CHƢƠNG VII: HOÀN LƢU KHÍ QUYỂN

- Gradient nhiệt theo phƣơng đứng gần bằng gradient trung bỡnh phƣơng đứng của nhiệt độ (60C/1km).

CHƢƠNG VII: HOÀN LƢU KHÍ QUYỂN

Hoàn lƣu chung củakhớ quyển gọi là tập hợp (hệ thống) cỏc dũng khụng khớ ổn định phạm vi lớn. Cỡ lục địa và đại dƣơng, chiếm những lớp rất lớn của khớ quyển. Những dũng khụng khớ thƣờng đƣợc gọi là "cỏc hiện tƣợng cỡ" (hoặc phạm vi) A.

7.1. Cỏc khối khụng khớ và phơ rụng

Khi xột toàn bộ khớ quyển cú thể đƣợc phõn chiatheo chiều cao thành 3 tầng: Đối lƣu, bỡnh lƣu, tầng điện ly Mezo. Mỗi tầng cú những đặc điểm và tớnh chất vật lý khỏc nhau.

Khi xột khụng khớ trong từng tầng cũng đƣợc phõn tớch theo cỏc hƣớng phƣơng ngang. Trong tầng đối lƣu cú những khối khụng khớ riờng biệt nằm cạnh nhau, nhƣng khỏc nhau rất nhiều về những tớch chất của chỳng (nhiệt độ, độ ẩm, độ bụi...).

Mỗi khối khụng khớ riờng biệt, đồng nhất nhiều hay ớt về cấu tạo và tớch chất của nú cú thể chiếm những khoảng khụng gian rộng mấy triệu km vuụng.

Bề dầy thẳng đứng của khối khụng khớ đú bờn trong tầng đối lƣu bằng mấy km. Nhiều khi nú lờn tới tận tầng bỡnh lƣu. Cỏc khối khụng khớ mang những tờn tƣơng ứng với khu vực địa lý mà ở nú chỳng thu đƣợc những đặc điểm điển hỡnh của chỳng. Cỏc khối khụng khớ đồng nhất nhƣ vậy cú tờn gọi chung là khớ đoàn.

7.1.1. Khỏi niệm

Khớ đoàn là một khối khụng khớ lớn, nhiệt độ và độ ẩm của nú theo chiều nằm ngang rất đồng đều. Khi khụng khớ dừng lại lõu trờn mặt đất rộng lớn và đồng đều thỡ do quỏ trỡnh dũng chảy xiết và bức xạ cú thể làm cho sự phõn bố theo chiều thẳng đứng của nhiệt độ và hơi nƣớc dẫn đến cõn bằng với mặt đất (mặt đất rộng lớn này cú đặc tớnh gỡ thỡ khớ đoàn cũng cú đặc tớnh ấy). Mặt đất rộng lớn và đồng đều này (cú thể toàn bộ là bề mặt nƣớc hoặc toàn bộ là mặt đất) gọi là nơi phỏt nguồn của khớ đoàn.

7.1.2. Phõn loại khớ đoàn

Dựa vào 2 đặc tớnh là tớnh chất nơi phỏt nguồn và sự di động của khớ đoàn từ nơi phỏt nguồn và ảnh hƣởng biến tớnh mà khớ đoàn gặp phải, để phõn loại khớ đoàn.

Phƣơng phỏp phõn loại khớ đoàn thƣờng dựng trong việc phõn tớch bản đồ thời tiết và phƣơng phỏp phõn loại quốc tế do Bec giơ rụng đề ra, bao gồm phƣơng phỏp phõn loại địa lý và phõn loại nhiệt lực:

Trong phõn loại địa lý thỡ căn cứ vào đặc tớnh nơi phỏt nguồn: 4 loại là xớch đạo ký hiệu EL; nhiệt đới hoặc phú nhiệt đới biểu thị

là TL; cực địa hoặc phú cực địa - PL; và khớ đoàn Bắc cực - AL.

Mỗi loại khớ đoàn lại căn cứ vào nơi phỏt nguồn là địa phƣơng hay lục địa mà phõn khớ đoàn cú tớnh chất hải dƣơng dựng (m) biểu thị, lục địa - C.

