Xem mẫu

  1. Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp I ------------o0o------------ ®oµn v¨n ®iÕm (chñ biªn) gi¸o tr×nh khÝ t−îng n«ng nghiÖp c¸c t¸c gi¶: trÇn ®øc h¹nh Lª quang vÜnh NguyÔn thanh b×nh Hµ Néi - 2008 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- i
  2. GI I THI U GIÁO TRÌNH 1. ð i tư ng s d ng giáo trình: Giáo trình KHÍ TƯ NG NÔNG NGHI P biên so n nh m ph c v cho các chuyên ngành ñào t o v Ch n gi ng cây tr ng, Nông h c, B o v th c v t, Công ngh sinh h c, Môi trư ng nông nghi p, Khoa h c ñ t, Sư ph m k thu t nông nghi p… thu c các trư ng ð i h c Nông nghi p và Nông - Lâm nghi p. Giáo trình còn là m t tài li u tham kh o c n thi t ñ i v i các H c viên cao h c, Nghiên c u sinh, Cán b gi ng d y và nghiên c u trong các lĩnh v c thu c ngành Nông Lâm. 2. M c tiêu cu n giáo trình: Trang b cho sinh viên ki n th c v th i ti t, khí h u, bi n ñ i khí h u và tác ñ ng c a chúng ñ i v i cây tr ng và sâu b nh ngoài ñ ng ru ng, k năng kh o sát và ñánh giá các y u t th i ti t, khí h u, nh hư ng c a chúng ñ i v i sinh v t và s n xu t nông nghi p. 3. Ki n th c tr ng tâm c a giáo trình: Khái quát v khí tư ng nông nghi p, khí h u nông nghi p, phương pháp quan tr c, thu th p s li u khí tư ng, phân tích ñ nh tính, ñ nh lư ng các y u t khí tư ng nh hư ng ñ n tình hình sinh trư ng, phát tri n, năng su t c a cây tr ng, phát sinh c a sâu b nh và s n xu t nông nghi p. 4. Phân công biên so n: Ch biên và hi u ñính: PGS.TS. ðoàn Văn ði m Trư ng ð i h c nông nghi p I 1. PGS.TS. ðoàn Văn ði m, Trư ng ðHNN I biên so n các chương II, IV, VI, VIII, IX, ph n m ñ u và th c t p. 2. PGS. TS. Tr n ð c H nh, Trư ng ðHNN I biên so n các chương X và XI. 3. TS. Lê Quang Vĩnh, Trư ng ðHNL Hu biên so n các chương III và VII. 4. ThS. Nguy n Thanh Bình, ðH Tây Nguyên biên so n các chương I và V. 5. Nh ng ñi m m i c a giáo trình: Căn c vào nhi m v gi ng d y c a kh i ngành Nông - Lâm b c Ð i h c và khung chương trình ñào t o m i ñư c H i ñ ng tư v n B Giáo d c và Ðào t o thông qua, trên cơ s cu n Giáo trình Khí tư ng nông nghi p c a trư ng ÐHNNI xu t b n năm 1997 và các tài li u trong và ngoài nư c cùng nhi u ý ki n ñóng góp c a các chuyên gia, giáo trình Khí tư ng nông nghi p l n này ñã c p nh t các ki n th c m i, b sung các n i dung phù h p v i m c tiêu ñào t o c a các ngành h c. Giáo trình ñã b sung thêm các chương v tác ñ ng c a các y u t khí tư ng t i sinh v t ( chương VI), thiên tai khí tư ng nông nghi p (chương VII), bi n ñ i khí h u (chương IX) và ph n th c t p khí tư ng nông nghi p (ph n E). Giáo trình cũng ñã b sung n i dung v m i quan h gi a khí h u và s n xu t nông nghi p (m c I, ph n A), Th c tr ng và gi i pháp s d ng h p lý tài nguyên khí h u Vi t Nam (m c 1 và 2, chương X). Ngoài ra giáo trình l n này ñã hi u ñính chu n xác nhi u ki n th c, công th c ñ nh lư ng và s li u khí tư ng… cung c p cho b n ñ c ngu n tài li u s d ng trong nghiên c u khoa h c. 6. Hư ng d n s d ng Giáo trình: Giáo trình vi t cho nhi u chuyên ngành, tùy t ng chuyên ngành khi s d ng có th ch n l a các chương chuyên sâu phù h p ñ gi ng d y cho sinh viên. N u s d ng cho 3 ñơn v h c trình (3 ðVHT), nên gi ng lý thuy t 35 ti t (2 ÐVHT) và th c t p 10 ti t (1 ÐVHT). 