Bài giảng môi trường khí KHÍ HẬU

Ở phần trên chúng ta đã biết qua khái niệm chung về khí hậu, những nhân tố ảnh hưởng đến khí hậu... Trong phần này chúng ta tìm hiểu đến các vấn đề có liên quan đến khí hậu như tổng hợp các yếu tố khí hậu và biến đổi khí hậu.3.1 SỰ HÌNH THÀNH KHÍ HẬU3.1.1 Những quá trình hình thành khí hậuTrong các chương ta đã xét nhiều quá trình khí quyển thuộc thành phần của ba chu trình hình thành khí hậu trên Trái Đất là tuần hoàn ẩm, tuần hoàn nhiệt và hoàn lưu chung khí quyển. Đồng thời ta cũng đã nghiên cứu những hậu quả khí hậu của những quá trình này, nghĩa là nghiên cứu chế độ nhiều năm của các yếu tố khí tượng: biến trình ngày và năm của bức xạ, nhiệt độ, giáng thuỷ và những yếu tố khác, cũng như sự biến thiên, phân bố trung bình trên Trái Đất, sự biến đổi điển hình theo chiều cao của chúng.Cả ba quá trình hình thành khí hậu này tương tác với nhau. Chẳng hạn, chế độ nhiệt của mặt trải dưới chịu ảnh hưởng của lượng mây do nó ngăn cản thông lượng trực xạ mặt trời. Sự hình thành mây là một trong những khâu của tuần hoàn ẩm. Nhưng chính sự hình thành mây cũng phụ thuộc vào điều kiện của mặt trải dưới và khí quyển, phụ thuộc vào bình lưu nhiệt, nghĩa là phụ thuộc vào hoàn lưu chung khí quyển. Mặt khác, hoàn lưu chung khí quyển tạo nên sự vận chuyển độ ẩm và lượng mây. Chính vì vậy mà ảnh hưởng đến tuần hoàn ẩm và qua đó ảnh hưởng đến điều kiện nhiệt. Trong thực tế ta thường xuyên quan sát thấy ảnh hưởng qua lại của cả ba quá trình hình thành khí hậu này.

Chương 3.

KHÍ HẬU

Ở phần trên chúng ta đã biết qua khái niệm chung về khí hậu, những nhân tố ảnh hưởng đếnkhí hậu Trong phần này chúng ta tìm hiểu đến các vấn đề có liên quan đến khí hậu như tổng hợpcác yếu tố khí hậu và biến đổi khí hậu

3.1 SỰ HÌNH THÀNH KHÍ HẬU

3.1.1 Những quá trình hình thành khí hậu

Trong các chương ta đã xét nhiều quá trình khí quyển thuộc thành phần của ba chu trình hình thànhkhí hậu trên Trái Đất là tuần hoàn ẩm, tuần hoàn nhiệt và hoàn lưu chung khí quyển Đồng thời tacũng đã nghiên cứu những hậu quả khí hậu của những quá trình này, nghĩa là nghiên cứu chế độnhiều năm của các yếu tố khí tượng: biến trình ngày và năm của bức xạ, nhiệt độ, giáng thuỷ vànhững yếu tố khác, cũng như sự biến thiên, phân bố trung bình trên Trái Đất, sự biến đổi điển hìnhtheo chiều cao của chúng

Cả ba quá trình hình thành khí hậu này tương tác với nhau Chẳng hạn, chế độ nhiệt của mặt trảidưới chịu ảnh hưởng của lượng mây do nó ngăn cản thông lượng trực xạ mặt trời Sự hình thànhmây là một trong những khâu của tuần hoàn ẩm Nhưng chính sự hình thành mây cũng phụ thuộcvào điều kiện của mặt trải dưới và khí quyển, phụ thuộc vào bình lưu nhiệt, nghĩa là phụ thuộc vàohoàn lưu chung khí quyển Mặt khác, hoàn lưu chung khí quyển tạo nên sự vận chuyển độ ẩm vàlượng mây Chính vì vậy mà ảnh hưởng đến tuần hoàn ẩm và qua đó ảnh hưởng đến điều kiện nhiệt.Trong thực tế ta thường xuyên quan sát thấy ảnh hưởng qua lại của cả ba quá trình hình thành khíhậu này

Vì vậy, chế độ của mỗi yếu tố khí hậu là kết quả của sự tác động đồng thời của tất cả ba quá trìnhhình thành khí hậu

Sự phân bố tổng lượng giáng thuỷ trên Trái Đất là kết quả trực tiếp của tuần hoàn ẩm vì sự hìnhthành giáng thuỷ là một trong những khâu của chu trình này Như vậy là sự hình thành giáng thuỷphụ thuộc vào vị trí của nguồn ẩm (trước hết là vị trí của các đại dương) tương ứng với địa phươngnào đó và phụ thuộc vào những khâu khác của hoàn lưu ẩm như sự bốc hơi, dòng chảy, khuếch tánrối của hơi nước ngưng kết Chế độ giáng thuỷ cũng còn phụ thuộc vào điều kiện nhiệt của mặt trảidưới và của khí quyển do các quá trình hình thành nhiệt tạo nên Độ bốc hơi phụ thuộc vào điềukiện nhiệt này Những điều kiện nhiệt xác định sự dẫn tới trạng thái bão hoà và lượng ẩm cực đạicủa không khí trong trạng thái bão hoà và như vậy là xác định cả độ nước của mây; chúng cũng xácđịnh vị trí mực hình thành và băng kết của mây, suy cho cùng là xác định sự hình thành giáng thuỷ