Phƣơng phỏp trờn là phƣơng phỏp phõn loại địa lý.

Căn cứ vào sự biến tớnh của khớ đoàn để phõn loại, gọi là phƣơng phỏp phõn loại nhiệt lực. Dựa vào nhiệt độ khớ đoàn lạnh hay núng hơn mặt đất mà phõn thành khớ đoàn lạnh (KM) hoặc khớ đoàn ấm (WM). Khớ đoàn lạnh hấp thụ nhiệt lƣợng mặt đất, cũn khớ đoàn ấm truyền nhiệt lƣợng cho mặt đất.

Ngoài ra cũn xột đến ảnh hƣởng động lực của cao khụng: Sự ổn định cao khụngdo kết quả tỏc dụng của dũng giỏng trong hoàn

lƣu xoỏy nghịch hoặc tỏc dụng bỡnh lƣu khụng khớ ấm cao khụng đƣợc biểu thị (S). Cũn sự bất ổn định cao khụng do kết quả khống chế của xoỏy thuận mạnh hoặc tỏc dụng bỡnh lƣu của khụng khớ lạnh cao khụng đƣợc biểu thị (U).

Cú thể phõn loại theo Linkơ(1930) với cỏc ký hiệu: P: Khụng khớ cực địa (hoặc phú cực địa);

Pc : Khụng khớ lục địa vựng cực;

T: Khụng khớ nhiệt đới (hoặc phú nhiệt đới);

TM: Khụng khớ hải dƣơng nhiệt đới; 135

CHƢƠNG VII: HOÀN LƢU KHÍ QUYỂN

7.1. Cỏc khối khụng khớ và phơ rụng

Khixột khụng khớ trong từng tầng cũng đƣợc phõn tớch theo cỏc hƣớng phƣơng ngang. Trong tầng đối lƣu cú những khối khụng khớ riờng biệt nằm cạnh nhau, nhƣng khỏc nhau rất nhiều về những tớch chất của chỳng (nhiệt độ, độ ẩm, độ bụi...).

Mỗi khối khụng khớ riờng biệt, đồng nhất nhiều hay ớt về cấu tạo và tớch chất của nú cú thể chiếm những khoảng khụng gian rộng mấy triệu km vuụng.

7.1.1. Khỏi niệm

7.1.2. Phõn loại khớ đoàn

Trong phõn loại địa lý thỡ căn cứ vào đặc tớnh nơi phỏt nguồn: 4 loại là xớch đạo ký hiệu EL; nhiệt đới hoặc phú nhiệt đới biểu thị

là TL; cực địa hoặc phú cực địa - PL; và khớ đoàn Bắc cực - AL.

Phƣơng phỏp trờn là phƣơng phỏp phõn loại địa lý.

Ngoài ra cũn xột đến ảnh hƣởng động lực của cao khụng: Sự ổn định cao khụngdo kết quả tỏc dụng của dũng giỏng trong hoàn

Cú thể phõn loại theo Linkơ(1930) với cỏc ký hiệu: P: Khụng khớ cực địa (hoặc phú cực địa);

Pc : Khụng khớ lục địa vựng cực;

T: Khụng khớ nhiệt đới (hoặc phú nhiệt đới);

TM: Khụng khớ hải dƣơng nhiệt đới; 135

M: Khụng khớ hải dƣơng; Tc: Khụng khớ lục địa nhiệt đới; C: Khụng khớ lục địa;

I: Khụng khớ gặp tuỳ ý

PM: Khụng khớ hải dƣơng cực địa; X: Khụng khớ hỗn hợp;

Khớ đoàn gặp tuỳ ý (I) là khớ đoàn dừng lại tƣơng đối lõu ở một nơi cú tớnh chất khu vực nơi đú.

Khớ đoàn hỗn hợp (X) biểu thị khụng khớ hỗn hợp trong đới phơ rụng.

