Xem mẫu
- Chương IV. TU N HOÀN NƯ C TRONG T NHIÊN
Nư c t n t i trong t nhiên dư i ba tr ng thái: r n, l ng, khí. Ba th ñó không ng ng
chuy n hóa l n nhau. Nư c t các ñ i dương, bi n, sông ngòi, ao h , ñ t và th c v t b c
hơi vào không khí. Hơi nư c g p l nh ngưng k t t o thành mây, mưa rơi xu ng b m t trái
ñ t. Nư c mưa th m xu ng ñ t, ch y ra sông, ra bi n r i l i b c hơi. Quá trình ñó g i là
vòng tu n hoàn nư c trong t nhiên. Vòng tu n hoàn này g m ba khâu chính: b c hơi,
ngưng k t, giáng th y. Các quá tnnh ñó liên k t ch t ch v i nhau, ñó là nh ng khâu riêng
bi t c a vòng tu n hoàn chung.Hi u bi t v b n ch t v t lý t nhiên c a vòng tu n hoàn
nư c và m i liên h c a chúng ñ i v i s n xu t nông nghi p s giúp chúng ta có nh ng gi i
pháp h p lý ñ gi v ng tr ng thái cân b ng nư c ñ i v i cây tr ng.
1. CHU TRÌNH NƯ C TRONG T NHIÊN
Vì m c nư c c a ñ i dương trên th gi i tính trung bình không thay ñ i, và lưu lư ng
trung bình nhi u năm c a các dòng sông cũng không thay ñ i, nên có th coi lư ng nư c t ng
c ng trong t nhiên c ba th : r n, l ng và khí cũng không thay ñ i. Do ñó ta suy ra r ng,
trong thiên nhiên có m t ch ñ xác ñ nh nào ñó c a chu trình nư c trong ñó lư ng nư c t ng
c ng rơi trên b m t trái ñ t b ng lư ng nư c b c hơi t ng c ng.
Th m mao m ch
th u M ch nư c ng m
61
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- Tính trung bình trong m t năm, t b m t các ñ i dương trên th gi i có 448.900km3
nư c vâ t b m t ñ t li n có 71.100 km3 nư c b c hơi vào khí quy n. Cũng trong m t năm
lư ng nư c rơi trên ñ i dương là 411.600 km3 và trên ñ t li n là 108.400km3. Như v y, trong
m t năm có 520.000 km3 nư c b c hơi thì trong m t năm cũng có ñúng m t lư ng giáng th y
như th rơi xu ng b m t trái ñ t. Như v y, nư c ñã hoàn thành m t vòng tu n hoàn khép kín
trong khí quy n.
B ng 4.1. Cân b ng nư c trên trái ñ t hàng năm
Thành ph n nư c luân chuy n Nư c b sung Nư c m t ñi
V (km3) L (mm) V (km3) L (mm)
L c ñ a (di n tích 148 628 000 km2)
Giáng thu (mưa, tuy t) 108 400 720
Dòng ch y (sông, su i) 37 300 250
B c hơi 71 100 470
ð i dương, bi n (di n tích 361 455 000 km2)
Giáng thu (mưa, tuy t) 411 600 1 140
Dòng ch y (sông, su i) 37 300 100
B c hơi 448 900 1 240
T ng c ng 520 000 520 000
(Ngu n: M.I. Lvotvis - 1964)
[Ghi chú: L (mm): b dày l p nư c quy ñ i; V (km3): th tích nư c]
Ngoài vòng tu n hoàn ñó, trên l c ñ a cũng có m t vòng tu n hoàn c a nư c. Hơi nư c
ñư c mang t ñ i dương t i, ngưng k t l i, t o thành mây và trên l c ñ a có mưa rơi xu ng.
M t ph n c a lư ng nư c ñó l i b c hơi và có th là ngu n g c c a lư ng mưa. Ngoài ra,
mưa trên ñ t li n có th hình thành do s b c hơi ñ a phương. Sơ ñ vòng tu n hoàn c a nư c
trên m t kho ng gi i h n c a ñ t li n ñư c trình bày trên hình 4.2. Lư ng m ñư c ñưa t ñ i
dương t i lãnh th (A0); m t ph n c a lư ng m ñó rơi xu ng thành mưa (O1); ph n còn l i
ñư c ñưa ra ngoài gi i h n c a lãnh th (A0 - O1); Lư ng mưa rơi xu ng (O1) s b b c hơi.
lư ng nư c b c hơi (UC) s hình thành mây. M t ph n lư ng nư c mưa (O2) t các ñám mây
rơi xu ng lãnh th , ph n còn l i ho c ñư c gió mang ñi (AC) ho c dòng sông mang ñi (C).
A0
--- --- ------ A0 - O 1
--------------------- - - Ac - - - -
O1 O2 Uc
C
Hình 4.2. Vòng tu n hoàn nư c trong gi i h n l c ñ a
2. ð M KHÔNG KHÍ
2.1. Các ñ i lư ng v t lý ñ c trưng ñ m không khí
Ð m không khí ñư c xác ñ nh b ng lư ng hơi nư c ch a trong không khí.
62
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- a) Áp su t hơi nư c (e)
(Còn g i là s c trương hơi nư c) là ph n áp su t do hơi nư c ch a trong không khí gây
ra và ñư c bi u th b ng milimet thùy ngân (mmHg) ho c b ng miliba (mb):
1mb = 10-3bar = 102N/m2
1mb = 3/4 mmHg
Trong 1 kh i không khí ñóng kín (ví d : 1 qu bóng), không khí s gây ra xung quanh
m t áp su t P. Áp su t P là t ng h p áp su t thành ph n gây ra b i các ch t khí ch a trong
kh i không khí ñó:
P = p1 + p2 + .... pi + .... + pn (1)
Trong ñó: p1: áp su t c a O2, p2: áp su t c a CO2, ... pi: áp su t hơi nư c, ...... pn: áp su t c a
ch t khí th n. pi ñư c ký hi u là e.
b) Áp su t bão hòa E (mb; mmHg)
m t nhi t ñ nh t ñ nh, áp su t hơi nư c ng v i gi i h n t i ña c a hơi nư c trong
không khí g i là áp su t hơi nư c bão hòa hay áp su t c c ñ i c a hơi nư c trong không khí
và ñư c kí hi u là E.
E ñư c tính theo công th c:
7 ,6t
E = 6,1. 10
242 + t
(2)
Trong ñó:
6,1 là áp su t bão hòa nhi t ñ 0OC;
7,6 và 242 là các h s th c nghi m;
t là nhi t ñ không khí.
S ph thu c c a áp su t hơi nư c bão hòa vào nhi t ñ không khí ñư c trình bày trên
hình 4.3.
c) ð m riêng (ρ)
ρ
Là lư ng hơi nư c tính b ng gam ch a trong 1 kg không khí m.(g/kg).
622e
ρ = (g/kg) (3)
P - 0,378e
d) Ð m tuy t ñ i (a):
Là lư ng hơi nư c tính b ng gam ch a trong 1m3 không khí (g/m3).
Gi a ñ m tuy t ñ i và áp su t hơi nư c có m i liên h ñư c bi u di n b ng công th c:
63
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- N u áp su t hơi nư c e tính b ng miliba thì:
0,81
a= x e (g/m3) (4)
1 + αt
Trong ñó:
t là nhi t ñ c a không khí
α là h s giãn n c a không khí,
α = 0,00366.