7. Tài li u tham kh o khi ñ c Giáo trình: 1. Tr n ð c H nh, Văn T t Tuyên, ðoàn Văn ði m, Tr n Quang T , Giáo trình khí tư ng nông nghi p. NXB Nông nghi p, H. - 1997 2. Tr n ð c H nh, ðoàn văn ði m, Nguy n Văn Vi t, Lý thuy t v khai thác h p lý ngu n tài nguyên khí h u nông nghi p, Giáo trình Cao h c, NXB Nông nghi p - 1997. 3. Lê Quang Huỳnh và c ng tác viên. Ðánh giá tài nguyên khí h u nông nghi p Vi t Nam, Báo cáo khoa h c ñ tài c p nhà nư c, Mã s 42A-01. T ng c c KTTV, Hà N i - 1989. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- ii
  3. CÁC CH VI T T T TRONG GIÁO TRÌNH Vi t t t Ti ng Anh ð c là AcTS Tích ôn ho t ñ ng Active Temperature Sum ASEAN Các nư c ðông Nam Á Association of South-East Asian Nation ATS Tích ôn trung bình Average Temperature Sum BÐKH Bi n ñ i khí h u Climate Change BXMT B c x m t tr i Solar Radiation CF L c Coriolit Coriolit Force ENSO En Nino - Dao ñ ng Nam bán c u En Nino - Southern Oscilation ETA B c thoát hơi nư c th c t Actual Evapo-Transpiration ETS Tích ôn h u hi u Effective Temperature Sum EW Lư ng nư c b c hơi Evaporation Water FAO T ch c nông - lương Th gi i Food and Agricultural Organization Fc L c ly tâm Centrifugal Force GIS H th ng thông tin ñ a lý Geographic Information System GMT Gi chu n kinh tuy n Greenwich Greenwich Mean Time ICRAF Trung tâm nghiên c u nông lâm International Centre for Research in k t h p Qu c t Agroforestry IRRI Vi n nghiên c u lúa Qu c t International Rice Research Institute KA Khí áp Air Pressure Kcr H s cây tr ng Crop Coefficient KTNN Khí tư ng nông nghi p Agro-Meteorology KTTV Khí tư ng th y văn Hydrometeorological Service of Vietnam LMU ðơn v b n ñ ñ t ñai Land Mapping Unit LUT Lo i hình s d ng ñ t Land Use Type N,S ,E,W Hư ng gió: B c, Nam, ðông, Tây North, South, East, West NASA Cơ quan hàng không và vũ tr National Aeronautics and Space qu c gia (M ) Administration PAR B c x quang h p Photosynthesis Active Radiation PET B c thoát hơi nư c ti m năng Potential Evapo-Transpiration Reff Lư ng mưa h u hi u Effective Rainfall Rtot Lư ng mưa t ng s Total Rainfall SCACð S c ch a m c c ñ i SLN S n lư ng nguyên NPC SOI Ch s Dao ñ ng Nam bán c u Southern Oscilation Index TCN Trư c công nguyên Before Christ (BC) TPHCM Thành ph H Chí Minh Ho Chi Minh City WMO T ch c Khí tư ng th gi i World Meteorological Organization WR Nhu c u nư c c a cây tr ng Water Requirement Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- ii