Mặt khác, lượng ẩm và chế độ nhiệt lại chịu ảnh hưởng của tuần hoàn ẩm và nhiệt trong quá trìnhhoàn lưu chung khí quyển Như vậy, hoàn lưu chung khí quyển cũng tham gia vào việc hình thànhchế độ khí hậu chung của giáng thuỷ

Tóm lại, cả tuần hoàn ẩm, tuần hoàn nhiệt và hoàn lưu chung khí quyển đều tham gia vào việc phân

bố giáng thuỷ trên Trái Đất

Chính do mối liên quan qua lại giữa nguyên nhân và kết quả phức tạp đó nênrất khó chọn trình tự thuận lợi nhất khi nghiên cứu các quá trình khí quyển Vớitrình tự bất kỳ ta cũng không thể xét chúng một cách đồng thời mà phải xét thứ

tự Nhưng thường khi giải thích quá trình nào đó phải dẫn ra những quá trìnhkhác mà ở các phần sau mới nói tới.

3.1.2 Những nhân tố địa lý của khí hậu

Những quá trình hình thành khí hậu ở miền vĩ độ thấp, vĩ độ cao, trên lục địa

và biển, ở vùng đồng bằng, ở miền núi xảy ra khác nhau, nghĩa là chúng có đặctính địa lý riêng Chính vì vậy, ngay cả những đặc trưng khí hậu và sự phân bốcủa chúng cũng phụ thuộc vào nhân tố địa lý Khi xét chế độ nhiều năm củabức xạ, nhiệt độ, độ ẩm, gió ở những chương trên, ta thường nói tới tác độngđịa lý đối với biến trình ngày và năm, sự biến thiên không có chu kỳ và sự phân

bố theo thời gian của chúng Để tổng kết, ở đây nêu lên những nhân tố địa lýcủa khí hậu và những hậu quả chính của chúng

Những nhân tố địa lý chính của khí hậu là: vĩ độ địa lý, độ cao trên mực biển, sựphân bố đại dương và lục địa trên Trái Đất, địa hình của bề mặt lục địa, cácdòng biển, lớp phủ thực vật, lớp phủ tuyết và băng Hoạt động của con ngườithông qua việc biến đổi những nhân tố địa lý nào đó đóng vai trò đặc biệt vàtrong giới hạn nào đó nó ảnh hưởng đến quá trình hình thành khí hậu và cũng

do đó ảnh hưởng đến khí hậu

Vĩ độ địa lý

Vĩ độ địa lý là nhân tố địa lý số một và rất quan trọng của khí hậu Bức xạ mặttrời tới giới hạn trên của khí quyển phụ thuộc rất nhiều vào vĩ độ địa lý vì nóquy định độ cao của mặt trời buổi trưa và thời gian chiếu sáng vào thời giannhất định trong năm Bức xạ hấp thụ phân bố phức tạp hơn nhiều do phụ thuộcvào độ mây, albedo của mặt đất và độ trong suốt của không khí Tuy nhiên, sựphân bố bức xạ cũng vẫn có tính địa đới nhất định

Cũng do nguyên nhân đó mà về cơ bản sự phân bố của nhiệt độ không khí cũng

có tính địa đới Thực ra, sự phân bố nhiệt độ không chỉ phụ thuộc vào bức xạhấp thụ mà còn phụ thuộc vào điều kiện hoàn lưu khí quyển Nhưng ngay hoànlưu chung cũng có tính địa đới vì bản thân hoàn lưu chung khí quyển cũng phụthuộc vào tính địa đới của sự phân bố nhiệt độ Nhân đây nhắc lại là nhân tốthuần tuý động học của hoàn lưu chung khí quyển như lực Coriolis, cũng phụthuộc vào vĩ độ địa lý

Tính địa đới trong sự phân bố của nhiệt độ dẫn tới tính địa đới của các yếu tốkhí hậu khác, tính địa đới này không hoàn toàn rõ rệt nhưng cũng là cơ sở của

sự phân bố các yếu tố này trên mặt đất Ảnh hưởng của vĩ độ địa lý đến sựphân bố các yếu tố khí tượng theo chiều cao càng thể hiện rõ khi ảnh hưởngcủa những nhân tố khác của khí hậu có liên quan tới mặt đất ít biểu hiện rõ.Như vậy là khí hậu những tầng cao khí quyển có tính địa đới rõ hơn ở mặt đất

Độ cao trên mực biển

Độ cao trên mực biển cũng là một nhân tố khí hậu Theo chiều cao khí áp giảm,bức xạ mặt trời, bức xạ hữu hiệu tăng, nhiệt độ thường giảm, biên độ biến trìnhngày của nhiệt độ cũng giảm, độ ẩm giảm, còn gió thì biến đổi về tốc độ vàhướng tương đối phức tạp Những sự biến đổi này xảy ra trong khí quyển tự do,nhưng chúng cũng xảy ra ở vùng núi tuy có nhiễu động ít nhiều (do gần mặt

đất) Ở vùng núi lượng mây và lượng giáng thuỷ cũng biến đổi đặc biệt Lượnggiáng thuỷ thông thường ban đầu tăng theo chiều cao địa phương, song từ mựcnào đó sẽ giảm Kết quả là ở vùng núi hình thành đới khí hậu theo chiều cao.

