Nguồn năng lượng chớnh để làm núng lớp khớ quyển dưới cựng là nhiệt của mặt hoạt động. Ban ngày khi cỏn cõn bức xạ của mặt hoạt động dương, một phần nhiệt được truyền vào khụng khớ; ban đờm do hệ quả của sự tỏn xạ hữu 38
hiệu, nhiệt độ của mặt hoạt động trở nờn lạnh hơn khụng khớ và làm lạnh lớp khớ quyển gần đú.
Cỏc quỏ trỡnh cơ bản của sự trao đổi nhiệt giữa mặt hoạt động của trỏi đất và lớp khớ quyển gần mặt đất bao gồm:
1. Dũng nhiệt thăng - sự dịch chuyển khối khụng khớ theo chiều cao, nú xuất hiện khi cỏc bề mặt đất núng lờn khụng đồng đều. Nơi nào bề mặt đất núng hơn, khụng khớ ấm hơn và nú nhẹ hơn xung quanh nờn cú sự chuyển động lờn trờn, khoảng khụng gian mà thể tớch khụng khớ núng chuyển động lờn sẽ núng lờn và lại tiếp tục chuyển động lờn lớp phớa trờn. Vỡ vậy tạo ra dũng khụng khớ chuyển động lờn trờn và một phần nhiệt được mang đi từ mặt hoạt động của trỏi
đất lờn cỏc lớp phớa trờn của khớ quyển.
2. Sự sỏo trộn rối - chuyển động xoỏy hỗn loạn của một thể tớch khụng khớ gõy ra sự trao đổi nhiệt giữa bề mặt đất và khớ quyển. Khi xỏo trộn rối, sự
dịch chuyển phõn tử nhiệt mạnh lờn hàng ngàn lần.
3. Sự ngưng tụ nước (khi ngưng tụ 1kg hơi nước sinh ra gần 2520.103 Jun) - Lượng nhiệt này xõm nhập vào khớ quyển làm núng lớp khụng khớ gần mặt đất và đặc biệt là lớp khớ quyển trờn cao - nơi hỡnh thành mõy.
Khụng khớ núng lờn hay lạnh đi phụ thuộc vào tớnh chất của mặt hoạt
động. Trờn bề mặt đất khụng khớ ban ngày ấm hơn và ban đờm thỡ lạnh hơn so với bề mặt biển. Trờn đất liền, nhiệt độ khụng khớ phớa trờn cỏc dạng bề mặt hoạt
động khỏc nhau (đồng ruộng, thảo nguyờn, rừng, đầm lầy...) thỡ khỏc nhau; càng lờn cao ảnh hưởng của cỏc bề mặt này đối với nhiệt độ khụng khớ càng giảm.
3.7. Sự thay đổi nhiệt độ khụng khớ theo chiều thẳng đứng.
Trong tầng đối lưu, nhiệt độ khụng khớ càng lờn cao càng giảm. Sự thay
đổi nhiệt độ khụng khớ khi lờn cao 100m được gọi là Gradient nhiệt độ thẳng
đứng. Gradient nhiệt độ thẳng đứng thay đổi theo thời gian của một năm, theo thời gian của một ngày (ở lớp khớ quyển gần mặt đất) và theo độ cao. Gradient nhiệt độ thẳng đứng trong tầng đối lưu xấp xỉ 0,5 - 0,6oC/100m; giỏ trị này dương nếu nhiệt độ giảm theo chiều cao và õm nếu nhiệt độ tăng theo chiều cao.
Sự tăng nhiệt độ theo chiều cao gọi là nghịch nhiệt. Nếu nhiệt độ khụng khớ khụng đổi theo chiều cao thỡ Gradien thẳng đứng bằng 0oC/100m.
Trong lớp khớ quyển gần mặt đất, Gradient nhiệt độ thẳng đứng phụ thuộc vào thời gian trong ngày, độ mõy phủ và đặc tớnh của bề mặt đệm. Ban ngày Gradient nhiệt độ thẳng đứng hầu như dương, đặc biệt vào mựa hố trờn lục địa; nhưng khi thời tiết sỏng rừ Gradient nhiệt độ thẳng đứng lớn hơn 10 lần so với khi thời tiết õm u. Lỳc giữa trưa ngày sỏng rừ vào mựa hố, nhiệt độ khụng khớ gần bề mặt đất (độ cao 2cm) cú thể đạt 40 - 45oC, cũn ởđộ cao 2m tương đương với 28 - 30oC, vỡ vậy hiệu nhiệt độ giữa chỳng là 12 - 15oC. Đất ẩm làm giảm Gradient nhiệt độ thẳng đứng trong lớp khớ quyển gần mặt đất. Ban đờm do sự
tỏn xạ hữu hiệu, đặc biệt khi bầu trời trong, bề mặt đất bị lạnh đi nhanh và làm lạnh lớp khụng khớ gần đú - tạo ra bức xạ nghịch, đụi khi cú thể sảy ra ở độ cao vài chục một.