  4. DANH M C CÁC B NG S LI U STT Tên b ng Trang B ng 1.1. Kh i lư ng khí quy n (m) tia sáng ñi qua ng v i ñ cao m t tr i (ho) 14 Lư ng b c x trung bình tháng (cal/cm2/tháng) vùng Postdum B ng 1.2. 16 B ng 1.3. Tr s albedo trên các lo i b m t (%) 20 B ng 1.4. Kh năng b c x tương ñ i c a các lo i b m t khác nhau (δ) 21 B ng 1.5. ð dài bư c sóng và năng lư ng c a thành ph n b c x m t tr i 24 B ng 1.6. ð dài ngày thiên văn tính theo vĩ ñ ñ a lý (ñơn v : gi , phút) 25 B ng 1.7. ð dài chi u sáng sinh lý các vĩ ñ khác nhau 25 B ng 2.1. Nhi t ñ không khí kh o sát lúc 7h (0h GMT) các ñ cao t i Hà N i 29 B ng 2.2. nh hư ng c a nhi t ñ và m ñ ñ n m t ñ không khí 31 B ng 2.3. Thành ph n không khí khô, không b ô nhi m 32 B ng 2.4. Thành ph n các ch t khí trong ñ t 38 B ng 2.5. nh hư ng c a bi n pháp tr ng cây che bóng ñ i v i sâu, b nh h i cà 39 phê chè Catimor huy n Hư ng hóa, Qu ng tr B ng 3.1. Nhi t dung c a các ch t c u t o ñ t 41 B ng 3.2. Nhi t dung th tích c a m t s lo i ñ t có ñ m khác nhau 42 B ng 3.3. H s d n nhi t c a m t s v t ch t c u t o ñ t 42 B ng 3.4. nh hư ng c a t tr ng và ñ m ñ i v i h s truy n nhi t ñ c a ñ t 43 Bi n thiên nhi t ñ hàng ngày c a m t s lo i ñ t, ñá t i Hu (oC) B ng 3.5. 45 B ng 3.6. Biên ñ nhi t ñ ngày ñêm c a ñ t tr ng chè Phú H - Phú Th 47 B ng 3.7. nh hư ng c a vi c làm lu ng t i nhi t ñ ñ t 48 B ng 3.8. Bi n thiên nhi t ñ ngày theo kho ng cách t b bi n 52 Nhi t ñ t i cao tuy t ñ i các tháng mùa nóng và năm (0C) B ng 3.9. 55 Nhi t ñ t i th p tuy t ñ i các tháng mùa l nh và năm (0C) B ng 3.10 56 B ng 3.11 T ng nhi t ñ trung bình, ho t ñ ng và h u hi u c a ngô Bioseed 9670 59 B ng 3.12 Ch ñ nhi t và b c x các vư n cà phê Khe Sanh (Qu ng Tr ) 59 B ng 4.1. Cân b ng nư c trên trái ñ t hàng năm 62 B ng 4.2. H s tương quan gi a lư ng mưa v i th i gian sinh trư ng và các y u t c u thành năng su t ngô LVN10 v ðông ðBSH 82 B ng 5.1. C p gió Beaufort (Theo Quy ph m quan tr c - T ng c c KTTV 1994) 98 B ng 6.1. Hi u su t s d ng b c x m t tr i trong ñi u ki n k thu t t i ưu 106 B ng 6.2. B c x quang h p các tháng m t s nơi 107 M t s ch tiêu nhi t ñ c a cây tr ng (oC) B ng 6.3. 111 Gi i h n nhi t ñ t i th p sinh v t h c ( B 0C) c a cây tr ng B ng 6.4. 112 B ng 6.5. Nhu c u nhi t ñ ñ t c a m t s h t gi ng cây tr ng th i kỳ n y m m 113 B ng 6.6. nh hư ng c a nhi t ñ ñ n t c ñ sinh trư ng chi u dài c a r ngô 113 B ng 6.7. T c ñ gió trong các lô cà phê có ñai r ng ch n gió Khe Sanh 118 B ng 7.1. T n s sương mu i trung bình m t s vùng . 121 B ng 7.2. Quan h gi a h s C và ñ m tương ñ i c a không khí 122 B ng 7.3. M c ñ gió khô nóng m t s ñ a ñi m vùng B c Trung B 123 B ng 7.4. Ch s khí tư ng c a các lo i h n không khí 125 B ng 7.5. T n su t h n hán trong mùa khô Qu ng Ngãi (%) 126 B ng 7.6. Thi t h i do lũ l t gây ra mi n Trung (Qu ng Bình - Bình Thu n) 128 B ng 7.7. T n s bão, áp th p nhi t ñ i nh hư ng tr c ti p (*) hay gián ti p (**) 132 B ng 8.1. Ngày m t tr i qua thiên ñ nh các vĩ ñ ñ a lý 135 B ng 8,2, Ð cao m t tr i và ñ dài ngày các vĩ ñ ñ a lý 136 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- iii
