NGHIÊN cứu, tìm HIỂU CÁCH PHÂN TÍCH và sử DỤNG THÔNG TIN THỜI TIẾT TRÊN tàu

Thời tiết là đại lượng khả biến theo thời gian và theo không gian.Nó có thể thay đổi với chu kì xác định , có liên quan với tiến trình ngày và năm của các yếu tố khí tượng .Trong khi đó

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, TÌM HIỂU CÁCH PHÂN TÍCH VÀ SỬ

DỤNG THÔNG TIN THỜI TIẾT TRÊN TÀU

Phần 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THỜI TIẾT VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG CỦA THỜI TIẾT

1.1 Khái niệm về thời tiết

Trạng thái khí quyển trên mặt địa cầu tại thời điểm đã cho, ở một vị trí nào

đó được đặc trưng bởi tập hợp những giá trị của các yếu tố khí tượng, đồng thời bởi những thay đổi lien tiếp của chúng sau một khoảng thời gian nhất định, gọi là thời tiết

Thời tiết là đại lượng khả biến theo thời gian và theo không gian.Nó có thể thay đổi với chu kì xác định , có liên quan với tiến trình ngày và năm của các yếu

tố khí tượng Trong khi đó còn quan sát thấy những thay đổi không có chu kỳ của thời tiết , xảy ra không phụ thuộc vào sự quay hàng ngày của trái đất và chuyển động tròn quanh mặt trời của nó.Những thay đổi đó ( sự phá vỡ tiến trình bình thường của hàng loạt các yếu tố khí tượng ) thường xảy ra cùng một lúc trên nhữngkhu vực rộng lớn Chẳng hạn như ở vùng này nhiệt độ ban ngày hạ xuống rõ rệt, còn vùng khác lại lên cao vào ban đêm; trên những vùng này hay vùng khác của đại dương có thể xuất hiện những khu vực rộng, có bão to và giáng thủy …

Những thay đổi không có chu kỳ của thời tiết liên quan đến sự tồn tại và dịch chuyển các khối không khí, các front khí quyển, với sự phát triển và đi qua của các xoáy thuận và xoáy nghịch, mà chún là những bộ phận cấu thành hoặc là đối tượng của hoàn lưu chung khí quyển

1.2 Mục đích nghiên cứu

Những nghiên cứu quá trình hình thành sự phát triển của thời tiết trong một

bộ khí quyển này hay bộ phận khí quyển khác nhằm rút ra những quy luật tiến hóa của các kiểu thời tiết khác nhau, là vô cùng quan trọng Nó là một trong nhiều nội dung cơ bản của khí tượng Si – nốp

Khí tượng học Si – nốp, hay khoa học dự đoán thời tiết, là khoa học nghiên cứu quy luật của các quá trình khí quyển, diễn biến trong các điều kiện địa lý khác nhau, nhằm xây dựng những phương pháp dự đoán thay đổi của thời tiết ( thuật ngữ Si- nốp, có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp – Sinopticos, nghĩa là nhìn, xem, quan sát đồng thời )

Để dự đoán những thay đổi sắp tới của thời tiết người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau Phương pháp Si – nốp, là một hệ thống những mệnh đề phân tích các quá trình khí quyển Ba đặc điểm chính của phương pháp này là :

khảo sát ( quan trắc liên tục ) sự biến thiên theo thời gian của các quá trình khí quyển , trong một khoảng không gian rộng lớn và phân tích diễn biến của các quá trình khí quyển đó, chú ý đến các điều kiện địa lý của từng vùng Đặc điểm thứ ba

là kết hợp hình thức phân tích định tính ( chẳng hạn : xác định một cách khái quát

về rét, giáng thủy, giông …), với các hình thức định lượng, giúp ta tính toán được

độ biến thiên của từng yếu tố khí tượng và đặc điểm của hoàn lưu khí quyển tức là các luồng không khí có quy mô khác nhau

Những quá trình khí quyển được xem xét trong khí tượng học Si- nốp, chiếm một không gian rộng lớn, và người ta gọi là các quá trình khí quyển vĩ mô Những quá trình chính ( điển hình ) hay được nhắc đến là xoáy thuận, xoáy nghịch, các khối không khí hay khí đoàn và các front khí quyển , mà chúng có một tên chung

là các đối tượng Si- nốp Các đối tượng Si- nốp này có cấu trúc vật lý riêng biệt, điển hình và vì thế thời tiết được hình thành trong đó, cũn điển hình rất khác nhau

1.3. Các yếu tố khí tượng cơ bản và đại lượng của chúng

1.3.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ không khí là một trong những yếu tố khí tượng quan trọng nhất biểu thị mức độ nóng lạnh của không khí, kí hiệu là t Để đo nó, người ta dùng một số thang đo sau đây :

+ Thang độ Celcius ( oC ) còn gọi là thang độ bách phân Đây là thang độ thực hành quốc tế Trong thang độ này lấy điểm đóng băng làm điểm chuẩn 0oC và điểmsôi làm điểm chuẩn 100oC, từ điểm đóng băng đến điểm sôi chia làm 100 phần bằng nhau, mỗi phần 1oC , nhiệt độ theo thang C có kèm chữ C

+ Thang độ Farenget ( oF ).Trong một số nước thường sử dụng thang độ Farenget Trong thang độ này, lấy điểm đóng băng làm điểm chuẩn 32oF, điểm sôi làm điểm chuẩn 212oF Từ điểm đóng băng đến điểm sôi chia làm 180 phần bằng nhau, mỗi 1/180 bằng 1oF Nhiệt độ đo theo thang F có kèm chữ F

+ Thang độ Kelvin, còn gọi là thang độ tuyệt đối ( oK ).Trong các tính toán lý thuyết cũng như trong nhiệt động học, người ta dùng thang độ Kelvin Thang độ này lấy điểm đóng băng làm điểm chuẩn 273,16oK và điểm sôi làm điểm chuẩn

373oK, từ điểm đóng băng đến điểm sôi chia làm 100oK

- Cách chuyển đổi từ thang độ này sang thang độ khác :

toC = (toF – 32 )

toC = ToK – 273

1.3.2 Độ ẩm không khí

- Lượng hơi nước có trong không khí gọi là độ ẩm không khí Nó thường được đặc trưng bởi khối lượng hơi nước có trong một đơn vị thể tích, hay một đơn vị khối lượng.

-Áp suất riêng của hơi nước trong không khí gọi là sức trương hơi nước, kí hiệu là

e :đơn vị tính là mi-li-bar (mb) hay mi-li-mét thủy ngân (mmHg); trong hệ SI – tính bằng pascal (pa) Pa – áp suất gây nên bởi 1 lực 1 Niu tơn phân bố đều trên một diện tích 1m2 ; 1 pa = 0,01 mb

-Giá trị gới hạn của sức trương hơi nước ( giá trị cực đại của e ) tại nhiệt độ đã cho của không khí gọi là sức trương của hơi nước bão hòa, kí hiệu là E Sức trương hơi nước bão hòa ở các nhiệt độ khác nhau thì sẽ khác nhau Ví dụ : to không khí

là + 25oC, không khí bão hòa nếu như E = 32 mb, còn nếu to = 0o thì E= 6 mb và nếu E = -32o thì E = 0,5 mb

- Các đại lượng đặc trưng cho độ ẩm không khí :

a) Độ ẩm tuyệt đối: khối lượng hơi nước (kg) chứa trong một đơn vị thể tích (m3) không khí ẩm và kí hiệu là a (kg/m3)

Mối liên hệ giữa độ ẩm tuyệt đối a và sức trươn hơi nước e như sau :

c) Độ hụt bão hòa: kí hiệu là d – là hiệu của sức trương hơi nước bão hòa ở nhiệt

độ đã cho và sức trương hơi nước có trong không khí cũng như nhiệt độ đó :

d = E – e

Đơn vị tính của độ hụt bão hòa d cũng như của E hoặc e Người ta đưa ra khái niệm độ hụt bão hòa bởi vì cảm giác khô hay ướt của không khí không có liên quan với sức trương hơi nước, độ ẩm tuyệt đối hay độ ẩm riêng, mà là liên quan

tới mức độ tiếp cận bão hòa của hơi nước Cũng chính vì lẽ đó người ta đưa ra khái niệm độ ẩm tương đối.