Tóm lại, ở vùng núi những điều kiện khí hậu có thể khác nhau tuỳ thuộc vào độcao của địa phương Sự biến đổi theo chiều cao xảy ra mạnh mẽ hơn theo chiềunằm ngang – theo vĩ độ

Tính địa đới của khí hậu theo chiều cao

Nhận những điều kiện đã trình bày ở mục trên, ta sơ bộ xét tính địa đới thẳngđứng của khí hậu hay tính địa đới của khí hậu theo chiều cao Thực chất củahiện tượng này là ở vùng núi sự biến động theo chiều cao của các yếu tố khítượng gây nên sự biến đổi mạnh mẽ của toàn bộ tập hợp những điều kiện khíhậu Ở vùng núi thường có những đới hay vành đai khí hậu nằm thứ tự tươngứng với sự biến đổi của thực vật (sự thay thế của các đới khí hậu theo vĩ độ),song có điểm khác là sự biến đổi theo chiều nằm ngang xảy ra trên khoảngcách chừng vài nghìn kilômét thì ở vùng núi chỉ cần độ cao chênh lệch khoảngvài kilômet

Khi đó những loại thực vật ở vùng núi thay đổi theo thứ tự sau: Đầu tiên là rừngcây lá to, nhưng ở vùng khí hậu khô rừng cây lá to không phải bắt đầu ngay từchân núi mà ở độ cao nào đó Ở đây nhiệt độ giảm còn giáng thuỷ tăng đếnmức đủ để cho cây gỗ mọc Sau đó là rừng cây lá nhọn, bụi rậm, thực vật vùngnúi, cỏ và bụi rậm có gai Tiếp nữa, ngoài giới hạn băng tuyết là đới băng tuyếtvĩnh cửu

Giới hạn trên của rừng ở vùng có khí hậu lục địa nằm cao hơn vùng có khí hậubiển ẩm ướt Ở miền xích đạo giới hạn đó nằm ở khoảng 3800m Ở những vùngkhô hạn cận nhiệt đới giới hạn này nằm cao hơn 4500m Nhưng từ miền ôn đớiđến miền cực, rừng cây hạ thấp xuống rất nhanh, sự phát triển của rừng bị hạnchế bởi nhiệt độ trung bình tháng 1 (khoảng 10 – 12o) Dễ hiểu là vùng đàinguyên nói chung không có rừng Toàn bộ sự thay đổi của các đới khí hậu theochiều cao ở vùng ngoài vành đai cực biểu hiện ở sự thay thế của đới đài nguyênsang đới băng giá vĩnh cửu

Giới hạn trồng cây ở vùng núi gần trùng với giới hạn của rừng Ở vùng có khíhậu lục địa khô hạn, giới hạn này ở cao hơn vùng có khí hậu biển Ở miền ônđới giới hạn này khoảng 1500m, ở miền nhiệt đới và cận nhiệt đới cây trồngmọc đến độ cao khoảng 4000m, đối với cao nguyên Tây Tạng thậm chí cao hơn4600m

Một điều đáng chú ý là trong sự thay thế của các đới khí hậu, những quy luậtchung của khí hậu đặc trưng cho vĩ độ địa lý của vùng núi nào đó vẫn đúng Ví

dụ như ở cao hơn giới hạn băng tuyết, miền nhiệt đới, biên độ năm của nhiệt độvẫn nhỏ, do đó khí hậu ở đó không hoàn toàn giống với khí hậu ở miền cực

Sự phân bố lục địa và biển

Sự phân bố lục địa và biển là một nhân tố ảnh hưởng lớn đối với khí hậu Do sựphân bố của lục địa và biển nên có sự phân chia khí hậu thành khí hậu biển vàlục địa Khi nghiên cứu sự phân bố nhiệt, lượng giáng thuỷ và các yếu tố khác

trên mặt đất ở các chương trước ta nhận thấy là tính địa đới của các đặc trưngkhí hậu này thường bị nhiễu động hay bị mờ đi do ảnh hưởng của sự phân bốkhông đồng đều của lục địa và biển Ở Nam Bán Cầu, phần lớn diện tích là đạidương còn sự phân bố của lục địa có tính đối xứng hơn so với ở Bắc Bán Cầu,tính địa đới trong sự phân bố của nhiệt độ, khí áp, gió biểu hiện rõ hơn Nhữngtrung tâm hoạt động của khí quyển trên bản đồ trung bình nhiều năm có mốiliên quan rõ rệt với sự phân bố lục địa và biển Đới cao áp cận nhiệt mùa hè bịchia cắt bởi lục địa nóng hơn Ở miền ôn đới trên lục địa khí áp cao và khí ápthấp mùa hè chiếm ưu thế biểu hiện rõ Điều này làm cho hệ thống hoàn lưukhí quyển và như vậy cả điều kiện khí hậu trên Trái Đất trở nên phức tạp hơn.