3.8. Biến trỡnh ngày và năm của nhiệt độ khụng khớ.
Nhiệt độ khụng khớ nhỏ nhất ở độ cao 2m thường vào trước lỳc mặt trời mọc và đạt giỏ trị lớn nhất vào 2 - 3 giờ chiều. Biến trỡnh này thay đổi khi cú sự
xõm nhập của khối khụng khớ núng hoặc lạnh. Vớ dụ: nếu khụng khớ lạnh tràn tới vào ban ngày thỡ nhiệt độ khụng khớ cú thể nhỏ hơn nhiệt độ của đờm hụm trước.
Biờn độ ngày của nhiệt độ khụng khớ (Kng ) nhỏ hơn biờn độ ngày của nhiệt độ đất (Đng ); biờn độ này lớn nhất trong vựng nhiệt đới và cận nhiệt đới - nơi mà K trong cng ả năm tăng tới 20oC. Trung bỡnh trong một năm biờn độ nhiệt
độ ngày ở vựng nhiệt đới Kng = 12oC, trong vựng ụn đới Kng nhỏ nhất vào mựa
đụng và lớn nhất vào mựa hố. Trong những ngày sỏng rừ, Kng lớn hơn trong những ngày õm u. Trờn đại dương, Kng trung bỡnh vào khoảng 2 - 3oC, trong lục
địa 20 - 22oC. Trờn mặt đất Kng phụ thuộc vào địa hỡnh: Kng lớn ở thung lũng kớn và ở chõn nỳi, Kng cú giỏ trị nhỏ ởđỉnh nỳi nơi mà sự sỏo trộn khụng khớ diễn ra mạnh. Độ cao so với mực nước biển càng lớn thỡ Kng càng giảm.
Biến trỡnh năm của nhiệt độ khụng khớ chớnh là biến trỡnh nhiệt độ của bề
mặt đệm theo nhiệt độ trung bỡnh thỏng. Biờn độ của biến trỡnh năm là hiệu số
giữa nhiệt độ trung bỡnh thỏng của thỏng núng nhất và nhiệt độ trung bỡnh thỏng của thỏng lạnh nhất (Kn ). Kn thay đổi trong sự phụ thuộc vào vĩ độ địa lý, khoảng cỏch tới biển, độ cao so với mực nước biển và độ mõy phủ trong năm.
3.9. Cỏc đặc tớnh của chế độ nhiệt, chế độ nhiệt trong lớp phủ thực vật, cỏn cõn nhiệt. cõn nhiệt.
Khi đỏnh giỏ chế độ nhiệt của một vựng hay một vị trớ nào đú cho sản xuất nụng nghiệp, cho y tế, cho xõy dựng cụng nghiệp ..., người ta dựng cỏc khỏi niệm về lượng nhiệt trong một năm hay trong một chu kỳ nào đú (chu kỳ sinh trưởng, mựa trong năm, thỏng trong năm...) và về biến trỡnh ngày và năm của nhiệt độ khụng khớ.
Nhiệt độ trung bỡnh.
Nhiệt độ trung bỡnh ngày là trung bỡnh số học nhiệt độ của tất cả cỏc lần
đo trong ngày. Ngày nay, tại cỏc trạm khớ tượng, người ta đo nhiệt độ khụng khớ 8 lần trong ngày, tổng cộng tất cả cỏc giỏ trị của cỏc lần đo này rồi chia cho 8, và nhận được nhiệt độ khụng khớ trung bỡnh ngày.
Nhiệt độ trung bỡnh thỏng - trung bỡnh số học từ nhiệt độ trung bỡnh ngày của tất cả cỏc ngày trong thỏng.