d) Độ ẩm tương đối : kí hiệu f – tỉ số lượng hơi nước có trong không khí ( được đặc trưng e,a hay q ) so với lượng hơi nước cần để bão hòa không khí ở nhiệt độ đã cho( các đại lượng tương ứng E,A hay Q) Độ ẩm tương đối tính ra phần trăm :

f = 100% = 100% = 100%

Ta thấy rằng độ ẩm tương đối có thể rất lớn và cũng có thể rất nhỏ, nó không phụ thuộc vào độ ẩm tuyệt đối Ở vùng nóng ( gần xích đạo ) lượng hơi nước trongkhông khí lớn hơn nhiều so với vùng lạnh ( gần cực ) nhưng để bão hòa không khí

do nhiệt độ cao cần lượng hơi nước rất lớn, và vì vậy độ ẩm tương đối thường thấp.Trong không khí lạnh luôn luôn có độ ẩm tuyệt đối thấp , nhưng do nhiệt độ thấp nên bão hòa không khí cần một lượng hơi nước không lớn, vì thế độ ẩm tươngđối sẽ cao

e) Điểm sương : do mỗi một giá trị của nhiệt độ không khí tương ứng với một lượng hơi nước nhất định đủ để bão hòa không khí, thêm vào đó nhiệt độ càng thấp, thì lượng hơi nước cần thiết để bão hòa càng thấp

Nếu trong không khí chứa hơi nước bắt đầu lạnh dần thì đến một nhiệt độ nào đó không khí sẽ bão hòa hơi nước, và khi sự lạnh vẫn tiếp tục, sự dư thừa hơi nước sẽngưng kết và đóng băng ( sự tạo ra các tinh thể băng từ hơi nước ) Nhiệt độ mà ở

đó hơi nước trong không khí đạt bão hòa gọi là điểm sương và thường được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp : τ

Trong thực tiễn điểm sương được xác định nhờ bảng chuyên dụng ( bảng tra ẩm

độ ) Trong không khí bão hòa điểm sương trùng với nhiệt độ không khí Trong tất

cả các trường hợp khác, nó thấp hơn nhiệt độ không khí và phụ thuộc vào sức trương hơi nước e ví dụ, tại nhiệt độ t = 15oC và e = 12 mb, τ = 9o7, tức là không khí cần lạnh thêm t – τ = 5,3o nữa thì nó sẽ bão hòa Nhưng cũng ở nhiệt độ

t = 15oC và nếu e = 2,0 mb, thì τ = -12o6, nghĩa là để bão hòa không khí cần lạnh thêm 27o6 C nữa

1.3.3 Áp suất không khí ( Khí áp )

-Không khí có khối lượng nên tạo ra áp lực gọi là khí áp Khí áp của một độ cao nào đó trong khí quyển là khối lượng của một cột không khí hình trụ tác dụng lên một đơn vị diện tíc đáy hình trụ đó Trong thực tiễn, khí áp được tính bằng độ cao tương đương của một cột thủy ngân có khối lượng cân bằng với nó trong cùng điều kiện nhiệt độ, vĩ độ, độ cao

- Khí áp tiêu chuẩn : Trong ứng dụng quy định áp lực trung bình của khí áp lên một đơn vị diện tích bằng áp lực một cột thủy ngân cao 76 cm (1013hPa ) trên mặt biểntrung bình ở vĩ độ 45o nhiệt độ 0oC là khí áp tiêu chuẩn, gọi là 1 Atmosphere.

a) Cách chuyển đổi đơn vị đo khí áp :

Độ cao của cột thủy ngân cao 76 cm tương đương với một áp lực là :

độ, độ ẩm …), phụ thuộc vào vĩ độ địa dư ( vì lực hấp dẫn thay đổi theo vĩ độ)

- Khí áp ở các độ cao khác nhau trên mặt biển : càng lên cao thì khí áp càng giảm, vì vậy không thể so sánh trực tiếp khí áp ở các độ cao khác nhau, khi so sánh đều lấy khí áp ở mặt biển làm chuẩn, khí áp ở các độ cao khác nhau phải hiệuchỉnh về khí áp mặt biển để so sánh Để làm điều đó, cần tiến hành như sau :

Po = P + P

Trong đó : Po – khí áp ở mực nước biển

P – khí áp đo được tại trạm khí tượng ở độ cao nào đó

– hiệu chỉnh khí áp theo độ cao

Hiệu chỉnh khí áp P phụ thuộc vào độ cao Độ cao của trạm khí tượng trên mựcnước biển càng lớn, khí áp đo được càng nhỏ và chênh lệch khí áp đo được với khí áp cần quy về mực nước biển càng cao Trong thực tiễn, hiệu chính khí áp được tính gần đúng nhờ công thức sau :

P = (mb)

Trong đó : Z – độ cao của trạm khí tượng , n – gọi là bậc khí áp

Đối với độ cao không lớn sát mặt biển : n = 10 m/mb, nghĩa là cứ lên cao 10m thì khí áp giảm đi 1 mb Do sự giảm mạnh của khí áp theo độ cao , nên độ cao gần 5km bậc khí áp xấp xỉ 15 m/mb, ở 18km la 70 m/mb.

b) Các hệ thống khí áp trên mặt đại dương : hệ thống khí áp là một vùng tỉ lệ lớn trong trường khí áp với sự phân bố khí áp điển hình Các hệ thống khí áp được chia thành vùng khí áp cao

- Vùng khí áp thấp với các đường đẳng áp khép kín hoặc không khép kín gọi là xoáy thuận hoặc xoáy nghịch

+ Xoáy thuận ( vùng cực tiểu khí áp ) – là vùn nhiễu loạn khí quyển với áp suât thấp, được thể hiện bởi hệ thống các đường đẳng áp khép kín đồng tâm, giá trịcủa mỗi đường đẳng áp ở trong đó giảm dần từ ngoài vào trung tâm với sự xoáy của gió ở xung quanh tâm Theo định luật Buys Ballot, ở Bắc bán cầu gió thổi theochiều kim đồng hồ, và ở Nam bán cầu gió thổi theo chiều thuận kim đồng hồ Ở tâm xoáy thuận thường điền chữ L, đó là chữ cái đầu của Low ( nghĩa là thấp ).+ Xoáy nghịch ( hay vùng cực đại khí áp ) là vùng nhiễu loạn khí quyển với ápsuất cao, được thể hiện nhờ một hệ thống các đường đẳng áp khép kín, giá trị của chúng tăng từ ngoài vào tâm, nơi mà khí áp ở đó cực đại Sự xoáy của không khí xung quanh tâm theo chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu và ngược chiều kim đồng

hồ ở Nam bán cầu Ở tâm xoáy nghịch thường điền chữ H, là chữ cái đầu của High( nghĩa là cao )

- Các hệ thống khí áp với những đường đẳng áp không khép kín là : rãnh khí áp, lưỡi khí áp, khí áp yên ngựa

+ Rãnh áp thấp : là phần kéo dài của vùng áp thấp với khí áp thấp nhất nằm dọc theo rãnh trục

+ Rãnh áp cao ( hay là lưỡi khí áp) : là dải áp cao nằm giữa hai vùng áp thấp Các đường đẳng áp trong rãnh hoặc gần như là nhữn đường thẳng song song hoặc

có dạng chữ “V” Trường hợp dạng chữ “V”, rãnh cao áp là phần kéo dài của xoáy nghịch đặc trưng bởi các đường đẳng áp kéo dài thêm

+Yên khí áp ( hay khí áp yên ngựa): là một vùng trường khí áp nằm giữa hai khu vực cao áp (hay sống cao áp) và vùng áp thấp ( hay rãnh áp thấp ) chéo nhau Điểm trung tâm yên khí áp gọi là điểm trung hòa của yên khí áp

khí lạnh và không khí nóng Gió là một trong những nguyên nhân trực tiếp làm thay đổi thời tiết.

- Gió được đặc trưng bởi hai yếu tố là hướng và tốc độ Trong khí tượng học, hướng gió được công nhận là phương trời mà từ đó gió thồi tới Hướng gió có thể đo bằng hệ nguyên vòng từ 0o đến 360o, hoặc bằng hệ “CA” bao gồm 32 ca Tốc độ gió là khoảng cách gió dịch chuyển trong một đơn vị thời gian, được tính bằng đơn vị mét/giây (m/s) hoặc hải lý/giờ (knots)

- Gió được chia thành nhiều cấp để biểu thị sức gió lớn nhỏ Theo quy ước quốc

tế, gió được chia thành 12 cấp Beaufort Cấp gió Beaufort do Francis Beaufort đưa ra năm 1806 và được công nhận để áp dụng rộng rãi vào năm 1838 Bảng cấp gió Beaufort chia gió theo tốc độ gió và kèm theo các mô tả như sau :

0 < 1 0 – 0,2 Mặt biển phẳng lặng như gương

-1 1-3 0, –1,5 sóng gợn lăn tăn, đỉnh không có bọt

Tàu cá nhỏ hơi lắc lư

5 17-21 8,0–10,7 Sóng trung bình, kéo dài, đỉnh khá

nhiều bọt trắng, bụi nước

5,5

9 41-47 20,8-24,4 Sóng cao, cuồn cuộn, bọt tung thành

cuộn dày đặc, bụi nước làm giảm tầmnhìn

7,0

10 48-55 24,5-28,4 Sóng rất cao với đỉnh chồm lên, bọt

trắng thổi tung tóe dày đặc phủ khắp mặt biển, biển cuồn cuộn, tầm nhìn giảm hẳn

9,0

11 56-63 28,5-32,6 Sóng cao bất thường, mặt biển phủ

từng mảng bọt trắng, tầm nhìn xa giảm mạnh

11,5

12 64-71 32.7-36.9 Sóng cao ngất, không trung đầy

những bọt và bụi nước, mặt biển hoàntoàn trắng do những đám bọt trải ra, tầm nhìn xa giảm hẳn