Bản thân vị trí của địa phương tương ứng với bờ biển cũng ảnh hưởng rất nhiềuđến chế độ nhiệt độ (cũng như đến độ ẩm, độ mây và giáng thuỷ), vì vậy cũngxác định mức độ lục địa của khí hậu Nhưng cũng cần phải nhớ là tính lục địacủa khí hậu không những phụ thuộc vào khoảng cách đối với biển mà còn phụthuộc vào những điều kiện hoàn lưu chung của khí quyển gây nên sự vậnchuyển của những khối khí biển vào sâu trong lục địa (hay khối khí lục địa rabiển) hay ngược lại

Địa hình

Địa hình gây tác động đáng kể đối với khí hậu Điều kiện khí hậu ở vùng núikhông những phụ thuộc nhiều vào độ cao của địa phương so với mực biển màcòn chịu ảnh hưởng của độ cao, hướng của những dãy núi, phương vị của sườnđối với hướng chiếu sáng và hướng gió thịnh hành, chiều rộng của thung lũng

và độ nghiêng của sườn.v.v

Như trên đã nói, những dòng khí có thể bị các dãy núi cản lại, làm lệch hướng

và làm front biến dạng Tốc độ của các dòng khí thường biến đổi ở những khehẻm giữa các dãy núi Ở vùng núi thường xuất hiện những hệ thống hoàn lưuđịa phương, gió núi thung lũng, gió băng

Trên các sườn có phương vị khác nhau thường hình thành những chế độ nhiệtkhác nhau Hình dạng của địa hình còn gây ảnh hưởng cả đối với biến trìnhngày của nhiệt độ Khi cản sự vận chuyển của khối khí nóng và lạnh, núi gâynên sự phân chia rất rõ trong sự phân bố nhiệt độ trên phạm vi lớn

Do những dòng khí vượt qua các dãy núi nên ở trên sườn đón gió lượng mây vàlượng giáng thuỷ tăng Ngược lại, ở trên sườn khuất gió xảy ra những quá trìnhphơn, nhiệt độ tăng, độ ẩm giảm và lượng mây giảm Trên những sườn núi bịđốt nóng, đối lưu phát triển mạnh, do đó quá trình hình thành mây cũng xảy ramạnh mẽ hơn Ở vùng núi thường xuất hiện những nhiễu động sóng trong cácdòng khí và những dạng mây đặc biệt

Rất nhiều hiện tượng như đã kể trên thường thể hiện rõ cả trong chế độ nhiềunăm của khí hậu vùng núi và các vùng lân cận

Dòng biển

Dòng biển tạo nên sự khác biệt rất rõ trong chế độ nhiệt của mặt biển và do đóảnh hưởng đến sự phân bố của nhiệt độ không khí và hoàn lưu khí quyển

Sự ổn định của những dòng biển làm cho ảnh hưởng của chúng đối với khôngkhí trở nên có ý nghĩa khí hậu Bản đồ chuẩn sai nhiệt độ thể hiện rõ ảnh hưởngkhác biệt của dòng biển nóng Gơnstrim đến khí hậu phía đông của Đại TâyDương và Tây Âu Những dòng biển lạnh cũng thể hiện rõ ở trên bản đồ nhiệt

độ không khí thông qua những lưỡi lạnh hướng về phía vĩ độ thấp, những dạngnhiễu động của các đường đẳng nhiệt

Trên những vùng có dòng biển lạnh tần suất của sương mù tăng, điều này thấy

rõ ở Niufaunđơlen, nơi không khí thường chuyển động từ dòng biển nóngGơnstrim sang dòng biển lạnh Labrado Trên vùng biển lạnh thuộc miền tínphong hiện tượng đối lưu không phát triển, lượng mây giảm rõ rệt Đó là mộtnhân tố đảm bảo sự tồn tại của các vùng sa mạc gần bờ

Lớp phủ thực vật và lớp tuyết phủ

Khi nói về nhiệt độ của thổ nhưỡng và không khí ta đã nhắc đến ảnh hưởng củalớp phủ thực vật và lớp tuyết phủ Lớp phủ thực vật tương đối dày làm giảmbiên độ ngày và giá trị trung bình của nhiệt độ thổ nhưỡng Như vậy, lớp phủthực vật cũng làm giảm biên độ của nhiệt độ không khí Rừng gây ảnh hưởngphức tạp đặc biệt và đáng kể hơn đối với khí hậu Rất có thể rừng tăng lượnggiáng thuỷ vì tăng độ gồ ghề của mặt đệm dưới các dòng khí Tuy nhiên ảnhhưởng của lớp phủ thực vật chủ yếu có giá trị về mặt vi khí hậu vì phần lớn ảnhhưởng này chỉ có tác động đối với lớp không khí gần mặt đất và chỉ biến đổitrên phạm vi nhỏ