N u áp su t hơi nư c e tính b ng
milimét th y ngân thì ta có
công th c:
1,06
a= xe (g/m3) (5)
1 + αt
1,06
T s ≈1
1 + αt
nên tr s c a ñ m tuy t ñ i a và áp su t hơi nư c e (tính b ng milimet th y ngân) b ng
nhau khi nhi t ñ không khí là 16,50C. Do ñó, trong th c hành khí tư ng, áp su t hơi nư c
thư ng ñư c g i là ñ m tuy t ñ i. Nhưng khi áp su t hơi nư c tính b ng miliba thì tr s
c a nó khác rõ r t v i tr s ñ m tuy t ñ i. Trư ng h p này không g i áp su t hơi nư c là
ñ m tuy t ñ i. Ch ng h n, nhi t ñ t = 200C và áp su t hơi nư c e = 18mb, ñ m tuy t
ñ i là:
0,81 . 18
a= = 13,5 g/m3
1 + 0,00366 . 20
N u áp su t hơi nư c e = 18 mm Hg, thì
1,06 . 18
a= = 17,6 g/m3
1 + 0,00366 . 20
Tuy nhiên, c n chú ý r ng áp su t hơi nư c và ñ m tuy t ñ i không bi u th chính xác
m c ñ m hay khô c a không khí. B i vì v i cùng m t tr s c a ñ m tuy t ñ i, không khí
có th khô hay m tùy theo nhi t ñó. Vì v y ñ ñánh giá ñư c c th hơn tình tr ng m c a
không khí ngư i ta dùng ñ i lư ng ñ m tương ñ i.
e) T m (f%): Là t s gi a lư ng hơi nư c ch a trong 1m3 không khí v i tr ng lư ng
không khí khô có cùng th tích.
64
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- g) Ð m tương ñ i (r%):
Là t s gi a áp su t hơi nư c ch a trong không khí và áp su t hơi nư c bão hòa
m t nhi t ñ ñã cho.
e
r(%) = .100 (6)
E
Ð m tương ñ i cho bi t không khí m ñang xa hay g n tr ng thái bão hòa. N u hơi
nư c ñ t m c bão hòa trong kho ng không gian ñang xét thì áp su t e c a hơi nư c ch a
trong không khí s b ng áp su t E c a hơi nư c bão hòa nhi t ñ ñó, và ñ m tương ñ i
trong trư ng h p này s b ng 100%.
h) ð thi u h t bão hòa (d):
Là hi u s gi a áp su t hơi bão hòa và áp su t c a hơi nư c trong không khí m t
nhi t ñ nh t ñ nh.
d=E-e (7)
Ð i lư ng này bi u th b ng ñơn v milimet th y ngân ho c miliba. Ð thi u h t bão hòa
chính là lư ng hơi nư c c n thêm vào không khí ñ có lư ng hơi nư c hoàn toàn bão hòa
trong không khí m t nhi t ñ nh t ñ nh.
i) Ði m sương τ (0C):
Là nhi t ñ mà t i ñó hơi nư c ch a trong không khí ñ t t i tr ng thái bão hòa. Ði m
sương tính b ng ñ như nhi t ñ .
Ngư i ta xác ñ nh ñi m sương b ng b ng tra s ph thu c c a áp su t hơi nư c bão hòa
vào nhi t ñ khi ñã bi t tr s áp su t hơi nư c. Vì nhi t ñ c a ñi m sương, hơi nư c ch a
trong không khí tr nên bão hòa nghĩa là e = E, khi ñó t = τ. Trong b ng ngư i ta tìm tr s E
= e và nhi t ñ ng v i tr s ñó chính là ñi m sương.
Nh ng ñ i lư ng v t lý ñ c trưng c a ñ m không khí nêu trên ñư c ng d ng r ng rãi
trong nghiên c u khoa h c và trong th c ti n.
2.2. Di n bi n c a ñ m không khí
a) Nh ng dao ñ ng hàng ngày và hàng năm c a ñ m tuy t ñ i
Dao ñ ng hàng ngày c a ñ m tuy t ñ i c a không khl có liên quan m t thi t v i s
di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ . Trên m t bi n và ñ i dương và c b bi n, ñ m tuy t
ñ i trong th i gian m t ngày ñêm tăng lên khi nhi t ñ tăng. Tình tr ng này cũng quan sát
th y trên l c ñ a v mùa ñông. Trong nh ng trư ng h p v a nêu, tr s l n nh t c a ñ m
tuy t ñ i x y ra vào lúc 14 - l5 gi là th i gian nhi t ñ không khí ñ t t i ñi m c c ñ i hàng
ngày. Tr s nh nh t c a ñ m tuy t ñ i x y ra vào trư c lúc m t tr i m c là th i gian nhi t
ñ không khí gi m xu ng ñi m c c ti u c a ngày. N u ñ ý r ng khi nhi t ñ tăng lên thì s
b c hơi cũng tăng lên và do ñó lư ng hơi nư c ch a trong không khí cũng tăng lên, ta s hi u
rõ ngay vì sao dao ñ ng hàng ngày c a ñ m tuy t ñ i l i liên h m t thi t v i s di n bi n
hàng ngày c a nhi t ñ không khí.
Trên l c ñ a trong mùa nóng, dao ñ ng hàng ngày c a ñ m tuy t ñ i không trùng v i
d ng di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ không khí. ñây, trong m t ngày ñêm ñ m tuy t ñ i
có hai c c ñ i, vào kho ng 8 - 9 gi sáng và trư c lúc m t tr i l n. Còn các tr s c c ti u thì
x y ra trên các vùng l c ñ a vào trư c lúc m t tr i m c và kho ng 14 - l5 gi . S dĩ có tình
65
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- tr ng ñ m tuy t ñ i gi m ñi vào ban ngày nh t là vào bu i trưa là do có s trao ñ i không
khí theo phương th ng ñ ng, nh ñó không khí m g n m t ñ t ñư c ñưa lên cao và không
khí khô hơn ñ n th ch . Sau 14 - 15 gi . S trao ñ i theo phương th ng ñ ng y u ñi, ñ ng
th i nư c v n ti p t c b c hơi vào không khí nên ñ m tuy t ñ i c a không khí trong các l p
dư i th p b t ñ u tăng lên và t i trư c lúc m t tr i l n thì ñ t t i ñi m c c ñ i th hai trong
ngày. Sau khi m t tr i l n, nhi t ñ không khí gi m xu ng nhanh chóng do ñó hơi nư c
ngưng k t l i thành sương ho c sương mù. Vì nguyên nhân ñó, ñ m tuy t ñ i sau lúc m t
tr i l n gi m xu ng và ñ t t i ñi m c c ti u vào trư c lúc m t tr i m c.
Dao ñ ng hàng năm ñ m tuy t ñ i c a không khí thư ng trùng v i di n bi n hàng
năm c a nhi t ñ . Trong th i gian m t năm, tr s l n nh t c a ñ m tuy t ñ i x y ra B c
bán c u vào tháng b y là tháng nóng nh t; tr s nh nh t x y ra vào tháng giêng là tháng l nh
nh t trong năm.
b) Nh ng dao ñ ng hàng ngày và hàng năm c a ñ m tương ñ i
Dao ñ ng hàng ngày c a ñ m tương ñ i t l ngh ch v i nhi t ñ , khi nhi t ñ tăng thì
ñ m tương ñ i gi m và khi nhi t ñ gi m thì ñ m tương ñ i tăng.
Vì khi nhi t ñ tăng thì s b c hơi tăng lên và do ñó lư ng hơi nư c nh p vào khí quy n
cũng tăng lên, k t qu là ñ m tuy t ñ i c a không khí tăng lên, ñ ng th i áp su t hơi nư c
bão hòa cũng tăng. Nhưng áp su t c a hơi bão hòa tăng nhanh hơn so v i ñ m tuy t ñ i, vì
v y t s áp su t hơi nư c trên áp su t hơi nư c bão hòa (e/E) gi m khi nhi t ñ tăng, có
nghĩa là ñ m tương ñ i gi m. Khi nhi t ñ không khí gi m thì ñ m tuy t ñ i gi m, nhưng
gi m ch m hơn nhi u so v i áp su t hơi bão hòa, cho nên khi nhi t ñ không khí gi m thì ñ
m tương ñ i tăng. Ví d : lúc 7 gi 200C áp su t hơi nư c th c t là 18,7 mb, áp su t hơi
bão hòa là 23,4 mb thì ñ m tương ñ i là
e 18,7
r= x 100 = x 100 = 80%
E 13,4
Lúc 13 gi 300C áp su t hơi nư c th c t là 21,2 mb, áp su t bão hòa là 42,04 mb, thì
ñ m tương ñ i là:
e 21,2
r= x 100 = x 100 = 50%
E 42,04
Như v y, khi nhi t ñ tăng t 200C lên 300C và áp su t hơi nư c th c t tăng t 18,7 mb
lên 21,2 mb, ñ m tương ñ i s gi m t 80% xu ng 50%.
