ở vựng giữa hai cực đại và hai cực tiểu khớ ỏp nằm chộo chữ thập. Điểm giữa của trƣờng khớ ỏp đú gọi là điểm trung tõm. Ở hai phớa của điểm đú theo hƣớng cỏc cực đại khớ ỏp tăng, nhƣng theo hƣớng tới cỏc cực tiểu khớ ỏp giảm.
Mặt cắt thẳng đứng của cỏc mặt đẳng ỏp đối với những đƣờng đẳng ỏp thẳng cực đại và cực tiểu khớ ỏp.
Tƣơng ứng với những đƣờng đẳng ỏp thẳng trờn mặt đất, trong khụng gian cú những mặt đẳng ỏp dƣới dạng những mặt phẳng song song nghiờng trờn mặt đất một gúcnào đú b.
p -2 p - 1 p p + 1 p + 2 p -2 p - 1 p p + 1 p + 2 p -2 p - 1 p p + 1 p + 2 Hỡnh 7.4 Cực đại khớ ỏp đƣợc đặc trƣng bằng một hệ thống mặt đẳng ỏp cong, quay những mặt lồi của chỳng lờn trờn.
Giỏo trỡnh Vật lý khớ quyển
p p+1 p+2 p+ 2 p+ 1 pHỡnh 7.5 Hỡnh 7.5
Cũn ở cực tiểu khớ ỏp, cỏc mặt đẳng ỏp quay mặt lồi xuống đất p p-1 p-1 p p -3 p -2 p -1 p p -3 p -2 p -1 p Hỡnh 7.6
7.2.3. Hoàn lưu nhiệt của khụng khớ
Sự phõn bố khụng đều của khớ ỏp trờn mặt đất đƣợc gõy ra bởi tỏc dụng tổng hợp của những nguyờn nhõn nhiệt và động lực.
Xem xột trƣờng hợp khớ ỏp bị biến đổi dƣới ảnh hƣởng của sự núng lờn hoặc sự lạnh đi ở địa phƣơng.
Giả sử nhiệt độ và ỏp suất bằng nhau trờn một mặt phẳng khụng gian rất rộng dọc trờn mặt đất và ở tất cả cỏc mực trong khớ quyển. Giả định ở phần giữa do sự chiếu nắng (hoặc nguyờn nhõn khỏc), khụng khớ trong khớ quyển núng lờn tại chỗ. Nhƣ vậy trong khụng khớ núng thỡ ỏp suất giảm theo độ cao chậm hơn so với trong khụng khớ lạnh và bậc khớ ỏp thẳng đứng lớn lờn (do khụng khớ núng). Khoảng cỏch giữa cỏc mặt đẳng ỏp cũng lớn lờn. Tất cả cỏc mặt đẳng ỏp ở bờn trờn cũng bị hun núng đều đƣợc nõng lờn và chỳng đều đƣợc cong về phớa trờn. Cỏc mặt đảng ỏp sẽ uốn cong nhiều nhất ở những lớp trờn cao của khớ quyển, trong khi đú ở riờng trờn mặt đất mặt đẳng ỏp vẫn khụng biến dạng.
141140 140
- Lƣỡi trục ỏp cao. Kiểu phõn bố ỏp suất này đƣợc đặc trƣng bằng những đƣờng đẳng ỏp khụng đúng kớn, thƣờng kộo dài dƣới bằng những đƣờng đẳng ỏp khụng đúng kớn, thƣờng kộo dài dƣới dạng những cỏi lƣỡi và đƣờng nọ bao hàm đƣờngkia. Áp suất lớn nhất nằm dọc theo đƣờng giữa gọi là trục của lƣỡi. Ở hai phớa của trục ỏp suất giảm.
- Cực tiểu khớ ỏp (xoỏy thuận) hoặc vựng ỏp suất giảm là một hệ thống đƣờng đẳng ỏp đúng kớn cú ỏp suất nhỏ nhất ở tõm. một hệ thống đƣờng đẳng ỏp đúng kớn cú ỏp suất nhỏ nhất ở tõm. Khi đi từ trung tõm của cực tiểu rangoài rỡa ỏp suất tăng lờn.
- Rónh khớ ỏp là những đƣờng đẳng ỏp khụng đúng kớn thƣờng kộo dài thành hỡnh những cỏi lƣỡi. Dọc theo đƣờng giữa thƣờng kộo dài thành hỡnh những cỏi lƣỡi. Dọc theo đƣờng giữa của trục rónh, ỏp suất cú giỏ trị nhỏ nhất. Ở hai phớa của đƣờng này, ỏp suất tăng lờn.
- Yờn khớ ỏp: Kiểu phõn bố ỏp suất này đƣợc quan sỏt thấy ở vựng giữa hai cực đại và hai cực tiểu khớ ỏp nằm chộo chữ thập. ở vựng giữa hai cực đại và hai cực tiểu khớ ỏp nằm chộo chữ thập. Điểm giữa của trƣờng khớ ỏp đú gọi là điểm trung tõm. Ở hai phớa của điểm đú theo hƣớng cỏc cực đại khớ ỏp tăng, nhƣng theo hƣớng tới cỏc cực tiểu khớ ỏp giảm.