7.1.3. Khỏi niệm về Front (Phơ rụng)

Vựng cú cỏc loại khớ đoàn tớnh chất khỏc nhau tiến dần đến gần nhau gọi là đới phơ rụng. Núi cỏch khỏc, mặt phõn cỏch xuất hiện trong trƣờng hợp hai khối khụng khớ khỏc nhau đến sỏt nhau mang tờn là mặt phơ rụng hay đơn giản là phơ rụng.Mặt phơ rụng này thƣờng nằm rất ngả so với mặt đất, tạo với mặt đất một gúc rất nhỏ vào cỡ 0,50. Ở bờn trờn mặt phơ rụng khụng khớ núng hơn, cũn khối khụng khớ lạnh hơn nằm ở phớa dƣới với dạng một cỏi nờm hẹp.

Không khí lạnh Không khí nóng

Hỡnh 7.1: Hỡnh cắt thẳng đứng của hai khối khụng khớ ở cạnh nhau Phơ rụng cú thể phõn chia thành phơ rụng tầng đối lƣu (phỏt

triển lờn rất cao trong tầng đối lƣu) và phơ rụng mặt đất (phơ rụng ở rất thấp).

Cỏc phơ rụng cú tờn gọi tuỳ theo những khối khụng khớ bị chỳng phõn cỏch. Mặt phõn cỏch giữa khụng khớ băng dƣơng và khụng khớ cực địa mang tờn Front băng dƣơng.

Front phõn cỏch khụng khớ cực địa và khụng khớ nhiệt đới là front cực địa. Mặt phõn cỏch khụng khớ nhiệt đới và khụng khớ xớch đạo - front nhiệt đới.

Trờn mặt đất giới hạn giữa cỏc khối khụng khớ cú thể đỏnh dấu bằng một đƣờng gọi là đƣờng front. Khi đi qua đƣờng front từ khối khụng khớ này sang khối khụng khớ khỏc ta thƣờng thấy cú sự biến đổi đột ngột của đa số cỏc yếu tố khớ tƣợng (nhiệt độ, giú, mõy, giỏng thuỷ...).

Tất cả cỏc hiện tƣợng thời tiết và những biến đổi của thời tiết đều đƣợc gõy ra bởi cỏc quỏ trỡnh xẩy ra bờn trong cỏc khối khụng khớ và trờn cỏc front và liờn quan mật thiết với sự di chuyển của cỏc khối khụng khớ và cỏc front dọc trờn mặt đất.

7.2. Phõn bố trung bỡnh của nhiệt độ và giú trong khớ quyển xỏc định hoàn lƣu chung quyển xỏc định hoàn lƣu chung

7.2.1. Năng lượng khớ quyển

Nguồn nhiệt mặt trời xỏc định trƣờng nhiệt độ khớ quyển và cựng với trƣờng nhiệt độ là trƣờng ỏp và trƣờng giú.

Trƣờng nhiệt độ xỏc định cả trƣờng ỏp; trƣờng ỏp p và giú

theo độ cao phụ thuộc vào p0và nhiệt độ.

137136 136

M: Khụng khớ hải dƣơng; Tc: Khụng khớ lục địa nhiệt đới; C: Khụng khớ lục địa;

I: Khụng khớ gặp tuỳ ý

PM: Khụng khớ hải dƣơng cực địa; X: Khụng khớ hỗn hợp;

Khớ đoàn gặp tuỳ ý (I) là khớ đoàn dừng lại tƣơng đối lõu ở một nơi cú tớnh chất khu vực nơi đú.

Khớ đoàn hỗn hợp (X) biểu thị khụng khớ hỗn hợp trong đới phơ rụng.

7.1.3. Khỏi niệm về Front (Phơ rụng)

Vựng cú cỏc loại khớ đoàn tớnh chất khỏc nhau tiến dần đến gần nhau gọi là đới phơ rụng. Núi cỏch khỏc, mặt phõn cỏch xuất hiện trong trƣờng hợp hai khối khụng khớ khỏc nhau đến sỏt nhau mang tờn là mặt phơ rụng hay đơn giản là phơ rụng. Mặt phơ rụng này thƣờng nằm rất ngả so với mặt đất, tạo với mặt đất một gúc rất nhỏ vào cỡ 0,50. Ở bờn trờn mặt phơ rụng khụng khớ núng hơn, cũn khối khụng khớ lạnh hơn nằm ở phớa dƣới với dạng một cỏi nờm hẹp.

