- Gradient nhiệt theo phƣơng đứng gần bằng gradient trung bỡnh phƣơng đứng của nhiệt độ (60C/1km).
CHƢƠNG V: CHUYỂN ĐỘNG ĐỐI LƢU TRONG KHÍ QUYỂN
5.4.1. Thay đổi nhiệt độ theo độ cao trong lớp khụng khớ sỏt đất
sỏt đất, lớp biờn, đối lƣu hạn)
5.4.1. Thay đổi nhiệt độ theo độ cao trong lớp khụng khớ sỏt đất sỏt đất
Lớp sỏt mặt đất cú bề dày từ 1 - 1,5m với chế độ nhiệt phản ỏnh tất cả cỏc đặc điểm địa phƣơng: Tớnh chất của đất, lớp phủ, cõy cối và tớnh chất của nú, điều kiện địa hỡnh...
Do ma sỏt với mặt đất nờn tốc độ giú tới gần mặt đất thỡ giảm mạnh, và ở lớp mỏng sỏt đất, chuyển động ngang của khụng khớ hầu nhƣ hoàn toàn ngừng lại. Do đú sự trao đổi loạn lƣu giữa cỏc
lớp gần mặt đất và khớ quyển tự do cũng yếu đi nhiều và cú cỏc gradient nhiệt độ thẳng đứng rất lớn.
Ban ngày khi sự chiếu nắng chiếm ƣu thế, những phần tử khụng khớ ở sỏt đất núng lờn mạnh, nhƣng càng xa mặt đất về phớa trờn, nhiệt độ giảm nhanh đến 5-100 lờn độ cao 0,5m, nghĩa là γ =
1000- 20000 độ/100m. Biết rằng khi > 3,4độ/100m thỡ mật độ khụng khớ tăng theo độ cao, đối lƣu xuất hiện, cú khuynh hƣớng phõn phối lại cỏc khối khụng khớ theo độ cao và làm mất trạng thỏi bền vững đó tạo ra. Trong ngày trời núng nhỡn thấy những dũng nhỏ rung rinh, đan lẫn vào nhau, tầng kết nhiệt rất khụng bền vững.
Ban đờm, khi trời quang đóng, dƣới tỏc dụng của sự bức xạ, đất lạnh đi nhiều. Sự lạnh đú truyền cho khụng khớ sỏt đất bằng dẫn nhiệt. Cho nờn, ban đờm, nhiệt độ ở lớp sỏt đất tăng theo độ cao-
hỡnh thành một lớp nghịch nhiệt. Tầng kết này bền vững (đối lập với tầng kết ban ngày).
113112 112
Do đú đối với quỏ trỡnh đoạn nhiệt ẩm, nhiệt độ thế vị tƣơng đƣơng giữ vai trũ của nhiệt độ thế vị. Nú giữ khụng đổi trong tất cả cỏc biến đổi đoạn nhiệt và đoạn nhiệt giả của trạng thỏi của phần tử khụng khớ. C N M B A D T0 T 0 Z
Quá trình đoạn nhiệt giả và nhiệt độ thế vị t- ơng đ- ơng
Hỡnh 5.8
Giả sử khụng khớ ẩm chƣa bóo hoà với nhiệt độ T0, độ ẩm
riờng q0 và nhiệt độ tƣơng đƣơng e0 = T0 + 2,52q0bắt đầu bốc lờn một cỏch đoạn nhiệt [z = 0, nhiệt độ thế vị 0 = T0 và thế vị tƣơng đƣơng e0 = Te0].
Trạng thỏi của nú biến đổi ban đầu theo đoạn nhiệt khụ AB với q0 khụng đổi, sau đú theo đoạn nhiệt ẩm BC với độ lớn của q ngày càng giảm cho tới khi toàn bộ hơi nƣớc đó ngƣng kết lại (q = 0, tại C). Nhiệt độ thế vị của khụng khớ lỳc đầu 0 = T0, lờn trờn
mực ngƣng kết bắt đầu tăng và khi toàn bộ hơi nƣớc đó ngƣng kết lại thỡ nú trở nờn bằng e0 = Te0 = T0 + 2,52q0.
Sau đú ta hạ khụng khớ khụ - đó mất hơi nƣớc tới mực ban đầu. Trạng thỏi của nú khi hạ xuống sẽ khụng thay đổi theo đoạn nhiệt khụ CD và cuối cựng sẽ là nhiệt độ thế vị tƣơng đƣơng ban đầu e0 = Te0 = T0 + 2,52q0. Đoạn AD là độ lớn của e0 - T0 là độ tăngnhiệt độ nhờ ẩn nhiệt toả ra (tức là 2,52q0).
