- Gradient nhiệt theo phƣơng đứng gần bằng gradient trung bỡnh phƣơng đứng của nhiệt độ (60C/1km).
CHƢƠNG IV: CHẾ ĐỘ NHIỆT 4.1 Cỏn cõn nhiệt
4.5.1. Sự lan truyền nhiệt
Sự lan truyền của nhiệt trong đất bằng cỏch dẫn nhiệt do cú sự khỏc nhau về nhiệt độ của cỏc lớp đất lõn cận. Đại lƣợng đặc trƣng cho sự biến thiờn của nhiệt độ đất theo độ sõu là gradient nhiệt thẳng đứng:
a = - dT/dz [độ/cm] (4.39)
8786 86
- Trời đầy mõy: Ban ngày mặt trời khụng trực tiếp hun núng, chỉ cú bức xạ khuyếch tỏn tỏc động, bức xạ ban đờm cũng yếu đi rất nhiều, cho nờn đất lạnh đi ớt, dao động nhiệt cú biờn độ nhỏ.
- Khả năng hấp thụ của đất: Chủ yếu ảnh hƣởng đến những cực đại ban ngày của nhiệt độ.
- Nhiệt dung của đất: Nhiệt dung của đất càng lớn thỡ đất càng ớt núng lờn vào ban ngày và ớt lạnh đi vào ban đờm, biờn độ dao động của nhiệt độ sẽ nhỏ đi (nhiệt dung của đất sẽ phụ thuộc vào độ ẩm của chỳng).
- Độ dẫn nhiệt: Sẽ ảnh hƣởng đến chế độ nhiệt của mặt đất theo cựng một cỏch nhƣ nhiệt dung. Nghĩa là, khi độ dẫn nhiệt lớn thỡ sự tăng nhiệt độ về ban ngày và sự giảm nhiệt độ về ban đờm nhỏ, do đú dao động của nhiệt độ nhỏ. (Độ dẫn nhiệt phụ thuộc vào độ xốp và độ ẩm của đất: Đất càng xốp thỡ độ dẫn nhiệt càng nhỏ. Khi khụng khớ bị thay thế bằng nƣớc (độ ẩm của đất cao) thỡ độ dẫn nhiệt của đất tăng lờn rừ rệt).
- Độ ẩm của đất: Độ ẩm ảnh hƣởng đến dộ dẫn nhiệt và nhiệt
dung.
- Hƣớng của sƣờn đồi nỳi: Những cực đại của nhiệt độ đƣợc quan sỏt thấy ở sƣờn phớa Nam, hơi dịch về phớa Tõy, cỏc sƣờn phớa Đụng đƣợc hun núng vào buổi sỏng khi nhiệt độ khụng khớ thấp, đồng thời trong thời gian đú (cần) một nhiệt lƣợng dựng để làm sƣơng bốc hơi. Cỏc sƣờn phớa Tõy đƣợc hun núng vào những giờ quỏ trƣa khi khụng khớ cú nhiệt độ cao và đất khụ. Lớp cõy cối phủ cú tỏc dụng làm dịu những dao động của nhiệt độ mặt đất và
ngoài ra nú bảo vệ đất khỏi bức xạ đi mạnh (bức xạ mặt đất yếu đi). Về mựa hạ, giữa ban ngày đất trụi núng hơn trờn 10% so với đất cú nhiều cõy cối che phủ. Trung bỡnh một ngày đờm đất trụi núng hơn ở lớp trờn mặt chừng khoảng 6oC.
4.4.4. Sự biến thiờn của nhiệt độ (yếu tố khớ tượng) trong một năm trong một năm
Sự biếnthiờn của nhiệt độ (yếu tố khớ tƣợng) trong một năm gọi là biến trỡnh năm. Đơn giản hơn cả là theo dừi biến trỡnh hàng năm theo những nhiệt độ trung bỡnh hàng thỏng.
Trong biến trỡnh năm, cực đại của nhiệt độ đất thƣờng xảy ra vào thỏng bảy cũn cực tiểu thỡ quan sỏt thấy vào thỏng giờng.
Độ chờnh lệch giữa nhiệt độ trung bỡnh hàng thỏng lớn nhất và nhỏ nhất gọi là biờn độ hàng năm.
4.4.5. Nhiệt độ của bề mặt cỏc vựng chứa nước
Sự khỏc nhau cơ bản của nhiệt độ đất và nhiệt độ nƣớc là sự lan truyền nhiệt trong đất và nƣớc.
