Tài liệu giảng dạy khí tượng thủy văn nông nghiệp

NỘI DUNG MÔN HỌC KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN Giới thiệu khái quát môn học Phần I: KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP Chương 1 - THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN Thành phần không khí trong khí quyển trái đất

2 7

NỘI DUNG MÔN HỌC KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN Giới thiệu khái quát môn học

Phần I: KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP

Chương 1 - THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN

Thành phần không khí trong khí quyển trái đất

Cấu trúc theo chiều thẳng đứng của khí quyển

Chương 2 - NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI

Mặt trời và bức xạ mặt trời

Cường độ bức xạ mặt trời

Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời đối với sinh vật

Sử dụng năng lượng bức xạ mặt trời trong nông nghiệp

Sự thay đổi của áp suất khí quyển theo chiều cao

Sự phân bố áp suất khí quyển trên mặt đất Gió

Nguyên nhân Đặc trưng của gió Diễn biến gió theo thời gian Các loại gió

Gió và ứng dụng của gió Dông

Dự báo thời tiết

Các hiện tượng thời tiết đặc biệt

Chương 7 - KHÍ HẬU VIỆT NAM

Cơ chế hình thành khí hậu Việt Nam

Đặc trưng cơ bản của khí hậu Việt Nam

Bảo vệ và sử dụng hợp lý tài nguyên khí hậu

Phần II: THUỶ VĂN ỨNG DỤNG

Khái quát về thuỷ văn

Chương 8 - SÔNG NGÒI

Sông

Sự hình thành dòng chảy trên sông

Thuỷ triều

Mạng lưới sông ngòi

Chương 9 - PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN THUỶ VĂN

Mô hình trong tính toán thuỷ văn

Đo đặc thuỷ văn

Giới thiệu môn học KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN

Khí tượng nông là môn khoa học nghiên cứu ảnh hưởng của điều khiện khí tượng, khí hậu và thủy văn đối với sản xuất nông – lâm – ngư nghiệp Nghiên cứu các biện pháp khai thác và bảo

vệ nguồn tài nguyên khí hậu phục vụ sản xuất và đời sống

Từ thuở xa xưa, để tồn tại con người phải đối mặt với thiên nhiên vô cùng khắc nghiệt, đặc biệt

là thời tiết và khí hậu Con người dần dần đã tích luỹ được nhiều kinh nghiệm để thích ứng với quy luật tự nhiên như dự đoán thời tiết, tổ chức mùa vụ thích hợp, bảo vệ mùa màng Nhiều câu tục ngữ, ca dao về thời tiết, khí hậu… là những mầm móng đầu tiên của công cuộc nghiên cứu khí hậu học Tuy những kinh nghiệm như vậy còn rất cổ sơ và có thể còn nhiều sai lầm do ảnh hưởng của tôn giáo, văn hoá…

Ngành khí tượng nông nghiệp thế giới chính thức thành lập vào năm 1921, đặt trụ sở tại Rome (Italia) Tổ chức Khí tượng Nông nghiệp thế giới được đặt trong FAO (Tổ chức Nông Lương thế giới – Food and Agricultural Organization) dưới sự hợp tác về chuyên môn của WMO (Tổ chức Khí tượng thế giới - World Meteorological Organization)

Những kết quả nghiên ứng dụng khí tượng nông nghiệp đã giúp cho nhiều quốc gia tự giải quyết

có hiệu quả nhu cầu lương thực, thực phẩm của mình Những kết quả nghiên cứu này đã góp phần xây dựng và làm phong phú kho tàng lý luận của ngành Khí tượng Nông nghiệp thế giới Ngành Khí tượng Nông nghiệp ở khu vực Đông Nam Á, với sự giúp đỡ của FAO, WMO đã có những đóng góp quan trọng vào việc tăng năng suất cây trồng, giữ vững mức an toàn lương thực, thực phẩm cho vùng Đáng chú ý là kết quả nghiên cứu phát triển hệ thống canh tác lúa ở các địa bàn thiếu nước và đủ nước của Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Philipine … và những giải pháp

về thời vụ và sử dụng cây trồng chịu hạn…

Ngày nay một số vấn đề lớn đặt ra là khí hậu trái đất đang có những biến đổi không thuận lợi đối với sản xuất nông nghiệp và đời sống như việc dâng mực nước biển, tăng nhiệt độ không khí, giảm sút nguồn nước ngọt… Hơn nữa, trước sức ép của gia tăng dân số, nạn đói đang đe hoạ trên phạm vi toàn cầu Con người phải làm gì để đối phó với các biến đổi khí hậu, giữ vững cân bằng sinh thái?

Ở Việt Nam từ xa xưa người nông dân đã có nhiều kinh nghiệm về thời tiết và sản xuất nông nghiệp phục vụ cho nghề trồng trọt, nghề chài lưới và nghề làm muối Việc khảo sát khí hậu ở Việt Nam đã được tiến hành trên một trăm năm nay bằng các máy đo đạc định lượng Phần lớn các trạm khí tượng đã có dãy số liệu trên 60 năm

Ở Việt Nam, cơ quan quản lý việc đo đạc, phân tích và nghiên cứu khí tượng thuỷ văn của chúng

ta là Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn (Department of Meteorology and Hydrology)

Trước đây, mạng lưới Khí tượng Thuỷ văn của Việt Nam rất mỏng và phân tán Hiện nay, các trạm đo đạc Khí tượng - Thuỷ văn ở các tỉnh và các trạm khu vực đều có các phương tiện, máy móc ngày càng hiện đại phục vụ cho sản xuất, và đời sống, góp phần hạn chế thiệt hại do thiên tai gây ra

Nước ta có 9 vùng khí tượng - thuỷ văn, có nhiệm vụ theo dõi, đo đạc, phân tích dữ liệu và dự báo diễn biến khí hậu, thời tiết, mực nước… Mỗi vùng có một đài Khí tượng Thuỷ văn:

1 Đài Khí tượng vùng Tây Bắc, đặt tại thị xã Sơn La

2 Đài Khí tượng vùng Việt Bắc, đặt tại thành phố Việt Trì

3 Đài khí tượng vùng Đông Bắc, đặt tại thành phố Hải Phòng

4 Đài Khí tượng vùng Trung du và Đồng bằng Bắc bộ, đặt tại Hà Nội

5 Đài Khí tượng vùng Bắc Trung bộ, đặt tại thành phố Vinh

6 Đài khí tượng vùng Trung Trung bộ, dặt tại Đà Nẵng

7 Đài Khí tượng vùng Nam Trung bộ đặt tại Nha Trang

8 Đài khí tượng vùng Tây Nguyên đặt tại Pleyku

9 Đài Khí tượng vùng Nam bộ, đặt tại Thành phố Hồ Chí Minh

Chương I - THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN TRÁI ĐẤT

Khí quyển là nơi chứa không khí bao bọc bên ngoài vỏ trái đất Lớp khí quyển gần mặt đất có vai trò hết sức lớn lao đối với sự sống trên trái đất Nếu không có sự bảo vệ của khối khí này, các sinh vật trên trái đất rất khó để tồn tại, nó giúp cho các sinh vật tránh được sự thiêu đốt của của tia nắng mặt trời và tránh được cái giá lạnh của đêm tối và băng tuyết Khí quyển cũng là môi trường quan trọng cho sản xuất nông nghiệp

Chính nhờ lực hấp dẫn của trái đất mà các chất khí trong khí quyển khó mà thoát ra ngoài vũ trụ

I Thành phần không khí trong khí quyển trái đất

a Thành phần không khí của lớp khí quyển gần mặt đất

Trong một đơn vị thể tích của không khí khô và sạch có chứa 78,08% nitơ (N2), 20,95% oxy (O2), 0,93% argon (Ar), 0,03% cacbonic Các chất khí nêon, heli, cripton, hydro, xenon và ozôn chỉ chiếm khoảng 0,01%

Thể tích Trọng lượng Nitơ

75,52 23,15 1,28 0,05

0,9672 1,1055 1,3775 1,5291

b Vai trò của các chất khí trong khí quyển

Nitơ (N 2 ): là chất khí chiếm tỷ lệ lớn nhất, là bộ xương của khí quyển trái đất Nitơ là nguyên tố

dinh dưỡng cho mọi cơ thể sống, nó tham gia cấu tạo nên nhiều bộ phận quan trọng trong cơ thể động vật và thực vật

Trong sản phẩm cây trồng hàm lượng Nitơ tổng số không cao, song nó giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình sinh trưởng, phát triển, hình thành năng suất và phẩm chất của của cây trồng Về số lượng, Nitơ chỉ chiếm vị trí thứ tư trong cơ thể thực vật sau các chất Cacbon, Hydro

và Oxy Ba chất này tạo nên 95% trọng lượng cơ thể thực vật, còn Nitơ chỉ chiếm từ 1 đến 3% Nhưng thiếu Nitơ cây không thể sống được

Ở cây họ đậu có tác dụng cố định đạm từ khí trời nhờ các vi khuẩn sống cộng sinh ở rễ tạo thành những hợp chất chứa đạm, bổ sung nguồn dinh dưỡng cho đất

Nguồn đạm được cung cấp thường xuyên cho đất là những hợp chất Nitơ tan trong nước mưa, sương mù, sương muối… Hợp chất này được hình thành chủ yếu do quá trình phóng điện trong khí quyển

Đối với những vùng đất sản xuất nông nghiệp, ngoài những nguồn đạm tự nhiên kể trên nông dân còn bón phân vô cơ và hữu cơ cho đất… Những xác chết động thực vật, các sản phẩm phụ của nền nông nghiệp cũng là nguồn bổ sung một lượng đạm đáng kể cho đất

Quá trình chuyển đổi Nitơ trên mặt đất là hiện tượng tự nhiên đã tạo nên vòng tuần hoàn Nitơ trong khí quyển, giữ trạng thái cân bằng Nitơ giữa đất và khí quyển Điều đó giải thích được sự tồn tại của cây xanh trên mặt trái đất không có tác động của con người

Ôxy (O 2 ) chiếm gần 21% thể tích khí quyển, là chất có khả năng hấp thụ chọn lọc một số tia bức

xạ mặt trời góp phần vào việc điều tiết chế độ nhiệt khí quyển

Oxy là chất cần cho quá trình hô hấp của mọi cơ thể sống, quá trình ôxy hoá các chất do cơ thể đồng hóa được, giải phóng năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động của cơ thể

Oxy cần thiết cho sự phân giải các chất hữu cơ, chất thải, và các tàn dư sinh vật làm sạch môi trường

Oxy còn cần thiết cho sự đốt cháy các loại nhiên liệu giải phóng nhiệt lượng cung cấp cho các hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải và các ngành kinh tế khác

Nguồn cung cấp ôxy cho khí quyển chủ yếu là do quang hợp của cây xanh

Ôzon (O3) là dạng thụ hình của ôxy, ôzon được hình thành dưới tác dụng của các tia sóng ngắn

của bức xạ mặt trời Các tia bức xạ này có năng lượng lớn làm phân ly các phân tử ôxy thành nguyên tử Các nguyên tử ôxy lên kết lại thành ôzôn Lượng ôzôn trong khí quyển không nhiều,

và có mặt ở tầng khí quyển cao từ 10 - 50 km, tập trung chủ yếu ở tầng từ 15 - 35 km

Ozôn có vai trò đặc biệt trong việc điều tiết chế độ bức xạ mặt trời khi chiếu tới mặt đất, nhờ có tầng ôzôn mà phần lớn các tia sóng ngắn của bức xạ mặt trời được hấp thụ, có tác dụng bảo vệ cho trái đất khỏi bị nhiễm phóng xạ Ở giới hạn ngoài của khí quyển, bộ phận tia sóng ngắn của bức xạ mặt trời chiếm 7% tổng năng lượng bức xạ, khi qua tầng Ozôn chỉ còn lại 1%

Trong nhiều thập kỷ nay, do sự hoạt động thiếu ý thức của con người đã và đang làm tổn đến tầng ôzon của khí quyển Một trong những nguyên nhân quan trọng là sự hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải, khai thác dầu khí và khí đốt đã thải vào khí quyển hàng loạt các chất khí độc vừa gây ô nhiễrn vừa gây những tác dụng hóa học làm tiêu hao tầng Ôzôn

Cacbonic (CO2)

Ở điều kiện trung bình khí CO2, chỉ chiếm 0,03% thể tích khí quyển, nó là nguồn dinh dưỡng quan trọng của cây xanh Là yếu tố tạo thành năng suất cây trồng Sự hoạt động của núi lửa, quá trình cháy và hô hấp của các sinh vật, thối rữa và phân huỷ các chất hữu cơ là nguồn tạo ra khí