14,0

1.3.5 Mây

- Mây là sự ngưng kết hơi ( hoặc đóng băng ) của hơi nước ở trên cao Mỗi loại mây đều có đặc trưng dự báo một số hiện tượng thời tiết sắp xảy ra Quan sát hình dáng, màu sắc, độ cao động thái của mây kết hợp với kinh nghiệm dân gian, kinh nghiệm bản thân có thể đoán được các hiện tượng thời tiết

- Người ta phân ra hạng mây dựa vào hình dạng bên ngoài và độ cao của mây Bảng phân hạng mây quốc tế bao gồm 10 hạng chính và 2 hạng phụ Trong khí tượng thực hành, để phân định đúng dạng mây, cần dựa vào các bức ảnh mây ( màu và trắng đen ) mà dạng của nó phổ biến nhất, chúng được tập hợp trong “Atlac” mây

a) Họ mây tầng thấp ( độ cao chân mây dưới 2 km )

- Mây tầng - tích, tiếng La tinh Stratocumulus, kí hiệu Sc Nếu chúng phân bố ở độ cao không lớn ( 0,3 – 1,5 km) thì thường là một lớp phủ dày màu xám phân tầng với những luống mây đen nằm song song với những vệt sáng giữa chúng Đó là mây tầng - tích dày Ở độ cao lớn hơn 0,6 km là mây tầng – tích sáng Chúng có màu xám, thường có dạng vảy, phiến lớn, giữa chúng hiện rõ màu độ ẩm trời Đó

là những đám mây nước

- Mây tầng, tiếng La tinh Stratus, kí hiệu St, thường không có hình dạng nhất định,

là lớp phủ đồng đều màu gio nằm thấp là là mặt biển hay sát đất liền

- Mây vũ – tầng, tiếng La tinh Nimbostratus, kí hiệu Ns, dạng bề ngoài giống mây tầng, nhưng màu tối hơn, chún thườn cho giáng thủy, nhưng đôi khi cho mưa (tuyết ) hạt nhỏ không tới đất

b Họ mây phát triển thẳng đứng

- Mây tích, tiếng La tinh Cumulus, kí hiệu Cu, chúng có dạng khối riêng biệt với đỉnh trắng – sáng, còn chân mây xám, giữa chúng là màu xanh độ ẩm trời Độ cao chân mây không lớn ( 0,3 km), nhưng đỉnh của mây tích dày đạt tới 3 – 4 km

và có hình vòm

- Mây vũ- tích, tiếng La tinh Cumulonimbus, kí hiệu Cb Khác với mây tích dày là đỉnh của mây vũ tích có thể tới lớp trên cùng của tầng đối lưu, trông như nhiều quả núi lớn chất đống với những đỉnh sáng – trắng còn chân mây đen kịt.Vì đỉnh mây rất cao nên có nhiệt độ rất thấp, thành phần trong đó chỉ là các tinh thể băng, và từ đỉnh mây thường tản dài theo gió thành hình đe.

c Họ mây tầng trung ( hay còn gọi là mây tầng cao )

- Mây trung – tích, tiếng La tinh Altocumulus, kí hiệu Ac Dạng bề ngoài giống mây tầng – tích loại mỏng, nhưng màu nó sáng hơn với vệt tối nhỏ ở gần tâm của các phiến, các tấm, mà kích thước của chúng nhỏ hơn nhiều so với mây tầng tích mỏng Độ cao của mây khó xác định, ở các vĩ độ trung bình, trong

khoảng 2 -6 km Cấu thành của mây chủ yếu là từ các giọt nước nhỏ quá lạnh giá

- Mây trung – tầng, tiếng La tinhlaf Altostratus,kí hiệu As Là lớp phủ trắng đều, trắng – xám, hay màu ghi Qua màn mây trung – tầng mỏng có thể thấy mặt trời hoặc mặt trăng mờ mờ Độ cao trung bình của mây trên các vĩ độ trung bình khoảng 3 – 5 km Mây này cấu thành từ các giọt nước nhỏ quá lạnh giá hay hỗn hợp của các giọt nước và các tinh thể băng

d Họ mây tầng trên

- Mây ti, tiếng La tinh Cirrus, kí hiệu Ci, độ cao trung bình 7 – 10 km, dạng sợi trắng mịn, thường giống hình đuôi ngựa, hình móc câu Mây này có nguồn gốc

từ các đầu đe của mây vũ – tích, không có hình dạng nhất định

- Mây ti – tích, tiếng La tinh Cirrocumulus, kí hiệu Cc, độ cao trung bình 6 -8

km Hình dạng như những vảy nhỏ màu trắng hay gợn sóng lăn tăn, tạo thành từ các đám bong xốp nhỏ trắng và thườn xuất hiện cùng với mây ti

- Mây ti - tầng, tiếng La tinh Cirrostratus, kí hiệu Cs, độ cao trung bình 6 – 8

km, là một màu trắng trong suốt đồng đều Qua nó có thể thấy mặt trời, mặt trăng tạo nên một vòng tròn nhiều màu sắc khá lớn gọi là quầng

Tất cả những mây tầng trên đều cấu thành từ các tinh thể băng

1.3.6 Mưa, tuyết, mù, sương

a) Sự hình thành mưa, tuyết, mây, mù, sương

- Nước từ trên mặt đất,mặt biển bốc hơi vào không khí, hơi nước từ trong không khí lại ngưng kết thành mây, mưa tuyết, mù sương rơi xuống bề mặt trái đất

- Mây hình thành là do hơi nước ngưng kết trong không trung, nhưng các vật ngưng kết rất nhỏ nhẹ bay lơ lửng trong không trung tụ tập thành từng đám hình thành mây Nếu các vật ngưng kết này ở thấp gần bề mặt Trái đất tiếp xúc với mặt đất gọi

là mù Mù bốc lên cao thành mây, mây hạ thấp thành mù

- Hơi nước ngưng kết trong không trung hình thành những hạt có thể tích lớn, nặng rơi xuống mặt đất gọi là mưa Nếu hơi nước ngưng kết ở nhiệt độ dưới 0oC trong quá trình ngưng kết hơi nước trực tiếp biến thành những tinh thể rắn rơi xuống mặt đất gọi là tuyết.

- Khi nhiệt độ trong không khí ở bề mặt trái đất hạ xuống dưới nhiệt độ điểm sương thì hơi nước trong không khí trên bề mặt trái đất kết tụ thành dạng nước gọi là sương

Nguyên nhân cơ bản của hơi nước ngưng kế thành mây, mù, sương giống nhau, chỗ khác nhau chỉ là điều kiện và hòa cảnh ngưng kết không giống nhau mà thôi

Mù bức xạ có thời gian tồn tại ngắn Mới tạo thành lúc đêm, sau đó tán xạ vào không trung theo mức tăng của nhiệt độ không khí kể từ sau khi mặt trời mọc Tuy nhiên về mùa đông, ở một số nơi loại mù này vẫn giữ được nhiều ngày liên tục

- Mù bình lưu : thường gặp trên các biển và đại dương và cả trên các dải đất ven biển Khác với mù bức xạ, loại này có độ bền vững cao, bề dày thẳng đứng lớn, diện tích lan tỏa rộng và quan sát thấy khi tốc độ gió nhỏ hơn 10 m/s Loại mù nàylàm giảm tầm nhìn đáng kể Gần bờ biển mù bình lưu được hình thành khi có không khí từ biển nóng ẩm hơn trườn lên đất liền lạnh một cách chậm chạp,

thường thấy vào mùa thu và mùa đông

- Mù bốc hơi : hay sự bốc hơi của biển xảy ra vào mùa đông trên các biển không bị lạnh giá lắm, hoặc trên các vùng nước nằm giữa biển băng giá, lúc có dòng không khí rất lạnh đến gặp bề mặt biển tương đối ấm hơn Hơi nước từ bề mặt biển ấm tiến vào không khí gặp phải dòng khí quá lạnh sẽ ngưng kết và tạo thành sương

mù Mù bốc hơi có độ đậm đặc không lớn, làm giảm tầm nhìn xa không nhiều

1.3.7 Tầm nhìn xa khí tượng

- Tầm nhìn xa khí tượng là khoảng cách lớn nhất mà trong điều kiên độ trong suốt hiện tại của khí quyển vào ban ngày, mắt thường còn phân biệt được một mục tiêu màu đen, có kích thước góc không nhỏ hơn 20’ trên phông trời gần chân trời.

