gió: Do khơng khí xuống theo q trình đoạn nhiệt khơ nên nhiệt độ tăng lên so với đỉnh núi 200C hay nhiệt độ chân núi là: t = 100C + 200C = 300C E = 6,1 10(7,6.30/242 + 30) = 42,05 mb Sức trương nước thực tế t = 300C a = 9,6 g/m là: e = 9,6 x (1 + 0,00366 x 30)/0,81 = 13,15 mb r % = (13,15/42,05) x 100 = 31,28% Vậy nhiệt độ sườn khuất gió t = 300C độ ẩm r = 31,28% Khơng khí khơ nóng Ảnh hưởng nhiệt độ cao trồng Hình 3.6 Bưởi Phúc Trạch rụng hoa Ngày Thời gian theo dõi Độ ẩm (%) Nhiệt độ (0C) 20/IV 12.49 PM – 3.49 PM 45,1 – 36,5 44,7 – 47,7 21/IV 1.49 PM – 2.49 PM 41,3 – 42,0 48,2 – 48,2 22/IV 12.49 PM – 3.49 PM 37,3 – 31,5 46,0 – 50,1 23/IV 12.49 PM – 3.49 PM 34,1 – 31,4 46,5 – 52,1 24/IV 10.49 AM – 2.49 PM 38,3 – 40,4 46,0 – 49,4 Nguồn: Đỗ Đình Ca (2007) Ảnh hưởng nhiệt độ cao trồng Hình 3.7 Bưởi rụng ... 22 .5? ? NE Đông Bắc 45? ? ENE Đông Đông Bắc 67 .5? ? E Đông 90° ESE Đông Đông Nam 112 .5? ? SE Đông Nam 1 35? ? SSE Nam Đông Nam 157 .5? ? S Nam 180° SSW Nam Tây Nam 202 .5? ? SW Tây Nam 2 25? ? WSW Tây Tây Nam 247 .5? ?... 2,0-2 ,5 10,8-13,8 39-49 Gió mạnh Mặt ao, hồ gợn sóng 3,0-4,0 13,9-17,1 50 -61 Gió mạnh Dây điện kêu vu vu 4,0 -5, 5 17,2-20,7 62-74 Gió mạnh (Gale) Người không ngược chiều 5, 5-7 ,5 20,8-24,4 75- 88... Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Gió vùng khí áp thấp khí áp cao Xốy nghịch Xốy thuận Các loại gió B