Hơi nước là một trong những mắc xích của vòng tuần hoàn nước trong thiên nhiên Ở một điều

kiện nào đó hơi nước ngưng kết thành sương, sương muối ở mặt đất, sương mù ở tầng khí quyển thấp và mây ở tầng khí quyển trên cao gây ra mưa, góp phần vào việc tạo nên các hiện tượng thời tiết khác nhau

Lượng hơi nước tạo nên độ ẩm không khí Hơi nước có vai trò quan trọng trong việc điều tiết nhiệt cho khí quyển bởi khả năng hấp thu các tia sóng dài của bức xạ mặt trời và bức xạ mặt đất, bởi khả năng chuyển từ thể hơi sang thể lỏng và ngược lại đã góp phần làm cho khí quyển nóng lên và lạnh đi

Hơi nước giảm nhanh khi lên các tầng cao của khí quyển, sẽ không còn tìm thấy hơi nước ở độ cao 10 – 15km

Hơi nước giữ vai trò quan trọng trong nhiều hiện tượng và quá trình vật lý xảy ra trong khí quyển: sự hấp thu, khúc xạ, khuyếch tán các tia bức xạ mặt trời tạo nên các hiện tượng quầng tán

của mặt trăng, mặt trời, hiện tượng cầu vòng, ráng, và các hiện tượng quang học khác

Hơi nước còn có vai trò đặc biệt trong sản xuất và đời sống

Bụi khói là những phần tử vật chất có kích thước nhỏ bé bay lơ lửng trong khí quyển Thành

phần của bụi khói biến động theo thời gian và theo không gian

Bụi khói có trong khí quyển là do các quá trình phong hoá đất đá, quá trình cháy của các thiên thể ở lớp khí quyển trên cao, số lượng lớn bụi khói được đưa vào khí quyển do cháy rừng, hoạt động của núi lửa, sự đốt cháy nhiên liệu trong công nghiệp, giao thông vận tải, sự hoạt động của con người và các động vật trên mặt đất

Bụi khói là những hạt nhân ngưng kết hơi nước, đặc biệt các hạt bụi có chứa những chất dễ hút

ẩm và dễ tan trong nước Khi hút các phân tử hơi nước, các hạt bụi dễ hoà tan tạo thành những giọt dung dịch nhỏ bé và được gọi là những hạt nhân ngưng kết Ở vào những điều kiện thuận lợi những hạt nhân ngưng kết ấy lớn dần và tạo thành những giọt mưa

Bụi khói có vai trò quan trọng trong việc điều tiết chế độ nhiệt không khí Những phần tử nhỏ bé này có khả năng hấp thu và bức xạ năng lượng

Trong khí quyển chứa nhiều bụi khói sẽ gây bất lợi cho cây trồng Nó ngăn cản phần lớn các tia bức xạ chiếu tới cây trồng làm giảm cường độ quang hợp, những hạt bụi có thể bịch kín các khí khổng của lá cản trở việc thoát hơi nước trên mặt lá, gây ra những ảnh hưởng xấu đến các chức năng sinh lý khác của cây trồng

II Cấu trúc theo chiều thẳng đứng của khí quyển

Dựa trên những đặc trưng vật lý và tính chất hoạt động, khí quyển trái đất được chia thành 5 tầng, mỗi tầng có những đặc trưng vật lý khác nhau

Hình 1: Cấu trúc của khí quyển theo chiều thẳng đứng

Tầng ngoài Tầng nhiệt Tầng giữa Tầng bình lưu Tầng đối lưu

Tầng đối lưu

Là tầng không khí gần mặt đất nhất, độ cao trung bình của nó vào khoảng 11 km, ở hai cực trái đất cao khoảng 8 – 10 km, còn ở vùng xích đạo cao từ 15 – 18 km Tầng này chiếm 80% khối lượng khí quyển và 90% hơi nước, thành phần khí quyển ở tầng này luôn diễn ra sự trao đổi giữa mặt đất, mặt đại dương và khí quyển

Tầng đối lưu là tầng khí quyển hoạt động mạnh nhất Các hiện tượng thời tiết, mưa, nắng, mây, dông, bão… đều xảy ra ở tầng khí quyển này Tầng đối lưu cũng là môi trường sống của tất cả các sinh vật trên trái đất

Đặc điểm quan trọng của tầng đối lưu là nhiệt độ giảm dần theo độ cao Trung bình cứ lên cao 100m thì nhiệt độ giảm xuống 0,60C Nhiệt độ ở giới hạn trên của nó có thể đạt -700C ở vùng xích đạo của trái đất

Ở tầng này thường diễn ra hiện tượng thăng giáng không khí, không khí thường chuyển động lên (thăng) hoặc xuống (giáng) theo chiều thẳng đứng, quá trình chuyển động này tạo ra sự thay đổi

của động năng Động năng của khí quyển phụ thuộc vào áp suất khí quyển, và nó điều khiển trạng thái nhiệt Khi bị nén lại chúng nóng lên, khi giãn nở ra chúng lạnh đi Xuất phát từ nguyên

lý này, khi khối không khí chuyển động đi lên, áp suất khí quyển giảm dần, khối không khí giãn

ra và làm cho nhiệt độ giảm theo Ngược lại, khi khối không khí chuyển động đi xuống, áp suất khí quyển tăng lên, khối không khí bị nén lại làm cho nhiệt độ khối không khí cũng tăng theo Hiện tượng thăng giáng không khí này là nguyên nhân chính làm biến đổi thời tiết trên trái đất và đây cũng là một hiện đặc trưng của tầng đối lưu

- Lớp nghịch nhiệt: ở độ cao từ 30-35km trở lên Ở lớp này nhiệt độ tăng dần theo độ cao, nhiệt

độ trung bình vào khoảng 00

Chương II - NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI

I Mặt trời và bức xạ mặt trời

Mặt trời là một quả cầu lửa khổng lồ với đường kính lên đến 1,39.106

km Mặt trời là một lò phản ứng hạt nhân khổng lồ với nhiệt độ bề mặt lên đến 6.0000C, liên tục phát ra chung quanh một nguồn năng lượng là 5,3 1027

kcal/phút, ở đây khí Hydro (H2) bị phân hủy thành khí Hêli (He)

Trái đất chỉ nhận một phần nhỏ nguồn năng lượng của mặt trời phát ra Quĩ đạo trái đất quanh mặt trời có hình Elip: nơi gần nhất là 147 l06

km (khoảng ngày 2/1), nơi xa nhất là 152.106 km (khoảng ngày 5/6) Thời gian trái đất quay hết 1 vòng quanh mặt trời là 365 ngày và 6 giờ

Năng lượng mặt trời phát ra các phía trong không gian vũ trụ dưới dạng sóng điện từ với vận tốc

300.000 km/s gọi là bức xạ mặt trời Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng chính của mọi quá

trình chuyến hóa năng lượng trên trái đất Ánh sáng chuyển hóa thành nhiệt năng và công năng tạo ra các quá trình vật lý trên bề mặt trái đất, bao gồm:

 Bức xạ mặt trời làm thay đổi thời tiết, khí hậu, sự tuần hoàn của nước, tạo ra gió, ánh sáng

và các hiện tượng thiên nhiên khác

 Bức xạ mặt trời là nguồn tích luỹ năng lượng ở dạng nguyên liệu của công nghiệp dầu mỏ, than đá và một số khoáng sản khác

 Bức xạ mặt trời tạo ra đất trồng: sự chênh lệch nhiệt độ trên vỏ trái đất làm cho đá bị nứt dần, vỡ vụn và dần dần hình thành đất cho thực vật phát triển

 Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng duy nhất được thế giới thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp biến các chất vô cơ (CO2 và nước) thành các chất hữu cơ giúp cho hình thành sự đa dạng sinh học trên trái đất

 Thành phần quang phổ của bức xạ mặt trời:

Bức xạ mặt trời thực chất là sóng điện từ lan truyền trong không gian với tốc độ ánh sáng, bước sóng của nó không như nhau mà tạo ra một dãi quang phổ Người ta có thể nhận biết các thành phần quang phổ bằng một lăng kính phân kỳ Quang phổ bức xạ mặt trời có bước sóng trong khoảng 0,20 μ đến 24,0 μ chia làm 3 vùng rõ rệt:

 Vùng có μ = 0,20 μ – 0,39 μ gọi là các tia tử ngoại

 Vùng có μ = 0,39 μ – 0,76 μ gọi là tia thấy được

 Vùng có μ = 0,76 μ – 24,0 μ gọi là tia hồng ngoại

(μ là micromét = l0 -6 mét; mμ là nanomet = 10 -3 )

Nhóm tia

BXMT

Độ dài sóng (μ)

Năng lượng

Ghi chú Cal/cm2/phút % NL BXMT

0,140 0,008 0,025 0,107

7 0,4 1,2 5,4

0,910 0,350 0,300

and violet)

Năng lượng

Ghi chú Cal/cm2/phút % NL BXMT

0,930 0,640 0,250 0,040

47,0 32,0 13,0 2,0

II.2 Năng lượng bức xạ mặt trời chiếu trên mặt đất

Năng lượng bức xạ mặt trời chiếu xuống mặt đất nằm ngang hay mặt đất dốc được tính toán dựa vào cường độ bức xạ mặt trời (I)

Xét chùm tia sáng chiếu tới mặt đất có năng lượng là Q calo

{CB} là mặt phẳng vuông góc với tia tới có diện tích là E (cm2) Theo định nghĩa cường độ bức

xạ mặt trời, ta có thể suy luận: Q = I.E (a)

{AB} là mặt phẳng nằm ngang có diện tích là F (cm2) Trên mỗi đơn vị diện tích nằm ngang sẽ

nhận được năng lượng là S trong một phút Như vậy, năng lượng của chùm tia sáng Q là: Q = S.F (b)

Từ (a) và (b) ta thấy: I.E = S.F

Suy ra: S = I

F

E

hay S = I.sin(h 0 ); ho là góc tạo bởi chùm tia sáng và mặt phẳng nằm ngang,

h0 còn gọi là “độ cao mặt trời”

Như vậy, ở nước ta trong một năm, cường độ bức xạ mặt trời về mùa hạ là lớn nhất vì độ cao mặt trời lớn nhất Ngược lại, vào mùa Đông thì độ cao mặt trời thấp nên cường độ bức xạ trên mặt đất nằm ngang cũng thấp

II.3 Sự giảm của cường độ mặt trời khi đi qua bầu khí quyển

Cường độ bức xạ mặt trời ở giới hạn ngoài của khí quyển rất lớn Khi đi vào khí quyển, năng lượng bức xạ bị yếu đi, do các nguyên nhân sau:

 Các thành phần của khí quyển như O2, CO2, O3, hơi nước, bụi … có tác dụng hấp thụ một phần bức xạ của mặt trời, tạo ra nhiệt năng và gây ra các phản ứng ion hoá Sự suy yếu của bức xạ mặt trời do hấp thụ chiếm tới 14% năng lượng bức xạ

 Các tia bức xạ mặt trời khi đi vào khí quyển bị khuyếch tán theo các hướng khác nhau, một phần bị đổi hướng quay trở lại vũ trụ, một phần đi theo hường song song với mặt đất, một phần bị khúc xạ bởi các lớp khí quyển có độ chiết xuất khác nhau và chỉ một phần tia chiếu xuống mặt đất

 Một phần lớn năng lượng bức xạ mặt trời bị các đám mây che phủ và phản xạ trở lại không gian vũ trụ

II.4 Sự thay đổi của cường độ bức xạ mặt trời theo vĩ độ

Trái đất tự xoay quanh mình, phần hướng về mặt trời gọi là ngày, phần bị chính nó che khuất gọi

là đêm Trong khi quay, trục của trái đất hợp với mặt phẳng xích đạo 1 góc 230

27' Do đó, trong một ngày ánh sáng phân phối không đều nhau trên tất cả trái đất Bởi thế thời gian ngày đêm có khác nhau tuỳ theo vĩ độ Ở xích đạo thời gian ngày đêm lúc nào cũng bằng nhau, càng lên vĩ độ cao (đến 2 cực trái đất) thời gian ngày đêm càng cách xa nhau

II.5 Sự thay đổi của cường độ bức xạ mặt trời theo mùa

Trái đất tự quay xung quanh mình theo trục Bắc Nam hết 23 giờ 56 phút 4 giây Đồng thời, trái đất quay 1 vòng chung quanh mặt trời theo quỹ đạo hình Elip mất 365 ngày và 6 giờ Do trục trái đất nghiêng 230

27’ nên Bắc bán cầu và Nam bán cầu có thời gian nghiêng hẳn về phía mặt trời tạo ra

 Tại vị trí (1): Mặt trời chiếu thẳng xích đạo, lúc này cả ở Bắc và Nam bán cầu có ngày và đêm dài bằng nhau Đây là vị trí của ngày Xuân phân (giữa mùa Xuân): 21/3 Từ sau ngày Xuân phân, mặt trời chiếu thẳng góc dần lên chí tuyến Bắc, lúc này Bắc bán cầu ngày dài, đêm ngắn lại Ở Nam bán cầu thì ngược lại ngày ngắn dần, đêm dài ra