3.2 Sự tổng hợp các yếu tố khí hậu

Khí hậu là tên gọi chung cho tập hợp các yếu tố khí hậu Do đó, khí hậu của một nơi khôngnhững chỉ do một loại yếu tố khí hậu xác định mà còn do tổng hợp các loại yếu tố khí hậu xác định.Tất cả những hiện tượng tự nhiên trên trái đất chịu ảnh hưởng của khí hậu, thực tế không phải làảnh hưởng của một yếu tố cá biệt nào mà là sự chi phối của tổng hợp toàn bộ các yếu tố khí hậu.Thêm vào đó, hiện tượng tổng hợp của khí hậu còn có biến đổi, do đó chỉ dựa vào một yếu tố khíhậu rất quan trọng, nhưng ngoài nó ra còn rất nhiều yếu tố khí hậu quan trọng khác, chẳng hạn tuycùng một lượng giáng thủy nhưng ảnh hưởng đối với thực vật ở vùng nhiệt độ cao và vùng nhiệt độthấp không giống nhau Khi nhiệt độ cao thì lượng bốc hơi cũng cao làm cho lượng giáng thủy hữuhiệu bị giảm nhỏ đi, còn ngược lại thì lượng giáng thủy hữu hiệu tăng lên Còn như nhiệt độ khôngkhí tuy thấp, nhưng nếu tốc độ gió không lớn thì thực vật cũng sinh trưởng tốt được Như vậy, nếuchỉ dùng yếu tố nhiệt độ không khí thì không thể thuyết minh được đầy đủ tình hình sinh trưởng củathực vật

Vì vậy, sự tổng hợp khí hậu là khoa học tổng hợp các yếu tố khí hậu để nghiên cứu hoặc sosánh các loại khí hậu khác nhau Để biểu thị hiện tượng tổng hợp khí hậu, nếu đưa lần lượt tất cảcác yếu tố khí hậu ra tất nhiên là cũng có thể được, nhưng nếu biểu thị tất cả các yếu tố khí hậu mộtcách khái quát và đơn giản thì tiện lợi, đồng thời cũng rất có tác dụng trong việc thuyết minh cácloại hiện tượng, đặc biệt là khí hậu tổng hợp có thể thuyết minh rõ được nhiều hiện tượng trong tựnhiên như trong thực vật học, thổ nhưỡng học Từ những ý tưởng đó, các nhà khí hậu học sử dụngcác yếu tố khí hậu đặc biệt quan trọng (như nhiệt độ, lượng mưa, độ lệch bão hòa ) qui nạp thànhmột chỉ số đơn giản để tiện thuyết minh những đặc trưng khí hậu của một địa phương nào đó Vì khíhậu có quan hệ với nhiều nhân tố, cho nên muốn qui nạp thành một chỉ số đơn giản, tất nhiên có rấtnhiều khó khăn Nhưng nếu dùng chỉ số đơn giản như vậy để thuyết minh một mặt nào đó của đặctrưng khí hậu (như hiện tượng khô ẩm, nóng lạnh v.v của khí hậu) thì vẫn còn có thể được

Sau đây xin nêu ra một số các phương pháp tổng hợp khí hậu của các học giả như sau:

3.2.1 Chỉ số khô hạn (hoặc chỉ số ẩm ướt)

Đối với khí tượng nông nghiệp hoặc tính toán cải tạo đất thì việc đánh giá về mặt số lượngrất có ý nghĩa vì mức ẩm ướt là số lượng căn cứ để tiến hành công việc tưới nước và trồng rừng đểbảo vệ đồng ruộng theo qui mô lớn Độ ẩm ướt được xác định bằng tỉ số giữa lượng nước thu vào

và lượng nước chi ra trên mặt đất Trong hoàn cảnh tự nhiên, giáng thủy đại biểu cho lượng nướcthu vào, còn bốc hơi và dòng chảy đại biểu cho lượng nước chi ra

Xuất phát từ khái niệm trên đây một số học giả khí hậu đưa ra chỉ số khô hạn (hoặc chỉ số

ẩm ướt), bằng các hình thức khác nhau

1 Tỉ số giữa giáng thủy và bốc hơi

R D E



Trong đó: R là tổng lượng mưa trung bình hằng năm

E là tổng lượng bốc hơi trung bình hằng nămNếu nơi nào đó không quan sát được lượng bốc hơi thì có thể dùng công thức kinh nghiệmcủa Ivanốp để tính

độ cao 2 m không thể đặc trưng cho tình hình thực tế của bốc hơi Nhiệt độ ở độ cao 2 m có thểchênh lệch rất nhiều với nhiệt độ của mặt thổ nhưỡng (trong khí hậu ẩm ướt mức chênh lệch nàynhỏ, còn trong khí hậu khô ráo thì mức chênh lệch này lớn), cho nên theo tính toán như trên thìkhông thỏa đáng

2 Tỷ số giữa lượng mưa và nhiệt độ trung bình năm (gọi là chỉ số lượng mưa R)

r R t



Trong đó: r là lượng giáng thủy năm

t là nhiệt độ không khí trung bình nămNhưng nếu t rất thấp hoặc dưới 0oC thì R sẽ mất ý nghĩa của nó, cho nên người ta sửa đổilại như sau: R r

t 10





Trong đó r là lượng mưa năm và t là nhiệt độ không khí trung bình năm Chỉ số này có ýnghĩa rất lớn đối với địa lí tự nhiên.

