Tài liệu ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN VÀ GIÓ docx

Sự thay đổi của áp suất với độ caoÁp suất khí quyển giảm dần theo độ cao... Sự thay đổi của áp suất với độ cao• Hầu hết các phần tử không khí tập trung ở lớp khí quyển sát mặt đất.. Sự

Áp suất khí quyển và gió

– Nguyên nhân hình thành gió

– Các lực sinh ra và ảnh hưởng đến gió

– Các đặc trưng của gió

– Các loại gió (các loại hoàn lưu khí quyển)

Khái niệm

Áp suất khí quyển là trọng lượng của một cột không khí thẳng đứng

có tiết diện là 1 đơn vị diện tích và độ cao tính từ mực quan trắc tời giới hạn trên của khí quyển

Khái niệm

Áp suất khí quyển ở điều kiện tiêu chuẩn (00C, vĩ độ

1Atm = 760,0 mmHg = 101,325 kPa = 1013,25 mb

Sự thay đổi của áp suất với độ cao

Áp suất khí quyển giảm dần theo độ cao

Sự thay đổi của áp suất với độ cao

• Hầu hết các phần

tử không khí tập trung ở lớp khí quyển sát mặt đất

• Do vậy, áp suất giảm nhanh hơn

ở lớp khí quyển sát mặt đất và chậm hơn

Sự thay đổi của áp suất với độ cao

• Sự biến thiên của áp suất khí quyển theo độ cao có thể được tính theo công thức:

dP = -ρ.g.dz Trong đó:

• P0, P là áp suất tại mực nước biển (độ cao z0) và độ cao z

• T là nhiệt độ không khí trung bình giữa mực biển và độ cao z

)

.(

0

0

ge

P

Phân bố áp suất khí quyển trên mặt đất

Phân bố khí áp theo phương nằm ngang

Đường đẳng áp (isobar):

– Là đường nối các điểm có cùng trị số áp suất

– Sử dụng trị

số áp suất ở mực nước biển với đơn

vị millibars (tránh ảnh hưởng của

độ cao)

Cách quy đổi khí áp về mực nước biển

Trung tâm khí áp thấp

(Xoáy thuận)

Trung tâm khí áp cao

(xoáy nghịch)

Vùng Yên

Lưỡi (Ridge)

Rãnh (Trough)

Áp suất khí quyển và nhiệt độ

• Nhiệt độ không khí quyết định độ cao của cột khí quyển

• Khí áp trên mặt đất nơi

có nhiệt độ thấp sẽ cao hơn nơi có nhiệt độ cao

và ngược lại đối với lớp khí quyển trên cao

Diễn biến áp suất khí quyển

• Diễn biến hàng ngày

– Diễn biến hàng ngày là diễn biến kép: cực đại của áp suất xảy ra vào 10 giờ và 22 giờ và cực tiểu lúc 4 giờ và 16 giờ

– Thể hiện rõ nhất ở các vĩ độ nhiệt đới, biên độ dao động áp suất 3-4mb, đôi khi đạt tới 10-15mb (thời tiết thay đổi đột ngột) Biên

độ hàng ngày của áp suất giảm dần khi vĩ độ tăng, ở vĩ độ 600

biên độ dao động chỉ vào khoảng 0,3 – 0,6 mb

• Diễn biến hàng năm

– Kiểu lục địa, cực đại khí áp quan sát thấy vào mùa đông, cực tiểu vào mùa hè, biên độ đạt tới 20 -40 mb (Tại Lucxtrum, φ=42041’; Λ=89042’; h=-17m khí áp tháng 12 là 1041,3mb, tháng 7 là 1004,0

mb, Δp = 37,3 mb)

– Kiểu đại dương và vùng duyên hải, cực đại vào mùa hè, còn cực tiểu vào mùa đông, biên độ 10 – 20 mb.