Như vậy tầm nhìn xa lớn hay nhỏ cuối cùng phụ thuộc chủ yếu vào độ trong suốt của khí quyển, khi hai yếu tố khác nhau đã được tiêu chuẩn hóa, đó là độ lớn mục tiêu 20’ và độ tương phản giữa mục tiêu màu đen với nền trời ( trắng nhạt ), đây

là độ tương phản lớn nhất mà mắt người có thể quan sát tốt

- Quan trắc tầm nhìn xa khí tượng trên tàu biển được tiến hành bằng mắt thường Việc đánh giá được dựa vào thang tầm nhìn xa 10 cấp(0 – 9) quốc tế Mỗi một cấp trong bảng là một khoảng cách trong giới hạn của nó, ở thời điểm quan trắc, với điều kiện thời tiết hiện tại, mắt thường còn phân biệt được mục tiêu

- Ngoài ra còn hai khái niệm tầm nhìn xa khác là : tầm nhìn xa địa lý và tầm nhìn xa quang học

+ Tầm nhìn xa địa lý: là khoảng cách xa nhất có thể quan sát được mục tiêu chỉ tính đến các yếu tố : độ cao mắt người quan sát, độ cao mục tiêu, độ cong bề mặt trái đất và khúc xạ khí quyển

- Hầu hết khí đoàn trong tầng đối lưu, về tính chất vật lý là đồng nhất, không những theo chiều cao, mà cả chiều ngang Những khí đoàn khổng lồ có thể choán cả một lục địa hoặc đại dương, khác nhau bởi tính chất chung nên theo chiều ngang mặc dầu có thay đổi, nhưng chậm và liên tục, không có bước nhảy

- Các đặc trưng, gọi là được bảo tồn trong khí đoàn là ẩm độ riêng, ẩm độ tuyệt đối, điểm sương, tầm nhìn ngang Đặc trưng dễ biến đổi theo thời gian và không gian là

nhiệt độ không khí và ẩm độ tương đối Nhiệt độ và độ ẩm trong khí đoàn có ảnh hưởng đến sự biến hóa của thời tiết, còn độ ổn định lại có liên quan đến chuyển động theo chiều thẳng đứng của không khí Sự chuyển động theo chiều thẳng đứng

là nguyên nhân chủ yếu phát sinh các hiện tượng thời tiết Cho nên độ ổn định của khí đoàn trở thành nhân tố quyết định quan trọng tính chất của khí đoàn.Các tính chất của một khí đoàn không những phụ thuộc vào đặc điểm của mặt trải dưới ( mặt đệm ), mà còn phụ thuộc vào điểu kiện thời tiết mà nó được tạo nên

b) Sự tạo thành khí đoàn

- Đó là quá trình tiếp nhận các tính chất đặc trưng của một khí đoàn Điều kiện thuậnlợi cho việc tạo thành khí đoàn là các vùng xoáy nghịch, xoáy thuận ít di chuyển, trong các trường khí áp đan xen nhau Tại đây không khí có thể đứng lâu chỉ trên một vùng địa dư mà thôi Vùng đó gọi là lò tạo lập của khí đoàn

- Chế độ nhiệt của mặt trải dưới của lò tạo lập cần phải gần như đồng đều Những vùng như thế, chỉ có treeb mặt đại dương ( trên các vùng phủ băng rộng ), trên đất liền với cùng một lớp che phủ ( như sa mạc, thảo nguyên ) Trong một thời gian dài, không khí thay đổi tuần hoàn trên những vùng,với mặt trải dưới giống nhau, vàdần tiếp nhận những tính chất điển hình của ổ tạo lập ra khí đoàn đó

- Sự tạo thành khí đoàn, trong các lớp khí dưới thấp của tầng đối lưu,kéo dài mấy ngày liền ( từ 3 – 10 ngày ) Thời gian ở lâu trên một vùng của không khí càng lớn,thì các tính chất của khí đoàn thể hiện càng rõ hơn Xét về sự phụ thuộc của trạng thái thời tiết ( lượng mây, tốc độ gió … ) trên cùng một ổ tạo lập, khí đoàn có thể tiếp nhận một vài giá trị đặc trưng khác nhau của các yếu tố khí tượng

c) Sự biến đổi của ( đổi dạng ) của khí đoàn

- Trong sự thay đổi cường độ và hướng của các dòng không khí trong khí quyển, khíđoàn từ bỏ ổ tạo lập ra mình và chuyển động sang vùng khác Trong quá trình di chuyển nó bị cuốn vào những tác động mới của môi trường xung quanh và thay đổitính chất của các khí đoàn, trong suốt thời gian chịu sự tác động của hoàn lưu khí quyển và của mặt trải dưới gọi là sự biến đổi của khí đoàn

- Khí đoàn đi qua biển và đại dương, bị ẩm thêm, còn trên đất liền – khô thêm, nếu

đi về hướng nhiệt đới – bị nóng lên, về hai cực – lạnh thêm Như vậy để có thể dự báo thời tiết cần phải biết lượng khí đoàn đó như thế nào và từ đâu tới và sẽ thay đổi ra sao tính chất của nó, nghĩa là những điều kiện gì của thời tiết có thể xuất hiện

d) Phân loại khí đoàn : Có hai cách phân loại khí đoàn là: phân loại theo trạng thái nhiệt và phân loại theo vĩ độ địa dư

- Phân loại theo trạng thái nhiệt: các khí đoàn được phân làm ba dạng chính :

+) Khí đoàn lạnh : là loại khí đoàn di chuyển từ vùng lạnh hơn về vùng nóng hơn Khí đoàn lạnh đi đến đâu thì ở vùng đó nhiệt độ hạ xuống Lúc đó bản thân

nó từ từ nóng lên

+) Khí đoàn nóng : là khí đoàn dịch chuyển từ vùng nóng hơn đếnvùng lạnh hơn Nó đi đến đâu thì ở vùng đó nóng dần lên Còn khí đoàn ngày này qua ngày khác lạnh dần đi

+) Khí đoàn địa phương : là loại khí đoàn đứng lâu trên một vùng nào đó, nó giữ được những tính chất chính của mình, mà không hề thay đổi Khí đoàn loại này

có thể tương đối lạnh, hoặc tương đối nóng, so với dạng khí đoàn bên cạnh theo những điều kiện của sự cân bằng bức xạ

- Phân loại khí đoàn theo địa dư

Có rất nhiều khí đoàn của cách phân loại theo địa dư nếu tính đến đặc điểm riêng của các vùng tách biệt của địa cầu Song, có 4 loại khí đoàn chính với tọa độ địa lý khác nhau của các ổ tạo lập : khí đoàn cực, khí đoàn gần cực, khí đoàn nhiệt đới và khí đoàn xích đạo

Một trong các loại khí đoàn trên,lại chia thành hai : khí đoàn biển và lục địa, phụ thuộc vào đặc điểm và ưu thế của mặt dưới của ổ tạo lập và theo đường đi của khí đoàn Ví dụ : khí đoàn bắc cực, tiến vào châu Âu, qua Skanđinơva và phần tây bắc của Liên Xô ( cũ ) gọi là khí đoàn bắc cực lục địa; khí đoàn đi đến châu Âu, từ vùng Grenlan –Spixbergen gọi là khí đoàn bắc cực biển, vì nó trải qua một khoảng dài trên mặt biển rộng và nước ấm

+) Khí đoàn cực hình thành trong vòng tròn cực, không khí bắc cực và nam cực Tại nơi tạo lập ra chúng nhiệt độ thấp, độ ẩm nhỏ và chúng có độ bền vững rấtcao

+) Khí đoàn gần cực hay các vĩ độ trung bình, được hình thành trong một khoảng thời gian dài đứng trên các vĩ độ trung bình Độ bền vững của nó phụ thuộcvào ổ tạo lập và hướng dịch chuyển của nó

+) Khí đoàn nhiệt đới là không khí hình thành ở dải xoáy nghịch phó nhiệt đới Tại nơi tạo lập của mình, không khí bị đốt nóng, và vì thế là khí đoàn kém bền vững với lượng ẩm lớn

+) Khí đoàn xích đạo là không khí hình thành ở dải xích đạo, nơi nhiệt độ cao

a. Đặc điểm thời tiết trong các khí đoàn khác nhau

Nói chung, ở bắc bán cầu,khí đoàn dịch chuyển từ bắc đến nam phần nhiều là khí đoàn lạnh, khí đoàn dịch chuyển tù nam đến bắc hầu hết là khí đoàn nóng

- Trong khí đoàn lạnh thường có những đặc điểm không ổn định của thời tiết Nếu như khí đoàn lạnh dịch chuyển từ phía biển tới, vì trong đó có chứa nhiều hơi nước, khi đến lục địa dễ tạo thành mây tích và mây vũ tích, quá trình đối lưu làm xuất hiện giáng thủy từng cơn và sấm chớp, hiện tượng này thường xuất hiện vào mùa hè Nếu khí đoàn từ vùng lục địa khô ráo, vì lượng hơi nước ít nên thời tiết thường rất trong sáng, những đợt cao áp lạnh vào mùa đông thuộc loại khí đoàn này Trong khí đoàn lạnh, tầm nhìn xa của lớp không khí gần mặt đất rất tốt.