C c ti u hàng ngày c a ñ m tương ñ i x y ra vào kho ng 13 - 14 gi là th i gian có
c c ñ i c a nhi t ñ không khí. Nh ng tr s c c ñ i c a ñ m tương ñ i thư ng quan sát
th y vào ban ñêm ho c bu i sáng g n th i ñi m m t tr i m c là th i gian nhi t ñ không khí
ñ t t i ñi m c c ti u. Ch các vùng ven bi n do ban ngày gió ñưa không khí m t bi n t i,
c c ñ i c a ñ m tương ñ i ñôi khi x y ra vào bu i trưa t c là ñ ng th i v i c c ñ i c a
nhi t ñ không khí.
Dao ñ ng hàng năm c a ñ m tương ñ i cũng ngh ch ñ o v i di n bi n hàng năm c a
nhi t ñ không khí. Nh ng tr s c c ñ i c a ñ m tương ñ i x y ra vào nh ng tháng l nh
nh t, còn c c ti u x y ra vào nh ng tháng nóng nh t.
T i nh ng vùng khí h u gió mùa, mùa hè gió m th i t bi n vào nên ñ m tương ñ i
ñ t c c ñ i. Mùa ñông gió khô th i t ñ t li n ra nên ñ m tương ñ i ñ t tr s c c ti u.
66
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- 2.3. S d ng và ñi u ti t ñ m không khí
Ð m không khí là ñ i lư ng có liên quan ñ n nhi u y u t khí tư ng như mưa, gió,
nhi t ñ và s b c hơi. Trên ñ ng ru ng, ñ m không khí có th thay ñ i ph thu c vào l p
ph th c v t, m t ñ , kích thư c cây tr ng, ch ñ xen g i và h th ng tư i tiêu. N m ñư c
m i quan h ñó giúp chúng ta ñi u ti t ñ m không khí nh m c i thi n chúng phù h p v i
yêu c u c a cây tr ng.
Nh ng bi n pháp c i thi n ñ m không khí:
- Tr ng các ñai r ng b o v trên cánh ñ ng ñ h n ch t c ñ phân tán hơi m.
- Xây d ng h th ng tư i tiêu hoàn ch nh có tác d ng r t l n ñ i v i vi c ñi u ti t ñ
m không khí. B i vì m t ph n lư ng hơi nư c ch a trong không khí là do nư c t ñ t, t
th c v t b c hơi lên. Nh ng cánh ñ ng ñư c tư i ñ y ñ , ñ m không khí cao hơn nh ng
cánh ñ ng ít ñư c tư i.
- Di n tích có tr ng cây ng n ngày, cây dài ngày, cây lâm nghi p... ñ m không khí cao
hơn di n tích ñ hoang hóa. Ru ng ñư c tr ng xen, tr ng tăng m t ñ cây ho c dùng phương
pháp tư i phun mưa ñ u có th làm tăng ñ m không khí.
- Xây d ng các h ch a nư c s c i thi n ch ñ m không khí trong ph m vi r ng và
hi u qu cao.
Mu n s d ng y u t ñ m không khí thích h p c n ph i n m v ng di n bi n c a ñ
m không khí theo không gian và th i gian. N m ñư c s phân b c a ñ m không khí các
vùng khác nhau là cơ s ñ b trí cây tr ng h p lý. Ví d , bông ph i ñư c tr ng nh ng vùng
ít mưa, ñ m không khí th p qua các tháng trong năm. Ngoài ra, n m v ng ch ñ m có ý
nghĩa trong vi c b trí th i v , b o qu n s n ph m, phòng tr b nh h i cây tr ng và d ch b nh
gia súc.
3. S B C HƠI
3.1. B n ch t c a quá trình b c hơi
S b c hơi là quá trình nư c chuy n t tr ng thái l ng ho c r n sang tr ng thái hơi.
Lư ng nư c b c hơi ño b ng chi u dày c a l p nư c b c hơi (ñơn v mm). T c ñ b c hơi là
lư ng nư c b c hơi trong m t ñơn v th i gian.
B n ch t v t lý c a quá trình b c hơi
Nh ng phân t nư c l ng tr ng thái chuy n ñ ng không ng ng, v i nh ng t c ñ
khác nhau và theo nh ng hư ng khác nhau, ñó là chuy n ñ ng Brao-nơ. Nh ng phân t
ngay trên m t nư c l ng có t c ñ l n nh t ñã th ng ñư c nh ng l c k t dinh phân t và bay
ra kh i nư c l ng vào không gian xung quanh. Nhi t ñ càng lên cao, các phân t nư c
chuy n ñ ng càng nhanh, do ñó s phân t bay ra càng tăng. K t qu là nư c l ng chuy n
sang tr ng thái hơi. Các phân t hơi nư c chuy n ñ ng theo các hư ng khác nhau và m t
ph n quay tr l i m t nư c.
N u s lư ng các phân t bay ra kh i nư c l ng l n hơn s phân t tr v m t nư c thì
s b c hơi ñang th c hi n, lúc này trên b m t b c hơi áp su t hơi nư c e nh hơn áp su t hơi
nư c bão hòa E. T c là e < E.
Trong quá trình lư ng hơi nư c tăng d n trong không gian trên b m t b c hơi, s phân
t bay ra và s phân t quay tr v m t nư c trong 1 ñơn v th i gian có th b ng nhau. Khi
67
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- ñó m t s cân b ng ñ ng ñư c thi t l p và s b c hơi ng ng l i. Lúc này hơi nư c tr ng
thái bão hòa, t c là e = E.
N u kho ng không gian bên trên b m t b c hơi ñã quá bão hoà hơi nư c thì s lư ng
các phân t nư c tr v nư c l ng l n hơn s lư ng các phân t bay ra kh i nư c l ng. Ðó là
hi n tư ng ngưng k t hơi nư c trên b m t nư c, là quá trình ngư c v i quá trình b c hơi.
Lúc này : e > E
Như v y, s b c hơi x y ra càng nhanh khi nhi t ñ c a nư c l ng càng cao. Quá trình
b c hơi làm cho nư c l ng gi m nhi t ñ . Mu n cho nư c l ng b c hơi gi ñư c nhi t ñ
không ñ i, c n ph i truy n cho nó lư ng nhi t t ngoài vào. Lư ng nhi t ñó g i là nhi t hóa
hơi. Nhi t hóa hơi ñư c xác ñ nh theo công th c th c nghi m:
L = 597 - 0,6 . t (8)
Trong ñó: L là nhi t hóa hơi tính b ng calo/gam;
t là nhi t ñ
00C nhi t hóa hơi c a nư c th l ng Ln = 597 cal/g và nhi t hóa hơi c a nư c th r n
(băng) Lb = 677 cal/g. Nư c th l ng chuy n sang th r n (ñóng băng) c n 677 - 597 = 80
cal/gam. V y nhi t lư ng mà 1 g nư c gi m ñi khi b c hơi g i là nhi t hóa hơi.
3.2. Các y u t nh hư ng và di n bi n s b c hơi
a) Các y u t nh hư ng ñ n b c hơi t m t nư c:
S b c hơi là m t hi n tư ng ph c t p, ph thu c vào nhi u y u t . Nhưng trư c tiên là
ph thu c vào nhi t ñ không khí và t c ñ gió. Khi nhi t ñ không khí tăng thì hơi nư c
ch a trong không khí càng xa tr ng thái bão hòa, ñ thi u h t m tr nên l n hơn, vì v y b c
hơi m nh lên. Gió ñưa hơi nư c hình thành t m t nư c, m t ñ t m và l p ph th c v t ñi
nơi khác. Gió làm tăng cư ng s trao ñ i theo phương n m ngang c a không khí và hơi nư c
ch a trong không khí, do ñó thu n l i cho s b c hơi. Ð m c a không khí càng nh , thì ñ
thi u h t bão hòa càng l n, do ñó t c ñ b c hơi càng tăng. Áp su t khí quy n tăng thì s b c
hơi gi m m t cách t l .
