1. Lịch sử nghiên cứu khí tượng thủy văn ở nước ta
Theo ghi chép của các tài liệu lịch sử, các hoạt động khí tượng thủy văn ở nước ta cũng được hình thành khá sớm, từ cuối thế kỷ 18, khi Lê Quý Đôn đưa ra những nghiên cứu ban đầu về khí tượng, khí hậu (năm 1776). Công tác quan trắc khí tượng tính từ khi Lê Hữu Trác xây dựng Kính thiên đài và Phong kỳ thức (năm 1786) đến khi người Pháp bắt đầu chỉ đạo các hoạt động này ở Đông Dương (năm 1891) đã có hơn 100 năm lịch sử và cho đến những trạm khí tượng
hiện đại như ngày nay đã có hơn 200 năm lịch sử. Những mốc lịch sử quan trọng:
Khoảng cuối thế kỷ 18 (sau năm 1786) bắt đầu hình thành khái niệm “vườn khí tượng” – là nơi lắp đặt thiết bị đo đạc và tiến hành quan sát (như hiện nay vẫn dùng) và quy trình quan trắc các yếu tố khí tượng.
Năm 1809 được coi là năm đầu tiên tiến hành quan trắc khí tượng nông nghiệp, khi vua Gia Long lệnh cho các Trần, Phủ điều tra về tình hình thời tiết, đất đai, cây trồng, cấy gặt, mùa vụ…
Năm 1814, vua Gia Long quy định về việc lập báo cáo về khí tượng (ngày nay gọi là báo biểu về khí tượng)
Năm 1817, bắt đầu tiến hành quan trắc hải văn, bằng việc lần đầu tiên vua Gia Long cho làm sạch Duyên hải lục, trong đó phải ghi rõ mực nước các cửa sông, kèm theo thủy triều lên, xuống.
Năm 1826, vua Minh Mạng ra lệnh cấp các thiết bị đo khí tượng, ít nhất cho 6 địa điểm quan trắc (Trạm), hình thành một mạng lưới quan trắc khí tượng.
Năm 1828 (thời vua Minh Mạng) bắt đầu tổ chức quan trắc thủy văn, bằng việc nhà vua cho xây dựng các cột đo nước ở bên sông và quy định về cấp báo động.
Năm 1840, bắt đầu tiến hành khảo sát địa hình lòng sông, đê điều (Khảo sát thủy văn).
2. Quan sát thời tiết bằng các dụng cụ tự chế
Con người từ xưa đã biết tìm kiếm những dấu hiệu trong thiên nhiên để giúp họ tiên đoán thời tiết. Âm thanh của loài ếch kêu lớn là dấu hiệu của mưa. Những trái thông không hé mở có nghĩa là thời tiết ẩm ướt, những trái thông hé mở có nghĩa là thời tiết có nắng. Vần thơ “Bầu trời ban đêm đỏ rực, thủy thủ rạng ngời. Bầu trời buổi sáng đỏ rực, nhắc nhở các thủy thủ” là một ví dụ về kinh nghiệm quan sát bầu trời của con người.
Ngày nay, vệ tinh và những máy tính hiện đại tinh vi đã cách mạng hóa việc dự báo thời tiết. Những vệ tinh ở những vị trí bất động hoặc thay đổi cung cấp những bức tranh thời tiết rộng khắp thế giới. Hệ thống ra đa cung cấp chi tiết về độ bao phủ mây và lượng mưa. Những con tàu thời tiết, những đài thiên văn và thiết bị bong bóng thời tiết có vai trò quan trọng. Những thay đổi được thu thập và tổng kết bởi những máy vi tính dự báo thời tiết có khả năng làm hàng tỉ tính toán mỗi giây. Những nhà khí tượng dịch những kết quả máy tính thành những dự báo thời tiết cho những máy bay và những người nông dân, thành những bản báo cáo cho các đài phát thanh và truyền hình, thành những bản đồ cho những tờ báo, và thành những dự báo nhiệt độ cho những xí nghiệp điện và ga…
Trong nhà trường, chúng ta cũng có thể quan sát một số hiện tượng thời tiết bằng các dụng cụ tự chế đơn giản sau:
a. Dụng cụ đo mưaChuẩn bị: Chuẩn bị:
- 1 chai uống nước lớn bằng nhựa mềm. - Kéo.
- 1 cây thướt.
- 1 cây bút đánh dấu không thấm nước. - 1 chậu hoa nặng.
Tiến hành:
- Dùng kéo cắt đầu của chai nhựa; để ngược đầu chai nhựa xuống và chèn nó vào chai tạo thành một cái phểu, sử dụng băng dính để giữ cố định đầu chai; - Dùng thướt đo và chia theo mm trên 1 tờ giấy, dán nó bên ngoài chai rồi sử dụng bút đánh dấu những đường chia với khoảng cách 10mm.
- Đặt dụng cụ đo mưa vào trong 1 chậu hoa nặng. Chúng ta có thể đào một cái hố trong sân để đặt nó vào. Lưu ý dụng cụ đo mưa được đặt ở giữa 1 khoảng trống.