- Khí đoàn nóng thường có đặc điểm thời tiết ổn định Nếu trong khí đoàn nóng có sương mù hoặc mưa nhẹ xuất hiện thì tầm nhìn xa của lớp không khí thấp rất kém Trong khí đoàn nóng nếu hàm lượng hơi nước ít thì thời tiết tốt

- Những thuộc tính của khí đoàn trong cùng một loại cũng khác biệt nhau rất lớn, biểu hiện thời tiết của chúng cũng rất khác nhau Thời tiết trong nội bộ một khí đoàn không chỉ quyết định bởi thuộc tính của khí đoàn mà còn quyết định bởi mối quan hệ giữa chúng với hoàn cảnh xung quanh Cho nên, không những thời tiết giữa các khí đoàn cùng loại khác biệt nhau mà thời tiết trong nội bộ một khí đoàn cũng rất đa dạng

- Front giữa hai khí đoàn không tồn tại vĩnh viễn và không phải là “bức tường” bất biến, phân cách các khối khí Các khí đoàn luôn luôn thay đổi tính chất của mình, thay đổi hướng của các dòng khí Chính vì thế lớp chuyển tiếp ( front ) cũng luôn luôn xuất hiện và luôn luôn mất đi

- Front giữa các khí đoàn, được phân loại theo đại dư gọi là các front chính (cơ bản ) Sự tương phản mạnh của nhiệt độ trên mặt đất, các vùng rộng của mây và giáng thủy, gió mạnh và bão có liên quan với các front chính Front là ranh giới giữa hai khí đoàn của cùng một hạng theo địa dư, gọi là front thức cấp Chúng thường thể hiện yếu hơn, trong sự tương phản nhiệt độ, nhưng với chúng có thể

liên quan với vùng giáng thủy mạnh và gió lớn,kèm theo sự thay đổi hướng gió rõ rệt.

- Theo các loại khí đoàn địa dư các front chính được chia ra các loại sau đây :

+) Front Bắc cực (hoặc Nam cực) – phân cách không khí Bắc cực ( hoặc Nam cực ) với không khí vĩ độ trung bình

+) Front cực – ngăn cách không khí vĩ độ trung bình với không khí nhiệt đới.+) Front nhiệt đới – ngăn cách không khí nhiệt đới với khôn khí xích đạo

- Tùy theo hướng chuyển động người ta chia front thành các loại sau :

+) Front nóng – khi nó di chuyển về phía không khí lạnh hơn, không khí lạnh lùi lại, còn không khí nóng tới chiếm chỗ

+) Front lạnh – khi không khí nóng được thay đổi chỗ bởi không khí lạnh.+) Front ít di chuyển – thường được kể là loại có sự dịch chuyển rất chậm Khi

đó, khó mà thiết lập được đặc điểm của nó là nóng hay lạnh

+) Front cố tù – là front phức hợp ( trên chỗ nối của front nóng và front lạnh )

1.4.3 Xoáy nghịch

- Xoáy nghịch là vùng khí áp cao, với những đường đẳng áp khép kín Không khí trong xoáy nghịch chuyển động cùng chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu và ngược chiều ở Nam bán cầu Gradien khí áp trong xoáy nghịch hướng từ tâm ra ngoài Gió ở vùng trung tâm xoáy nghịch yếu, đôi khi lặng gió, ở ngoài vùng ngoại vi mạnh hoen Tốc độ gió mạnh nhất thường thấy ở phía trước của xoáy nghịch Áp suất ở tâm xoáy nghịch dao động trong khoảng từ 1010 mb đến 1040 mb Đối với xoáy nghịch Xibia mùa đông đặc trưng khí áp lên đến 1080 mb Các xoáy nghịch

có thể chiếm giữ một diện tích rất rộng lớn, thường tương xứng với kích thước của lục địa

- Trong hệ thống xoáy nghịch, dưới tác dụng của gradient các dòng khí dịch chuyển dạng các xoắn ốc từ tâm ra ngoài Cho nên ở phần trung tâm của nó quan sát thấy dòng đi xuống của không khí từ những lớp cao hơn của tầng đối lưu “Sự lắng xuống” của các lớp khí dày, dẫn đến quá trình nóng lên động lực và sinh ra nghịch nhiệt Vì vậy, ở trung tâm của xoáy nghịch thường thấy thời tiết ít mây, khô ráo và gió nhẹ

- Sự hình thành và dịch chuyển của xoáy nghịch được mô tả như sau :

+) Sự hình thành các xoáy nghịch, cũng được gây nên bởi các nguyên nhân như sự hình thành xoáy thuận Để hình thành chúng, cần phải tồn tại những nhân tốdẫn đến sự tăng lên của khí áp và tạo thành xoáy tản của trường khí áp ở gần mặt đất và trong tầng đối lưu

+) Sự hình thành và phát triển của các xoáy nghịch,liên quan chặt chẽ với sự phát triển của các xoáy thuận Các xoáy nghịch được tạo nên trong các khí đoàn

đồng nhất Chúng thường xuất hiện trong không khí lạnh, không xa đường front lắm trên mặt đất.

+) Các xoáy nghịch và các xoáy thuận, được dịch chuyển tương xứng với nhau,cùng hướng với các dòng khí trong phần giữa tầng đối lưu Hướng dịch chuyển củacác xoáy nghịch trẻ, chủ yếu trùng với hướng của các dòng không khí ở độ cao từ

3 – 5km Theo mức độ phát triển của mình, tốc độ di chuyển của các xoáy nghịch chậm dần và thường trở thành những đối tượng ít di chuyển

+) Tốc độ trung bình của sự di chuyển là 25 – 35 km/h Các xoáy nghịch chủ yếu dịch chuyển từ Tây sang Đông, lệch gần về Nam, đối với Bắc bán cầu, về Bắc đối với Nam bán cầu, tức là quỹ đạo của chúng có xu hướng về các vĩ độ thấp hơn.Các xoáy nghịch có hướng thể hiện rõ nét từ Tây – Bắc sang Đông – Nam, ở Bắc bán cầu, được gọi là xoáy nghịch cực Sự xâm thực của xoáy nghịch từ phía Bắc, hoặc từ Đông – Bắc sang Nam hoặc Đông – Nam gọi là sự xâm thực ngoại cực

- Thời tiết trong xoáy nghịch, đối với phần trung tâm của xoáy nghịch đặc trưng là thời tiết khô ráo, ít mây với biến trình ngày của nhiệt khá rõ Tùy thuộc vào đặc điển của khí đoàn, ở chỗ sinh ra xoáy nghịch và đặc điểm mặt trải dưới, mà trong xoáy nghịch có thể chứa đựng những điều kiện khác nhau của thời tiết Đối với vùng ngoại vi của xoáy nghịch, điều kiện thời tiết có khác hơn so với vùng trung tâm Chúng thường được quyết định bởi đặc điểm thời tiết của vùng tiếp cận với các xoáy thuận xung quanh

1.4.4 Xoáy thuận ôn đới

- Xoáy thuận ôn đới hay còn gọi là xoáy thuận – là vùng khép kín của áp suất thấp, với chuyển động của không khí ngược chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu và cùng chiều kim đồng hồ ở Nam bán cầu Trên bản đồ thời tiết, nó được thể hiện dưới dạng hệ thống khép kín của các đường đẳng áp, với cực tiểu khí áp ở tâm Như thế gradient khí áp ngang có hướng vào tâm của xoáy thuận So với các hệ thống khí

áp khác, các xoáy thuận có đại lượng gradient khí áp lớn nhất và tốc độ gió lớn nhất Tại chính trung tâm của xoáy thuận, gradient khí áp bằng không và tốc độ giókhông đáng kể, khu vực này được gọi là “ mắt bão” Áp suất ở tâm xoáy thuận các

vĩ độ trung bình thường dao động từ 990- 1005mb , nhưng có thể hạ đến 930 mb

- Trong khí quyển Trái Đất, không ngừng xảy ra sự hình thành,phát triển và mất đi của các xoáy thuận Thời gian sống của chúng được tính từ mấy giờ đến mấy ngày.Trong khí quyển luôn luôn tạo ra các điều kiện khác nhau, ở một số điều kiện này cho phép phát triển xoáy thuận, ở các điều kiện khác lại ngăn cản sự phát triển đó

- Phụ thuộc vào những đặc điểm của sự phát sinh và phát triển, cũng như các vùng địa lý khác nhau người ta chia ra thành xoáy thuận ngoại nhiệt đới và xoáy thuận

nhiệt đới Trong đó xoáy thuận lại chia nhỏ ra thành xoáy thuận frontal và xoáy thuận không frontal :