 Tại vị trí (2): Mặt trời chiếu thẳng góc vào chí tuyến Bắc, nên Bắc bán cầu có ngày dài nhất

và đêm ngắn nhất, đó là ngày Hạ chí (giữa mùa Hè): 22/6 Ở Nam bán cầu thì ngược lại: ngày ngắn nhất và đêm dài nhất

 Tại vị trí (3): Mặt trời lại chiếu thẳng xích đạo, khi đó Bắc bán cầu và Nam bán cầu có ngày và đêm dài bằng nhau, ngày này là Thu phân (giữa mùa Thu): 23/9

(4) (2)

(1)

(3)

 Tại vi trí (4): Mặt trời chiếu thẳng góc vào chí tuyến Nam Ở Bắc bán cầu có ngày ngắn nhất và đêm dài nhất, ngày đó được gọi là ngày Đông chí (giữa mùa Đông): 22/12 Ở Nam bán cầu thì ngược lại: ngày dài nhất và đêm ngắn nhất

Mùa hạ ngày dài, đêm ngắn mặt đất có nhiều thời gian hấp thu nhiệt của mặt trời nên nóng lên nhiều Ngược lại, mùa Đông đêm dài ngày ngắn, thời gian hấp thu nhiệt ít hơn nên nhiệt độ giảm thấp Tại Bắc cực, ánh sáng ngày kéo dài 6 tháng (từ 21/3 đến 23/9) và bóng tối của đêm cũng dài 6 tháng còn lại của năm Ở Nam cực thì có hiện tượng ngược lại Bắc cực

III Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời đối với sinh vật

Năng lượng bức xạ mặt trời là nhân tố quyết định sự xuất hiện và tồn tại của giới sinh vật trên trái đất Năng lượng bức xạ mặt trời cũng chi phối đặc điểm khí hậu của mỗi vùng, đó là môi trường trực tiếp của sinh quyển

Chất diệp lục thường xuyên hấp thụ bức xạ mặt trời, đồng hoá các chất vô cơ (H2O và CO2) để hình thành chất hữu cơ Đó là nguyên liệu hữu cơ đầu tiên sẽ được sử dụng để tổng hợp hàng loạt các chất khác trong cơ thể sinh vật Phản ứng quang hợp được biểu diễn bằng phương trình sau:

III.1 Bức xạ quang hợp

Bức xạ quang hợp chỉ phần năng lượng bức xạ mặt trời mà thực vật sử dụng trong quá trình quang hợp Thực vật chỉ sử dụng năng lượng của các tia có bước sóng từ 0,38μ – 0,71μ để quang hợp Bức xạ quang hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: độ cao mặt trời, vĩ độ địa lý, lượng mây,…

Thời gian có bức xạ quang hợp cao nhất trong năm xảy ra vào mùa Hè, thấp nhất vào tháng giêng Càng vào vùng vĩ độ thấp thì bức xạ quang hợp càng tăng

Để nghiên cứu yêu cầu bức xạ của cây trồng người ta đã xác định ngưỡng thấp nhất của bức xạ quang hợp Đó là cường độ bức xạ tối thấp cây trồng có thể quang hợp và tích luỹ được sản phẩm hữu cơ Ngưỡng này còn gọi là điểm bù ánh sáng của thực vật Điểm bù thường có giá trị

từ 0,02 – 0,03 calo/cm2

/phút

III.2 Hiệu suất sử dụng bức xạ mặt trời của thực vật

Năng lượng bức xạ mặt trời rơi xuống mặt đất hằng năm là 5.1020

Kcal Ở các vĩ độ trung bình, dòng năng lượng này cung cấp 9 tỉ kcal/ha hằng năm

Hệ sinh thái rừng cây lấy gỗ có hiệu suất quang hợp là 0,5%

Còn đối với hệ sinh thái đồng ruộng, hiệu suất sử dụng bức xạ mặt trời như sau:

đã tạo ra hàng loạt giống lúa thấp cây, góc lá nhỏ, năng suất của các giống lúa mới này có thể đạt tới 15 tấn/ha với hiệu suất sử dụng bức xạ mặt trời có thể đạt tới 4 – 5%

6CO2 + 6H2O ánh sáng C6H12O6 + 6O2

diệp lục

III.3 Phản ứng của cây trồng với cường độ ánh sáng

Thực vật có 3 nhóm yêu cầu cường độ bức xạ khác nhau:

 Nhóm cây ưa sáng: ưa cường độ bức xạ cao, thường có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới

 Nhóm trung tính: yêu cầu cường độ ánh sáng trung bình, có nguồn gốc ở vùng ôn đới như một số cây rau, đậu, cây ăn quả ôn đới,…

 Nhóm cây ưa bóng: yêu cầu cường độ bức xạ yếu, có nguồn gốc ở vùng vĩ độ cao, cũng có loại cây trồng có nguồn gốc nhiệt đới hay á nhiệt đới nhưng do điều kiện cư trú chúng trở nên ưa bóng Ví dụ: cây sa nhân, cà fê, chè,… thường sinh trưởng tốt dưới các tán rừng nhiệt đới

 Cường độ bức xạ mặt trời có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với cây trồng ở giai đoạn ra hoa kết quả

III.4 Ảnh hưởng của chất lượng bức xạ mặt trời

Như đã đề cập ở phần trước, bức xạ quang hợp có bước sóng từ 0,38μ – 0,71μ (thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy) Các thành phần tia hồng ngoại và tia tử ngoại tuy không được thực vật sử dụng

để quang hợp nhưng chúng cũng có tác dụng nhất định tới quá trình sinh trưởng và phát dục của chúng

Đối với thực vật:

- Tia tử ngoại nồng độ cao sẽ phá huỷ nguyên sinh chất của tế bào sống

- Các tia hồng ngoại và cận hồng ngoại có bước sóng lớn hơn 0,71μ có tác dụng kích thích quá trình sinh trưởng chiều cao cây Trong điều kiện có nhiều bức xạ hồng ngoại, cây trồng sinh trưởng chiều cao mạnh, và thường yếu ớt Ngoài ra, tia hồng ngoại là tia nhiệt nên có tác dụng sưởi ấm cho cây vào mùa Đông

Về hiệu quả của các tia bức xạ đối với thực vật có thể xem dẫn liệu ở bảng sau:

Dạng bức xạ Bước sóng (μ) % bức xạ

Hiệu quả của bức xạ đối với cây trồng Nhiệt lượng Quang hợp Sinh trưởng phát dục Tia tím 0,29 – 0,38 0 – 4 Không có Không có Không có

- Bức xạ tử ngoại có nhiều tác dụng quan trọng Có 3 nhóm tia bức xạ tử ngoại với các ảnh hưởng đến động vật như sau:

 Nhóm A: kích thích tạo thành sắc tố ở động vật

 Nhóm B: có tác dụng biến tiền Vitamin D thành Vitamin D3 Vitamin D3 kích thích quá trình đồng hoá Canxi và lân, giúp cho động vật mau lớn, xương cứng cáp hơn

 Nhóm C: bị hấp thụ bởi Ozôn

III.5 Ảnh hưởng của độ dài chiếu sáng đối với thực vật

Độ dài chiếu sáng (hay độ dài ngày) có ảnh hưởng tới quá trình phát dục của thực vật gọi là phản ứng quang chu kỳ Người ta chia ra 3 nhóm cây trồng:

- Nhóm cây ngắn ngày: có nguồn góc ở vùng nhiệt đới như lúa nước, mía, đay,… Do thích nghi với điều kiện sống từ lâu đời, những cây này chỉ ra hoa kết quả trong điều kiện ngày ngắn Mỗi ngày thời gian chiếu sáng dưới 12 giờ

- Nhóm cây ngày dài: chỉ ra hoa kết quả khi thời gian chiếu sáng mỗi ngày trên 13 giờ Chúng có nguồn gốc ở vùng ôn đới như khoai tây, bắp cải, lúa mì, lúa mạch,…

- Nhóm cây trung tính: không có phản ứng với chu kỳ chiếu sáng Đó là những giống mới thường có thời gian sinh trưởng ngắn Nếu sinh trưởng ở điều kiện nhiệt độ cao, cây phát dục nhanh và sớm ra hoa Ngược lại, chúng sẽ phát dục chậm và lâu ra hoa

Trong nông nghiệp, các nhà khoa học lợi dụng đặc điểm quang chu kỳ để điều chỉnh thời vụ gieo cấy hoặc nhập nội giống từ các vùng có điều kiện chiếu sáng dài, ngắn khác nhau để phục vụ điều kiện kinh tế

IV Sử dụng năng lƣợng bức xạ mặt trời trong nông nghiệp

Cây trồng chỉ mới hấp thu được 1,5 đến 2% tổng bức xạ quang hợp chiếu trên đồng ruộng, vấn

đề ở chổ là làm sao để nghiên cứu ứng dụng nhằm nâng cao hơn nữa hiệu suất sử dụng bức xạ mặt trời Đây là vấn đề có ý nghĩa rất lớn đối với sản xuất nông nghiệp được nhiều nhà khoa học đầu tư nghiên cứu

Các biện pháp cần quan tâm, chú ý:

 Đánh giá chính xác tiềm năng bức xạ quang hợp có được ở các vùng địa lý khác nhau, đảm bảo cho cây trồng về năng lượng bức xạ quang hợp cần thiết cho quá trình sinh trưởng

 Nghiên cứu để nắm được yêu cầu về năng lượng bức xạ của từng loại cây trồng Trên cơ sở

 Chế độ bón phân có ảnh hưởng quan trọng đến khả năng hấp thu tia bức xạ mặt trời Bón phân đúng lúc và đúng cách sẽ làm tăng diện tích lá, kéo dài tuổi thọ của lá, giúp cho cây

có diện tích quang hợp tối ưu

Chương III

NHIỆT ĐỘ

Nhiệt và nhiệt độ (heat and temperature)

Nhiệt độ (temperature): là đơn vị đo lường của năng lượng động lực trung bình của các phân tử Nhiệt (heat): là năng lượng được chuyển từ vật thể này qua vật thể khác vì chênh lệch về nhiệt

độ Sau khi nhiệt được chuyển, nó được dự trữ như là năng lượng bên trong Năng lượng bên trong là tổng năng lượng dự trữ trong các phân tử

Các thang nhiệt độ (temperature scales)

 Fahrenheit (0F): điểm tan băng là 320 và điểm sôi của nước là 2120

 Celsius (0C): điểm tan băng là 00

và điểm sôi của nước là 1000

 Kelvin (0K): khi không có sự chuyển động của phân tử là giá trị 0, điểm tan băng là

2730 và điểm sôi của nước là 3730

Các công thức chuyển đổi nhiệt độ thông dụng: K = C + 273; C = 5/9(F-32) (Chúng ta có thể

dùng chương trình Convert để chuyển đổi rất nhiều đơn vị, trong đó có nhiệt độ)

Các biển đổi về trạng thái (changes of state)

 Ở các điều kiện nhiệt độ và áp suất gần mặt đất, nước có thể chuyển từ trạng thái này qua trạng thái khác - rắn, lỏng, hơi

 Việc thay đổi về trạng thái cần phải có năng lượng nhiệt

Ẩn nhiệt (latent heat): là năng lượng nhiệt cần thiết để thay đổi từ trạng thái này qua trạng thái

khác của một chất

Cách thức truyền nhiệt (methods of heat transfer)

 Truyền dẫn (conduction): xuyên qua vật chất do hoạt động của phân tử

 Sự đối lưu (convection) là sự truyền nhiệt do sự di chuyển

 Bức xạ (radiation) sóng điện từ

1 Nhiệt độ đất

Nhiệt độ đất là một trong những yếu tố môi trường quan trọng tác động đến đời sống của sinh vật, đặc biệt đối với cây trồng và vi sinh vật đất Nhiệt độ đất ảnh hưởng đến quá trình bốc hơi và ngưng tụ hơi nước trên mặt đất và trong lòng đất Nguồn nhiệt của đất gia tăng chủ yếu do mặt trời cung cấp, trong lòng trái đất dung nham cũng tỏa nhiệt lên lớp vỏ nhưng lượng nhiệt này không nhiều

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ đất

 Nước và không khí trong đất

và khoảng tháng 1 - 2 ở miền Bắc) Càng xuống sâu xuống lòng đất thì nhiệt độ đất cũng giảm dần theo nhưng đến độ sâu 80 - 100 mét trở đi thì hầu như không có sự biến thiên đáng kế về nhiệt độ theo thời gian