- Chúng ta đo bao nhiêu lượng mưa nhận được trong 1 khoảng thời gian. Kiểm tra dụng cụ đo lượng mưa mỗi ngày hay một lần trong một tuần và ghi lại bao nhiêu lượng nước trong chai.
- Lưu ý dụng cụ đo mưa không được tràn nước. Nếu lượng mưa nhiều, chúng ta có thể sử dụng vật đo hình trụ để dự trữ nước mưa trước khi đo.
- Mỗi lần đo lượng nước đánh dấu kết quả trên đồ thị hay bảng: Tuần…. Lượng mưa (mm) Thứ 2 Thứ 3 Thứ 4 Thứ 5 Thứ 6 Thứ 7 Chủ nhật 0 5 10 15 20 25 b. Dụng cụ đo gió Chuẩn bị:
- Sợi dây dài 50 cm.
- Thướt đo góc (hình nửa vòng tròn) - 1 quả bóng bàn
- 1 chốt làm bằng gỗ (dài khoảng 40 cm) - 1 đinh vít nhỏ
Tiến hành:
- Dùng cái ốc vít gắn chốt vào thước đo góc dọc theo ranh giới của thước. Gắn cố định đầu bên kia của chốt vào một mặt phẳng (chú ý căn thước để khi treo dây, sợi dây sẽ thẳng xuống đến góc 90o)
góc, luồn sợi dây qua cái lỗ. thắt nút rồi dùng keo bịt kín cái lỗ ở mặt bên kia.
- Hơ nóng cái kim và đâm xuyên một lỗ nhỏ ở mỗi bên của quả bóng. Sau đó xâu sợi dây xuyên qua các lỗ. Chiều dài của sợi dây tính từ điểm chính giữa của thước đến điểm đầu của quả bóng là 30 cm. Thắt nút trên sợi dây, dùng keo bịt kín quanh cái lỗ rồi cắt bỏ phần dây dư ra.
- Giữ dụng cụ về phía gió thổi. Gió sẽ thổi quả bóng bàn và học sinh đo được tốc độ gió bằng cách sử dụng sự chia độ ở bảng dưới đây:
- Ghi lại tốc độ gió. Cùng lúc ghi lại vận tốc gió, ghi lại điều kiện thời tiết có thể thấy được, ví dụ trời trong hay mây mù, nhiệt độ gần đúng, mưa hay không. Nếu có mây mù, nhận biết các đặc tính của mây mù.
- Cuối tuần thảo luận kết quả. Tìm kiếm các hình mẫu và các mối quan hệ.
Bảng tra tốc độ gió theo góc lệch
c. Ẩm kế đo độ ẩm không khí Chuẩn bị: Chuẩn bị: - 2 nhiệt kế - dây giày - 1 bát nước Tiến hành:
Hai nhiệt kế đặt vào tấm bảng, một đầu dây giày nhúng ướt cột vào đáy của 1 nhiệt kế, đầu còn lại thả vào bát nước.
Nguyên tắc làm việc của ẩm kế là hơi nước từ dây giày sẽ làm mát nhiệt kế gắn với nó. Điều này làm cho nhiệt kế ướt bên trái ghi được nhiệt độ thấp hơn nhiệt kế khô. Nếu không khí khô, rất nhiều nước bốc hơi từ dây giày, làm cho nhiệt độ trên nhiệt kế giảm đáng kể; nếu không khí ướt, ít hơi nước bay ra, nhiệt độ sẽ giảm ở mức tối thiểu.
Để đo độ ẩm không khí, chúng ta phải hiệu chỉnh thiết bị bằng cách đo sự khác biệt nhiệt độ giữa hai nhiệt kế và ghi lại độ ẩm thông qua một thiết bị đã hiệu chuẩn trước.
d. Phong vũ biểu đo áp suất không khí
Thiết kế này cho phép bạn ghi lại giảm áp suất không khí (thời tiêt sắp đến xấu) và tăng áp suất không khí (thời tiết tốt). Bạn có thể hiệu chỉnh nó bằng cách theo dõi giá trị của nó trong một vài tuần.
Chuẩn bị:
- 1 cái phích.
- vài miếng chất dẻo platixin - ống
- nắp đậy cái lọ - dầu
Giữ cái nắp lọ. Bình chứa là một cái phích (bình thủy) hoặc có dạng tương tự để áp suất bên trong không bị ảnh hưởng trực tiếp bởi áp suất bên ngoài, nó không đổi khi áp suất bên ngoài thay đổi.
Dùng plaxtixin bịt kín chỗ ống cắm vào bình chứa. Đính kèm miếng giấy đằng sau ống để ghi lại mức dầu. Có thể để bình chứa trong nhà hoặc bên ngoài (vị trí râm, không có sự thay đổi nhiệt độ đột ngột)
Khi áp suất không khí tăng, áp lực đẩy dầu trong ống đi lên, bạn sẽ đọc được mức cao hơn; còn khi áp suất giảm, dầu trong ống sẽ giảm xuống.