+) Xoáy thuận không frontal, thường có liên quan với sự đốt nóng không đều của mặt trải dưới ( xoáy thuận nhiệt ) và còn liên quan với sự xuất hiện của các lò

hạ áp suất cục bộ ( xoáy thuận địa phương )

+) Xoáy thuận frontal ( xoáy thuận ôn đới ) thường hình thành ở các vĩ độ trungbình và cao

- Quá trình hình thành của xoáy thuận frontal được mô tả như sau : Hai khí đoàn kề nhau, cùng tốc độ dịch chuyển như nhau dọc theo một frontal ít di chuyển Do ảnh hưởng của một số nguyên nhân, trên dải front xảy ra sự biến đổi không đều của khí

áp Các dòng không khí của hai khí đoàn thay đổi hướng của mình tạo nên hai dòng thuận và nghịch của hoàn lưu Một đoạn của front ít di chuyển bắt đầu gãy khúc dạng sóng Khi tồn tại gradient nhiệt ngang lớn ở giữa tầng đối lưu (trong cácdải front cao ) quá trình uốn sóng của front sẽ được tăng cường và được xuất hiện đoạn nóng và lạnh của front Không khí nóng bắt đầu chêm sâu vào không khí lạnh, còn không khí lạnh thì lấn vào không khí nóng Sự giảm áp suất tiếp tục diễn

ra, dẫn đến việc hình thành trên mặt đất các đường đẳng khép kín và tạo thành dòng xoắn ốc thuận

- Kể từ thời điểm xuất hiện, các xoáy thuận dịch chuyển theo hướng các dòng khí ở giữa tầng đối lưu ( 3 – 5 km) Do sự chuyển chỗ chung của không khí trong tầng đối lưu, thực hiện từ Tây sang Đong, nên phần lớn các xoáy thuận được dịch

chuyển trong hướng đó Tuy nhiển rất ít khi chúng di theo đúng dọc vòng vĩ tuyến,bởi vì dòng khí trong tầng đối lưu thường nghiêng một cách hệ thống khỏi hướng vùng Trung bình thì các xoáy thuận dịch chuyển từ Tây sang Đông, từ vĩ độ thấp hơn sang các vĩ độ cao hơn

- Đặc tính thời tiết trong xoáy thuận rất đa dạng và phụ thuộc vào các quá trình phát triển của nó Đồng thời, diễn tiến của thời tiết còn được quyết định bởi từng phần nào mà xoáy thuận đang trải qua điểm quan sát

1.4.5 Xoáy thuận nhiệt đới

- Xoáy thuận nhiệt đới là hoạt động của xoáy thuận diễn ra ở các vĩ độ thấp nhưng

có nhiễu động xoáy yếu hơn.Nhưng các nhiễu động đó ngày càng phát triển và trở thành xoáy thuận sâu nhiệt đới, với gradient khí áp lớn và gió bão Trong xoáy thuận nhiệt đới, khí áp ở tâm chỉ thấp hơn vùng xung quanh 1 – 2mb, gió yếu, chúng dịch chuyển chậm từ Đông sang Tây

- Xoáy thuận nhiệt đới là vùng có tỷ lệ không lớn, nhưng các xoắn ốc sâu, sinh ra động năng lớn, gradient khí áp trong xoáy thuận nhiệt đới đã phát triển là lớn nhất

so với các hệ thống khí áp khác

a) Sự hình thành của xoáy thuận nhiệt đới

Cho đến nay, nguyên nhân hình thành xoáy thuận nhiệt đới chưa hoàn toàn được hiểu rõ, song qua các nghiên cứu liên tục và một số điều kiện phù hợp đã được biết đến cho ta thấy rằng xoáy thuận nhiệt đới hình thành và phát triển được cần :

- Nhiệt độ bề mặt nước biển cao 26 – 27oC trở lên, làm nước bốc hơi mạnh tạo ra một vùng áp thấp Điều này chỉ có thể xảy ra ở các vĩ độ thấp và trong mùa nóng của năm

- Phải tạo ra một độ xoáy cần thiết để hình thành hoàn lưu xoáy thuận Tức là phải

có sự giao nhau của hai khối khí có nhiệt độ chênh lệch nhau đáng kể, tạo điều kiện cho đối lưu phát triển

- Phải có sự làm chênh lệch hướng của các dòng khí ( lực cô-ri-ô-lic ) do sự quay của Trái Đất Lực đó phải đủ lớn, để tạo nên xoáy thuận (vĩ độ không nhỏ hơn 5oBắc hoặc Nam ) Đối với các xoáy thuận nhiệt đới hoàn thiện khí áp ở tâm thường xuống thấp 980 – 950 mb, có trường hợp xuống dưới 930mb Đường kính xoáy thuận vào khoảng 100- 300 hải lý, song đôi khi lớn hơn

Xoáy thuận nhiệt đới hình thành ở cả hai bán cầu, trong vành đai vĩ độ giữa 5o và

20o vĩ Bắc ( hoặc Nam ), chủ yếu là trên biển và đại dương ; nơi mà nhiệt độ nước

bề mặt cao, sự bốc hơi mạnh, tạo ra được vùng nhiễu loạn áp thấp Đôi khi xoáy thuận nhiệt đới hình thành trên lục địa nhưng để phát triển thành bão mạnh thì chỉ

có ở trên mặt biển Phần lớn xoáy thuận nhiệt đới hình thành trong mùa nóng của năm, từ tháng 4 đến tháng 11, vẫn quan sát thấy xoáy thuận nhiệt đới trong mùa lạnh nhưng có cường độ yếu hơn

b) Đường đi và tốc độ dịch chuyển trung bình của xoáy thuận nhiệt đới

- Xoáy thuận nhiệt đới ban đầu dịch chuyển về phía Tây, rồi Tây –Bắc, với tốc độ không lớn (10 -20 km/h) Hướng này được chế ngự bởi các dòng dẫn của không khí miền nhiệt đới đều từ hướng Đông Về sau, ở các vĩ độ lớn hơn tốc độ chuyển động của xoáy nhiệt đới tăn lên đến 30 – 40 km/h và lớn hơn

- Trong vành đai vĩ độ khoảng 15 – 30o xoáy thuận nhiệt đới thay đổi hướng dịch chuyển, lệch sang Bắc và thậm chí sang Đông – Bắc, ở Bắc bán cầu hoặc Nam rồi Đông – Nam, ở Nam bán cầu

- Trong quá trình di chuyển của xoáy thuận nhiệt đới lên các vĩ độ cao hơn nó có thểchụi tác động của các yếu tố khác nhau làm thau đổi hướng đi Một vùng khí áp cao có thể làm trở ngại đến sự dịch chuyển của xoáy thuận nhiệt đới, khi cường độ của nó đủ lớn có thể làm cho hướng đi thay đổi Cũng như sự thay đổi của gió mùacũng có thể làm cho điểm chuyển hướng của xoáy dịch chuyển về phía Bắc hoặc phía Nam so với vĩ độ trung bình của nó Khi đến các vĩ độ trung bình, xoáy thuận dần dần được làm đầy và chuyển động chậm lại Tuy nhiên, trong trường hợp gặp phải không khí lạnh hơn, nó được hồi sinh, dẫn đến sự xuống sâu của nó, tăng tốc

độ chuyển động, mở rộng vùng gió bão… Và cũng như xoáy thuận ngoại nhiệt đới,

nó có thể tiến lên các vĩ độ cao hơn Còn khi đến đất liền, thì nó yếu đi nhanh chóng và tắt dần

c) Thời tiết trong xoáy thuận nhiệt đới

Thời gian hoạt động của xoáy thuận nhiệt đới, được tính từ lúc nó mới hình thành, tức là bắt đầu hội tụ của mây tích, mây ti – tích, áp suất giảm nhẹ trên một diện rộng, cho đến khi nó tan rã hoàn toàn Theo từng giai đoạn phát triển của xoáythuận nhiệt đới, điều kiên thời tiết cũng rất khác nhau Tùy thuộc vào tốc độ gió ở vùng gần tâm, người ta chia xoáy thuận nhiệt đới làm 4 loại chính :

- Áp thấp nhiệt đới ( tropical depression ), với tốc độ gió 17m/s (dưới 33 nơ) hoặc dưới cấp 7

- Bão nhiệt đới vừa (tropical storm), với tốc độ gió từ 17 – 24 m/s ( từ 33 – 47 nơ), hoặc từ cấp 8 – cấp 9

- Bão nhiệt đới mạnh (severe tropical storm), với tốc độ gió từ 25 – 32 m/s (từ 49 –

- Giai đoạn bão nhiệt đới vừa tồn tại hệ thống mây Vũ – tích rất dày đặc Hệ thống mây dày bắt đầu có đường hình xoắn ốc, sau đó là một loạt các giải mây xoắn hội

tụ lại ở tâm theo những đường dòng Trên bản đồ thời tiết thể hiện một số đường đẳng áp khép kín đồng tâm, gradient khí áp lớn Xuất hiện vùng mưa rào với

cường độ lớn ở phần Đông và Đông – Bắc của xoáy thuận, có giông tố, vùng gió mạnh và bão đượ mở rộng