T c ñ b c hơi ph thu c vào các ñi u ki n khí tư ng, ñư c bi u di n b ng công th c
Ðan-tông (Dalton):
E-e
W = A. (9)
P
Trong ñó:
W- t c ñ b c hơi (g/cm2/s);
A- h s ph thu c t c ñ gió;
E- áp su t hơi nư c bão hòa nhi t ñ b m t b c hơi;
e - áp su t th c t c a hơi nư c trên b m t b c hơi;
P- áp su t khí quy n.
Ngoài nh ng ñi u ki n khí tư ng, s b c hơi còn ph thu c vào ñ c ñi m v t lý c a v t
th b c hơi như:
68
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- - Tr ng thái: nư c th l ng b c hơi m nh hơn nư c th r n (do l c k t dính phân t
khác nhau).
- Hình d ng m t ngoài: di n tích m t ngoài l n b c hơi s nhanh và ngư c l i.
- Nhi t ñ v t b c hơi: nhi t ñ v t b c hơi càng cao b c hơi càng nhanh, vì ñ ng năng
phân t l n.
- Ph thu c vào t p ch t ch a trong nư c: nư c có nhi u t p ch t s làm gi m di n tích
b m t b c hơi, do ñó b c hơi ch m. Nư c bi n b c hơi ch m hơn nư c tinh khi t.
b) Các y u t nh hư ng ñ n s b c hơi t ñ t
Ngoài ñi u ki n khí tư ng, s b c hơi t m t ñ t còn ph thu c vào tính ch t v t lý c a
ñ t, tr ng thái m t ñ t, ñ a hình, v.v.. K t qu các công trình nghiên c u cho th y:
- Ð t cát khô b c hơi nhanh hơn ñ t giàu mùn, ñ t sét. Ð t càng m b c hơi càng nhi u.
- Tr ng thái m t ñ t có nh hư ng l n t i lư ng b c bơi. M t ñ t g gh b c hơi nhi u
hơn m t ñ t b ng ph ng. Nơi ñ t cao b c hơi m nh hơn nơi ñ t th p, ñ t lõm.
- M t ñ t màu s m b c hơi m nh hơn m t ñ t màu sáng.
- Ð t có k t c u c c b c hơi m nh hơn ñ t có k t c u ñoàn l p.
- Ð t có m c nư c ng m càng cao b c hơi càng m nh.
c) Các y u t nh hư ng ñ n b c hơi t th c v t
L p ph th c v t cũng có nh hư ng l n ñ n cư ng ñ b c hơi. Khi có l p ph th c v t
thì b c hơi tr c ti p t m t ñ t b y u ñi nhi u. S dĩ như v y vì th c v t che ph , m t ñ t ít b
tia m t tr i ñ t nóng. L p ph th c v t làm ñ m không khí tăng lên, làm gi m t c ñ gió và
s trao ñ i lo n lưu c a không khí g n m t ñ t. T t c nh ng nguyên nhân ñó làm t c ñ
b c hơi gi m. Nhưng c n chú ý r ng b n thân th c v t có th thoát hơi t m t lá r t nhi u
nư c mà r ñã hút ñư c t trong ñ t do di n tích lá cao. Cho nên m t ñ t có l p ph th c v t
s b c hơi nhi u hơn m t ñ t không có ph th c v t.
Quá trình b c hơi t th c v t là m t quá trình sinh lý, khác v i s b c hơi v t lý t nư c
ho c t ñ t. Như m i ngư i ñ u bi t, ph n l n lư ng nư c hút ñư c trong ñ t cây dùng vào
vi c b c hơi qua lá. M t cây ngô trong th i kỳ sinh trư ng c a nó c n hút t trong ñ t 200 -
250 lít nư c, nhưng ch có 1 - 2% lư ng nư c ñó tr c ti p dùng ñ t o ra ch t h u cơ, ph n
còn l i b b c hơi h t. M t hecta lúa mì b c hơi t i 300 t n nư c m t v .
Lư ng nư c tiêu hao ñ cây hình thành m t ñơn v ch t khô g i là h s thoát hơi nư c
c a cây:
Lư ng nư c thoát hơi (g)
H s thoát hơi = (10)
Lư ng ch t khô t o nên (g)
H s thoát hơi nư c c a m t s cây tr ng như sau:
Lúa 500 - 800 Ð u 200 - 400
Khoai tây 300 - 600 Ngô 250 - 300
Bông 300 - 600 Cây g 400 - 600
H s thoát hơi có th thay ñ i theo ñi u ki n khí h u, th như ng. Cùng m t loài cây,
trong ñi u ki n khí h u m ư t, h s thoát bơi nh hơn nh ng nơi khô ráo.
69
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- d) Di n bi n hàng ngày và hàng năm c a t c ñ b c hơi
+ Di n bi n hàng ngày c a t c ñ b c hơi ph n nhi u ñ ng bi n v i di n bi n hàng
ngày c a nhi t ñ . Ð b c hơi l n nh t thư ng th y vào nh ng bu i trưa và nh nh t vào
trư c khi m t tr i m c. Vì nhi t ñ tăng thì áp su t hơi nư c bão hòa cũng tăng, do ñó ñ
thi u h t bão hòa mà s b c hơi ph thu c vào ñó cũng tăng.
Di n bi n hàng ngày c a gió cũng nh hư ng ñ n t c ñ b c hơi theo chi u hư ng
tương t như v y: Ban ngày t c ñ c a gió tăng lên, s trao ñ i lo n lưu cũng tăng, t o ra
nh ng ñi u ki n thu n l i cho s tăng t c ñ b c hơi. Ban ñêm s trao ñ i lo n lưu gi m ñi,
không khí g n sát m t ñ t tr nên g n bão hòa, s b c hơi gi m xu ng r t m nh, ho c b
ng ng h n.
+ Trong mùa hè, di n bi n hàng ngày c a t c ñ b c hơi bi u hi n rõ r t hơn mùa ñông.
Nhi t ñ nh hư ng r t l n ñ n di n bi n hàng năm c a t c ñ b c hơi. Cho nên ñ b c hơi
l n nh t thư ng x y ra vào tháng 6, tháng 7, ñôi khi vào tháng 5. Còn ñ b c hơi nh nh t thì
x y ra vào tháng 12 ho c tháng 1.
3.3. Các phương pháp xác ñ nh lư ng b c hơi trong t nhiên
ð xác ñ nh lư ng b c hơi trong t nhiên ngư i ta có th dùng máy và các d ng c ño b c hơi
(Xem ph n th c t p). Dư i ñây chúng tôi xin gi i thi u m t s phương pháp xác ñ nh lư ng
b c hơi.
a) Phương pháp th c nghi m
+ Công th c Maietikhômirôp:
W = (E - e) . (15 + 3u) (11)
Trong ñó: W- lư ng nư c b c hơi trong tháng (mm/tháng);
E- áp su t hơi nư c bão hòa ng v i nhi t ñ trung bình tháng (mmHg/tháng).
e - áp su t hơi nư c th c t ng v i nhi t ñ trung bình tháng (mmHg/tháng).
u- t c ñ trung bình tháng c a gió tính ra m/s ñ cao 8 - 10m.
+ Công th c Pôliacôp:
W = 18,6 (1 + 0,2 U) d2/3 (12)
W- lư ng b c hơi trong tháng (mm/tháng);
U- t c ñ gió trung bình tháng (m/s/tháng);
d- ñ thi u b t bão hòa trung bình tháng (mmHg/tháng)
+ Công th c Ðavit:
W= 0,5.d (13)
W- lư ng b c hơi trong ngày (mm/ngày);
d- ñ thi u h t bão hòa trung bình ngày (mmHg/ngày).
b) Phương pháp cân b ng nhi t
Phương pháp này căn c vào nguyên lý cân b ng nhi t c a m t ñ m (ñ t, nư c, c ...),
d a vào các thông s khác nhau trong phương trình ñ xác ñ nh lư ng nư c b c hơi. Phương
trình c n b ng nhi t m t ñ m:
70
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- B = LW + V + P + Q (14)
Trong ñó: B - tr s cân b ng nhi t (Kcal).