Tùy theo loại đất mà sự hấp thu, phóng thích, biến thiên nhiệt độ cũng khác nhau: đất có màu sẫm hấp thu nhiệt nhiều hơn đất có màu sáng Đất khô hấp thu nhiều nhiệt hơn đất ẩm Đất cát, đất sét hấp thu nhiều nhiệt nhưng cũng phóng thích nhiệt nhanh hơn đất mùn, đất thịt

Mặt đất có sự che phủ thực vật nhiều sẽ hấp thu nhiệt ít và mất nhiệt cũng ít do đó biên độ nhiệt thấp Vùng có cây xanh, rừng rậm sẽ có tác dụng điều hòa nhiệt độ, điều hòa nước tạo môi trường phát triển tốt Đất bị bạc màu, đất mất lớp phủ thực vật có biên độ nhiệt cao

Hướng dốc cũng ảnh hưởng đến sự hấp thu nhiệt, thường thì dốc hướng Tây và hướng Nam sẽ thu nhiệt nhiều hơn hướng Đông và hướng Bắc

Nhiệt dung của đất là đại lượng dùng để đánh giá khả năng nóng lên nhanh hay chậm của đất

Có hai loại nhiệt dung

 (1) nhiệt dung thể tích Cv là lượng nhiệt cần thiết làm cho 1cm3 đất nóng lên 1oC, đơn vị tính là calo/cm3/độ;

 (2) nhiệt dung trọng lượng Cp là lượng nhiệt cần thiết làm cho 1g đất nóng lên 1oC, đơn vị calo/g/độ

Nhiệt dung Cp của đất khoảng 0,5 – 0,6 calo/cm3/độ Nhiệt dung phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

Bảng 1: Nhiệt dung của các chất cấu tạo đất

Thành phần của đất Nhiệt dung trọng lượng (calo/g/độ) Nhiệt dung thể tích

Từ bảng 1, ta có thể giải thích được sự nóng lên và lạnh đi rất khác nhau của các loại đất khi có cùng một nguồn năng lượng bức xạ mặt trời Các loại đất có nhiệt dung nhỏ dễ bị đốt nóng lên

và lạnh đi nhanh hơn so với đất có nhiệt dung lớn khiến cho chế độ nhiệt của các loại đất có nhiệt dung nhỏ (đất cát, đất khô) biến động mạnh mẽ hơn so với các loại đất có nhiệt dung lớn (đất sét, đất ẩm)

Bảng 2: nhiệt dung thể tích của các loại đất có ẩm độ khác nhau (calo/cm 3 /độ)

Ảnh hưởng của nhiệt độ đất đến sinh trưởng, phát triển của cây trồng

Nhiệt độ đất là một trong những yếu tố cơ bản gây nhiều ảnh hưởng đến sự sinh trưởng cây trồng Trong quá trình sinh trưởng, phát triển, cây trồng phải sử dụng một lượng nhiệt nhất định

 Ảnh hưởng đến sự nảy mầm

 Ảnh hưởng trực tiếp đến sự hoạt động của vi sinh vật trong đất

 Ảnh hưởng đến quá trình hút nước và chất dinh dưỡng của cây trồng

 Nhiệt độ đất góp phần làm phong hóa vỏ trái đất tạo ra những tầng đất có thể canh tác được

Các biện pháp sử dụng và cải thiện nhiệt độ đất trong mùa đông

Nhiệt độ đất biến đổi rất phức tạp và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, cho nên cần có những biện pháp khai thác và sử dụng nhiệt độ đất hợp lý

 Làm tơi xốp đất và san phẳng đối với cây trồng cạn, để giảm diện tích tiếp xúc với không khí nhờ đó mà giữ được nhiệt độ lớp đất mặt và đất sâu

 Cải thiện thành phần cơ giới và kết cấu đất: làm giảm tỷ lệ cát tăng tỷ lệ sét làm cho đất có nhiệt dung cao, tăng cường bón phân hữu cơ làm cho đất tơi xốp, có kết cấu viên nhiều, lượng không khí trong đất tăng lên làm cho đất thoáng, sự nóng lên và lạnh đi chậm, chế độ nhiệt được điều hòa

 Tưới nước cho cây trồng cạn làm tăng độ ẩm đất

 Trồng cây theo hàng, theo hướng

Hàng ngày, vào khoảng 15 - 16 giờ là thời điểm môi trường nước đạt đến nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ nước thấp nhất vào khoảng 4 - 5 giờ sáng Trong năm, tháng có nhiệt độ nước cao nhất khoảng tháng 8 và thấp nhất khoảng tháng 2

3 Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ không khí là nguồn tài nguyên thiên nhiên được tái tạo, nó tác động trực tiếp đến mọi hoạt động của con người Đặc biệt đối với sản xuất nông nghiệp, nó quyết định đến sinh trưởng, phát triển, năng suất cây trồng và gia súc

Nhiệt độ không khí là một trong những nguyên nhân gây ra những hiện tượng thời tiết phức tạp, đặc biệt ở các vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa như ở nước ta

Quá trình nóng lên và lạnh đi của không khí

Không khí hấp thu nhiệt từ bức xạ mặt trời khoảng 14%, trong khi đó mặt đất hấp thu khoảng 44% Do khả năng dẫn nhiệt kém, nên chỉ có lớp không khí tiếp xúc với mặt đất và mặt nước được làm nóng lên nhiều, lớp không khí trên cao nóng lên được là nhờ sự truyền nhiệt Càng lên cao nhiệt độ không khí càng giảm

Quá trình trao đổi nhiệt giữa mặt đất và không khí tạo nên một trạng thái cân bằng động Cân bằng này khi thì lệch về phía không khí làm cho không khí nóng lên, khi thì lệch về phía mặt đất làm cho không khí lạnh đi Không khí mất nhiệt do các nguyên nhân: gặp mặt đất lạnh hấp thu nhiệt từ không khí, do phát xạ nhiệt vào vũ trụ và khi đi qua các vùng áp thấp bị bốc lên cao

Các quá trình vật lý của sự dẫn nhiệt trong không khí

Sự dẫn nhiệt phân tử:

Sự truyền nhiệt từ những phân tử có nhiệt độ cao sang những phân tử bên cạnh nó có nhiệt độ thấp hơn Độ lớn của thông lượng nhiệt này phụ thuộc vào hệ số dẫn nhiệt của vật truyền nhiệt

Hệ số dẫn nhiệt của không khí rất nhỏ cho nên thông lượng dẫn nhiệt phân tử của không khí nhỏ,

vì vậy nó chỉ có thể làm nóng lên hay lạnh đi một lớp không khí mỏng gần mặt đất

Quá trình đối lưu (convection)

Trong lớp khí quyển gần mặt đất thường hình thành các dòng không khí đi lên và đi xuống theo chiều thẳng đứng được gọi là dòng đối lưu Nhờ quá trình này mà một lượng nhiệt lớn đã được vận chuyển vào khí quyển Nguyên nhân gây ra sự chuyển động này là do bức xạ mặt trời đốt nóng mặt đất vào ban ngày, mức độ nóng lên của mặt đất khác nhau tùy thuộc vào tính chất của mặt đệm Chỗ nào mặt đất nóng hơn lớp không khí sát nó sẽ nóng hơn, trở nên nhẹ hơn, bốc lên cao, lớp không khí ở trên cao có nhiệt độ thấp hơn, nặng hơn sẽ tạo thành dòng chuyển động xuống dưới chiếm vị trí của lớp không khí nóng bốc lên cao Đến lượt mình không khí lạnh vừa chiếm chỗ lại được đốt nóng Cứ như vậy tạo thành dòng liên tục đi lên và đi xuống theo chiều thẳng đứng Các dòng đối lưu phát triển mạnh thường kèm theo các hiện tượng ngưng kết hơi nước ở trên cao, gây ra những trận mưa dông, mưa đá vào mùa hè

Quá trình loạn lưu (bumpy process)

Là quá trình trao đổi nhiệt trong nội bộ các khối không khí theo chiều nằm ngang Khi khối không khí chuyển động trên mặt đất, gặp phải các chướng ngại vật như rừng cây, đồi núi, thành phố, chúng tạo thành các khối nhỏ, chuyển động hỗn loạn trên mặt đất Sự chuyển động này sẽ

có sự trao đổi nhiệt làm cho không khí nóng lên khi chuyển động trên mặt đất có nhiệt độ cao hơn và ngược lại

Bức xạ nhiệt của mặt đất: Khi nhiệt độ đất cao hơn không khí, mặt đất sẽ bức xạ vào khí quyển

làm cho khí quyển nóng lên, và ngược lại làm cho không khí lạnh đi

Tiềm nhiệt ngưng kết: Ta biết rằng cứ 1 gram hơi nước chứa trong nó 600 calo Khi chúng ngưng

kết thành thể lỏng thì tiềm nhiệt đó được trả vào khí quyển làm cho không khí nóng lên, còn mỗi khi chúng được biến thành thể hơi nó phải lấy của mặt bốc hơi một lượng nhiệt vừa bằng lượng nhiệt khi chúng ngưng kết làm cho nhiệt độ của mặt bốc hơi giảm đi

Theo tính toán của Nhixiporovich, một năm trên mặt đất, mặt nước biển đã bốc hơi một lượng nước là 380.600 km3, lấy đi một lượng nhiệt khổng lồ của mặt bốc hơi; đồng thời cũng một lượng nước tương tự được ngưng kết cung cấp một lượng nhiệt làm cho khí quyển nóng lên Như vậy, nhờ những quá trình trao đổi nhiệt giữa bề mặt đất và khí quyển làm cho nhiệt độ không khí luôn luôn thay đổi, và cũng nhờ những quá trình này mà nhiệt độ trên mặt đất được điều hòa trên quy mô toàn cầu

Các quá trình vật lý của sự dẫn nhiệt trong không khí

Biến thiên của nhiệt độ không khí theo thời gian

Trong ngày nhiệt độ không khí lên cao nhất khoảng 13 - 14 giờ, thấp nhất vào khoảng 4 - 5 giờ Trong năm vào mùa hè vào tháng 4 - 7, nhiệt độ không khí lên cao Vào mùa đông từ tháng 12 -

2, nhiệt độ không khí xuống thấp Biên độ nhiệt của không khí còn thay đổi theo tình hình địa lý, các vùng gần sông biển, biên độ nhiệt của không khí nhỏ Các khu vực cao, nằm sâu trong lục địa, vùng sa mạc, biên độ nhiệt của không khí trong ngày và trong năm đều lớn Nhiệt độ không khí biến đổi mạnh nhất vào hai thời điểm 8-9 giờ và 18-19 giờ

Biên độ nhiệt ngày đêm của không khí phụ thuộc vào: vĩ độ địa lý, thời điểm trong năm, vị trí tương đối giữa lục địa và biển, lượng mây trong ngày, địa hình, độ cao địa lý, lớp phủ thực vật Biên độ nhiệt năm là hiệu số giữa nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất (tháng 6 hoặc tháng 7) và tháng lạnh nhất (tháng 1 hoặc tháng 2), và chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau: vĩ độ địa lý, đặc điểm của mặt trái đất, lượng mây

Nhiệt độ không khí ở Cao Lãnh, năm 2000

(Nguồn: Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn khu vực Nam bộ )

Biến thiên của nhiệt độ không khí theo chiều thẳng đứng

Theo quy luật chung thì nhiệt độ không khí ở tầng đối lưu giảm dần theo độ cao, càng lên cao thì nhiệt độ càng giảm

Vào những giờ ban đêm, nếu trời quang mây, gió nhẹ cường độ bức xạ mặt đất lớn, khí quyển thấp sẽ hình thành tầng nghịch nhiệt (càng lên cao nhiệt độ càng lớn) Nghịch nhiệt có ý nghĩa đối với nhiều quá trình vật lý trong khí quyển

Các chỉ tiêu dùng để đánh giá chế độ nhiệt

Nhiệt độ trung bình ngày

_ T1 + T2 + ….+ Tn

Tngày = - T1 + T2 + ….+ Tn: giá trị của các lần quan trắc

n trong ngày và n: số lần quan trắc trong ngày

Nhiệt độ trung bình tháng

_ T1 + T2 + ….+ T30 (31) Ttháng = - T1 + T2 + + T30: nhiệt độ trung bình ngày

Nhiệt độ tối cao và nhiệt độ tối thấp

Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến đời sống sinh vật

Có thể chia làm 3 loại: nhiệt độ tối thấp, nhiệt độ tối hảo và nhiệt độ cao nhất Ba biên độ nhiệt này ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của thực vật, nó cũng thay đổi theo loài và thời gian sinh trưởng

Các thực vật sinh trưởng ở vùng lạnh có thể chịu đựng được nhiệt độ dưới 100C Thực vật ở vùng ôn đới ngừng sinh trưởng ở nhiệt độ dưới 50C, nhiệt độ tối hảo của vùng này đối với các loài là từ 25 – 300C và nhiệt độ tối đa từ 35 – 400C Các thực vật ở vùng nhiệt đới, nhiệt độ thấp nhất là 100C, nhiệt độ tối hảo từ 30 – 350C và nhiệt độ tối đa là 450C Nhiệt độ cao có tác dụng rút ngắn thời gian sinh trưởng của cây, trên 40 - 50oC cây phát triển không bình thường