- Giai đoạn bão mạnh và cực mạnh, tồn tại một hệ thống mây dày đặc quánh hội tụ dạng đĩa với đường viền mép ngoài rõ nét, các dải xoắn ốc của mây Vũ – tích đượctản ra khỏi khối chính ở vùng tâm Thông thường còn thấy được ở vùng tối ngay giữa tâm của khối mây, người ta gọi là mắt bão Tại mắt bão thì trời quang mây, gió nhẹ Trên bản đồ thời tiết thể hiện một hệ thống các đường đẳng áp khép kín đồng tâm ( càng gần trung tâm xoáy thì các đường đẳng áp càng dày), gradient khí

áp rất lớn đến giá trị cực đại

- Giai đoạn xoáy thuận nhiệt đới tan rã thì mất dần đi những đặc trưng trong sự phân

bố của mây, mưa và gió Độ dày của mây Ti giảm, từng phần một biến mất, khối mây trung tâm dạng đĩa tan rã và không còn đường nét rõ ở viền ngoài Trên bản

đồ thời tiết lượng các đường đẳng áp khép kín giảm, gradient khí áp trở lên nhỏ, gió yếu

Phần 2 : THU NHẬN THÔNG TIN THỜI TIẾT TRÊN TÀU

2.1 Dịch vụ dự báo thời tiết

Dự báo thời tiết được hiểu đơn giản là việc ứng dụng các kiến thức khoa học và công nghệ để dự đoán tình trạng khí quyển tại một vị trí nhất định vào một thời điểm nhất định

- Công tác dự báo thời tiết ngày nay được thực hiện theo hai phương pháp chủ yếu :

+) Phương pháp dự báo synop ( synoptic weather forcasting ): là phương pháp

dự báo dựa vào việc phân tích và so sánh các số liệu quan trắc chuẩn hóa được thu nhận đồng thời

+) Phương pháp dự báo số ( Numerical weather prediction ): là phương pháp dựbáo dựa trên các mô hình toán học ( Numerical weather model ) Trong mỗi mô hình lại sử dụng kết hợp nhiều phương pháp phân tích khác nhau như : phương pháp vi phân hữu hạn, phương pháp phổ, phương pháp phần tử hữu hạn

- Yếu tố quan trọng nhất để có các dự báo chính xác chính là các số liệu quan trắc chính xác bao gồm :

+ Độ cao, lượng và loại mây

+ Tầm nhìn xa

+ Tốc độ và hướng gió ở từng độ cao

+ Nhiệt độ không khí ở từng độ cao

- Việc hợp tác để thu thập dữ liệu thời tiết được điều phối bởi tổ chức khí tượng thế giới ( WMO ) có trụ sở đặt tại Geneva, Thụy Sĩ Hiện tại, có hơn 170 quốc gia là thành viên của WMO Mỗi quốc gia này gửi tới tổ chức các dữ liệu thời tiết thông qua các trung tâm thời tiết Wasshington D.C ( Hoa Kỳ ), Melboume ( Australia ), Moscow ( Nga ) Ngay sau khi được tập hợp, các số liệu này được xử lý bằng các siêu máy tính và khả năng thực hiện hàng tỉ phép tính mỗi giây để có thể đưa ra các dự đoán về thời tiết trong thời gian phù hợp

- Các bản tin dự báo sẽ được chuyển tới người sử dụng, trong đó có các tàu biển thông qua các hệ thống thông tin vô tuyến phù hợp Đối với tàu biển, thông tin thờitiết được tiếp nhận qua các kênh chính là :

+ Liên lạc trong hệ thống GMDSS : Navtex, Inmarsat, VF/MF/HF

+ Các hệ thống radio facsimile

2.2 Phân loại dự báo thời tiết

Bản tin thời tiết có nhiều loại,phương thức thể hiện, thời hạn hiệu lực cũng như nội dung thông tin khác nhau

- Căn cứ vào tính chất và thời gian hiệu lực, bản tin thời tiết có thể được phân loại thành :

*) Bản tin phân tích ( Analysis ): Là loại bản tin có giá trị vào thời điểm dữ liệuthời tiết được ghi nhận ( 1 trong các giờ synop ) Đối với loại bản tin này, không có

dữ báo mà chỉ có các phân tích về thời tiết, tức là các dữ liệu thu được từ các trạm được phân tích và xử lý để xác định được bức tranh thời tiết tổng thể tại thời điểm thu nhận dữ liệu Bản tin này giúp người sử dụng nắm được tình trạng thời tiết hiệntại, các đối tượng thời tiết quan trọng, từ đó cũng có thể dự đoán được sự phát triểncủa thời tiết

*) Bản tin dự báo ( forecast ): Là bản tin dự báo trạng thái của một yếu tố khí tượng nhất định tại một khu vực nhất định ở một thời điểm ở tương lai Các dự báo

độ tin cậy của dự báo dài hạn tùy thuộc vào độ hội tụ của các bản tin dự báo thành phần

- Nếu căn cứ vào phương thức thể hiện, các bản tin thời tiết có thể chia ra thành :

*) Bản tin thời tiết dạng văn bản

*) Bản đồ thời tiết

2.3 Bản tin thời tiết dạng văn bản

Các bản tin thời tiết dạng thường được tổng hợp và phát cho tàu qua hệ thống truyền chữ Navtex hoặc dưới dạng các bản tin thời tiết phát qua hệ thống vệ tinh Inmarsat

- Các bản tin phát trên sóng Navtex cung cấp các bản tin tương tự như tiếng nói nhưng dưới dạng chữ viết Tầm hoạt động của Navtex có thể lên tới 200 đến 400

NM tính từ trạm Bản tin Navtex được phát trên tần số 518 kHz và thông tin thời tiết được hiển thị trên màn hình hoặc được in ra

- Các bản tin thời tiết dạng văn bản có thể bao gồm các thông tin chính như sau :

+ Thời gian dự báo

+ Khu vực được phân tích hoặc dự báo

+ Thông tin về gió

+ Thông tin về tình trạng sóng biển

+ Các cảnh báo về gió mạnh hoặc gió giật

+ Các cảnh báo về áp thấp hoặc bão, bao gồm vị trí, hướng di chuyển, tốc

độ di chuyển, gió ở các vùng quanh bão, tình trạng sóng

+ Các cảnh báo về front lạnh được cho dưới dạng một chuỗi các điểm mà khi nối lại ta sẽ được hình dạng front

2.4 Bản đồ thời tiết – Bản đồ Facsimile

Bản đồ thời tiết là các bản đồ ( hay hải đồ ) địa lý mà trên đó, các yếu tố khí tượng như các xoáy thuận, xoáy nghịch, front, hệ thống các đường đẳng áp, trườnggió, trường sóng biển…được thể hiện bằng hệ thống các biểu tượng và kí hiệu quy ước

Bản đồ thời tiết được phát tới tàu từ các trạm phát sóng vô tuyến trên sóng cao tần ( HF ) sử dụng các kỹ thuật truyền ảnh giống như kỹ thuật Fax thường gặp trong đời sống Kỹ thuật này được gọi là Radio Facsimile hay đơn giản là

Facsimile Các bản đồ thời tiết thu được trên tàu đơn giản là các hình ảnh copy và phát đi của một bản đồ thời tiết tương ứng tại trạm phát Vì vậy, thường gọi bản đồthời tiết là bản đồ thời tiết Facsimile hay đơn giản là bản đồ Facsimile

Bản đồ thời tiết cho phép theo dõi thời tiết địa phương trong mối quan hệ với các hệ thống thời tiết quy mô lớn, cho thấy bức tranh thời tiết tổng thể, là cơ sở

để có các dự báo chính xác Các bản đồ thời tiết có thể sử dụng để thể hiện thời tiết

bề mặt Trái Đất, tình trạng sóng biển, thời tiết trên các khí tầng cao hoặc các yếu tốhải dương

Bản đồ Facsimile khác với các loại bản đồ thời tiết bình thường ở chỗ : kích thước giấy bé hơn, các số liệu ghi trên đó ít hơn, nhưng to hơn và rõ ràng hơn Nội dung của bản đồ thời tiết Facsimile không thể nêu lên được đầy đủ các yếu tố khí tượng, mà chỉ phản ánh một cách nổi bật, dễ nhận biết một số yếu tố mà người dẫn tàu cần đến

Bản đồ thời tiết có thể được chia làm 2 loại là bản đồ phân tích thời tiết và bản đồ dự báo thời tiết :

+ Các bản đồ phân tích cho ta bức tranh về các điều kiện thời tiết tại một thời điểm xác định – gọi là bản đồ phân tích, được kí hiệu bởi chữ cái A- Analys

+ Các bản đồ dự báo cho các dự báo về thời tiết tại một thời điểm nào đó trongtương lai – gọi là bản đồ dự báo, kí hiệu chữ cái F – Forecast Dựa trên nguyên tắcngoại suy các điều kiện thời tiết quá khứ và hiện tại

2.5 Dịch vụ thời tiết đặc biệt cho tàu biển

Ngoài các bản thời tiết được phát công cộng qua các hệ thống Navtex,

Facsimile, Inmasart theo các quy định về đảm bảo an toàn cho tàu thuyền, cùng với

sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các cơ quan dịch vụ khí tượng đã và đang phát triển các dịch vụ khí tượng và tư vấn, hỗ trợ hàng hải khí tượng cho tàu biển

Các dịch vụ này chủ yếu nhắm tới các tiêu chí sau :

- Cung cấp các bản tin khí tượng đầy đủ với mức độ cập nhật cao, nhiều lần trong ngày.