  5. B ng 8.3. T ng lư ng b c x lý thuy t nh n ñư c hàng năm các vĩ ñ ñ a lý 136 B ng 8.4. M t s ñ c trưng th i ti t Hà N i khi có tín phong mùa ñông 137 M t s ñ c trưng c a không khí c c ñ i th i v Hà N i* B ng 8.5. 137 M t s ñ c trưng c a không khí v nh Bengan trên lãnh th Vi t Nam* B ng 8.6. 139 Ð c trưng khái quát c a gió mùa Ðông Nam Á trên lãnh th nư c ta* B ng 8.7.. 139 B ng 8.8. So sánh các ñ c trưng khí h u m t s ñ a ñi m vùng n i chí tuy n 141 B ng 8.9. Các kh i không khí, th i kỳ nh hư ng và ph m vi tác ñ ng 142 B ng 8.10 T ng lư ng b c x m t tr i các tháng m t s ñ a ñi m 146 Nhi t ñ không khí trung bình các tháng (0C) B ng 8.11 148 Biên ñ trung bình ngày c a nhi t ñ không khí (0C) B ng 8.12 149 B ng 8.13 Lư ng mưa trung bình tháng (mm) 152 B ng 8.14 Ð m không khí tương ñ i trung bình m t s nơi (%) 153 B ng 8.15 T n s bão ñ b vào b bi n Vi t Nam (cơn) 154 B ng 8.16 Các ñ c trưng khí h u trung bình năm m t s nơi 155 B ng 9.1. S thay ñ i vĩ ñ m t s nơi trong các th i ñ i ñ a ch t 166 B ng 9.2. Ngày tan băng các th i kỳ trên các sông, h thu c B c Âu 167 B ng 9.3. Th i gian thu ho ch nho qua các th k Dijion, Pháp 167 B ng 9.4. Bi n ñ i khí h u t sau Công nguyên ñ n th k XIX 168 B ng 9.5. S lư ng các tác nhân ô nhi m trên toàn th gi i trong năm 1992 170 B ng 9.6. Th ng kê hi n tư ng En Nino t 1949 ñ n nay 180 Chu n sai nhi t ñ trung bình c a th p k 1986 - 1995 (0C) B ng 9.7. 182 B ng 10.1 Ti m năng năng su t lúa tính theo các phương pháp khác nhau (t /ha) 191 B ng 10.2 Nhu c u nư c, lư ng nư c tư i và m c gi m năng su t do nư c gây ra 193 B ng 10.3 Năng su t khoai tây các th i v có b c x quang h p khác nhau 194 Ph n th c t p B ng I.1. T n s và t n su t (%) các nhóm nhi t ñ 216 B ng II.1. Phương trình tương quan gi a s gi n ng và b c x quang h p 221 B ng III.1. L p b ng hi u chính gi n ñ nhi t ký 226 B ng IV.1. B ng tra s c trương hơi nư c bão hòa (Emb) và ñi m sương (τ 0C) 232 B ng VI.1. Xác ñ nh t c ñ gió theo vòng răng máy Wind-gauge 246 . Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- iv
  6. DANH M C CÁC HÌNH V STT Tiêu ñ Trang Hình 1.1. Sơ ñ h m t tr i - trái ñ t 10 Hình 1.2. Ph b c x m t tr i ñi qua khí quy n xu ng m t ñ t (Gates, 1965) 13 Hình 1.3. Sơ ñ ñư ng ñi c a tia sáng trong khí quy n 13 Hình 1.4. ð cao m t tr i và ñư ng ñi c a tia sáng trong khí quy n 14 Hình 1.5. Sơ ñ tr c x trên b m t n m ngang 15 Phân b trung bình năm c a t ng x (Kcal/cm2/phút) Hình 1.6. 18 S phân b cân b ng b c x trên trái ñ t (Kcal/cm2/phút) Hình 1.7. 