Bảng 3.1 Chỉ số lượng mưa ở các địa hình khác nhau

< 5 Sa mạc thuần túy, nói chung là những khu vực không có dòng chảy

5 – 10 Những lưu vực ở nội địa, không có sông chảy ra biển, sông bị giới hạn bởi các

phạm vi vùng lòng chảo kín của lục địa

10 – 20 Sa mạc lớn muốn canh tác nông nghiệp phải có hệ thống dẫn nước vào ruộng

Trong đó: r là lượng giáng thủy năm

d = E – e là độ lệch bão hòa trung bình năm

6 Chỉ số khô ráo A

a) Tất cả những chỉ số trên đây đều không xét đến nhân tố vĩ độ, cho nên có học giả chorằng chỉ số khô ráo phải xét đến ảnh hưởng của vĩ độ và đã đưa ra công thức

max min max min

rmax là lượng giáng thủy năm lớn nhất trong 50 năm

rmin là lượng giáng thủy năm nhỏ nhất trong 50 năm

rm là lượng giáng thủy trung bình trong 50 năm

 là vĩ độ địa líNếu A < 20%: Khí hậu ôn hòa

A = 20 – 40%: Khí hậu thảo nguyên

A > 40%: Khí hậu sa mạc

b) Có học giả coi nhiệt độ của mặt hoạt động có quan hệ mật thiết với trị số cân bằng bức xạ

và do đó trị số bốc hơi có quan hệ với cân bằng bức xạ và đã đưa ra tỷ số A B

L r

 làm chỉ số khôráo Trong đó: B là trị số cân bằng bức xạ trung bình của mặt đất, r là lượng mưa trung bình năm và

L là tiềm nhiệt bốc hơi

Khi A < 0,35: Tương ứng với khí hậu đài nguyên

A = 0,35  1,1: Tương ứng với khí hậu rừng

A = 1,1  2,3: Tương ứng với khí hậu thảo nguyên

A = 2,3  3,4: Tương ứng với khí hậu bán sa mạc

A > 3,4: Tương ứng với khí hậu sa mạc

3.2.2 Công thức thực nghiệm

Căn cứ vào các số liệu quan trắc thực tế của các yếu tố khí hậu, các chuyên gia khí hậu thiếtlập các quan hệ giữa chúng với nhau bằng những công thức toán học và người ta gọi những côngthức đó là công thức thực nghiệm

Ví du: Gọi t là nhiệt độ trung bình năm (oC) và r (cm) là lượng giáng thủy năm thì ranh giớigiữa các khu vực có khí hậu ẩm ướt và các khu vực có khí hậu khô ráo do các công thức sau đây quiđịnh

Nếu quanh năm mưa nhiều thì r = 2 (t + 7)

Nếu mùa Hè mưa nhiều thì r = 2 (t + 14)

Nếu mùa Đông mưa nhiều r = 2t

3.2.3 Công thức khí hậu

Vì khí hậu là kết quả của sự tập hợp các yếu tố khí hậu cho nên các nhà khí hậu muốn dùng

ký hiệu hoặc một nhóm chữ số để biểu thị khí hậu Ví dụ người ta có thể dùng chữ cái để ký hiệuđặc tính của các yếu tố khí hậu, sau đó kết hợp các chữ cái thành công thức dùng để biểu thị khí hậucác nơi, đồng thời có thể dùng công thức đó để gọi tên các khu vực khí hậu Và công thức này cóthể so sánh tình hình khí hậu các nơi mot cách đơn giản và chính xác, rõ ràng

Cũng có học giả đề ra biểu thức khí hậu dùng để liên hệ các số liệu khí hậu Dạng của biểuthức khí hậu như sau:

i Nhiệt độ không khí trung bình năm, nhiệt độ không khí trung bình tháng nóng nhất, nhiệt độkhông khí trung bình tháng lạnh nhất, nhiệt độ không khí tối thấp trung bình tháng lạnh nhất,nhiệt độ không khí tối cao trung bình tháng nóng nhất, nhiệt độ không khí tối cao tuyệt đối,nhiệt độ không khí tối thấp tuyệt đối

ii Độ ẩm tuyệt đối trung bình năm, độ ẩm tuyệt đối trung bình tháng lớn nhất, độ ẩm tuyệt đốitrung bình tháng nhỏ nhất, độ ẩm tương đối trung bình năm, độ ẩm tương đối trung bình thánglớn nhất, độ ẩm tương đối trung bình tháng nhỏ nhất

iii Lượng mây trung bình năm, lượng mây trung bình tháng lớn nhất, lượng mây trung bình thángnhỏ nhất.

iv Lượng mưa năm, lượng mưa tháng lớn nhất, lượng mưa tháng nhỏ nhất, số ngày mưa trongmột năm, số ngày mưa của tháng có mưa nhiều nhất, số ngày mưa của tháng có mưa ít nhất