Nhiệt độ trung bỡnh năm - trung bỡnh số học từ nhiệt độ trung bỡnh ngày hoặc nhiệt độ trung bỡnh thỏng trong cả năm. Nhiệt độ trung bỡnh năm chỉđưa ra khỏi niệm thụ về lượng nhiệt chung mà khụng đặc trưng cho biến trỡnh nhiệt độ
của năm. Để đặc trưng cho biến trỡnh năm của nhiệt độ tại một vị trớ nào đú, người ta dựng số liệu về nhiệt độ trung bỡnh của thỏng núng nhất và nhiệt độ
trung bỡnh của thỏng lạnh nhất.
Nhiệt độ cực trị và biờn độ nhiệt.
Những đặc tớnh này bổ sung thờm vào khỏi niệm về nhiệt độ trung bỡnh. Vớ dụ, khi biết nhiệt độ nhỏ nhất trong cỏc thỏng khỏc nhau, cú thể khẳng định về điều kiện sống qua đụng của cõy trồng mựa thu và cõy ăn quả, về thời kỳ kết thỳc băng giỏ vào mựa xuõn và bắt đầu băng giỏ vào mựa thu. Số liệu về nhiệt
độ lớn nhất vào mựa đụng đưa ra số lần trời trở ấm, cường độ của chỳng, cũn vào mựa hố - đưa ra số ngày mà thực vật và động vật phải chịu núng nực. Nhiệt
độ lớn nhất cũn đưa ra khỏi niệm về khả năng làm hỏng hạt trong thời kỳ tưới... Biờn độ của biến trỡnh nhiệt độ ngày (Kng ) và năm (Kn ) xỏc định rừ tớnh lục địa của khớ hậu. Vớ dụ: trong khớ hậu biển Valeski (Ailen), biờn độ của biến trỡnh năm Kn là 7 - 9oC, cũn ở vựng lục địa (Iarcutria ) Kn = 67 C. Biờn o độ của biến trỡnh ngày của lớp khớ quyển gần mặt đất là chỉ số về chế độ nhiệt rất quan
trọng trong sản xuất nụng nghiệp.
Tổng nhiệt độ.
Trong khớ tượng nụng nghiệp, tổng nhiệt độ được ứng dụng rộng rói như
một chỉ số cho một điều kiện về lượng nhiệt tại một vị trớ nào đú đối với một chu kỳ xỏc định nào đú. Tổng cỏc giỏ trị nhiệt độ khụng khớ lớn hơn 10oC trong một chu kỳ nào đú gọi là tổng nhiệt hoạt động, nú được tớnh từ tổng của cỏc nhiệt độ
trung bỡnh ngày mà cú giỏ trị lớn hơn 10oC. Buđưcụ M.I. khẳng định rằng: tồn tại mối quan hệ giữa tổng nhiệt hoạt động và tổng cỏn cõn bức xạ trong một năm. Khi nghiờn cứu sự phõn bố tổng nhiệt độ hoạt động lớn hơn 10oC trờn trỏi
đất cho phộp xỏc định chớnh xỏc hơn tài nguyờn nhiệt của cỏc vựng khớ hậu khỏc nhau cho sản xuất nụng nghiệp.
Để biểu diễn yờu cầu về nhiệt của cõy trồng, người ta sử dụng tổng nhiệt
độ hữu hiệu - đú là tổng cỏc nhiệt độ trung bỡnh ngày sau khi trừ đi nhiệt độ tối thiểu sinh học. Nhiệt độ tối thiểu sinh học là nhiệt độ mà bắt đầu từ nhiệt độ này cõy trồng mới phỏt triển được và chỳng cú cỏc giỏ trị khỏc nhau đối với cỏc loại cõy trồng khỏc nhau (của đậu tương là 8oC, của ngụ là 10oC, của bụng là 13oC, của lỳa là 15oC...). Tổng nhiệt độ hữu hiệu cú giỏ trị xỏc định đối với cỏc loại giống và giống lai của cỏc cõy nụng nghiệp chớnh, cũng như đối với cỏc thời kỳ
phỏt triển riờng của chỳng, đồng thời đối với toàn bộ chu kỳ sinh trưởng của từng cõy trồng. Tổng nhiệt này đặc trưng cho sự đũi hỏi nhiệt tổng cộng của cỏc loại giống và giống lai của cõy trồng mà khỏc nhau về độ chớn.
Chếđộ nhiệt trong lớp phủ thực vật.