Mọi đoạn thẳng vạch ở một mực bất kỳ giữa cỏc đƣờng đoạn nhiệt đi lờn và đi xuống song song với trục hoành.
Vớ dụ: MN cựng là độ lớn của phần cộng thờm (2,52q)cho tới nhiệt độ tƣơng đƣơng đối với mực cho sẵn.
Việc chuyển từ một điểm bất kỳ trờn đƣờng trạng thỏi ABC bằng cỏch cộng thờm đại lƣợng tƣơng ứng 2,52q (đoạn MN) để thu đƣợc nhiệt độ tƣơng đƣơng bao giờ cũng đƣa tới đƣờng đoạn nhiệt CD. Khi đi xuống theo đƣờng này sẽ tới cựng một nhiệt độ thế vị
tƣơng đƣơng. Nhiệt độ thế vị tƣơng đƣơng là tớnh chất cố định (bảo toàn) của cỏc khối khụng khớ.
Túm lại:Nhiệt độ thế vị tƣơng đƣơng của mặt khối khụng khớ giữ khụng đổi trong mọi di chuyển thẳng đứng bất kỳ khụng phụ thuộc vào quỏ trỡnh đoạn nhiệt khụ, đoạn nhiệt ẩm hay đoạn nhiệt giả và khụng phụ thuộc vào mực đi lờn cuối cựng của khối khụng khớ. Nú chỉ cú thể biến đổi dƣới ảnh hƣởng của cỏc quỏ trỡnh bức xạ và cả của sự trao đổi nhiệt với mặt đệm hoặc do lƣợng chứa hơi ẩm tăng lờn nhờ sự bốc hơi từ mặt đất.
5.4. Phõn bố nhiệt độ theo độ cao trong khớ quyển (lớp sỏt đất, lớp biờn, đối lƣu hạn) sỏt đất, lớp biờn, đối lƣu hạn)
5.4.1. Thay đổi nhiệt độ theo độ cao trong lớp khụng khớ sỏt đất sỏt đất
Lớp sỏt mặt đất cú bề dày từ 1 - 1,5m với chế độ nhiệt phản ỏnh tất cả cỏc đặc điểm địa phƣơng: Tớnh chất của đất, lớp phủ, cõy cối và tớnh chất của nú, điều kiện địa hỡnh...
Do ma sỏt với mặt đất nờn tốc độ giú tới gần mặt đất thỡ giảm mạnh, và ở lớp mỏng sỏt đất, chuyển động ngang của khụng khớ hầu nhƣ hoàn toàn ngừng lại. Do đú sự trao đổi loạn lƣu giữa cỏc
lớp gần mặt đất và khớ quyển tự do cũng yếu đi nhiều và cú cỏc gradient nhiệt độ thẳng đứng rất lớn.
Ban ngày khi sự chiếu nắng chiếm ƣu thế, những phần tử khụng khớ ở sỏt đất núng lờn mạnh, nhƣng càng xa mặt đất về phớa trờn, nhiệt độ giảm nhanh đến 5-100lờn độ cao 0,5m, nghĩa là γ =
1000- 20000 độ/100m. Biết rằng khi > 3,4độ/100m thỡ mật độ khụng khớ tăng theo độ cao, đối lƣu xuất hiện, cú khuynh hƣớng phõn phối lại cỏc khối khụng khớ theo độ cao và làm mất trạng thỏi bền vững đó tạo ra. Trong ngày trời núng nhỡn thấy những dũng nhỏ rung rinh, đan lẫn vào nhau, tầng kết nhiệt rất khụng bền vững.
Ban đờm, khi trời quang đóng, dƣới tỏc dụng của sự bức xạ, đất lạnh đi nhiều. Sự lạnh đú truyền cho khụng khớ sỏt đất bằng dẫn nhiệt. Cho nờn, ban đờm, nhiệt độ ở lớp sỏt đất tăng theo độ cao-
hỡnh thành một lớp nghịch nhiệt. Tầng kết này bền vững (đối lập với tầng kết ban ngày).
113112 112
Sự phõn bố nhiệt độ theo độ cao ở lớp sỏt đất trong trƣờng hợp riờng biệt thay đổi phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và địa
hỡnh nhỏ.
Cõy cối cũng mang lại những biến đổi độc đỏo trong hỡnh dạng của phõn bố nhiệt. Bề mặt của bản thõn cỏc cõy cối trở thành mặt hoạt động trực tiếp chịu tỏc động bức xạ (cú thể quan sỏt thấy nhiệt độ cực đại ban ngày bờn trong lớp cõy cối và thấp nhất về ban đờm cựng ở đú). Chuyển động hỗn loạn của khụng khớ do đối lƣu và loạn lƣu cũng gõy ra những biến đổi lớn của phõn bố nhiệt độ theo độ cao.