Mặt cắt thẳng đứng của cỏc mặt đẳng ỏp đối với những đƣờng đẳng ỏp thẳng cực đại và cực tiểu khớ ỏp.
Tƣơng ứng với những đƣờng đẳng ỏp thẳng trờn mặt đất, trong khụng gian cú những mặt đẳng ỏp dƣới dạng những mặt phẳng song song nghiờng trờn mặt đất một gúcnào đú b.
p -2 p - 1 p p + 1 p + 2 p -2 p - 1 p p + 1 p + 2 p -2 p - 1 p p + 1 p + 2 Hỡnh 7.4 Cực đại khớ ỏp đƣợc đặc trƣng bằng một hệ thống mặt đẳng ỏp cong, quay những mặt lồi của chỳng lờn trờn.
p p+1 p+2 p+ 2 p+ 1 pHỡnh 7.5 Hỡnh 7.5
Cũn ở cực tiểu khớ ỏp, cỏc mặt đẳng ỏp quay mặt lồi xuống đất p p-1 p-1 p p -3 p -2 p -1 p p -3 p -2 p -1 p Hỡnh 7.6
7.2.3. Hoàn lưu nhiệt của khụng khớ
Sự phõn bố khụng đều của khớ ỏp trờn mặt đất đƣợc gõy ra bởi tỏc dụng tổng hợp của những nguyờn nhõn nhiệt và động lực.
Xem xột trƣờng hợp khớ ỏp bị biến đổi dƣới ảnh hƣởng của sự núng lờn hoặc sự lạnh đi ở địa phƣơng.
Giả sử nhiệt độ và ỏp suất bằng nhau trờn một mặt phẳng khụng gian rất rộng dọc trờn mặt đất và ở tất cả cỏc mực trong khớ quyển. Giả định ở phần giữa do sự chiếu nắng (hoặc nguyờn nhõn khỏc), khụng khớ trong khớ quyển núng lờn tại chỗ. Nhƣ vậy trong khụng khớ núng thỡ ỏp suất giảm theo độ cao chậm hơn so với trong khụng khớ lạnh và bậc khớ ỏp thẳng đứng lớn lờn (do khụng khớ núng). Khoảng cỏch giữa cỏc mặt đẳng ỏp cũng lớn lờn. Tất cả cỏc mặt đẳng ỏp ở bờn trờn cũng bị hun núng đều đƣợc nõng lờn và chỳng đều đƣợc cong về phớa trờn. Cỏc mặt đảng ỏp sẽ uốn cong nhiều nhất ở những lớp trờn cao của khớ quyển, trong khi đú ở riờng trờn mặt đất mặt đẳng ỏp vẫn khụng biến dạng.
141140 140
Giỏo trỡnh Vật lý khớ quyển
Hỡnh 7.7
Do sự biến dạng của cỏc đƣờng đẳng ỏp nờn ở tất cả cỏc mực trờn cao trong khớ quyển bờn trờn cũng bị hun núng, ỏp suất tăng lờn. Hỡnh thành sự phõn bố khụng đều của ỏp suất ở những mực trờn cao, khụng khớ bắt đầu chuyển động từ nơi ỏp suất cao tới nơi ỏp suất thấp và những dũng khụng khớ xuất hiện làm cho cỏc khối khụng khớ toả từ trung tõm của vựng ra ngoài rỡa làm cho ỏp suất trờn mặt đất thay đổi. Ở trung tõm của vựng, ỏp suất giảm, cũn ở ngoài rỡa, ỏp suất tăng.
Nhƣ vậy, cỏc mặt đẳng ỏp ở những lớp bờn dƣới của khớ quyển cong xuống dƣới và những dũng khụng khớ ở những lớp bờn dƣới thay đổi hƣớng của chỳng chuyển động từ ngoài rỡa vào trung tõm. Ở một độ cao nào đú mặt đẳng ỏp gần nhƣ hoàn toàn phẳng, khụng biến dạng. Tất cả cỏc mặt đẳng ỏp nằm cao hơn vẫn cong lờn trờn (chỉ ớt dốc hơn thụi và những dũng khụng khớ ở đõy vẫn sẽ hƣớng từ trung tõm ra ngoài rỡa nhƣ trƣớc).
NN N
Hỡnh 7.8
Giỏo trỡnh Vật lý khớ quyển
Khụng khớ chảy dồn từ ngoài rỡa vào trung tõm ở phớa dƣới đƣợc bự lại bằng những dũng đi xuống trong khớ quyển ở ngoài rỡa bờ cựng vựng, cũn ở trung tõm của vựng thỡ ngƣợc lại những dũng khụng khớ núng đi lờn sẽ chiếm ƣu thế hoàn lƣu đúng kớn theo mụ hỡnh. ( )
Tƣơng tự nhƣ vậy đối với vựng trung tõm bị lạnh đi và tạo ra một hoàn lƣu kớn ngƣợc chiều. ( )
NN N
Hỡnh 7.9
7.2.4. Bản đồ hỡnh thế khớ ỏp
Để cú đƣợc khỏi niệm đầy đủ và cụ thể về cỏc dũng khụng khớ trong khớ quyển tự do, cần biết tớnh chất của trƣờng khớ ỏp ở những mực khỏc nhau.