22 Hình 1.8 Quang ph c a b c x m t tr i 23 Hình 2.1. Nhi t ñ và khí áp trung bình các t ng c u trúc c a khí quy n 28 Hình 2.1. Quang h p c a cây thông và n ng ñ CO2 trong không khí 36 Hình 3.1. Bi n thiên nhi t ñ ñ t feralit tr ng cà phê theo chi u sâu t i Tây Hi u, Ngh An (Theo Fritland - 1968) 46 Hình 4.1 Vòng tu n hoàn nư c trong t nhiên 61 Hình 4.2 Vòng tu n hoàn nư c trong gi i h n l c ñ a 62 Hình 4.3 Ð th bi u di n ph thu c c a áp su t hơi nư c bão hòa vào nhi t ñ 64 Hình 4.4 Mây hình thành trên front l nh 75 Hình 4.5 Mây hình thành trên front nóng 75 Hình 4.6 Mây ti - Ci (Cirrus) 77 Hình 4.7 Mây ti t ng - Cs (Cirro - stratus) 77 Hình 4.8 Mây ti tích - Cc ( Cirro - cumulus) 77 Hình 4.9 Mây trung t ng - As (Alto - stratus) 77 Hình 4.10 Mây trung tích - Ac (Alto - cumulus) 78 Hình 4.11 Mây t ng - St (Stratus) 78 Hình 4.12 Mây t ng tích - Sc (Strato - cumulus) 78 Hình 4.13 Mây vũ t ng - Ns (Nimbo - stratus) 78 Hình 4.14 Mây tích - Cu (Cumulus) 78 Hình 4.15 Mây vũ tích - Cb (Cumulo - nimbus) 78 Hình 5.1 Bi n trình khí áp theo ñ cao 88 Hình 5.2 Khí áp k th y ngân 88 Hình 5.3. Sơ ñ bi n ñ i c a áp su t khí quy n 88 Hình 5.4 Sơ ñ chênh l ch b c khí áp 90 Hình 5.5 B n ñ các ñư ng ñ ng áp trên m c nư c bi n 91 Hình 5.6 Sơ ñ gi i thích nguyên nhân sinh ra gió 92 Hình 5.7 Sơ ñ gi i thích chênh l ch nhi t ñ d n ñ n chênh l ch khí áp 93 Hình 5.8 Sơ ñ gi i thích l c gradient khí áp 93 Hình 5.9 Tác d ng c a l c làm l ch hư ng do s t quay c a trái ñ t 94 Hình 5.10 Hư ng c a l c ma sát và hư ng chuy n ñ ng c a không khí 95 Hình 5.11 Sơ ñ gi i thích l c ly tâm 95 Hình 5.12 Hoa gió xác ñ nh hư ng gió 96 Hình 5.13 Xác ñ nh hư ng gió b ng góc ñ 96 Hình 5.14 Sơ ñ hoàn lưu ñ a c u 99 Hình 5.15 Sơ ñ gi i thích s hình thành gió ñ t - bi n 100 Hình 5.16 Gió núi - thung lũng (ban ngày) 101 Hình 5.17 Sơ ñ gi i thích s hình thành gió fohn 101 Hình 5.18 Hư ng gió trong vùng khí áp cao 103 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- v
  7. Hình 5.19 Hư ng gió trong vùng khí áp th p 103 Hình 7.1 nh v tinh ch p cơn bão Andriu ñ b vào Florida (M ) năm 1992 130 Hình 7.2 Sơ ñ các dòng không khí và s phát tri n c a mây trong vùng bão 131 Hình 7.3 ðư ng ñi c a các cơn bão vào Vi t Nam qua các tháng 132 Hình 8.1 Sơ ñ v trí trái ñ t - m t tr i ngày 22/6 135 Hình 8.2 B n ñ phân b khí áp m t bi n và hoàn lưu khí quy n tháng I (mb) 138 Hình 8.3 B n ñ phân b khí áp m t bi n và hoàn lưu khí quy n tháng VII (mb) 140 Hình 8.4 B n ñ ñ a hình Vi t Nam 144 Toán ñ su t b o ñ m ngày b t ñ u và k t thúc mùa nóng (t0 > 250C) Hình 8.5 147 Toán ñ su t b o ñ m ngày b t ñ u và k t thúc mùa l nh (t < 200C) Hình 8.6 151 Hình 9.1 Nêm nhi t Thái Bình Dương trong ñi u ki n bình thư ng 175 Hình 9.2 Nêm nhi t Thái Bình Dương trong ñi u ki n El Ninô 176 Hình 9.3 Nh ng khu v c ch u tác ñ ng m nh c a El Ninô mùa ñông 177 Hình 9.4 Nh ng khu v c ch u tác ñ ng m nh c a El Ninô mùa hè 177 Hình 11.1. Mô hình xoáy thu n 198 Hình 11.2 Mô hình xoáy ngh ch 198 Hình 11.3. B n ñ th i ti t xoáy thu n 199 Hình 11.4. B n