Trong quần hệ thực vật, chế độ nhiệt khỏc với mụi trường trồng cõy nụng nghiệp hay trờn cỏnh đồng khụng trồng cõy. Trong cỏnh đồng gieo dày thỡ đất bị
che phủ hoàn toàn, mặt hoạt động sẽ là lớp lỏ phớa trờn, vỡ vậy nhiệt độ lớn nhất quan sỏt được vào ban ngày ở tầng lỏ phớa trờn; cũn ở trong lớp thực vật sẽ diễn ra nghịch nhiệt. Vào đờm sỏng trong, lớp lỏ phớa trờn chớnh là lớp tỏn xạ, nú bị
lạnh mạnh hơn lớp lỏ phớa dưới và vào mựa thu nú bị lạnh đầu tiờn.
Nếu thực vật che phủ khoảng 50% diện tớch cỏnh đồng hoặc nhỏ hơn thỡ nhiệt độ theo chiều cao trong lớp phủ thực vật khỏc ớt so với cỏnh đồng khụng trồng cõy, mặt hoạt động trong trường hợp này chớnh là lớp đất phớa trờn cựng; vỡ vậy giỏ trị nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất trong biến trỡnh ngày nhận được trờn 42
bề mặt đất.Nhiệt độ lỏ cõy của cõy trồng ở trong búng rõm thường gần bằng nhiệt độ khụng khớ, nhiệt độ của cỏc lỏ cõy khụng ở trong búng rõm thường lớn hơn nhiệt độ của mụi trường xung quanh khoảng 1 - 2oC. Ở vựng nỳi cao, nhiệt
độ của lỏ cõy được mặt trời chiếu thường lớn hơn nhiệt độ khụng khớ 3 - 5oC.
Cỏn cõn nhiệt của mặt hoạt động.
Đú chớnh là dũng năng lượng mà mặt hoạt động nhận được và dũng năng lượng mà mặt hoạt động mất đi sau khoảng thời gian nào đú. Trong phương trỡnh cỏn cõn nhiệt của một ngày bao gồm: dũng bức xạ mà tổng của nú chớnh là cỏn cõn bức xạ B, dũng nhiệt trao đổi rối giữa bề mặt đệm và khớ quyển P, dũng nhiệt từ bề mặt đệm đến lớp đất thấp hơn A, lượng nhiệt dành cho sự bốc hơi LE (L - nhiệt hoỏ hơi, L = 2520.103 Jun/kg; E - lượng nước bốc hơi trong ngày). Phương trỡnh cỏn cõn nhiệt cú dạng:
B = LE + P + A (3.2) Trờn cỏnh đồng ẩm ướt, lượng nhiệt dành cho sự bốc hơi (LE) lớn hơn lượng nhiệt để làm núng khụng khớ (P) và cho sự làm núng đất (A). Trờn cỏnh
đồng khụ hơn thỡ ngược lại: LE giảm cũn P và A tăng.Khi xem xột cỏc thành phần của cỏn cõn nhiệt, cú thể đưa ra những nhận xột về chế độ khớ tượng chớnh xỏc cho đồng ruộng nụng nghiệp. Khỏi niệm về cỏn cõn nhiệt cú tầm quan trọng lớn để nghiờn cứu khớ hậu trỏi đất và để ỏp dụng phương thức sản xuất nụng nghiệp (tưới, tiờu nước, bảo vệ rừng... ) phự hợp.
3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ khụng khớ đối với sự sinh trưởng và phỏt dục của thực vật. của thực vật.
Trong khoảng nhiệt độ từ 0 đến 35oC, nhiệt độ khụng khớ cứ mỗi lần tăng 10oC, núi chung cú thể làm cho quỏ trỡnh sống của thực vật mạnh lờn khoảng 1
đến 2 lần. Khi nhiệt độ tăng lờn quỏ 35oC, thỡ quỏ trỡnh sống giảm yếu đi hoặc ngừng hẳn. Dưới ảnh hưởng lõu dài của nhiệt độ cao (chưa vượt quỏ nhiệt độ
cao nhất), thực vật phỏt dục rất nhanh và sự phỏt dục này khụng bỡnh thường. Nếu nhiệt độ cao vào đỳng thời kỳ phỏt triển sing dưỡng thỡ thực vật sẽ cũi cọc, khớ quan sinh dưỡng phỏt triển khụng tốt, hoa nở sớm, quả phỏt dục nhanh và sản lượng thấp. Nếu nhiệt độ cao khụng cú lợi xuất hiện vào thời kỳ sinh trưởng sinh thực thỡ sản lượng cũng cú thể giảm xuống.