• Áp suất khí quyển khác nhau do:

– Vĩ độ địa lý (bức xạ mặt trời)

– Tính chất mặt đệm (đất liền và đại dương)

– Địa hình (hình thế núi đồi và hướng dốc)

Các đặc trưng của gió

Hướng gió: xác định bằng

– Hoa gió (thông dụng nhất)

Ký hiệu Hướng gió Độ Hoa gió (Wind rose)

Bft m/s km/h Tên cấp gió Dấu hiệu nhận biết Sóng biển

0 0 - 0,2 1 Lặng gió Khói lên thẳng 0,1

1 0,3-1,5 1-5 Gần lặng gió Khói hơi bị lay động 0,1

2 1,6-3,3 6-11 Gió rất nhẹ Cây rung nhẹ, lá xào xạc 0,2-0,3

3 3,4-5,4 12-19 Gió khá nhẹ Cành cây rung, cờ bay nhẹ 0,6-1,0

4 5,5-7,9 20-28 Gió nhẹ Bụi và giấy bị thổi bay 1,0-1,5

5 8,0-10,7 29-38 Gió vừa (Fresh Breeze) Cây nhỏ đu đưa 2,0-2,5

6 10,8-13,8 39-49 Gió hơi mạnh Mặt ao, hồ gợn sóng 3,0-4,0

7 13,9-17,1 50-61 Gió khá mạnh Dây điện kêu vu vu 4,0-5,5

8 17,2-20,7 62-74 Gió mạnh (Gale) Người không đi ngược chiều được 5,5-7,5

9 20,8-24,4 75-88 Gió rất mạnh Mái ngói nhà cấp 4 bị lật 7,0-10,0

Bảng quy đổi tốc độ gió theo Beaufort (m/s và km/h)

Các lực sinh ra và ảnh hưởng đến gió

• Lực phát động gradient khí áp (Pressure Gradient Force - PGF)

– Gradient khí áp nằm ngang là độ giảm của áp suất trên một đơn vị khoảng cách theo phương thẳng, góc với đường đẳng áp (∆P/∆n)– Lực phát động gradient khí áp tạo ra gió, không khí chuyển động từ nơi khí áp cao đến nơi có khí áp thấp

• Lực Coriolis

Là lực làm lệch hướng chuyển động của các phần tử không khí do sự

tự quay của trái đất Phần tử chuyển động lệch về phía tay phải ở BBC

và tay trái ở NBC

CF = 2. ω .v sin ϕTrong đó:

ω- tốc độ quay của trái đất (15o/giờ)

Lực Coriolis

Gió địa chuyển (Geostrophic wind)

(Hướng gió do sự cân bằng giữa lực Coriolis và PGF)

Khi các đường đẳng áp là những đường thẳng song song, lực Coriolis cân bằng với PGF (không có lực khác tham gia):

• Hướng gió thổi song song với đường đẳng áp

• Rất ít xảy ra trong

tự nhiên

• Có thể tìm thấy ở giới hạn trên của tầng đối lưu

Gió Gradient khi chịu lực ly tâm

• Khi đường đẳng áp là những đường cong, hướng gió vẫn song song với đường đẳng áp

• Nhưng vận tốc gió thay đổi so với gió địa

chuyển

• Do có một lực khác tham gia – lực ly tâm (Centrifugal Force)

• Thường tìm thấy ở lớp khí quyển trên cao

hoặc trên mặt biển

Gió ở lớp khí quyển gần mặt đất

• Do bị tác động bởi lực ma sát (Friction force) làm thay đổi hướng chuyển động và giảm vận tốc gió

• Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào điều kiện địa hình (đồi núi hay mặt biển)

Gió trong vùng khí áp thấp và khí áp cao

Các loại gió

Hoàn lưu khí quyển

• Gió hành tinh (Global wind)

• Gió mùa (Monsoon)

Gió địa phương (Local wind)

– Gió đất, biển (Breeze)