Không khí lạnh Không khí nóng

Hỡnh 7.1: Hỡnh cắt thẳng đứng của hai khối khụng khớ ở cạnh nhau Phơ rụng cú thể phõn chia thành phơ rụng tầng đối lƣu (phỏt

triển lờn rất cao trong tầng đối lƣu) và phơ rụng mặt đất (phơ rụng ở rất thấp).

7.2. Phõn bố trung bỡnh của nhiệt độ và giú trong khớ quyển xỏc định hoàn lƣu chung quyển xỏc định hoàn lƣu chung

7.2.1. Năng lượng khớ quyển

Nguồn nhiệt mặt trời xỏc định trƣờng nhiệt độ khớ quyển và cựng với trƣờng nhiệt độ là trƣờng ỏp và trƣờng giú.

Trƣờng nhiệt độ xỏc định cả trƣờng ỏp; trƣờng ỏp p và giú

theo độ cao phụ thuộc vào p0và nhiệt độ.

137136 136

Bức xạ hữu hiệu sóng dài Thế năng Động năng chuyển động khí quyển ở mọi phạm vị Hao mòn ma sát Bức xạ mặt trời Không cân bằng Toả nhiệt (làm nóng)

Hỡnh 7.2: Sơ đồ thay đổi năng lƣợng trong hệ thống trỏi đất

- khớ quyển

Toàn bộ năng lƣợng khớ quyển trờn 1 đơn vị trọng lƣợng cú thể đƣợc phõn ra: Năng lƣợng bờn trong I (CpT), thế năng P(gz) và động năng K(v2/2). Động năng chiếm một phần nhỏ năng lƣợng khớ quyển.

Bảng 4.1: Theo tớnh toỏn của Bụ-ri-sen-cốp E.P, năng lượng khớ quyển (1021J)

Năng lƣợng Bắc bỏn cầu Năm bỏn cầu

Đụng Hố Đụng Hố

I 430 448 423 437

P 177 183 176 179

K 0,406 0,192 0,707 0,386

7.2.2. Trường khớ ỏp trờn mặt đất và trong khớ quyển

Những dũng (giú) khụng khớ trong khớ quyển chỉ xuất hiện do sự phõn bố khụng đồng đều của khớ ỏp trờn mặt đất.

Dựng những mặt đẳng ỏp, tức là những mặt mà ở tất cả cỏc điểm trờn đú ỏp suất bằng nhau (p = const).

Do sự khỏc nhau về những điều kiện nhiệt và cỏc nguyờn nhõn khỏc nờn cỏc mặt đẳng ỏp thƣờng nghiờng dƣới những gúc khỏc nhau đối với mặt đất và rất khỏc nhau về hỡnh dạng.

Những đƣờng đẳng ỏp biểu diễn trờn bản đồ phõn bố ỏp suất trờn mặt biển là những đƣờng giao tuyến của cỏc mặt đẳng ỏp với mặt biển. Những dạng khỏc nhau của cỏc mặt đẳng ỏp cũng sẽ tƣơng ứng với những dạng nhất định của cỏc đƣờng đẳng ỏp trờn mặt đất: 1015 1005 1010 1015 XT 1020 1015 1030 XN 1020 1015 1020 1015 1000 XT 1000 XT R ãn h L- ỡi Yên 1020 1020 XN 1015 XT 1005 Phụ 1010 1015 1015 XN 1025 1020 1020 Hỡnh 7.3: Cỏc dạng cơ bản của đƣờng đẳng ỏp Cỏc dạng đƣờng đẳng ỏp: - Đƣờng đẳng ỏp thẳng: Là những đƣờng đẳng ỏp gần nhƣ những đƣờng thẳng song song với nhau.

Phõn bố địa lý của khớ ỏp

Phương trỡnh cõn bằng bức xạ