ñ Syn p 200 Ph n th c t p Hình I.1. Sơ ñ Vư n quan tr c khí tư ng 214 Hình I.2. L u khí tư ng 214 Hình II.1 Lux k EA - 505 - 092 219 Hình II.2. Nh t quang ký 220 Hình II.3. Gi n ñ nh t quang ký 221 Hình III.1. Nhi t k thư ng (A); B u nhi t k t i cao (B); Vi qu n nhi t k t i th p 224 Hình III.2. Giá ñ t nhi t bi u 225 Hình III.3. Nhi t ký 225 Hình III.4. Gi n ñ nhi t ký 225 Hình IV.1. Nhi t m bi u l u 229 Hình IV.2. Cách bu c v i 229 Hình IV.3. Nhi t m bi u Assman 230 Hình IV.4. m k tóc 231 Hình IV.5. ð th hi u chính (BKT-9) 231 Hình IV.6. m ký 231 Hình IV.7. C u t o chi ti t m ký 232 Hình V.1 Vũ k và ng ño giáng th y 235 Hình V.2. Vũ lư ng ký 236 Hình V.3. Ru t vũ lư ng ký 236 Hình V.4. Gi n ñ vũ ký 237 Hình V.5 ng Piche 239 Hình V.6. Thùng GGI 3000 239 Hình V.7. ng ño lư ng b c hơi 240 Hình V.8. Thùng ño giáng th y GGI-3000 240 Hình VI.1. Khí áp k th y ngân 243 Hình VI.2. Khí áp k h p r ng 244 Hình VI.3. Nhi t cao k 244 Hình VI.4. Máy ño gió Wind-gauge 245 Hình VI.5. Máy ño gió c m tay 246 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- vi
  8. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- vi i
  9. A. NH NG V N ð CHUNG C A MÔN H C 1. M I QUAN H GI A KHÍ H U VÀ S N XU T NÔNG NGHI P S n xu t nông nghi p b chi ph i r t nhi u b i ñi u ki n ngo i c nh vì ñ i tư ng c a nó là sinh v t. Trong các y u t ngo i c nh như khí h u, ñ t, nư c, con ngư i và sinh v t khác thì khí h u ñư c coi là y u t tác ñ ng tr c ti p và thư ng xuyên nh t ñ i v i sinh v t. Trong th i ñ i ngày nay, do nh ng ho t ñ ng công nghi p ngày càng gia tăng, khí h u ñang bi n ñ i theo chi u hư ng b t l i. Vì v y, v n ñ s d ng h p lý tài nguyên khí h u ñang là m t thách th c v i con ngư i trư c m i ho t ñ ng trong ñó có s n xu t nông nghi p. ð hi u rõ t m quan tr ng v n ñ s d ng b n v ng tài nguyên khí h u, chúng ta c n tìm hi u m i quan h gi a khí h u và s n xu t nông nghi p. 1.1. S phân b sinh v t trên trái ñ t ph thu c vào ñi u ki n khí h u. Như chúng ta ñã bi t, trên b m t trái ñ t các vùng khác nhau có nh ng ñ c ñi m khí h u khác nhau. M i vùng khí h u ñư c quy t ñ nh do ñi u ki n ñ a lý và v t lý riêng c a chúng. Ngư i ta ñã phân bi t các ñ i khí h u v i nh ng ñ c ñi m riêng bi t rõ nét v ch ñ b c x , ch ñ nhi t, ch ñ mưa, m ... Ngay trong m i ñ i khí h u thì tùy thu c vào ñi u ki n c a m i nư c, m i vùng... khí h u, th i ti t khác nhau r t xa... Do ñ c ñi m khí h u, sinh v t ñư c phân b m t cách phù h p. Các loài sinh v t, ngay c các gi ng trong cùng m t loài cũng có th ch sinh trư ng, phát tri n t t trong m i vùng khí h u nào ñó. Không ph i ng u nhiên mà sinh v t ch l a ch n ñi u ki n khí h u cho riêng mình như v y. Ngư c l i, chính ñi u ki n khí h u di n ra hàng ngàn năm nay ñã l a ch n ch ng lo i sinh v t phù h p cho nó. Ngoài ra, sinh v t cũng tìm cách thích nghi d n v i ñi u ki n khí h u mà nó sinh s