– Gió núi, thung lũng

– Gió foehn

Lượng bức xạ sóng dài đi ra khỏi bầu khí quyển hàng năm

Lượng bức

xạ sóng ngắn mặt đất nhận được hàng năm

B<0

Gió mùa (monsoon)

• Hướng gió thay đổi theo mùa

• Nguyên nhân là do sự chênh lệch về nhiệt độ trên lục địa và đại dương

• Mùa hè: gió thổi từ biển vào lục địa

• Mùa đông: gió thổi từ lục địa ra biển

Sự xê dịch các vành đai khí áp theo mùa

Sự xê dịch các vành đai khí áp theo mùa

Gió đất và gió biển

• Thường gặp ở những vùng ven biển, ven hồ lớn

• Nguyên nhân: do sự chênh lệch nhiệt độ giữa biển và đất liền dẫn đến chênh lệch về khí áp

• Ban ngày gió thổi từ biển vào đất liền, gọi là gió biển do đất liền

nóng hơn, khí áp thấp trở thành nơi hút gió

• Gió biển tốc độ khoảng 2,5m/s, thổi từ 8h đến khi mặt trời lặn, cực đại vào lúc 12-13h, ảnh hưởng vào tới 40-50km trong đất liên

• Ban đêm gió thổi từ đất liền ra biển, gọi là gió đất vì biển ấm hơn đất liền lại trở thành nơi hút gió

• Gió đất yếu hơn gió biển vì sự đối lập về nhiệt thấp hơn, ảnh hưởng

ra ngoài biển tới 10 km

• Gió đất - biển thường xuất hiện vào những ngày trời quang mây, trong vùng khí áp cao vào mùa hè

Sự hình thành gió biển

Sự hình thành gió biển

Lượng không khí được gia

tăng ở bề mặt bốc lên cao

Không khí trên cao chìm xuống thay thế không khí thổi đi trên mặt đất

Sự chênh lệch áp suất dẫn đến gió thổi từ đất liền ra biển

Nước (ấm)

Đất (lạnh)

Sự hình thành gió đất

Đất (lạnh) Nước (ấm)

Lượng không khí được gia tăng

ở bề mặt bi ển bốc lên cao

Không trên mặt đất khí thổi đi, không khí ở

lớp khí quyển trên cao chìm xuống thay thế.

Sự hình thành gió đất

Gió núi và gió thung lũng

• Hình thành ở trung do, miền núi, thay đổi hướng theo nhịp điệu

ngày đêm

• Ban ngày gió thổi từ thung lũng theo sườn núi đi lên do không khí trên thung lũng hấp thu nhiều bức xạ mặt trời, nóng lên (gió thung lũng)

• Ban đêm gió thổi từ sườn núi xuống thung lũng do sự tích tụ không khí lạnh, gọi là gió núi

• Xuất hiện vào những ngày thời tiết đẹp, không bị ảnh hưởng bởi gió mùa

Gió thung lũng

Gió núi

Gió foehn

Nếu dãy núi cao 2

km, độ ẩm tại chân núi bên sườn đón gió là 80%, nhiệt

độ 200C thì nhiệt độ và

độ ẩm tại chân núi bên sườn khuất gió là bao nhiêu ?

Ví dụ:

Có 1 khối không khí ban đầu nhiệt độ 20 0 C, độ ẩm 80%, khi thổi qua dãy núi cao

2000 mét Vậy ở bên sườn khuất gió nhiệt độ và độ ẩm là bao nhiêu ?

Lượng chứa ẩm tuyệt đối gây mưa là: 14,13 - 9,6 = 4,53 g/m 3

Ở chân núi sườn khuất gió: Do không khí đi xuống theo quá trình đoạn nhiệt khô

nên nhiệt độ sẽ tăng lên so với ở đỉnh núi là 20 0 C hay nhiệt độ ở chân núi là: t =

10 0 C + 20 0 C = 30 0 C.

E = 6,1 10 (7,6.30/242 + 30) = 42,05 mb Sức trương hơi nước thực tế khi t = 30 0 C và a

Gió foehn