LW - t ng lư ng nhi t b c hơi (Kcal)
L - nhi t hóa hơi (Kcal/m3).
W - là lư ng nư c b c hơi (m3).
V - thông lư ng nhi t trao ñ i v i không khí (Kcal).
P - lư ng nhi t truy n xu ng ñ t (Kcal).
Q - lư ng nhi t tích lũy m t ñ m (Kcal).
c) Phương pháp cân b ng nư c
Phương trình cân b ng nư c trong t nhiên.
R-W-Y=0 (15)
W=R-Y
Trong ñó: R - T ng lư ng mưa năm (m3);
W - lư ng b c hơi t ng c ng trên di n tích lưu v c (m3);
Y - dòng ch y (xác ñ nh qua lưu lư ng nư c sông - m3).
d) Phương pháp khu ch tán
Ðây là phương pháp do Buñưkô ñ xu t:
S1 - S2
W = K.ρ. (g/cm2/s)
Z1 (16)
ln
Z2
Trong ñó: W - cư ng ñ b c hơi (g/cm2/s).
(t c là lư ng nư c b c hơi trên 1 ñơn v di n tích trong 1 ñơn v th i gian)
K - h s trao ñ i do chuy n ñ ng lo n lưu c a không khí;
ρ - m t ñ không khí;
(S1 - S2) - chênh l ch ñ m riêng t i các ñ cao Z1 và Z2 (g/kg)
3.4. Quan h gi a s b c hơi và s n xu t nông nghi p
a) Vai trò c a s thoát hơi trong ñ i s ng th c v t
- Thoát hơi nư c là ñ ng l c ch y u cho quá trình hút và v n chuy n nư c c a th c
v t, là nguyên nhân sinh ra dòng nư c trong cây, nh ñó mu i khoáng có th t môi trư ng
ngoài thâm nh p vào cơ th th c v t thông qua b r m t cách d dàng.
- Thoát hơi nư c duy trì ñư c ñ bão hoà nư c trong các t ch c mô c a th c v t, duy
trì ho t ñ ng bình thư ng c a nguyên sinh ch t.
71
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- - Thoát hơi nư c làm gi m nhi t ñ thân và lá. Ban ngày nh t là vào bu i trưa, ñ
tránh b ñ t nóng cây ph i thoát hơi nư c r t nhi u. C 1 gam nư c b c hơi, nhi t lư ng m t
lá s gi m ñi kho ng 590 calo.
- Thoát hơi còn có vai trò sinh lý r t quan tr ng, vì nh có thoát hơi nư c mà khí kh ng
m ñ CO2 ñi vào lá, thúc ñ y quá trình quang h p.
b). Vai trò c a b c hơi m t ñ t:
B c hơi m t ñ t là thành ph n cân b ng nư c trong ñ t. Do ñó, khi tính toán cân b ng
nư c ñ ng ru ng c n xác ñ nh lư ng b c hơi là ñ c trưng t n th t nư c ñ ng ru ng. Thông s
này liên quan ñ n vi c xác ñ nh lư ng nư c c n c a cây tr ng và ch s khô h n các vùng.
N u lư ng b c hơi l n hơn lư ng mưa s d n ñ n khô h n.
Nh b c hơi mà nư c trong ñ t gi m ñi, hàm lư ng không khí trong ñ t tăng lên, có l i
cho s sinh trư ng c a r và ho t ñ ng c a vi sinh v t trong ñ t.
vùng ven bi n, do b c hơi ñã ñưa m t lương mu i lên m t ñ t làm ñ t b m n hóa có
h i cho cây tr ng.
c) Nh ng bi n pháp h n ch b c hơi trên ñ ng ru ng:
- Làm ñ t k p th i v , san ph ng m t ru ng, lên lu ng v a ph i, x i xáo làm cho ñ t tơi
x p, phá váng sau mưa.
- ph ñ t b ng cây tr ng, xác th c v t ho c nilon.
- Tr ng r ng ch n gió, tr ng các ñai cây b o v , ñào h , ao ch a nư c, th bèo hoa dâu.
4. S NGƯNG K T HƠI NƯ C
4.1. Nh ng ñi u ki n c a quá trình ngưng k t hơi nư c trong khí quy n
Quá trình nư c t th hơi chuy n sang th l ng ho c th r n g i là s ngưng k t. S
ngưng k t t a ra ti m nhi t ñã hao phí cho s b c hơi trư c ñây. Trong khí quy n ñ hơi nư c
có th ngưng k t ñư c c n ph i có nh ng ñi u ki n nh t ñ nh. Các ñi u ki n ñó là:
a) Áp su t hơi nư c (e):
Hơi nư c ch a trong khí quy n ch có th chuy n sang th l ng ho c th r n trong
trư ng h p áp su t hơi nư c th c t (e) ñ t t i áp su t bão hoà ho c vư t qua áp su t bão hòa
(E) t i nhi t ñ lúc ñó, nghĩa là e ≥ E. Trong ñi u ki n nói trên, nhi t ñ không khí ph i h
th p ñ n ñi m sương ho c th p hơn, t c là t ≤ τ. Ðây là ñi u ki n cơ b n ñ hơi nư c trong
khí quy n ngưng k t. S gi m nhi t ñ không khí xu ng ñi m sương ho c th p hơn ñi m
sương có th th c hi n ñư c trong các trư ng h p sau:
- M t ñ t và các l p không khí sát m t ñ t l nh ñi vì b b c x nhi t v ban ñêm.
- S ti p xúc c a không khí nóng v i m t ñ t ho c m t nư c l nh.
- S xáo tr n c a các kh i không khí ñã bão hòa ho c g n tr ng thái bão hòa có nhi t ñ
khác nhau.
- Do b c lên cao khí áp gi m, không khí giãn n th tích d n t i nhi t ñ b gi m xu ng.
- Do 2 kh i không khí có ñ c tính nhi t, m khác nhau ti p xúc v i nhau trên b m t
front (Hình 4.4. Front l nh và hình 4.5. front nóng).
72
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- b) H t nhân ngưng k t:
Ði u ki n th hai ñ hơi nư c ngưng k t ñư c là trong không khí c n có nh ng h t nhân
ngưng k t. Ðóng vai trò c a h t nhân ngưng k t có th là nh ng h t ñ t, tinh th mu i, vi
khu n, ph n hoa, tro mu i v.v.. có kích thư c tính b ng micơrôn (µ) lơ l ng trong không khí.
các l p dư i c a khí quy n thư ng có ch a trung bình 50.000 h t nhân ngưng k t trong
1m3 không khí. Trên ñ i dương s h t nhân trung bình 1.000 trong 1m3 không khí.
Các h t nhân ngưng k t là nh ng h t nư c r t nh có kh năng hút m cao thư ng gây
ra ngưng k t hơi nư c trên b m t làm chúng l n d n lên.
Quá trình ngưng k t trên các h t ch t r n không có kh năng hút m x y ra cũng tương
t trư ng h p trên. Khi chuy n ñ ng trong không gian, các ph n t hơi nư c va ch m v i các
h t nhân không hút m, l t vào nh ng khe h li ti trên b m t các h t nhân ñó, hơi nư c bao
ph trên b m t các h t nhân t o thành các gi t nư c m i, d n d n các gi t nư c ñó cũng l n
lên. S ngưng k t trư ng h p này x y ra cũng khá d dàng.
N u trong không khí không có h t nhân ngưng k t thì s ngưng k t ch có th x y ra khi
hơi nư c vư t quá bão hòa r t xa (ñ m tương ñ i ph i t i 400 - 600%). N u nh hơn tr s
này thì các h t nư c m i t o ra s b b c hơi h t, nên quá trình ngưng k t không x y ra. N u
có h t nhân ngưng k t thì s ngưng k t s x y ra khi ñ m tương ñ i kho ng 110 - 120%, ñôi
khi th p hơn 100%.