Ngoài bản đồ đƣờng đẳng ỏp mặt đất cũn cú những bản đồ đẳng ỏp ở những độ cao khỏc nhau. Vớ dụ độ cao 1, 3, 5 km khi đú cỏc đƣờng đẳng ỏp trờn bản đồ sẽ là những giao tuyến của cỏc mặt đẳng ỏp với cỏc mặt thăng bằng 1, 3, 5km và để thuận tiện hơn ngƣời ta thay bằng cỏc mặt 850, 700mb, 500mb.
Vị trớ trong khụng gian mỗi điểm trờn mặt đẳng ỏp đƣợc xỏc định bởi độ cao của nú trờn mặt biển.
Giả sử trờn bản đồ hỡnh thế tổng quỏt của mặt đẳng ỏp cho sẵn, biểu diễn một hệ thống đƣờng đẳng cao những đƣờng cú độ cao bằng nhau (tƣơng tự nhƣ địa thế của mặt đất trờn cỏc bản đồ
143142 142
Hỡnh 7.7
Do sự biến dạng của cỏc đƣờng đẳng ỏp nờn ở tất cả cỏc mực trờn cao trong khớ quyển bờn trờn cũng bị hun núng, ỏp suất tăng lờn. Hỡnh thành sự phõn bố khụng đều của ỏp suất ở những mực trờn cao, khụng khớ bắt đầu chuyển động từ nơi ỏp suất cao tới nơi ỏp suất thấp và những dũng khụng khớ xuất hiện làm cho cỏc khối khụng khớ toả từ trung tõm của vựng ra ngoài rỡa làm cho ỏp suất trờn mặt đất thay đổi. Ở trung tõm của vựng, ỏp suất giảm, cũn ở ngoài rỡa, ỏp suất tăng.
Nhƣ vậy, cỏc mặt đẳng ỏp ở những lớp bờn dƣới của khớ quyển cong xuống dƣới và những dũng khụng khớ ở những lớp bờn dƣới thay đổi hƣớng của chỳng chuyển động từ ngoài rỡa vào trung tõm. Ở một độ cao nào đú mặt đẳng ỏp gần nhƣ hoàn toàn phẳng, khụng biến dạng. Tất cả cỏc mặt đẳng ỏp nằm cao hơn vẫn cong lờn trờn (chỉ ớt dốc hơn thụi và những dũng khụng khớ ở đõy vẫn sẽ hƣớng từ trung tõm ra ngoài rỡa nhƣ trƣớc).
NN N
Hỡnh 7.8
Khụng khớ chảy dồn từ ngoài rỡa vào trung tõm ở phớa dƣới đƣợc bự lại bằng những dũng đi xuống trong khớ quyển ở ngoài rỡa bờ cựng vựng, cũn ở trung tõm của vựng thỡ ngƣợc lại những dũng khụng khớ núng đi lờn sẽ chiếm ƣu thế hoàn lƣu đúng kớn theo mụ hỡnh. ( )
Tƣơng tự nhƣ vậy đối với vựng trung tõm bị lạnh đi và tạo ra một hoàn lƣu kớn ngƣợc chiều. ( )
NN N
Hỡnh 7.9
7.2.4. Bản đồ hỡnh thế khớ ỏp
Để cú đƣợc khỏi niệm đầy đủ và cụ thể về cỏc dũng khụng khớ trong khớ quyển tự do, cần biết tớnh chất của trƣờng khớ ỏp ở những mực khỏc nhau.
Ngoài bản đồ đƣờng đẳng ỏp mặt đất cũn cú những bản đồ đẳng ỏp ở những độ cao khỏc nhau. Vớ dụ độ cao 1, 3, 5 km khi đú cỏc đƣờng đẳng ỏp trờn bản đồ sẽ là những giao tuyến của cỏc mặt đẳng ỏp với cỏc mặt thăng bằng 1, 3, 5km và để thuận tiện hơn ngƣời ta thay bằng cỏc mặt 850, 700mb, 500mb.
Vị trớ trong khụng gian mỗi điểm trờn mặt đẳng ỏp đƣợc xỏc định bởi độ cao của nú trờn mặt biển.
Giả sử trờn bản đồ hỡnh thế tổng quỏt của mặt đẳng ỏp cho sẵn, biểu diễn một hệ thống đƣờng đẳng cao những đƣờng cú độ cao bằng nhau (tƣơng tự nhƣ địa thế của mặt đất trờn cỏc bản đồ
143142 142
Giỏo trỡnh Vật lý khớ quyển
hỡnh thế cũng đƣợc biểu diễn bằng cỏc đƣờng đẳng cao - cỏc đƣờng nằm ngang).
Những bản đồ mà trờn đú biểu diễn cỏc đƣờng đẳng cao hỡnh thế của mặt đẳng ỏp xỏc định, đƣợc gọi là bản đồ hỡnh thế khớ ỏp. Những đƣờng đẳng cao riờng biệt trờn cỏc bản đồ đú là những giao