vật
Để định rừ độ ẩm đất, lớp phủ tuyết, bề mặt trỏi đất được chia thành: 1) Những vựng đại dương (cú và khụng cú băng biển bao phủ)
2) Những vựng lục địa (cú và khụng cú tuyết phủ). Đối với những vựng đại dương khụng cú băng biển bao phủ, nhiệt độ bề mặt Tg1 được quy định bởi số liệu quan trắc từ một mụ hỡnh chuẩn. Đối với những vựng khỏc việc tớnh Tg1 phụ
thuộc vào điều kiện hiện tại của lớp phủ tuyết, độ ẩm đất, dạng bề mặt và nhiệt độ lớp khớ quyển đầu tiờn.
a) Giỏng thủy (mưa và tuyết rơi)
Mưa và sự giải phúng ẩn nhiệt (Qc) trong mỗi lớp khớ quyển phụ thuộc hết sức phức tạp vào độ ẩm của lớp và giỏng thủy từ cỏc lớp bờn trờn. Tốc độ giỏng thủy tại mặt đất (P) nhận được như là tổng giỏng thủy thuần từ mỗi lớp. Giỏng thủy được giả thiết là tuyết rơi Ps nếu nhiệt độ lớp khớ quyển thấp nhất T1 ≤ Tc, hoặc mưa rơi Pr nếu T1 > Tc, trong đú Tc=Tm+2.2, Tm=273.16, tức là:
Ps = P, Pr = 0 nếu T1≤ Tc Ps = 0, Pr = P nếu T1 > Tc
b) Nguồn ẩm của đất
Nguồn ẩm tới bề mặt hoặc sẽ thấm vào đất hoặc sẽ chuyển thành dũng chảy mặt. Đối với nước, đất được chia làm 3 lớp, lớp trờn cựng chớnh là mặt phõn cỏch đất - khớ quyển, cỏc lớp dưới thấp hơn tăng dần theo độ sõu. Cỏc đại lượng biểu diễn nguồn ẩm trong đất được xột ở đõy gồm: Ssw là nước trong lớp đất bề mặt (lớp đất trờn cựng) cú độ dày Zu (0.1m) (giỏ trị cực đại là Sswmax); Srw là nước trong tầng rễ cú độ sõu Zr (giỏ trị cực đại là Srwmax); Stw là tổng lượng nước trong đất cho đến độ sõu Zt (cực đại bằng Stwmax). Cả Ssw, Srw và Stw đều nhận được từ cựng một nguồn nước mưa Pr và đều bị mất đi do bốc hơi Fq và dũng chảy mặt Rs vỡ tất cả cỏc quỏ trỡnh này đều xảy ra tại lớp đất bề mặt. Dũng giữa cỏc lớp đất tỏc động đến cỏc nguồn ẩm khỏc nhau là khỏc nhau. Trong điều kiện khụng cú lớp phủ thực vật, phương trỡnh bảo toàn đối với cỏc thành phần này cú dạng:
sw s w1 rw s w 2 tw s g S G R t S G R t S G R R t (3.3)
trong đú G = Pr + Sm - Fq = lượng nước thuần ỏp dụng cho bề mặt; Rs = dũng chảy mặt; Rg = nước thấm xuống cỏc lớp đất phớa dưới và bể nước ngầm; Pr = mưa; Sm = tuyết tan; w1 = nước trao đổi do khuếch tỏn từ tầng rễ vào tầng mặt;
w2 = nước trao đổi do khuếch tỏn từ toàn bộ cột đất vào tầng rễ; và Fq = bốc hơi. Nếu Fq õm cú nghĩa là sương hỡnh thành.
c) Nước rũ rỉ và thấm xuống bể nước ngầm
Mỗi một loại đất đều cú những tớnh chất nhất định và chủ yếu phụ thuộc vào cấu trỳc của đất. Trong cỏc sơ đồ tham số húa đất hiện nay người ta thường giả thiết rằng cỏc tớnh chất này khụng đổi theo độ sõu và được đặc trưng bởi cỏc tham số sau:
- Độ rỗng PORSL, là đại lượng mà khi đất bóo hũa nước thỡ 1m3 đất chứa PORSL m3 nước
- Độ hỳt nước của đất
- Độ dẫn nước của đất Kw d) Sự bốc hơi nước
Số hạng bốc hơi Fq và sự trao đổi nước giữa cỏc lớp đất trờn và dưới khú cú thể tham số húa một cỏch đầy đủ. Hiện nay người ta biểu diễn chỳng dựa trờn sức chứa khả năng và sự làm khụ do biến động ngày đờm của bốc hơi tiềm năng tại bề mặt:
q qp qm
trong đú Fqp là bốc hơi tiềm năng và Fqm là thụng lượng ẩm cực đại đi qua bề mặt ướt mà đất cú thể duy trỡ được.
e) Dũng chảy mặt
Trong thời kỳ mưa nhiều hoặc tuyết tan và độ ẩm đất cao, hầu hết nước rơi đến bề mặt khụng xuyờn xuống được bể nước ngầm mà lập tức biến thành dũng chảy mặt đổ về sụng, suối. Dũng chảy mặt phụ thuộc vào thụng lượng nước thuần (giỏng thuỷ trừ bốc hơi) tại bề mặt, độ ẩm đất và nhiệt độ bề mặt đất. Tốc độ dũng chảy mặt được biểu diễn như là hàm của tốc độ giỏng thuỷ và mức độ bóo hoà của đất. Tuỳ thuộc vào nhiệt độ bề mặt đất Tg1 ta cú:
4 0 0 w g1 wsat s 0 w g1 wsat G T 0 C R G T 0 C (3.4)
trong đú: wsat là mật độ đất bóo hũa; w = wsat(s1+s2)/2; s1 = Srw/Srwmax; s2 = Ssw/Sswmax
Khi G < 0 thỡ Rs = 0. Nếu nhiệt độ lớp gần bề mặt thấp hơn điểm băng thỡ dũng chảy mặt tăng lờn
f) Lớp phủ tuyết
Mụ hỡnh chi tiết nhất về cõn bằng năng lượng tuyết và cỏc quỏ trỡnh tan băng tuyết đó được Anderson đề xuất [6]. ễng đó mụ hỡnh húa một cỏch tỉ mỉ sự truyền nước và năng lượng và sự biến đổi mật độ trong toàn cột tuyết. Ngược lại, ở đõy chỉ mụ hỡnh húa cỏc quỏ trỡnh tuyết bề mặt, khụng phõn biệt một cỏch rừ ràng giữa tuyết trong lớp đất dưới bề mặt và nhiệt độ đất, tức là về nguyờn tắc xem Tg2 như nhiệt độ tuyết trong lớp đất dưới bề mặt sau khi đó tớch lũy được vài
xuống đất, trong khi nước mưa hoặc nước do tuyết tan thỡ xem là ngấm qua tuyết hoặc đúng băng trở lại. Sự tan tuyết ở đỏy của lớp tuyết được bỏ qua.
Nếu đang cú mưa tuyết hoặc cú lớp phủ tuyết, trước hết phải kiểm tra xem nhiệt độ Tg cú bằng 0 hay khụng, nếu Tg = 0 thỡ tớnh tốc độ tuyết tan trước khi tớnh nhiệt độ bề mặt. Lớp phủ tuyết được cập nhật từ phương trỡnh:
cv s q m S P F S t (3.5)
trong đú Scv là lượng tuyết phủ được đo bằng lượng nước lỏng; Ps là tốc độ mưa tuyết; Fq bằng tốc độ thăng hoa.