Mỗi động vật có thể thích nghi với một biên độ nhiệt nào đó, vượt qua giới hạn này, các hoạt động sinh lý của động vật sẽ bị rối loạn Nóng quá, động vật phải gia tăng nhịp thở, mất nước, một số mô tế bào có thể bị phồng lên hay thối nát Lạnh quá, cơ thể rét cóng, lỗ chân lông bít kín, huyết quản co hẹp, nếu kéo dài có thể gây hoại tử Nhiệt độ không khí tốt nhất cho sự phát triển sinh vật nói chung, vào khoảng 20 - 25 o

C

Nhiệt độ tối thấp sinh học là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó cây trồng ngưng sinh trưởng

Nhiệt độ tối cao sinh học là nhiệt độ cao nhất mà tại đó cây trồng ngưng sinh trưởng Hầu hết các

loại cây trồng nhiệt độ tối cao sinh học vào khoảng 35-40o

C

Những biện pháp sử dụng hợp lý nhiệt độ không khí:

 Nghiên cứu nắm vững yêu cầu nhiệt độ của các loại cây trồng

 Trồng rừng phòng hộ

 Che phủ mặt đất (trồng cây, cỏ v.v…)

 Dùng nhà kính

 Canh tác đúng thời vụ

Chương IV - ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN VÀ GIÓ

I Áp suất khí quyển

Khái niệm

Không khí có trọng lượng nên chịu sức hút của trái đất và tạo nên một áp lực lên bề mặt chắn Các nhà khí tượng định nghĩa áp suất khí quyển (asmospheric pressure) là trọng lượng cột không khí thẳng đứng có tiết diện 1cm2, độ cao từ mực quan trắc đến giới hạn của khí quyển Vị trí quan trắc càng cao, cột không khí càng ngắn, áp suất càng nhỏ

Độ lớn của áp suất khí quyển biểu thị bằng độ cao của cột thuỷ ngân tính ra milimét (mm) Người ta coi áp suất tiêu chuẩn là áp suất khí quyển cân bằng với cột thuỷ ngân cao 760 mm ở nhiệt độ 0oC, ở vĩ độ 45o

và tại mực nước biển Người ta còn dùng đơn vị áp suất là miliba (mb) Quan hệ giữa áp suất khí quyển (P) với mật độ và nhiệt độ không khí qua công thức:

Sự thay đổi của áp suất khí quyển theo chiều cao

Theo chiều cao, áp suất khí quyển giảm dần Càng lên cao mật độ không khí càng giảm

Quy luật biến thiên của áp suất khí quyển theo độ cao được biểu diễn theo công thức khí áp Babine:

2(P – Ph)

h = 8000 - (1 + 0,004t) (IV.2)

P + Ph Trong đó

h hiệu số độ cao giữa hai trạm (m)

P áp suất không khí ở trạm dưới (mb)

Ph áp suất không khí ở trạm trên (mb)

T nhiệt độ không khí trung bình giữa hai trạm

8000 hằng số 0,004 là hệ số giản nở của chất khí

Sử dụng công thức trên có thể xác định được độ chênh lệch về độ cao giữa hai trạm và tính được

áp suất khí quyển ở một độ cao đã biết

Sự phân bố áp suất khí quyển trên mặt đất

Áp suất khí quyển ở gần mặt đất hay ở mực nước biển là một trong những đặc trưng quan trọng của trạng thái khí quyển Sự phân bố của áp suất có liên quan chặt chẽ với sự biến thiên của nhiệt

độ, với mây, giáng thuỷ, với tốc độ gió và hướng gió

Sự phân bố của áp suất trên trái đất có thể biểu diễn cụ thể bằng các bản đồ đường đẳng áp Những bản đồ này được thành lập cho một thời điểm nhất định Để tránh ảnh hưởng của độ cao đến áp suất khí quyển, số đo áp suất ở tất cả các trạm đều phải quy về mực nước biển để so sánh Tuỳ theo sự phân bố của áp suất khí quyển trên mặt đất mà trên bản đồ có thể nhận thấy có những vùng áp suất thấp và áp suất cao

Vùng các đường đẳng áp đóng kín, với áp suất thấp ở trung tâm gọi là vùng cực tiểu khí áp hoặc

có thể gọi là vùng xoáy thuận Trong vùng cực tiểu khí áp, áp suất tăng từ tâm ra ngoài

Vùng các đường đẳng áp đóng kín, với áp suất cao ở trung tâm gọi là vùng cực đại khí áp hoặc

có thể gọi là vùng xoáy nghịch Trong vùng cực đại khí áp, áp suất giảm từ trung tâm ra ngoài

Giữa xoáy thuận và nghịch thường thấy những hệ thống khí áp trung gian như rãnh, lưỡi, yên…

II Gió

II.1 Khái niệm

Sự chuyển động của không khí tương đối với mặt đất theo phương nằm ngang gọi là gió

Nguyên nhân sinh ra gió là do áp suất không khí phân bố không đều Trên trái đất khi có sự chênh lệch áp suất theo phương nằm ngang, các vùng có áp suất cao, có dư một khối lượng không khí Kết quả là không khí sẽ chuyển dịch từ vùng có áp suất cao hơn đến vùng có áp suất thấp hơn Sự chuyển dịch này diễn ra cho tới khi nào áp suất đạt đến trạng thái cân bằng theo phương ngang mới chấm dứt

Chênh lệch về khí áp giữa biển và đất liền

II.2 Đặc trưng của gió:

Gió được đặc trưng bởi hai chỉ tiêu cơ bản đó là hướng gió và vận tốc gió

Hướng gió: được biểu thị bằng hướng mà từ đó gió thổi đến, ví dụ gió thổi từ phương Bắc đến gọi là gió Bắc Người ta định hướng gió theo phương pháp phương vị và theo độ Theo phương pháp phương vị, người ta quy ước chia mặt phẳng trái đất theo 16 hướng, trong đó có 4 hướng chính theo 4 phương trời là: Đông (E – East), Tây (W – West), Nam (S – South), và Bắc (N – North) như hình sau:

Ghi chú: NE Đông Bắc

NW Tây Bắc

SE Đông Nam

SW Tây Nam NNW Bắc Tây Bắc NNE Bắc Đông Bắc WNW Tây Tây Bắc ENE Đông Đông Bắc WSW Tây Tây Nam ESE Đông Đông Nam SSW Nam Tây Nam SSE Nam Đông Nam Hướng gió có thể biểu thị bằng độ với quy ước: lấy 0o

là hướng Bắc, 90o là hướng Đông, 180o là hướng Nam và 270o

là hướng Tây Tốc độ gió: Tốc độ gió đo bằng quảng đường (mét) mà gió di chuyển được trong một giây (m/giây), hoặc số kilômét mà gió di chuyển trong một giờ (km/giờ)

Tốc độ gió còn có thể biểu thị bằng cấp gió theo 12 cấp, do đô đốc hải quân Anh Francis Beaufort (1774-1857) đề xuất Bảng này đã được tổ chức khí tượng thế giới (WMO) chấp nhận

từ năm 1894 trong một cuộc họp tại Utreth, Hà Lan

Càng lên cao, lực ma sát với bề mặt đất càng giảm, gió càng thổi mạnh hơn Vận tốc gió trung bình trên mặt đất bằng 40% và trên mặt biển bằng 70% gió ở mức 600m Dưới 10m vận tốc gió thay đổi phức tạp hơn, vì tuỳ thuộc vào độ gồ ghề của mặt đất

Ngoài ra, gió còn có đặc tính giật từng cơn liên tục Quan sát ngọn cây vào một thời điểm có gió

thổi mạnh, ta nhận thấy ngọn cây nghiêng theo chiều gió lúc mạnh lúc nhẹ, không đều nhau Hoặc có thể quan sát những hạt mưa bị gió đưa đi lúc nhanh lúc chậm

Bảng phân chia 12 cấp gió của Beaufort

1 0 - 0,2 Lặng gió Mọi vật yên tĩnh, khói lên thẳng, hồ nước phẳng lặng

2 0,3 - 1,5 Gió rất nhẹ Khói hơi bị rối động, mặt nước gợn lên như vẩy cá

3 1,6 - 3,3 Gió nhẹ Mặt cảm thấy có gió, lá cây xào xạc, sóng gợn nhưng không

7 10,8 - 13,8 Gió mạnh Cành lớn lung lay, dây điện ngoài đường phố kêu vi vu, ngọn

sóng bắt đầu có bụi nước bắn lên

8 13,9 - 17,1 Gió khá to Cây to rung chuyển, khó đi bộ ngược chiều gió, sóng khá cao

9 17,2 - 20,7 Gió to Cành nhỏ bị bẻ gẫy, không đi ngược gió được, ngoài biển

11 24,5 - 28,4 Gió bão Làm bật rễ cây, phá đổ nhà cửa, sóng rất lớn và reo dữ dội

Cấm tàu thuyền ra khơi

12 > 28,5 Gió bão to Sức phá hoại rất lớn, sóng cực kỳ lớn, có thể phá vỡ các tàu

nhỏ, thiệt hại rất lớn

II.3 Các loại gió

Gió hành tinh

Gió hành tinh (planet wind): là gió quanh năm thổi theo một hướng từ miền áp cao đến miền có

áp thấp Gió hành tinh hình thành do lực Coriolic (lực hình thành do sự quay của trái đất), làm các luồng không khí ở Bắc bán cầu bị lệch về bên phải và ở Nam bán cầu lệch về phía bên trái

Gió mùa (monsoon wind): là những luồng không khí di chuyển theo mùa khá ổn định, đổi hướng ngược chiều hay gần như ngược chiều từ mùa Đông qua mùa Hạ

Gió mùa hình thành do sự khác nhau về nhiệt độ dẫn đến sự chênh lệch về áp suất không khí trên đất liền và biển Về mùa Đông gió thổi từ lục địa ra biển và mùa Hạ gió thổi từ biển vào đất liền Gió địa phương (local wind): là gió được hình thành do các tác nhân vật lý, địa hình, địa lý của địa phương cục bộ, có thể chia ra:

 Gió đất, gió biển: là gió quan sát được ở vùng ven biển tiếp giáp với đất liền Gió biển thổi

vào ban ngày từ biển vào đất liền, gió đất thổi vào ban đêm từ đất liền ra biển Nguyên nhân là do ban ngày mặt nước biển nhận nhiệt chậm hơn trong đất liền, biển mát đất liền nóng nên gió thổi từ biển vào đất liền Còn ban đêm, đất liền tỏa nhiệt nhanh, lạnh hơn mặt nước biển nên gió lại thổi từ đất liền ra biển Ngư dân thường lợi dụng loại gió này để dương buồm ra khơi vào lúc đêm về sáng và trở về bờ vào lúc buổi chiều

Gió biển – ban ngày

Gió đất – ban đêm

 Gió núi và gió thung lũng: là gió đổi chiều một cách tuần hoàn, thổi ở các vùng núi trong

các ngày quang đãng và ổn định, rõ rệt nhất là vào mùa hè Ban ngày gió thổi từ thung lũng lên cao dọc theo sườn núi nóng, ban đêm gió thổi từ sườn núi lạnh xuống thung lũng

Gió thung lũng – ban ngày Gió núi – ban đêm

 Gió Foehn: là gió nóng và khô thổi từ núi xuống đồng bằng theo triền phía dưới gió của

một dãy núi Bên kia núi, do ảnh hưởng của địa hình càng lúc càng cao làm nhiệt độ gió giảm dần, ẩm độ gia tăng dần dẫn đến mưa Kết quả là khi gió lên đến đỉnh núi thì khá khô

và gia tăng nhiệt độ khi đi dần xuống núi Ở Việt Nam, gió này còn tên là gió Lào Đây là

loại gió rất đặc trưng của dãy Trường Sơn nước ta

Gió Lào khô và nóng, hơi gió phả vào người nóng như hơi trong lò phả ra Gió thường thổi

vào các tháng 6,7, ảnh hưởng chủ yếu đến vùng Nghệ Tĩnh–Quảng Bình Lúc gió mạnh tốc độ tới 5–10 m/s, nhiệt độ không khí lên 370

– 400c, độ ẩm không khí giảm xuống chỉ còn chừng 45%

Gió Foehn

Gió chướng

Gió chướng là thứ gió của miền Nam, thường thổi mạnh từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, hướng gió từ Đông đến Đông Nam tốc độ khoảng 6 – 7m/s, lúc mạnh có thể lên tới 11 – 17 m/s Gió có hướng thổi ngược dòng sông Tiền, sông Hậu nên gặp lúc thuỷ triều lên dồn nước vào sâu trong sông đem theo cả mặn vào, ảnh hưởng đến lúa Đông xuân vùng ven biển…