- Cung cấp các giao diện thân thiện, dễ sử dụng, sinh động trên màn hình máy tính

để người sử dụng có thể tiếp cận các thông tin này một cách hiệu quả và nhanh chóng nhất

- Cung cấp phần mềm hỗ trợ tính toán đường hàng hải tối ưu cho tàu dựa trên các thông tin thời tiết cùng với các thông tin về đặc tính tàu cụ thể do các sỹ quan tự nhập vào

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thông tin giữa tàu

và bờ có thể được thực hiện tương đối hiệu quả qua hệ thống liên lạc vệ tinh

Inmasart (Inmasart – B) Hình thức truyền thông tin được sử dụng chủ yếu là thôngqua email Các tàu đăng kí sử dụng dịch vụ sẽ được đăng ký một địa chỉ email và các bản tin khí tượng sẽ được gửi từ cơ quan dịch vụ tới tàu theo địa chỉ email này.Tiếp theo, các máy tính trên tàu được kết nối mạng và được cài các phần mềm để

có thể tự động đọc các số liệu mã hóa trong email và cập nhật các thông tin khí tượng mới nhất vào cơ sở dữ liệu Khi sỹ quan hàng hải sử dụng phần mềm hiển thị và lựa chọn thông tin khí tượng, các thông tin này sẽ được trích ra từ cơ sở dữ liệu

Các hệ thống dịch vụ thời tiết cho tàu biển có thể kể đến bao gồm:

- Hệ thống SPOS ( được cung cấp bởi MeteoGroup )

có thể được hiển thị dưới dạng bản đồ thời tiết trên màn hình hoặc có thể in ra giấy Các chế độ hiển thị thông tin thời tiết bao gồm :

- Thông tin thời tiết tại điểm ( hiện thị thông tin thời tiết tại khu vực xung quanh 1 điểm lựa chọn trước)

- Thông tin thời tiết tại vị trí tàu

- Thông tin thời tiết tại cảng

- Thông tin về bão nhiệt đới

- Các thông báo

Có thể lựa chọn hiển thị các bản thông tin dự báo thời tiết cho 6h, 12h, 18h …

2.6. Hải đồ và tài liệu khí tượng chuyên dùng

Trong hàng hải, phục vụ công tác dẫn tàu an toàn và kinh tế chúng ta có nhiều loại tài liệu, hải đồ chuyên dụng về khí tượng Sau đây là một số hải đồ cho thông tin về khí tượng hàng hải cơ bản :

a) Hải đồ tuyến đường : Routeing (pilot) Charts

Hải đồ tuyến đường do cơ quan thủy văn Anh xuất bản Đây là một tài liệu quan trọng khi hàng hải xa bờ Mỗi hải đồ cung cấp thông tin khí tượng – hải dương từng tháng cho 8 đại dương trên thế giới Trên hải đồ cho hướng dẫn về giátrị và hướng dịch chuyển cũng như xác suất xuất hiện của các yếu tố như : gió, dòng chảy, độ cao sóng, tầm nhìn xa, khí áp và nhiệt độ bề mặt nước biển, băng trôi Thông tin được xác lập dựa trên quan trắc khí tượng hải dương trong một thờigian dài

Hải đồ tuyến đường có ký hiệu : BA.551XY, tỷ lệ xích 1: 20.000.000

X : 1 – 8 cho 8 vùng biển khác nhau : Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương,…

Y : 1 – 12 cho 12 tháng trong năm

Ví dụ : BA5127(5) – North Pacific Routeing Chart - -May

b) Hướng dẫn tuyến đường : Routeing Guides

Hải đồ hướng dẫn hàng hải trên các tuyến đường quan trọng khác nhau Hải

đồ cung cấp thông tin về kế hoạch tuyến hàng hải dự tính và chi tiết về hệ thống phân luồng cho các tuyến hàng hải quan trọng Hải đồ có ký hiệu BA.550X

BA.5500 : Mariner’s Routeing Guide English Channel and Southern North SeaBA.5501 : Mariner’s Routeing Guide Gulf of Suez

BA.5502 : Mariner’s Routeing Guide Malacca and Singapore Straits

BA.5503 : Mariner’s Routeing Guide Baltic Sea

c) Meteorological Chart and Diagrams

Bộ hải đồ gồm 27 tờ cho các khu vực bao phủ toàn thế giới tỷ lệ xích nhỏ nên các thông tin chỉ sử dụng để tham khảo Ví dụ : B.6967 North Pacific ocean – Eastern sheet – scale 1: 17.500.000

d) Climatic Charts

BA.5301 World climate chart – January

BA.5302 World climate – july

e) Hải đồ thông tin dòng chảy

BA.5310 the World – General Surface Current Distribution

BA.C 6109 Oceangraphical Chart No.1 – kattegate ang Communicating watersBA.C 6113 Oceangraphical Chart No.6 – Icelandic water

Phần 3 : CÁCH PHÂN TÍCH VÀ SỬ DỤNG THÔNG TIN THỜI

TIẾT TRÊN TÀU

Các bản tin dự báo sẽ được chuyển tới các tàu biển thông qua các hệ thống thôngtin vô tuyến phù hợp Đối với tàu biển, thông tin thời tiết được tiếp nhận qua các kênh chính là :

+ Liên lạc trong hệ thống GMDSS : Navtex, Inmarsat, VF/MF/HF

+ Các hệ thống radio facsimile

3.1 Mã luật khí tượng

- Phương pháp thuận tiện và hiệu quả nhất cho việc trao đổi các thông tin quan trắc thời tiết giữa tàu với bờ, trạm bờ với tàu hoặc giữa các tàu với nhau là sử dụng các bản tin dạng văn bản có thể được truyền đi thông qua các thiết bị liên lạc trong hệ thống GMDSS như Navtex hay Inmarsat

- Để đảm bảo bản tin truyền đi ngắn gọn nhưng vẫn đầy đủ các thông tin, tổ chức khí tượng thế giới WMO đã thiết lập các mã luật chung, được các quốc gia, tổchức khí tượng thế giới thống nhất áp dụng

- Mã luật được sử dụng cho việc báo cáo thông tin quan trắc từ trạm bờ có tên

là FM 12 SYNOP và có nhiều phiên bản khác nhau Hiện nay, các phiên bản

thường được sử dụng là FM 12 XI, FM 12 XII, 12 XIII ext.(extension), FM 12 XIV ext Trong đó, các phiên bản cao vẫn duy trì các định dạng của phiên bản thấphơn, đồng thời có các mã bổ sung

- Tương tự, các báo cáo thông tin quan trắc từ trạm trên biển sử dụng mã luật

FM 13 SHIP và cũng có nhiều phiên bản khác nhau, trong đó phiên bản gần nhất

D … D**** IIiii*

SECTION 0 MiMiMjMj or YYGGiw or

A1bwnbnbnb** 99LaLaLa QcLoLoLoLo**** MMMULaULG*** h0h0h0h0im

2snTdTdTd SECTION 1 iRiXhVV Nddff (00fff) 1snTTT or 29UUU

3PoPoPoPo or 5appp 6RRRtR or 4a3hhh 7wawaWa1Wa2

8NhCLCMCH 9GGgg

SECTION 2 222DSVS (0sSTwTwTw) (1PwaPwaHwaHwa )

(2PwPwHwHw) ((3dw1dw1dw2dw2) (4Pw1Pw1Hw1Hw1)

6LSESESRS (5Pw2Hw2Hw2Hw2)) ( or ICING + ) (70HwaHwaHwa) Plain language

c1S1b1D1z1 (8swTbTbTb) (ICE + or ) Plain language

SECTION 3 333 (0…) (1snTxTxTx) (2snTnTnTn) (3Ejjj)

(4Esss) (5j1 j2 j3 j4 (j5 j6 j7 j8j9)) (6RRRtR) (7R24 R24 R24 R24) (8N5Ch5h5) (9SpSpspsp)

( 80000 (0 ….) (1….)… )SECTION 4 444 NCHHCt

SECTION 5 555 Groups to be developed nationally