4.2. Các s n ph m ngưng k t
a) Sương
L p không khí ti p xúc v i m t ñ t ho c v i các v t th l nh trên m t ñ t, có th b
gi m nhi t ñ xu ng t i ñi m sương, vì th l p không khí này tr nên bão hòa hơi nư c; n u
chúng l nh ñi thêm n a thì lư ng hơi m dư th a s b t ñ u ngưng k t. Khi ñó tùy theo nh ng
ñi u ki n l nh mà hình thành nh ng s n ph m ngưng k t: sương, sương mu i. ñông k t ho c
váng nư c...
Sương là l p nư c m ng ho c nh ng gi t nư c nh , thư ng bao ph trên m t ñ t, lá
cây, ng n c ho c các v t th . Sương hình thành trong ñi u ki n nhi t ñ không khí > 00C.
Sương thư ng xu t hi n vào bu i chi u ho c ban ñêm, khi m t ñ t và các v t th trên m t ñ t
l nh ñi vì phát x , nhi t ñ h xu ng dư i ñi m sương. Lúc ñó, quá trình ngưng k t hơi nư c
x y ra ngay trên m t ñ t và trên b m t các v t th .
Khi m t ñ t l nh, sương cũng có th hình thành khi hơi m t các l p ñ t sâu b c lên.
Vì th các gi t sương bám b m t dư i các v t th .
Sương có tác d ng t t ñ i v i cây tr ng vì nó cung c p m t lư ng m cho cây tr ng, r t
có ý nghĩa trong th i kỳ khô h n. Hàng năm sương cung c p m t lư ng nư c t 30 - 40mm
cho cây tr ng. Ngoài ra, s hình thành sương kèm theo s to nhi t làm cho môi trư ng ñ
l nh do ñó ngăn c n s hình thành sương mu i.
b) Sương mu i
Sương mu i có ki n trúc h t tr ng, x p, ñư c hình thành trong ñi u ki n tương t
nh ng ñi u ki n hình thành sương trong ñi u ki n nhi t ñ m t ñ t và các v t th r t th p,
dư i 00C. Sương mu i có th hình thành ngay c khi không khí có nhi t ñ >00C nhưng m t
ñ t có nhi t ñ r t th p.
73
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- Nh ng ñêm tr i quang, gió nh là nh ng ñi u ki n thích h p nh t cho s hình thành
sương mu i. Nh ng ñêm tr i quang làm tăng thêm s l nh ñi vì b c x c a m t ñ t; còn gió
nh s ñưa các l p không khí m i ti p xúc v i m t ñ t, và mang ñi nơi khác nh ng l p không
khí ñã m t hơi m vì ñã b ngưng k t. Tr i gió to gây c n tr s hình thành sương mu i.
Sương mu i thư ng th y nhi u nh ng nơi có ñ m không khí không cao l m, nh t là trong
các thung lũng, b n ñ a và các vùng ñ t khô, th p, trũng.
Sương mu i gây nhi u tác h i cho cây tr ng, lá cây b héo rũ do nhi t ñ th p gây ra. Lá
cây ti p xúc v i sương mu i, nư c trong các mô lá b ñóng băng l i, t bào b bi n d ng, các
ho t ñ ng sinh lý b tê li t. N u không có bi n pháp phòng ch ng ccây tr ng s b ch t hàng
lo t, không cho thu ho ch (tác h i c a sương mu i và các bi n pháp phòng ch ng s ñư c
trình bày chương VII).
c) Sương mù
Sương mù là hi n tư ng ngưng k t hơi nư c l p khí quy n dư i th p, làm gi m t m
nhìn xa. Khi nhi t ñ dương, sương mù là nh ng h t nư c nh , lơ l ng có bán kính t 2-5µ.
Khi nhi t ñ âm, sương mù là nh ng tinh th băng r t l nh. Sương mù làm gi m b c x m t
tr i, cây tr ng thi u ánh sáng ñ quang h p. M t khác còn là ñi u ki n t t cho sâu, b nh phát
tri n.
Tuỳ theo ñi u ki n hình thành, ngư i ta chia sương mù ra nhi u lo i: sương mù b c x ,
sương mù bình lưu, sương mù b c hơi, sương mù h n h p và sương mù front. Ph bi n nh t
trong các lo i sương mù là sương mù b c x và sương mù bình lưu.
- Sương mù b c x : thư ng xu t hi n do k t qu l nh ñi v ban ñêm c a m t ñ t và l p
không khí g n m t ñ t vì b c x nhi t. Ð dày sương mù b c x có th t vài mét ñ n vài
ch c mét, bao trùm m t kho ng không gian r ng l n hàng ch c ha. Sương mù b c x thư ng
th y vào ban ñêm, bu i sáng trong mùa xuân, mùa thu hay mùa ñông. Sau khi m t tr i m c
sương mù tan d n ñi, nhưng cũng có th t n t i t i bu i trưa.
- Sương mù bình lưu: Sương mù bình lưu hình thành khi không khí nóng m chuy n
d ch trên m t ñ m l nh (m t ñ m là b m t ñ t, m t nư c...), chúng phát tri n lên t i ñ cao
vài trăm mét và bao trùm nh ng kho ng không gian r ng l n. Sương mù bình lưu xu t hi n
vào mùa thu, mùa ñông và c mùa h . Các kh i không khí mang ñ c ñi m nhi t, m cao hoà
tr n v i không khí l nh trên các vùng lãnh th t o thành sương mù bình lưu. Sương mù bình
lưu thư ng th y vùng ven bi n, ven các h nư c l n. Trong sương mù bình lưu t m nhìn xa
b h n ch nghiêm tr ng nên thư ng x y ra các tai n n giao thông.
- Sương mù b c hơi: Sương mù b c hơi quan sát th y trong nh ng trư ng h p nhi t ñ
b m t b c hơi l n hơn nhi t ñ không khí. Chúng hình thành do s l nh ñi và ngưng k t c a
hơi nư c b c lên t m t nư c. Sương mù b c hơi thư ng hình thành vào mùa thu ho mùa
ñông trên bb m t sông, ngòi, ao và h . ðó là lo i sương mù r t m ng, màu tr ng thư ng
qu n quanh núi non b , g c cây quanh ao, h …
- Sương mù h n h p: Hình thành do nhi u nguyên nhân khác nhau, khi có s xáo tr n
c a kh i không khí có ñ m g n ñ t ñ n tr ng thái bão hoà v i kh i không khí có nhi t ñ
khác bi t ho c cũng có th do s b c x m t nhi t vào ban ñêm.
- Sương mù front: S hình thành c a sương mù front có liên quan t i b m t phân gi i
gi a hai kh i không khí.
- Sương mù thành ph : T i nh ng thành ph l n, nhi u b i b n c a các nhà máy tung
vào không khí, tr thành nh ng h t nhân ngưng k t. Hơi nư c bám vào góc, c nh c a các h t
74
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- b i và ngưng k t thành nh ng h t sương mù. Sương mù thành ph thư ng quan sát th y vào
bu i sáng.
d) Mây:
S n ph m ngưng k t hơi nư c c a l p khí quy n có ñ cao vài trăm mét tr lên g i là
mây. Mây t p h p b i nh ng gi t nư c nh li ti ho c nh ng tinh th băng có kích thư c r t
nh (ñư ng kính gi t nư c t 2 - 8µ, kích thư c h t băng l n hơn, kho ng vài ch c ñ n hàng
trăm µ). Nh ng phân t mây t l i thành t ng ñám, lơ l ng trong không khí.
Mây ñư c hình thành do nh ng nguyên nhân sau:
- Do hi n tư ng ñ i lưu nhi t (ñ i lưu ch chuy n ñ ng c a các dòng không khí di
chuy n ngư c chi u nhau theo phương th ng ñ ng). K t qu c a các chuy n ñ ng ñ i lưu
trong khí quy n ñã sinh ra nhi u d ng mây. D ng và ñ dày c a mây ñ i lưu ph thu c vào
t c ñ dòng thăng c a không khí.