Ngoài biển, gió chướng gây sóng to biển động trở ngại cho tàu bè đi lại Thời Pháp thuộc, những người tù ở Côn Đảo đóng bè sẵn chờ mùa gió chướng để vượt ngục, mặc dù gặp nhiều khó khăn

và nguy hiểm, nhưng mùa gió chướng vẫn là mùa những người tù Côn Đảo xưa kia mong đợi

II.3 Gió và sản xuất nông nghiệp

Gió là nguyên nhân trực tiếp gây ra sự thay đổi thời tiết khí hậu Gió vận chuyển hơi nước và nhiệt độ từ vùng này đến vùng khác

Ảnh hưởng của gió đối với cây trồng:

 Gió ảnh hưởng về mặt cơ học đối với cây trồng Dông bão hoặc gió mạnh có thể làm đổ cây, gẫy cành, rụng lá, rách lá, khô đầu lá

 Gió có thể làm thay đổi hình dạng cây, làm thân cong cây và cành hay làm đổ rạp những loại cây có thân mềm

 Kìm hãm khả năng sinh trưởng của cây vì cây bị vặn đi vặn lại, cành lá va đập vào nhau nhiều ngày

 Gió mạnh làm tăng lượng bốc hơi qua lá, cây có thể khô héo mất cân bằng nước Tốc độ gió 2-3 m/giây thì cường độ thoát hơi nước của cây gấp ba lần so với lúc lặng gió

 Gió liên quan đến sự thụ phấn Nhiều cây thụ phấn nhờ gió, nếu gió quá mạnh sẽ làm hoa không thụ phấn được hay bị rụng Gió cũng là nguyên nhân gây ra lai tạp giống

 Gió phát tán hạt giống đi xa, lan truyền cỏ dại, sâu bệnh từ nơi này đến nơi khác

 Gió nóng, gió lạnh, gió khô đều làm giảm sản lượng cây trồng, tác hại nhất là vào thời điểm

ra hoa và sắp thu hoạch

Ảnh hưởng của gió đối với đất:

 Gió là một trong những nguyên nhân gây xói mòn đất, cuốn đi những hạt đất nhỏ, màu mỡ để lại sỏi đá làm đất cằn cỗi, nhất là đối với các vùng cao

 Gió đưa cát từ bờ biển vào, tạo thành những đụn cát cao, làm giảm diện tích canh tác Đó là hiện tượng cát lấn ruộng ở vùng biển Gió mang cát đi xa làm tác hại cho cây và chồi non

 Gió làm cho tiến trình sa mạc hoá xảy ra nhanh hơn, mang cát bụi đến những vùng lân cận Vấn đề sử dụng gió trong nông nghiệp:

 Trong kỹ thuật trồng trọt để hạn chế tác hại của gió người ta thường chọn giống thấp cây, cứng cây đối với cây lúa và hoa màu

 Bón phân cân đối và áp dụng các biện pháp làm đất thích hợp

 Tạo vành đai cây che chắn gió để làm giảm tốc độ gió

II.4 Ứng dụng của gió trong đời sống

 Cối xay gió tạo ra năng lượng (Hà Lan)

Cối xay gió

 Thuyền buồm (gió đất và gió biển): ban đêm cho thuyền ra khơi, ban ngày trở về đất liền

 Hướng gió được lưu ý trong thiết kế các công trình xây dựng

 Làm thoát nhanh hơi nước

II.5 Thiết bị đo gió

THIẾT BỊ ÐO TỐC ÐỘ VÀ HƯỚNG GIÓ YOUNG 05103

Wind Monitor 05103 là thiết bị đo tốc độ và hướng gió được thiết kế chắc chắn, chịu được ăn mòn, hiện nay đã được Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường (Trung tâm Khí tượng thuỷ văn Quốc gia) cho phép sử dụng rộng rãi trong ngành Khí tượng để quan trắc gió bề mặt Ðược cung cấp kèm theo bộ chỉ thị tốc độ và hướng gió Wind Tracker model 06201 Ðặc tính kỹ thuật: Tốc độ gió: 0 - 60m/s, độ chính xác: +0.3m/s; Hướng gió: 0 - 3600

, Ðộ chính xác: +30

MÁY ĐO GIÓ BẰNG NGUYÊN LÝ ÁP LỰC MODEL IM 100

Là thiết bị đang được sử dụng rộng rãi trong hệ thống đài, trạm khí tượng trên thế giới cũng như

ở Việt Nam Vận hành hoàn toàn bằng cơ học để ghi tốc độ và hướng gió bằng giản đồ

III Dông, bão

III.1 Dông (storm):

Dông là hiện tượng thường xảy ra vào mùa hè, thường có sấm chớp, đôi khi kèm theo gió mạnh

và mưa rào Nguyên nhân gây ra hiện tượng đó là do những luồng không khí bốc lên và đi xuống

bị đốt nóng không đều Trong khi các khối không khí có kích thước lớn chuyển động, các hạt nước cọ sát với nhau và được tích điện Khi điện trong khí quyển tập trung một lượng lớn thì xảy

ra giữa các đám mây và mặt đất hoặc giữa hai đám mây tích điện trái dấu (dương và âm)

Những dòng không khí đi lên mạnh mẽ và không đều làm cho phần bên dưới của đám mây bị tan nhỏ, làm vỡ vụn những hạt nước mưa, những phần nhỏ bên ngoài của hạt mưa tách rời ra thì mang điện âm và nhân còn lại thì tích điện dương Các hạt nước nhỏ mang điện âm được dòng

không khí cuốn tới các phần khác của đám mây Do vậy, mà xảy ra chớp sét giữa các phần trong cùng đám mây hay giữa các đám mây khác nhau Mặt đất cũng chứa điện, có khả năng ở mặt đất bên dưới đám mây tích điện trái dấu với điện ở đám mây Nếu ở mặt đất có một vật nhô lên cao, tức là gần đám mây hơn, thì dễ dàng xảy ra sự phóng điện, tức là sét dễ đánh vào những nơi ấy

Sấm là một hiện tượng nổ của không khí Khi có chớp không khí trong luồng sét bị nóng lên dữ

dội đạt đến nhiệt độ khoảng 20 ngàn độ C và đột ngột giãn nở ra, sau đó bị nguội lạnh đi nhanh chóng và co lại, do đó gây ra tiếng nổ

Mùa mưa ở miền Nam nước ta cũng là mùa dông, bắt đầu từ tháng 5 cho đến tháng 11 hàng năm Các cơn mưa thường xảy ra vào buổi chiều từ sau 12 giờ cho đến 19 giờ, cho nên trong thời gian

đó dông cũng xảy ra nhiều nhất

Dông chính là sự phóng điện trong những đám mây dày đặc, phát triển rất cao gọi là mây dông Loại mây này có thể hình thành do các nguyên nhân:

 Không khí nóng và ẩm bốc lên cao do bị không khí lạnh, nặng ở trên tràn xuống

 Không khí nóng và ẩm bị nâng lên theo sườn dốc Trường hợp này là dông địa hình

 Mặt đất bị nóng lên (vì bức xạ mặt trời) làm cho không khí nóng ẩm bốc lên cao Loại dông

này gọi là dông nhiệt Đây là loại đông thường gặp nhiều hơn, xảy ra vào các chiều mùa hè

(lúc mặt đất bị đốt nóng nhiều nhất)

Dông có thể gây tác hại đối với mùa màng và con người Trong cơn dông có mưa lớn, gió giật mạnh, làm gẫy đổ cây cối, gây sấm chớp nguy hiểm Tuy nhiên, người ta ghi nhận được nước mưa trong các cơn dông có nhiều lượng đạm hơn các đám mưa bình thường

Chớp sét được phân ra như sau:

Chớp mặt: là hiện tượng phóng điện ở cả bề mặt đám mây dưới dạng ánh sáng nhấp nhánh, hoặc

là do ánh sáng của một tia chớp không nhìn thấy ở phía sau các đám mây

Chớp dây: có hình dạng một tia lửa điện khổng lồ cho nên nó rất mạnh Chớp dây rất khúc khuỷu

và có nhiều nhánh Chiều dài của tia chớp dây đạt 2-3 km, có khi hơn 10 km

Chớp chuỗi: (tương tự như chớp dây) là một tia lửa điện không liên tục và có dạng một đường

chấm chấm sáng chạy trên nền mây hoặc từ các đám mây xuống đất Loại chớp này rất ít xảy ra

Chớp kiểu phát hiệu: là một loại chớp mà sự phóng điện của nó phát triển rất chậm và kéo dài

hiện tượng bừng sáng từ một đến một giây rưỡi

Chớp hòn (sét hòn): là một khối sáng hình cầu Đường kính của sét hòn từ 5-10 cm có khi đạt tới

1-2 m Sét hòn kéo dài từ một giây đến một vài phút, có khi nó đứng yên một chỗ một lúc lâu sôi sục lên và bắn ra nhiều tia lửa Sét hòn là một loại chớp sét rất ít khi xảy ra và bí hiểm nhất Cho đến nó chưa được giải thích cặn kẽ Giáo sư Tria-re-vin-ski cho rằng sét hòn là một hỗn hợp tích điện mạnh gồm các chất oxygien, hyđrogen và notrigen Dưới tác dụng của chớp dây, hơi nước

bị phân tích ra thành oxygen và hydrogen

Chớp dây có nhiều nhánh

Trong các dạng chớp sét nói trên thì chỉ có dạng chớp dây thường gặp nhất và được nghiên cứu

kỹ nhất Dạng thường thấy của chớp là một đường ngoằn ngoèo rất khúc khuỷu và phân chia ra

làm nhiều nhánh

III.2 Bão (typhoon):

Xoáy thuận nhiệt đới: là vùng gió xoáy, đường kính hàng trăm km, hình thành trên biển nhiệt

đới, gió thổi xoáy vào trung tâm theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, áp suất khí quyển trong xoáy thuận nhiệt đới thấp hơn xung quanh, có mưa, đôi khi kèm theo dông, lốc

Bão là một xoáy thuận nhiệt đới phát triển mạnh tạo nên một vùng gió lớn, xoáy mạnh và mưa to

trải ra ở một diện tích rất rộng Đường kính vùng bão thường vài trăm kilômét, có khi đạt tới 500km Chiều cao trung bình từ 3-4km, có thể tới 8-9km

Về mùa hè, nhiệt độ nước biển tăng, không khí ẩm và nóng bốc lên cao, chịu tác dụng của lực Coriolic sẽ hình thành các xoáy, các xoáy này di chuyển nếu gặp các dòng không khí di chuyển thẳng đứng (dòng thăng) của dãi hội tụ thì vòng xoáy sẽ mạnh lên nhanh và hình thành bão

Bão hoạt động ngoài khơi

Bão thường phát sinh ở vùng biển nhiệt đới, từ vĩ độ 5 – 30o

là những vùng có đầy đủ điều kiện

để sinh ra bão Bão di chuyển với tốc độ 10-20km/giờ Ở khu vực cách tâm bão khoảng 200km, thường có gió cấp 6, 7 Vùng trung tâm bão, gió giật lên đến cấp 10, cấp 11, có khi đến cấp 12 (Vận tốc từ 100-200km/giờ)

100-Trong khu vực bão, có lượng mưa rất lớn, có khi đạt đến vài trăm milimét nước trong một ngày đêm Tại Việt Nam, bão thường xuất hiện từ tháng 7 - 11 hằng năm, có khoảng 60% cơn bão xuất phát từ vùng biển của quần đảo Caroline - Philipines, còn lại 40% cơn bão từ biển Đông

Thời gian thường có bão tại các địa phương ở Việt Nam

 Từ Quảng Ninh đến Thanh Hoá tháng 7, 8, 9

 Từ Thanh Hoá đến Thừa Thiên Huế tháng 7, 8, 9, 10

 Từ Đà Nẵng đến Thuận Hải tháng 9, 10, 11

 Từ Thuận Hải đến Cà Mau tháng 10, 11, 12

Phân biệt áp thấp nhiệt đới và bão

Áp thấp nhiệt đới là xoáy thuận nhiệt đới có sức gió mạnh nhất từ cấp 6 đến cấp 7 (tức là từ 39 đến 61 km/giờ) Khi sức gió mạnh từ cấp 8 trở lên (tức là từ 62 km/giờ trở lên) gọi là bão; sức gió mạnh đến cấp 12 trở lên (trên 118km/giờ) thì được gọi là bão mạnh