3.2.4 Bản đồ khí hậu

Nhiệt độ không khí là yếu tố khí hậu quan trọng nhất đối với sinh hoạt của con người, nhưngbất luận trong trường hợp nào chúng ta không phải chỉ chịu ảnh hưởng đơn độc của nhiệt độ khôngkhí mà còn chịu tác động tổng hợp của các yếu tố khí hậu khác nữa Tuy nhiệt độ không khí quantrọng nhưng vẫn phải kết hợp với các yếu tố khác mới mang tính đại diện được tình hình khí hậu.Kết quả của sự kết hợp giữa nhiệt độ không khí và độ ẩm phản ảnh ở sự biến đổi khí hậu rõ rệt Ví

dụ như ở những khu vực thấp của nhiệt đới không những có nhiệt độ cao mà độ ẩm cũng cao nênngười ta cảm thấy nóng bức khó chịu Kết quả sự tổng hợp giữa nhiệt độ không khí và độ ẩm Căn

cứ vào các bản đồ khí hậu lập ra bằng cách dựa vào số liệu quan trắc các nơi có thể biết một cáchkhái quát đặc tính khí hậu các vùng Ví dụ như căn cứ vào bản đồ tổng hợp giữa nhiệt độ và độ ẩmchúng ta có thể chia thành các trường hợp sau đây:

– Khu vực có nhiệt độ cao và độ ẩm lớn gọi là vùng có khí hậu nóng ẩm

– Khu vực có nhiệt độ thấp và độ ẩm nhỏ gọi là vùng có khí hậu rét lạnh

– Khu vực có nhiệt độ cao và độ ẩm nhỏ gọi là vùng có khí hậu nóng khô

– Khu vực có nhiệt độ thấp và độ ẩm lớn gọi là vùng có khí hậu ẩm lạnh

3.3 Các phương pháp phân loại và phân vùng khí hậu

3.3.1 Phương pháp phân loại khí hậu

Khí hậu là kết quả của sự tác động chung của nhiều nhân tố khác nhau với khí quyển, màbản thân khí quyển cũng thường xuyên biến đổi Do đó mỗi nơi trên trái đất đều có khí hậu khácnhau và rất ít khi ở hai nơi khí hậu giống nhau Để tiện cho việc nghiên cứu, thống kê và ghi nhớ vềkhí hậu người ta phân chia thành các loại khí hậu và cách phân chia đó gọi là phương pháp phânloại khí hậu Nói một cách khác, phân loại khí hậu là phân chia các loại hình khí hậu mà căn cứ vào

đó để xác định các điểm giống nhau và khác nhau của tình hình khí hậu ở các nơi

Nhiều học giả đã căn cứ vào các quan điểm khác nhau và lập ra các phương pháp phân loạikhí hậu khác nhau Tuy nhiên vấn đề phân loại khí hậu là rất phức tạp cho nên không có phươngpháp phân loại khí hậu nào được hoàn thiện cả

Có rất nhiều phương pháp phân loại khí hậu đã được đưa ra nhưng có thể qui nạp thành 3 tổphương pháp sau đây:

3.3.1.1 Phương pháp phân loại thực nghiệm

Phương pháp phân loại thực nghiệm là căn cứ vào hiện tượng tự nhiên phản ảnh sâu sắc nhấtảnh hưởng của khí hậu để phân chia loại hình khí hậu Về việc lựa chọn hiện tượng tự nhiên có họcgiả đã dùng hiện tượng sinh lý, sinh thái thực vật, có học giả lại dùng hiện tượng thủy văn cho nênphương pháp phân loại thực nghiệm có thể bao gồm phương pháp phân loại khí hậu thực vật vàphương pháp phân loại khí hậu thủy văn Ngoài ra, các học giả dùng phương pháp thống kê đểchỉnh lý các số liệu thực nghiệm cho nên phương pháp phân loại thực nghiệm còn có tên gọi làphương pháp phân loại khí hậu thống kê thực nghiệm

 Phương pháp phân loại khí hậu thực vật: Vì thực vật tự di động được cho nên chỉ có thể

về mặt sinh thái của nó tìm cách thích ứng với các loại khí hậu khác nhau Và như vậy cáchình khí hậu khác nhau có thể tạo thành các loại thực vật đặc trưng khác nhau Tất cả các

ảnh hưởng của khí hậu đối với thực vật đều có thể có phản ứng rõ rệt ở sinh thái của thựcvật, nghĩa là các hình khí hậu khác nhau đều có đặc trưng thực vật khác nhau, như thế tấtnhiên có thể ứng dụng hiện tượng sinh thái thực vật làm căn cứ cho tiêu chuẩn phân loạikhí hậu.

 Phương pháp phân loại khí hậu theo thủy văn: Các học giả cho rằng sông ngòi và các hiện

tượng thủy văn khác có thể chịu sự chi phối rõ rệt của khí hậu Ví dụ như sông dài và lưulượng lớn phải là vùng có nhiều mưa, và vào mùa Hè do mưa nhiều nên hay có lũ xảy ra,hoặc vùng không có sông ngòi là vì lượng giáng thủy ít

 Phương pháp phân loại khí hậu theo thống kê thực nghiệm: Có học giả dùng chỉ số khô

hạn (hoặc chỉ số ẩm ướt) để phân chia khí hậu thành khí hậu ẩm ướt, khí hậu ẩm ướt đầy

đủ, khí hậu ẩm ướt trung bình, khí hậu hơi ẩm, khí hậu thiếu ẩm ướt và khí hậu khô ráohoặc sa mạc