- Khi có b c x trong ñi u ki n th i ti t n ñ nh, mây hình thành do k t qu c a l p
không khí ch a nhi u hơi nư c và b i b c x m t nhi t (thư ng là mây t ng - St).
- K t qu trư t lên c a kh i không khí trên b m t front nóng. Thư ng khi không khí
nóng chuy n ñ ng trư t lên b m t ti p xúc d c c a kh i không khí l nh ñã sinh ra nhi u lo i
mây như NS, AS, CS, Ci ...
Hình 4.4. Mây hình thành trên front l nh Hình 4.5. Mây hình thành trên front nóng
( Nghĩa các ch ti ng Anh trên hình: Cool air: không khí l nh; warm air: không khí nóng.)
- Trên b m t kh i không khí l nh ti p xúc v i kh i không khí nóng khi có front l nh
mây cũng ñư c hình thành.
- Ngoài các nguyên nhân trên, nguyên nhân hình thành mây còn do chuy n ñ ng d ng
sóng c a không khí trong khí quy n, quá trình chuy n ñ ng lo n lưu (chuy n ñ ng không
theo phương nh t ñ nh) c a không khí, do kh i không khí b nâng lên b i ñ a hình d c.
Tóm l i khi x y ra các nhi u ñ ng khí quy n thì mây s ñư c hình thành trong t ng ñ i
lưu. Vì th các nhi u ñ ng khí quy n là nguyên nhân tr c ti p làm thay ñ i th i ti t m i khu
75
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- v c. Các nhi u ñ ng khí quy n có th ñư c li t kê g m: giông nhi t, áp th p nhi t ñ i, bão,
h i t n i chí tuy n, front nóng, front l nh, bình lưu, ñư ng ñ t, t , vòi r ng…(xem chương
VIII)
D a vào ñ cao c a chân mây ngư i ta chia ra m t s lo i mây:
* Mây t ng cao:
Chân mây cao trên 6km. Hoàn toàn c u t o b i nh ng tinh th băng, có màu tr ng, sáng
như b c, mây này không gây mưa. Mây t ng cao g m các lo i:
- Mây ti (Cirrus - Ci). Là nh ng ñám mây tr ng x p, bi t l p, có d ng tơ s i, không in
bóng trên m t ñ t. S lư ng không nhi u, nhưng cũng có khi chi m c m t ph n b u tr i, mây
ti r t m ng, không làm gi m b c x m t tr i.
- Mây ti tích (Cirro-cumulus - Cc). Lo i mây này hình thành t ng ñám, t ng d i, ho c
hình thành nh ng kh i nh , màu tr ng. Ðôi khi chúng có d ng hình c u ho c d ng sóng lăn
tăn. Mây này cũng không in bóng trên m t ñ t.
- Mây ti t ng (Cirro-stratus - Cs). Là lo i mây màu tr ng m ho c xanh m , có ki n trúc
tơ s i, qua mây có th nhìn th y rõ ñư ng vi n c a m t tr i và m t trăng. Thông thư ng mây
này phát tri n thành màn mây, bao ph góc b u tr i.
* Mây t ng gi a
Chân mây có ñ cao t 2 - 6 km. Khác v i mây ti ch ph n t mây l n hơn, dày ñ c
hơn. Mây t ng gi a c u t o b i nh ng gi t nư c ho c nh ng tinh th băng. Mây này thư ng
có màu xám và có bóng râm trên m t ñ t. Mây t ng gi a có các lo i.
- Mây trung tích (Alto-cumulus - Ac). Là lo i mây có d ng sóng, t o thành nh ng d i
mây, lu ng mây ho c cu n mây, ph n l n có màu tr ng, ñôi khi có màu xanh m ho c xám
m . Hi n tư ng tiêu bi u c a lo i mây này là tán m t tr i, m t trăng và hi n tư ng ánh sáng
ngũ s c.
- Mây trung t ng (Alto-stratus - As). Ðám mây có ki n trúc tơ s i, ph n l n có màu xám
ho c hơi xanh. Thông thư ng mây này bao ph kh p c b u tr i, ñôi khi quan sát th y hi n
tư ng tán trong mây.
* Mây t ng th p
Chân mây dư i 2km. Mây t ng th p g m nh ng ñám mây có ph n t l n, kích thư c có
th ñ t t i t 0,05 ñ n 0,5mm, ñám mây không có ñư ng vi n rõ r t. Là d u hi u c a th i ti t
x u.
- Mây t ng (Stratus - St): L p mây ñ ng nh t, màu xanh ho c màu vàng, gi ng như
sương mù, t trên mây có th có mưa phùn rơi xu ng. Mây t ng che ph h u kh p c b u tr i,
ñôi khi phân b thành t ng ñám, tơi t .
- Mây t ng tích (Strato-cumulus - Sc). H p b i nh ng ph n t mây khá l n, ñám mây
có d ng hình n m, hình sóng ho c hình lu ng.
- Mây vũ t ng (Nimbo-stratus - Ns). Là lo i mây màu xám th m, ñôi khi có màu vàng
ñ c ho c xanh ñ c. Mây vũ t ng cũng thư ng che ph kh p c b u tr i, không ñ l
nh ng kho ng sáng.
76
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- * Mây phát tri n theo chi u th ng ñ ng
Trong quan tr c, lo i mây này ñư c li t vào lo i mây t ng th p vì chân mây thư ng
dư i 2 km. Tuy nhiên ñ nh c a nh ng ñám mây này có th ñ t t i 8 - 10km.
- Mây tích (Cumulus - Cu). Là nh ng ñám mây dày ñ c, bi t l p, phát tri n theo chi u
th ng ñ ng, có ñ nh hình vòm, l i lên, chân mây h u như n m ngang, có ñư ng vi n rõ r t,
nhưng ñôi khi có b ngoài rách tơi t .
Mây tích có màu tr ng, ho c màu ñen thư ng xu t hi n vào bu i sáng mùa hè, phía
chân tr i, ñ n kho ng gi a trưa thì phát tri n r t m nh, bu i chi u t a r ng ra ho c phát tri n
thành kh i ñ s như trái núi.
- Mây vũ tích (Cumulo-nimbus - Cb). Kh i mây màu tr ng r t l n, có chân màu xám
th m. Mây vũ tích là s ti p t c phát tri n c a mây tích Cu. Mây vũ tích có hình d ng như qu
núi ho c ng n tháp, ph n trên ñ nh mây có ki n trúc tơ s i. chân mây Cb thư ng quan sát
th y màn mưa (Virga).
Hình 4.6: Mây ti - Ci (Cirrus) Hình 4.7. Mây ti t ng - Cs (Cirro - stratus)
Hình 4.8. Mây ti tích - Cc ( Cirro - cumulus) Hình 4.9. Mây trung t ng - As (Alto - stratus)
77
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- Hình 4.10. Mây trung tích - Ac (Alto - cumulus) Hình 4.11. Mây t ng - St (Stratus)
Hình 4.12. Mây t ng tích - Sc (Strato - cumulus) Hình 4.13. Mây vũ t ng - Ns (Nimbo - stratus)
Hình 4.14. Mây tích - Cu (Cumulus) Hình 4.15. Mây vũ tích - Cb (Cumulo - nimbus)
78
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- 5. MƯA
5.1. Nguyên nhân hình thành mưa
Do k t qu c a s ngưng k t hơi nư c trong khí quy n t do mà mây ñư c hình thành.
M t ñám mây có th ch g m nh ng gi t nư c ho c ch g m nh ng h t băng, nhưng cũng có
ñám mây có c u t o c nư c, c băng. Vì có l c c n c a không khí, v l i các ph n t mây
kích thư c quá nh (gi t nư c, h t băng) nên không rơi xu ng, tr ng thái lơ l ng trong
không khí. N u trong ñám mây có dòng không khí ñi lên, thì các ph n t mây s b ñ y lên
cao hơn trong khí quy n. Các ph n t mây ch rơi xu ng thành mưa trong trư ng h p kích
thư c c a chúng l n lên r t nhi u, ñ n m c ñ có th th ng ñư c các dòng không khí ñi lên
và l c c n c a không khí.