Phần lớn mọi người thường ít lo lắng khi nghe tin ATNĐ Tuy nhiên, ATNĐ và bão chỉ khác nhau ở tốc độ gió mạnh nhất Gió mạnh cấp 6-7 được coi là ATNĐ, trong khi gió mạnh từ cấp 8

trở lên được coi là bão Thiệt hại từ bão là do gió mạnh gây ra Do bão di chuyển nhanh và mạnh

hơn nên lượng mưa do bão gây ra nhiều khi không nhiều bằng ATNĐ Vì vậy, thiệt hại từ ATNĐ

là do mưa, dẫn tới lũ lụt, sạt lở đất

Phân biệt tin áp thấp nhiệt đới, và các loại tin bão

Tin bão

Căn cứ vào vị trí, tình hình phát triển cụ thể của bão, các bản tin bão được phân thành 5 loại:

 Tin bão theo dõi: Khi bão còn ở phía Đông kinh tuyến 1200

Đông, nhưng phát hiện bão có khả năng di chuyển vào biển Đông thì phát tin bão theo dõi Loại tin này không phố biến rộng rãi

 Tin bão xa: Khi vị trí trung tâm bão ở phía Tây kinh tuyến 1200

Đông, còn cách bờ biển đất liền nước ta trên 1.000 km và có khả năng di chuyển về phía nước ta; hoặc khi vị trí trung tâm bão cách điểm gần nhất thuộc bờ biển đất liền nước ta từ 500 đến 1.000 km nhưng chưa

có khả năng di chuyển về phía đất liền nước ta

 Tin bão gần: Khi vị trí trung tâm bão ở phía Tây kinh tuyến 1170

Đông, cách điểm gần nhất thuộc bờ biển đất liền nước ta từ 500 đến 1.000 km và có khả năng di chuyển về phía đất liền nước ta; hoặc khi vị trí trung tâm bão cách điểm gần nhất thuộc bờ biển đất liền nước ta từ

300 đến 500 km, nhưng chưa có khả năng di chuyển về phía đất liền nước ta trong một vài ngày tới

 Tin bão khẩn cấp: Khi vị trí trung tâm bão ở phía Tây kinh tuyến 1150

Đông, cách điểm gần nhất thuộc bờ biển đất liền nước ta từ 300 km trở lên và có khả năng di chuyển về phía đất liền nước ta trong một vài ngày tới; hoặc khi vi trí trung tâm bão cách điểm gần nhất thuộc

bờ biển đất liền nước ta dưới 300 km

 Tin cuối cùng về cơn bão: Khi bão tan hoặc không còn khả năng ảnh hưởng đến nước ta nữa

Tin áp thấp nhiệt đới

 Đối với các bản tin áp thấp nhiệt đới không chia thành các loại khác nhau như đối với các

bản tin bão mà chỉ có một loại duy nhất là "tin áp thấp nhiệt đới" (Theo Phân Viện Khí Tượng Thuỷ Văn TP Hồ Chí Minh)

Kết quả nghiên cứu cho thấy tổng số các cơn bão không tăng Cũng không có bằng chứng về sự hình thành các siêu bão ngoài dự đoán Tuy nhiên, tỷ lệ các cơn bão loại 4 và 5 - với vận tốc gió trên 56m/giây, tương đương bão Katrina - đã tăng gần gấp hai lần trên toàn thế giới, từ 20%

trong những năm 1970 lên 35% trong thập kỷ qua (theo VNN 17/9/2005)

Khi khí lạnh trở xuống, nó lại hút đầy khí ẩm và nóng Và nó bị hút với tốc độ rất cao vào bên trong ống khí bay lên cao Sở dĩ có hiện tượng này vì áp suất ở đây thấp hơn những nơi khác Điều này giải thích tại sao mây cuộn xung quanh ống khói này

Do trái đất quay, ở Bắc bán cầu là chiều ngược lại của kim đồng hồ, còn ở Nam bán cầu là cùng chiều với kim đồng hồ, nên bao giờ bão cũng quay theo cùng 1 chiều

Nước càng nóng, guồng máy nhiệt độ càng lên cao và gió cũng tăng tốc Lúc này, bão tăng sức mạnh Sức của nó đôi khi đạt đến mức tương đương 5 quả bom hạt nhân/mỗi giây Nhưng ngay khi gặp một dòng nước lạnh hơn hoặc gặp đất liền, bão giảm cường độ vì thiếu khí nóng bốc hơi

Bão đƣợc đặt tên nhƣ thế nào?

Không như ở Việt Nam nơi các cơn bão được đặt tên theo số thứ tự của nó trong năm, trên thế giới bão thường mang tên phụ nữ, và sau này cả tên nam giới Riêng ở tây bắc Thái Bình Dương, bão còn mang tên hoa lá, động vật

Các cơn bão nhiệt đới được đặt tên từ đầu thế kỷ 20, tạo thuận lợi cho việc liên lạc giữa các nhà

dự báo thời tiết và công chúng trong việc theo dõi và cảnh báo, tránh nhầm lẫn giữa các cơn bão Người ta cho rằng tên của các bão lần đầu tiên xuất hiện là do một nhà dự báo thời tiết của Australia Ông đặt tên bão theo tên "của những chính trị gia mà ông ghét nhất

Trong Thế chiến II, các cơn bão nhiệt đới ở Thái Bình Dương được đặt tên không chính thức theo tên của phụ nữ Nguyên tắc bất thành văn này do đoàn dự báo thời tiết của Lục và Hải quân

Mỹ đề ra, và thường lấy tên vợ hoặc bạn gái của các nhà dự báo Từ năm 1950 đến 1952, các cơn bão ở bắc Đại tây dương được đặt tên theo thứ tự bảng chữ cái (Able-Baker-Charlie- ), nhưng

từ năm 1953, cơ quan khí tượng Mỹ lại chuyển sang dùng hệ tên phụ nữ

Năm 1979, Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) và Cơ quan khí tượng Mỹ (NWS) thống nhất sử dụng tên bão gồm cả tên nữ và nam giới

Các cơn bão ở lòng chảo đông bắc Thái Bình Dương được đặt theo tên phụ nữ từ năm

1959-1960 Năm 1978, cả hai loại tên đều được sử dụng Ở vùng bắc Ấn Độ Dương, các bão nhiệt đới không được đặt tên Tại tây nam Ấn Độ Dương, bão lần đầu có tên vào mùa 1960-61 Vùng Australia và nam Thái Bình Dương, tên phụ nữ được lấy làm tên bão từ năm 1964, và 10 năm sau thì tên của nam cũng được dùng

Từ ngày 1/1/2000, các cơn bão ở lòng chảo Tây Bắc Thái Bình Dương (khu vực mà Việt Nam

nằm trong) được đặt theo một danh sách các tên mới lạ Những tên mới bổ sung bao gồm các tên châu Á, được lấy từ các nước và vùng lãnh thổ là thành viên của WMO trong khu vực Mỗi trong

số 14 thành viên cung cấp 10 cái tên, tạo thành danh sách 140 tên bão

Những tên này có hai điều khác biệt so với tên bão ở các nơi trên thế giới Thứ nhất, hầu hết chúng không phải là tên riêng của người, mà thường là tên hoa, động vật, chim, cây cỏ hay thậm chí tên món ăn Thứ hai, các tên này không được đặt tuần tự theo thứ tự chữ cái, mà theo thứ tự chữ cái của tên các nước

Các cơn bão đang hình thành ở khu vực này sẽ được Trung tâm Bão nhiệt đới Tokyo thuộc Cơ quan Khí tượng Nhật Bản đặt tên

Trước bão Damrey (VN gọi là bão số 7), cơn bão Saola, lấy tên của một loài động vật quý hiếm của Việt Nam, đã tràn vào Nhật Bản

Dưới đây là các tên được dùng để đặt cho bão ở tây bắc Thái bình dương:

Bắc Triều Tiên Kirogi Toraji Kalmaegi Maemi Meari

HK, Trung Quốc Kai-Tak Man-yi Fung-wong Choi-wan Ma-on

Bắc Triều Tiên Sonamu Podul Pongsona Mindule Nalgae

HK, Trung Quốc Shanshan Lingling Yanyan Tingting Banyan

(Nguồn: Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory)

Đề phòng bão, những điều cần biết

Bão trên biển Đông là những cơn gió xoáy rất mạnh, phát sinh ngoài biển, mạnh dần rồi di chuyển rất xa, rất nguy hiểm đối với thuyền bè trên biển Dấu hiệu để phát hiện bão bao gồm:

Sóng: Trước khi bão đến, sóng biển bị gió bão thổi dồn thành từng đợt sóng lừng truyền đi trước

bão từ 1.500 đến 2.000km Sóng lừng do bão gây ra có hướng trùng với hướng di chuyển của bão Sóng được truyền đi dưới tác dụng của gió có hướng khá ổn định Trong những ngày đẹp trời, êm gió, đi biển mà thấy những đợt sóng lừng từng đợt lên xuống đều đặn với một tần số chỉ bằng một nửa tần số sóng thường, tròn đầu, cự ly giữa hai đỉnh sóng rất dài, từ 200 đến 300m (bình thường sóng có đầu nhọn, bước sóng ngắn khoảng 50-100m) có vẻ "hiền lành", im lặng, thứ tự nhịp nhàng thì cần đề phòng cẩn thận, theo dõi tình hình thời tiết liên tục vì có thể đó là một trong những dấu hiệu sắp có cơn bão

Nước biển: Khi bơi hay lặn xuống nước cảm thấy nước biển nóng hơn bình thường, đồng thời

thấy cá chết nổi lềnh bềnh thì sắp có bão Hoặc khi lặn xuống nghe có tiếng réo ầm ầm từ xa tới, tiếng réo phía nào thì bão ở phía đó

Một dấu hiệu nữa là sóng bão dồn vào bờ làm cho nước biển có mùi hôi tanh (do các vật từ dưới đáy biển xông lên) Những giống tôm, cua nhỏ thường sống ở những ghềnh đá ẩm ướt trên bãi biển, trước khi bão đến chúng thường rút vào những đám cỏ gần bờ biển; những con sứa trắng bơi lập lờ gần mặt nước biển cũng từ từ bơi ngược ra ngoài khơi; các loài chim biển như hải âu, hải yến thường xuyên sinh sống ngoài biển, rất ít khi bay vào bờ, chỉ khi nào có bão chúng mới kéo nhau từng đàn bay vào sâu trong đất liền lánh nạn

Quan sát mây và các hiện tượng quang học: Trước khi có bão bầu trời quang đãng, trong xanh

và nắng nóng, oi bức ngột ngạt, sau đó có xuất hiện mây "ti" (thường xuất hiện khi tâm bão còn cách xa 1.000km) Mây ti ở rìa bão thường xuất hiện từng chùm, sợi trắng như lông tơ hoặc như đuôi ngựa, hình chữ V, hoặc như một dải lụa mỏng, thường có mầu vàng mỡ gà; buổi sớm hay chiều có mầu vàng, hồng chói hay đỏ thẫm Ngày có dông cũng có loại mây này nhưng người có kinh nghiệm có thể phân biệt được chỗ khác nhau về bề dày và về rìa mây Ca dao tục ngữ có câu: "Ráng mỡ gà trời gió, ráng mỡ chó trời mưa", hoặc " Vàng trời thì gió, đỏ trời thì mưa" Mây này tiến dần vào đất liền theo gần đúng hướng đi của cơn bão

Kinh nghiệm của những người đi biển và quan sát trên đảo cho biết, nếu mây có màu nhạt, xung quanh tơi như bông thì báo hiệu một cơn bão lớn và đã hình thành từ lâu, nếu mây rất trắng và từng khối rõ rệt thì báo hiệu cơn bão vừa mới phát sinh, phạm vi nhỏ nhưng mãnh liệt Lúc mặt trời mọc hay lặn, ngoài màu đỏ thắm thường thấy hàng ngày, còn có màu vàng nhạt làm phản chiếu rõ bóng mây trên nền trời, thậm chí các tia sáng rẽ quạt lúc bình minh, hoặc hoàng hôn có màu xanh lục nhạt, đó là dấu hiệu báo bão cách nơi ta quan sát khoảng 800km Khi bão đến gần hơn, thấy bầu trời bị bao phủ một lớp mây như bức màn màu sữa trắng Sau đó mây thấp dần, sẫm màu và biến thành màu xám xơ xác, rải rác từng cục bay rất nhanh và ngày càng nhiều, đó

là khối mây khổng lồ, rồi mưa và gió ập đến, giật từng hồi, ngày càng tăng, bầu trời thấp, đen

nghịt, sóng nổi lên và bão ập tới (Trích từ Sài Gòn giải phóng - 10/1/2005)

Lốc xoáy

Các chuyên gia khí tượng biết rằng lốc xoáy là một trong những loại bão mạnh nhất của tự nhiên

do bão sấm sinh ra Đó là một cột không khí xoáy tròn cực mạnh, trải dài từ một cơn bão sấm xuống mặt đất Tuy nhiên, họ chưa rõ thời điểm hoặc các điều kiện mà một cơn bão sấm cần có