Khi thực vật chịu ảnh hưởng trực tiếp và lõu dài của nhiệt độ cao, thỡ sẽ
bị khụ hộo. Nguyờn nhõn: do nhiệt độ cao, thực vật bị mất khả năng khộp kớn lỗ
thoỏt hơi, và do bốc hơi mạnh, thực vật mất nhiều nước làm cho cõy bị khụ hộo .
Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp lại khỏc. Thời kỳ sinh trưởng vào mựa xuõn và mựa thu, sương giỏ cú ảnh hưởng lớn sự sinh trưởng của thực vật ở vựng ụn
đới (sương giỏ xảy ra khi nhiệt độ bề mặt đất hoặc bề mặt thực vật giảm xuống
đủ để cho cõy trồng bị hại hoặc chết vào thời kỳ ấm của năm). Nguyờn nhõn: do
ảnh hưởng của sương giỏ, chất nguyờn sinh của tế bào thực vật bị mất nước; khi nhiệt độ giảm xuống dưới 0oC, giữa cỏc tế bào thực vật bị đúng băng; băng thu hỳt hết nước làm cho chất nguyờn sinh bị mất nước, thể keo của nguyờn sinh chất bị đụng lại, tế bào bị khụ đi. Cỏc loại thực vật khỏc nhau chịu đựng được sương giỏ khỏc nhau, khả năng chịu đựng sương giỏ phụ thuộc vào lượng nước và lượng đường chứa trong nú.
Nhiệt độ khụng khớ khụng chỉảnh hưởng đến sự sinh trưởng của thực vật mà cũn ảnh hưởng tới quỏ trỡnh phỏt dục của thực vật. Tốc độ phỏt dục phụ
thuộc vào nhiệt độ khụng khớ: nhiệt độ khụng khớ càng cao, tốc độ phỏt dục càng nhanh. Vớ dụ: khi nhiệt độ 8oC, bụng khụng thể mọc mầm được; nhiệt độ 15oC, bụng mọc mầm sau 17 ngày; nhiệt độ 25 - 32oC, bụng mọc mầm sau 5 ngày.
Trong cả chu kỳ sinh trưởng hoặc trong từng giai đoạn phỏt triển, cỏc loại thực vật khỏc nhau yờu cầu nhiệt độ khụng giống nhau. Căn cứ vào nhu cầu tương đối về nhiệt lượng cú thể chia cõy trồng ra làm hai loại:
Loại thứ nhất: cỏc cõy trồng ưa núng ở phớa Nam, bao gồm:
Cỏc cõy trồng cú thời kỳ sinh trưởng dài, trong thời kỳ sinh trưởng cần rất nhiều nhiệt và khụng chịu nổi sương giỏ như bụng, thuốc lỏ, lạc, vừng, cà chua, bớ đỏ... hầu hết cỏc loại cõy của vựng nhiệt đới và đa số cõy của vựng cận nhiệt đới. Chỳng sinh trưởng tốt khi nhiệt độ khụng khớ 20 - 25oC hoặc cao hơn; khi nhiệt độ khụng khớ 30 - 35oC hoặc cao hơn thỡ sinh trưởng chậm nhưng cú thể chịu đựng được nhiệt độ 40 - 45oC trong thời gian ngắn. Khi nhiệt độ 3 - 5oC, loại thực vật này bị hại nặng.
Cỏc cõy trồng cú thời kỳ sinh trưởng ngắn, đũi hỏi nhịờt lượng tương
đối ớt, cú thể chịu đựng nổi sương giỏ khụng nặng lắm, như một số giống ngụ, khoai tõy muộn...
Loại thứ hai: cỏc loại cõy trồng chịu rột (ưa lạnh), đũi hỏi nhiệt độ thấp, chủ yếu là cỏc loại cõy trồng ở vựng khớ hậu ụn đới.
Cỏc loại cõy trồng chịu rột vừa và chịu đựng được sương giỏ loại vừa:
đậu dẻ quạt, đậu vỏn và một số giống đậu...
Cỏc cõy trồng tương đối chịu rột: một số giống hướng dương và một số
cõy cú củ...
Cỏc cõy trồng chịu rột: tiểu mạch, yến mạch, đại mạch, đậu vỏn, cà rốt,