Các phân t mây l n lên do hai nguyên nhân chính:
a) Các ph n t mây l n lên do ngưng k t hơi nư c di n ra liên t c:
Trong ñám mây có nh ng gi t nư c kích thư c không gi ng nhau thì áp su t hơi nư c
bão hoà trên b m t các h t nư c nh th p hơn các h t nư c l n. B i v y hơi nư c s chuy n
t các gi t nư c nh sang ngưng k t trên b m t các h t nư c l n làm cho các h t nư c l n
càng to thêm, còn các h t nư c nh thì b hóa hơi h t. N u ñám mây có l n c nh ng h t
nư c và nh ng tinh th băng thì hơi nư c chuy n d n t các h t nư c sang các tinh th băng
vì áp su t hơi nư c bão hoà trên b m t các tinh th băng l n hơn, làm cho các tinh th băng
ngày càng l n. Các h t mây tăng kích thư c ñ n m c ñ tr ng l c c a nó có th th ng ñư c
các dòng không khí ñi lên và s c c n c a không khí.
Các ph n t mây l n lên b ng phương pháp ngưng k t r t ch m.
b) Các phân t mây l n lên do t h p:
- S t h p ñư c th c hi n do s chuy n ñ ng c a các ph n t mây (chuy n ñ ng Brao-
nơ) làm cho các h t nư c nh va ch m, nh p l i v i nhau. Quá trình này x y ra ch m.
- S t h p ñư c th c hi n do không khí chuy n ñông lo n lưu làm các h t nư c (h t
băng) ti p xúc v i nhau và nh p l i. Quá trình này ph n t mây l n lên nhanh hơn.
- S t h p ñư c th c hi n do các ph n t mây tích ñi n trái d u, hút nhau làm tăng kích
thư c.
- S t h p trong ñám mây x y ra m nh nh t là do các ph n t mây có kích thư c khác
nhau, d n ñ n t c ñ rơi khác nhau. Các ph n t mây l n rơi nhanh hơn ñu i k p các ph n t
mây nh , quy n l y các ph n t nh và l n lên. Ngư i ta g i cách t h p này là t h p tr ng
l c.
Các ñám mây t ng cao Ci, Cs, Cc ch c u t o b i các h t băng kích thư c nh và ñ u,
tr lư ng hơi nư c nh nên không t o ra mưa ñư c.
Các ñám mây t ng gi a Ac, As và c mây Cu c u t o b i các gi t nư c kích thư c ñ ng
ñ u, nên cũng không gây mưa (hãn h u có mưa tuy t).
Các ñám mây t ng th p St, Sc có ñ phát tri n theo chi u th ng ñ ng nh , nên các phân
t mây không ñ tr ng lư ng ñ rơi. Vì dòng ñi lên trong các ñám mây y u, các ph n t mây
khó tăng kích thư c nên ch ñôi khi nh ng mây này có mưa nh ho c mưa phùn.
Nh ng ñám mây h n h p Ns, Cb thư ng có ñ dày l n. Ph n ñ nh trên c a ñám mây
g m nh ng tinh th băng, ph n gi a g m nh ng gi t nư c h n h p v i nh ng tinh th băng,
ph n dư i g m nh ng gi t nư c nh nên r t d cho mưa.
Như v y, trong ñám mây h n h p bao g m c nư c và băng thì gi t nư c s bay hơi
chuy n sang ngưng t trên các tinh th băng. Hơi nư c ti p t c bám vào các góc c a các tinh
th băng, tinh th băng l n d n lên các c nh kéo dài thành hình sao g i là sao tuy t. Hơi nư c
79
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- ti p t c ngưng k t trên nh ng cái cánh c a sao tuy t hình thành nh ng nhánh t a ra xung
quanh t o thành hoa tuy t. Các hoa tuy t khi di chuy n ch m vào nhau, nh p l i thành t ng
chùm g i là bông tuy t, gi ng như nh ng chùm nho. Trên ñư ng rơi xu ng, n u nhi t ñ
không khí gi a ñám mây và g n m t ñ t cao thì các hoa tuy t tan ra thành nh ng gi t nư c
rơi xu ng ñ t dư i d ng mưa nư c. Khi nhi t ñ không khí trên ñư ng rơi quá th p thì mưa
dư i d ng tuy t mà ta thư ng th y các x l nh v mùa ñông.
5.2. Các d ng mưa và nh ng quy ñ nh v mưa
a) Các d ng mưa
Ngư i ta g i giáng th y t c là mưa th nư c ho c th r n, các h t nư c, các tinh th
băng rơi t các ñám mây xu ng m t ñ t. Theo ñ c ñi m rơi c a h t mưa ngư i ta chia ra các
d ng chính: mưa phùn, mưa d m và mưa rào.
- Mưa phùn: là lo i giáng th y thư ng rơi t mây Si, Sc. Gi t nư c r t nh , ñư ng kính
không quá 0,5mm, cũng có th d ng h t tuy t r t nh .
- Mưa d m: là lo i giáng th y t các ñám mây Ns. As và ñôi khi t Sc. Ð c ñi m c a mưa
d m là cư ng ñ thay ñ i ít, th i gian mưa kéo dài. Mưa d m thư ng g n li n v i s tràn qua
c a d i h i t n i chí tuy n hay front nóng. Gi t nư c mưa d m có kích thư c trung bình.
Mưa d m còn g p d ng mưa tuy t.
- Mưa rào: là lo i giáng th y t mây Cb. Ð c ñi m c a mưa rào là cư ng ñ l n và thay
ñ i nhi u, th i gian mưa ng n, gi t nư c có kích thư c l n. Mưa rào thư ng b t ñ u và k t
thúc ñ t ng t.
b) Nh ng quy ñ nh v mưa
Lư ng mưa ñư c tinh b ng chi u dày milimét c a l p nư c rơi trên m t m t ph ng n m
ngang trong trư ng h p không có b c hơi, không b th m ñi và ch y m t.
Cư ng ñ mưa là lư ng mưa tính ra milimét nư c trong 1 phút. Cư ng ñ vư t quá
1mm/phút ñư c g i là mưa rào.
Quy ñ nh v di n mưa (khu v c mưa):
- Mưa vài nơi: s tr m có mưa ≤ 1/3 t ng s tr m ño mưa khu v c.
- Mưa r i rác: s tr m có mưa t 1/3 - 1/2 t ng s tr m ño mưa khu v c.
- Mưa nhi u nơi: s tr m có mưa > 1/2 t ng s tr m ño mưa khu v c.
Quy ñ nh v lư ng mưa:
- Mưa không ñáng k : Lư ng mưa t 0,0 - 0,5 mm/ngày.
- Mưa nh : Lư ng mưa t 0,5 - 10,0 mm/ngày
- Mưa v a: Lư ng mưa t 10,0 - 50,0 mm/ngày.
- Mưa to: Lư ng mưa t 50,0 - 100,0 mm/ngày.
- Mưa r t to: Lư ng mưa > 100 mm/ngày.
5.3. Di n bi n c a mưa
a) Bi n trình ngày c a mưa:
Ki u l c ñ a có 2 c c ñ i và 2 c c ti u. C c ñ i chính quan sát th y vào sau bu i trưa,
khi mây ñ i lưu phát tri n l n nh t. C c ñ i ph (bi u hi n kém rõ rét) x y ra vào bu i sáng là
lúc d ng mây t ng phát tri n nhi u nh t. C c ti u chính quan sát th y vào ban ñêm và c c ti u
ph x y ra vào trư c bu i trưa.
Ki u bi n, ñ i dương: c c ti u x y ra vào ban ngày, c c ñ i x y ra vào ban ñêm.
b) Bi n trình năm c a lư ng mưa
80
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
nguon tai.lieu . vn