để sinh ra lốc xoáy Roger Edwards, nhà khí tượng thuộc Trung tâm Báo Bão thuộc Cục Khí quyển và Đại dương quốc gia Mỹ, cho biết: ''Phần lớn các cơn bão không sinh ra lốc xoáy Phải

có nhiều giai đoạn và tác động dây chuyền xảy ra trong khí quyển để bão sấm sinh lốc xoáy'' Không giống một cơn bão mạnh cấp 8 (hurricane), lốc xoáy thường nhỏ, kéo dài trong một thời gian ngắn và di chuyển nhanh

Vào tháng 6/2003, Samaras và đồng nghiệp đã tiến tới một cơn lốc xoáy khoảng cách 180m gần Manchester, họ thả thiết bị thăm dò và bỏ chạy khi lốc xoáy tiến sát tới chỗ họ Thiết bị cho thấy khí áp giảm 100 milibar bên trong lốc xoáy Khí áp giảm mạnh và đột ngột chính là nguyên nhân sinh ra những luồng gió cực mạnh trong lốc xoáy và bão Nếu khí áp giảm đột ngột, chẳng hạn từ 1.000 milibar xuống còn 900 millibar, một cơn gió cực mạnh sẽ xuất hiện

Nhà khí tượng Ted Fujita đã xếp loại lốc xoáy theo thang đo từ cấp 0 tới 6 Thỉnh thoảng, lốc

xoáy cực mạnh có thể tấn công một thành phố và giết hàng chục, thậm chí là hàng trăm người

Cấp Sức gió (km/g) Mức độ tàn phá F0 < 116 Thiệt hại nhẹ

F1 117-180 Thiệt hại trung bình F2 253 Thiệt hại lớn F3 >322 Thiệt hại nghiêm trọng F4,5 333-512 Sức phá huỷ ghê ghớm F6 >513 Bị nghi ngờ

Chương V - ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ, BỐC HƠI VÀ MƯA

I ẨM ĐỘ KHÔNG KHÍ

Trong không khí luôn luôn có nước, tồn tại dưới dạng trông thấy được hoặc không trông thấy Dạng trông thấy được là sương mù và mây Dạng này xuất hiện khi các phân tử nước liên kết nhau tạo thành các hạt nhỏ Dạng không trông thấy được hiểu thông qua một khái niệm là ẩm độ

Ẩm độ không khí là lượng hơi nước chứa trong không khí Tầng không khí ở sát mặt đất lúc nào cũng có hơi nước

Độ ẩm tuyệt đối là lượng hơi nước được tính bằng gam trong 1m3 không khí, ở một thời điểm

nhất định Tuy nhiên, không khí chỉ có thể chứa được một lượng hơi nước nhất định; lượng hơi nước tối đa mà 1m3 không khí có thể chứa được gọi là độ ẩm bão hoà Độ ẩm bão hoà thay đổi theo nhiệt độ của không khí; nhiệt độ càng cao thì không khí càng chứa được nhiều hơi nước

Độ ẩm tương đối là tỷ lệ phần trăm giữa độ ẩm tuyệt đối của không khí với độ ẩm bão hoà ở

cùng nhiệt độ Độ ẩm tương đối giúp ta biết được không khí là khô hay ẩm và còn chứa thêm được bao nhiêu hơi nước Khi độ ẩm tương đối là 100% nghĩa là không khí đã bão hoà hơi nước

Sự thay đổi ẩm độ không khí theo thời gian

Hằng ngày, độ ẩm không khí cao nhất từ 4 – 5 giờ sáng (miền Nam), và khoảng 6 – 7 giờ sáng (miền Bắc), độ ẩm thấp nhất vào khoảng 13 – 14 giờ

Trong năm, miền Bắc độ ẩm tương đối cao nhất vào mùa Đông (tháng 12, tháng 1), thấp nhất vào mùa Hè (tháng 7, tháng 8) Miền Nam chịu sự ảnh hưởng rõ rệt của gió mùa, ẩm độ cao nhất vào mùa mưa (tháng 8, tháng 9) và thấp nhất vào mùa khô (tháng 3, tháng 4)

Ảnh hưởng của ẩm độ đến cây trồng

 Ẩm độ không khí cao tạo thuận lợi cho sự phát triển sâu và bệnh

 Ẩm độ cao gây khó khăn cho việc phơi khô nông sản

Ẩm độ cao làm tăng khả năng truyền nhiệt của không khí Khi kết hợp với nhiệt độ môi trường cao vật nuôi sẽ bị nóng, khó giải nhiệt do nước trong hơi thở ít và lượng mồ hôi bốc hơi ít Ðồng thời, ẩm độ và nhiệt độ không khí cao sẽ là điều kiện tốt cho vi sinh vật phát triển Khi kết hợp với nhiệt độ môi trường thấp, vật nuôi bị lạnh và làm gia tăng sự mất nhiệt của cơ thể

Khi ẩm độ môi trường thấp sẽ làm tăng nhanh độ bốc hơi trong hơi thở và trên da làm da và niêm mạc khô, nứt nẻ và gia súc dể nhiễm bệnh đặc biệt là các bệnh đường hô hấp

Ẩm độ tối hảo cho các loài là: 60-80% Trung bình là 70%

Dụng cụ đo ẩm độ

Ẩm độ không khí ở đồng bằng sông Cửu Long

Ẩm độ không khí ở Trạm Châu Đốc năm 2000

Nguồn: Trung tâm dự báo KTTV phía Nam Trích nguồn: Trung tâm dự báo KTTV phía Nam

II BỐC HƠI

Bốc hơi (evaporation): là hiện tượng chuyển hóa các phân tử nước từ thể lỏng sang thể hơi và đi vào không khí do tác dụng của nhiệt độ, gió Thoát hơi (transpiration): hơi nước thoát ra từ bề mặt của các mô thực vật và động vật Trong cân bằng nước người ta gọi chung là bốc thoát hơi

(evapotranspiration), hay nói tắt hơn là bốc hơi, là tổng lượng nước mất đi do sự bốc hơi nước từ mặt nước, mặt đất, qua lá cây của lớp phủ thực vật, động vật

Lượng bốc hơi thường tính bằng chiều dày lớp nước đơn vị là milimét (mm) Tốc độ bốc hơi là lượng nước bốc hơi trong một đơn vị thời gian (mm/ngày)

Nước không ngừng bốc hơi lên khí quyển, lượng bốc hơi phụ thuộc vào nhiều yêu tố như:

 Thời gian (ngày, đêm, mùa)

 Đặc điểm địa lý (vùng núi, đồng bằng, xích đạo, ôn đới,…)

 Diễn biến của khí tượng (nhiệt độ, gió, độ ẩm,…)

 Lớp đất mặt, loại đất (đất sét, đất cát,…)

 Lớp phủ thực vật (rừng cây, hoang mạc,…)

Các trạm khí tượng ở Việt Nam thường dùng hai loại dụng cụ để đo lượng bốc hơi: bằng ống Piche và bằng thùng bốc hơi

Chế độ bốc hơi và nhân tố ảnh hưởng đến bốc hơi

Diễn biến bốc hơi hằng ngày tương ứng với diễn biến nhiệt độ ngày Độ bốc hơi cao nhất thường thấy vào những buổi trưa và nhỏ nhất vào thời điểm trước khi mặt trời mọc Trong ngày, vào những lúc có gió lớn thì độ bốc hơi cũng gia tăng Vào mùa hè diễn biến của bốc hơi ngày rõ nét hơn vào mùa Đông Trong năm bốc hơi cao nhất vào các tháng 2 đến tháng 4 (miền Nam VN), tháng 5 đến tháng 7 (miền Bắc VN), và thấp nhất vào tháng 9 đến tháng 10 (miền Nam VN), tháng 12 đến tháng 1 (miền Bắc VN)

III MÂY

Mây là sản phẩm của của sự ngưng kết hơi nước trong lớp khí quyển có độ cao vài trăm mét trở lên Mây tập hợp bởi các giọt nước nhỏ li ti hoặc những tinh thể băng có kích thước rất nhỏ (có đường kính khoảng 2 đến 8) Những phân tử này tụ thành từng đám, có hình thể thay đổi tùy theo độ cao và lơ lửng trong không khí Những hạt nước trong mây lớn hơn 0,1mm có thể rớt xuống đất thành mưa Hạt mưa khi rơi xuống đất có đường kính từ 1-7 mm

Nguyên nhân hình thành mây:

 Do hiện tượng đối lưu nhiệt Các khối khí mang hơi nước bốc lên theo phương thẳng đứng Mây có dạng múi bông, cuộn thành từng đống, ngọn tròn, chân mây ngang

 Do ảnh hưởng bức xạ Trong điều kiện thời tiết ổn định, mây có dạng tầng, từng lớp

 Do sự hình thành front Thường do không khí nóng chuyển động đi lên trên mặt dốc của không khí lạnh, hình dạng và màu sắc mây thay đổi, có dạng sợi, màu trắng đến xám xanh đậm Mây này thường bao phủ bầu trời

Mây tương đối nặng Nước trong các đám mây điển hình có thể có khối lượng hàng triệu tấn, mặc dù mỗi mét khối mây chứa chỉ khoảng 5 gam nước Các giọt nước trong mây nặng hơn hơi nước khoảng 1.000 lần, vì thế chúng nặng hơn không khí Lý do tại sao chúng không rơi, mà lại được giữ trong khí quyển là các giọt nước lỏng được bao quanh bởi không khí ấm Không khí bị

ấm lên do năng lượng nhiệt giải phóng khi nước ngưng tụ từ hơi nước Do các giọt nước là rất nhỏ, chúng "dính" với không khí ấm Khi mây được tạo thành, không khí ấm mở rộng hơn là giảm thể tích sau khi hơi nước ngưng tụ, làm cho các đám mây bị đẩy lên cao, và mây trôi đi trong không khí

Phân loại mây:

Các đám mây được chia thành hai loại hình chính: mây lớp hay mây đối lưu Chúng được gọi là

mây stratus (từ tiếng Latinh stratus có nghĩa là lớp) và mây cumulus (từ tiếng Latinh cumulus

có nghĩa là chồng đống) Hai dạng chính này được chia thành bốn nhóm nhỏ phân biệt theo cao

độ của mây Các đám mây được phân loại theo cao độ gốc của mây, không phải là đỉnh của nó

Hệ thống này được giới thiệu bởi Luke Howard năm 1802

Như vây, chia theo độ cao, ta chia ra làm 4 loại mây chính và 10 dạng mây cơ bản

Loại 1: mây tầng cao

Chân mây cao trên 6km, cấu tạo bởi những tinh thể băng, không gây mưa thường có ba dạng:

Mây ti (Cirrus – Ci): là những đám mây có dạng lông tơ mỏng, không che khuất mặt trời, không

gây mưa, báo hiệu thời tiết tốt Trường hợp mây ti có dạng bó lông dài nằm song song, đầu hơi cuốn thì báo hiệu trước có thể có cơn dông hay bão sẽ đến

Mây ti tích (Cirro-cumulus – Cc): có dạng múi bông, nụ mây trắng mỏng phân bố thành hàng,

cụm Từ dưới đất nhìn lên, mây ti tích giống như một bãi cát có sóng, không che khuất ánh sáng mặt trời, không gây mưa, thời tiết tốt nếu có màu trắng Trường hợp mây chuyển qua màu xám kết hợp với mây ti dạng bó bông dài thì báo trước có thể có bão

Mây ti tầng (Cirro-stratus – Cs): màng mây mỏng, màu trắng nhạt hoặc xám trắng, có khi che

phủ cả bầu trời nhưng không che khuất ánh sáng mặt trời hoặc mặt trăng gây hiện tượng quầng viền sáng không cho mưa nhưng có thể sắp có mưa

Loại 2: Mây tầng giữa

Chân mây có độ cao từ 2-6km, ở tầng này mây lớn và dầy hơn, mang hơi nước và tinh thể băng, mây có màu xám và tạo bóng râm ở mặt đất, gồm 2 dạng:

Mây trung tích (Alto-cumulus – Ac): gồm nhiều mảng mây trắng và xám ở thấp hơn mây ti, có

kích thước lớn hơn và phân bố thành hàng hay gợn sóng có dạng luống cày hoặc cuộn tròn như một đàn cừu Hiện tượng tiêu biểu của mây này là có tán và ánh sáng ngũ sắc Nếu có hiện tượng quầng sẽ cho mưa nhỏ Nếu có dạng đàn cừu thì báo hiệu trời sắp mưa Ở dạng chồng chất như tường thì sẽ có dông

Mây trung tầng (Alto-stratus – As): có hình dáng sợi tơ mỏng, màu xám hơi xanh như một tấm

màn hoặc có màu trắng đục như nhìn qua cửa kính mờ Mây này cho mưa