Trong đất nhiệt lan truyền chậm bằng cỏch dẫn nhiệt phõn tử, cũn trong nƣớc truyền nhiệt bằng cỏch trao đổi loạn lƣu diễn ra mạnh hơn mấy nghỡn lần. Do đú sự núng lờn về ban ngày cũng nhƣ lạnh đi về ban đờm của mặt nƣớc đều nhỏ hơn trờn mặt đất và nhƣ vậy biờn độ dao động hàng ngày và hàng năm của nƣớc rất nhỏ. Cực đại của nhiệt độ trờn mặt nƣớc cũng xuất hiện muộn hơn so với đất, vào giữa 15 - 16 giờ, cũn cực tiểu sau lỳc mặt trời mọc một thời gian.
Dao động ngày của nhiệt độ mặt nƣớc xõm nhập sõu xuống nƣớc tới một độ sõu vào khoảng 20 m.
Trong biến trỡnh năm, cực đại của nhiệt độ bề mặt đại dƣơng thƣờng vào thỏng 8, cực tiểu vào thỏng 2 - 3. Biờn độ dao động hàng năm cũng nhƣ ban ngày của bề mặt nƣớc rất nhỏ so với mặt đất.
4.5. Sự lan truyền của nhiệt xuống cỏc lớp đất sõu và trong nƣớc trong nƣớc
4.5.1. Sự lan truyền nhiệt
Sự lan truyền của nhiệt trong đất bằng cỏch dẫn nhiệt do cú sự khỏc nhau về nhiệt độ của cỏc lớp đất lõn cận. Đại lƣợng đặc trƣng cho sự biến thiờn của nhiệt độ đất theo độ sõu là gradient nhiệt thẳng đứng:
a = - dT/dz [độ/cm] (4.39)
8786 86
Là độ giảm nhiệt độ của đất trờn một đơn vị độ sõu. Độ lớn của gradient cho phộp nhận định về tốc độ giảm của nhiệt độ đất theo độ sõu.
Gradient nhiệt độ thẳng đứng cũng là nguyờn nhõn làm cho nhiệt di chuyển trong đất. Giả sử Q là lƣợng nhiệt truyền đi trong một đơn vị thời gian (giõy) qua một thiết diện ngang bằng 1cm2,
gọi là thụng lƣợng nhiệt, tỷ lệ với gradient nhiệt độ:
Q = a = - dT/dz (4.40)
Ở đõy là hệ số dẫn nhiệt của đất.
Hỡnh 4.3
Giả sử cột đất thẳng đứng cú thiết diện 1cm2, bờn trong cột đƣợc tỏch ra ở độ sõu z (Hỡnh 4.3) một thể tớch nhỏ ABCD cú chiều cao dz (thể tớch là 1. dz = dz); T là nhiệt độ ở độ sõu Z (mực AB). Nhiệt độ ở mực CD (với gradient a) sẽ là:
T + (dT/dz)dz = T - adz (4.41)
Thụng lƣợng nhiệt Q1từ trờn đi vào thể tớch ABCD là:
Q1 = - (dT/dz) theo (4.40)
Thụng lƣợng nhiệt từ ABCD đi tiếp qua đỏy CD là:
Q2 = - d(T + (dT/dz)dz)/dz = - (dT/dz + (d2T/dz2)dz)
(4.42)
Nhƣ vậy, lƣợng nhiệt tớch tụ lại trong một đơn vị thời gian trong ABCD sẽ là:
q = Q1 - Q2 = (d2T/dz2)dz (4.43)
Lƣợng nhiệt này làm cho nhiệt độ đất tăng lờn trong một đơn vị thời gian dt đƣợc dT/dt. Cho nờn, nếu c là nhiệt dung riờng của đất, là mật độ thỡ lƣợng nhiệt q dồn tới hỡnh trụ ABCD đƣợc biểu diễn theo cỏch sau:
q = c1dz(dT/dt) (4.44)
c = [calo/cm3độ]; q = [calo/g]; = [g/cm3].
Từ (4.43) và (4.44) ta đƣợc:
dT/dt = [/(c)]d2T/dz2 hoặc dT/dt = k(d2T/dz2) (4.45)
Ở đõy: k = /(c) gọi là hệ số dẫn nhiệt độ.