3.3.1.2 Phương pháp phân loại theo nguyên nhân hình thành

Phương pháp phân loại theo nguyên nhân hình thành là phương pháp phân loại căn cứ vàocác nhân tố khống chế khí hậu như vĩ độ, địa mạo, vị trí v.v để phân chia khí hậu Có học giả căn

cứ vào loại hình địa lí của khí đoàn và còn chú ý đến tác dụng của độ cao, địa hình đối với sự biếnđổi của khí hậu Các hình khí hậu chủ yếu là do tác dụng của bức xạ và quá trình biến đổi có quiluật như độ cao có thể làm giảm nhiệt độ không khí và độ ẩm tuyệt đối cho nên các bộ phận cấuthành cân bằng bức xạ và tình hình nhiệt lực của mặt đất đều biến đổi theo độ cao, mặt khác độ cao

có thể làm thay đổi lượng mây và lượng giáng thủy, đồng thời sự thay đổi này cũng khác nhau theo

vị trí của dốc núi

3.3.1.3 Phương pháp phân loại theo lí luận

Phần lớn các phương pháp phân loại khí hậu nói chung đều gián tiếp hay trực tiếp dùng nhiệt

độ và giáng thủy để phân loại Nhưng chỉ căn cứ vào nhiệt độ và giáng thủy để phân loại khí hậu thìkhu vực khí hậu không thể hoàn toàn phù hợp với khu vực tự nhiên

Phương pháp tốt nhất để phân loại khí hậu là xuất phát từ cân bằng lượng nước và cân bằngnhiệt lượng Nhưng khó khăn lớn nhất của phương pháp này là bị thiếu tài liệu quan trắc bốc hơi, do

đó có nhiều học giả căn cứ vào nhiệt độ và độ ẩm không khí, giáng thủy và tốc độ gió để biểu thịgián tiếp lượng bốc hơi, sau đó lại căn cứ vào cân bằng lượng nước để tính chỉ số khô ráo (hoặc chỉ

số ẩm ướt) để phân loại khí hậu Vì lượng bốc hơi của chỉ số này đều căn cứ vào công thức thựcnghiệm, cho nên các phương pháp phân loại này vẫn còn nhiều khuyết điểm

Do đó, có học giả cho rằng nguyên nhân cơ bản của vấn đề này là không xuất phát từ cânbằng bức xạ để tính lượng bốc hơi, và cho rằng nếu ở một nơi nào đó có nguồn nước vô tận thì bốchơi lý thuyết ở nơi đó tốt nhất là tính trực tiếp từ cân bằng bức xạ mặt trời và dùng chỉ số của cânbằng bức xạ năm B với nhiệt cần cho bốc hơi L và lượng giáng thủy năm r để tính chỉ số khô ráo vàchỉ số này có tính chất quyết định đối với các bộ phận cấu thành cân bằng nhiệt lượng và cân bằnglượng nước, do đó sự phân chia khí hậu theo lý luận trên đây rất phù hợp với khu vực địa lí tựnhiên

Hiện nay có nhiều phương pháp phân loại khí hậu cho toàn Trái đất cũng như cho từng khuvực Khi phân loại khí hậu, các tác giả đã xuất phát từ các chỉ tiêu khác nhau Ở đây chỉ trình bàyhai phương pháp phân loại và phân vùng cho trái đất có giá trị khoa học và thực tiễn lớn

Phương pháp phân loại khí hậu của Côpen

Phương pháp phân loại khí hậu Trái đất do Côpen đề xướng từ lâu đặc biệt được phổ biến và

đã được hoàn chỉnh lại nhiều lần

Côpen phân loại khí hậu theo chế độ nhiệt và mức độ tưới ẩm Ông phân chia mặt Trái đất rathành 6 đới khí hậu (không kể hai vùng cực)

Đới khí hậu nhiệt đới ẩm biểu thị bằng chữ A và nằm ở hai phía xích đạo có đặc điểm làkhông có mùa đông Nhiệt độ trung bình tháng lạnh nhất lớn hơn 180C còn tổng lượng giáng thuỷnăm bằng hay lớn hơn 750mm Đới này được phân biệt thành các loại khí hậu: rừng mưa nhiệt đới,nhiệt đới gió mùa, nhiệt đới ẩm và ít mưa

Về hai phía của đới nhiệt đới là hai đới khí hậu khô (B) bao quanh Trái đất Trong các đớinày mưa ít, còn bốc hơi khả năng rất lớn do nhiệt độ cao Đới này được phân thành hai loại khí hậu:

sa mạc (BS) và thảo nguyên bán khô hạn (BW) Giới hạn giữa chúng là tổng lượng giáng thuỷ

Hình 3.1 Phân bố các khu vực khí hậu (Côpen)

Kế cận các đới khí hậu khô là hai đới có khí hậu ôn hoà (C), không có lớp tuyết phủ thườngxuyên Kể từ phía xích đạo, mỗi đới được giới hạn bằng đường đẳng nhiệt 30C của tháng lạnh nhất.Nhóm khí hậu C phân ra 3 loại: Cw - khí hậu ôn hoà với mùa đông khô, Cs - khí hậu ôn hoà vớimùa hè khô và Cf - khí hậu ôn hoà với sự tưới ẩm điều hoà, cận nhiệt ẩm Cfa

Tiếp nữa, trên các lục địa bán cầu Bắc có đới khí hậu ẩm với mùa đông rất lạnh D với lớp