ng. Tuy nhiên, nh ng bi n ñ i th t thư ng c a ñi u ki n khí h u ñã tiêu di t nhi u cá th có s c kh e y u ñ d n d n l a ch n ñư c nh ng cá th và ch ng lo i sinh v t phù h p nêu trên... K t qu là nhi u lo i sinh v t ch phân b h p trong nh ng ñi u ki n khí h u r t riêng mà khó có th di chuy n sang nh ng vùng khí h u khác ñư c. Theo nhà ch n gi ng cây tr ng ngư i Nga Vavil p, ngay t xa xưa trên trái ñ t ñã hình thành nhi u Trung tâm kh i nguyên v gi ng cây tr ng các vùng khí h u khác nhau. Theo các nhà khoa h c, vùng ðông Nam Á là vùng có khí h u nhi t ñ i, gió mùa v i tài nguyên nhi t, b c x d i dào, lư ng mưa và ñ m cao ñã hình thành Trung tâm kh i nguyên loài lúa nư c (Oryza Sativa). Tương t như v y, có r t nhi u cái nôi c a nh ng gi ng cây tr ng, v t nuôi ñư c g i là các Trung tâm kh i nguyên như Trung Qu c, Trung Á, ð a Trung H i, Trung ðông, Abixini, Trung M , Nam M ... Không ph i ng u nhiên mà các n n văn minh t c ñ i ñ n hi n ñ i ch hình thành và phát tri n nh ng vùng ñ a lý riêng c a nó. Cách ñây 5 - 6 ngàn năm, vùng C n ðông ñã t n t i n n văn minh Lư ng hà r c r , Trung M là n n văn minh Maya..., s phát tri n và suy vong c a các n n văn minh ñó ñ u có bàn tay c a khí h u. Các vùng sa m c c a vùng C n ð ng r ng l n ngày nay chính là nh ng khu v c ñ t ñai màu m ngày xưa. Xyry trư c ñây là m t vùng nguyên li u cung c p cho Ai C p nhi u lo i g quý và cho La Mã nho và c d u. Hy L p xưa kia ph n vinh và n i ti ng v i c nh quan trù phú, núi xanh và ñ ng ru ng phì nhiêu... xã h i ñ t t i m t trình ñ văn minh tuy t ñ nh. ðây chính là m t ch ng d ng chân c a con ñư ng tơ l a t ðông sang Tây. Ngày nay, vùng này ch là m t vùng ñ a lý bình thư ng v i nh ng ng n ñ i trơ tr i, ñ t ñai khô c n ñang sa m c hóa. M t nguyên nhân quan tr ng là s thay ñ i c a khí h u khu v c này trong su t nhi u thiên niên k qua t m ư t sang khô h n. . 1 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
  10. 1.2. Khí h u là y u t quy t ñ nh ch t lư ng nông s n ph m. Trên th gi i, trong m i Qu c gia ñ u có nh ng vùng cây tr ng ñ c s n. Do ñi u ki n ñ t ñai, khí h u riêng mà thiên nhiên ñã ban t ng, lo i cây tr ng ñ c s n không nh ng cho ph m ch t ñ c bi t mà năng su t cũng r t cao. Khí h u là môi trư ng g n li n v i ñ t ñai và liên h t i cây tr ng. Các y u t khí h u như năng lư ng b c x m t tr i, nhi t ñ , ñ m không khí, lư ng mưa, b c hơi... thư ng ñư c ph i h p tác ñ ng khá tinh vi ñ i v i các lo i men sinh h c trong các t bào ñ t ng h p hay phân gi i các ch t h u cơ t o nên ch t lư ng nông s n. B c x m t tr i là ngu n cung c p năng lư ng cho quá trình quang h p, t ng h p các ch t. Nhi t ñ , ñ m và biên ñ ngày ñêm c a chúng trong nh ng trư ng h p thu n l i ñã ñi u ch nh, gia gi m ñ t ng h p nên nh ng ch t thơm, alcaloid, tanin, vitamine, ñư ng b t, protein, lipid hay m t ch t ho t tính riêng nào ñó. Trong ngh thu t n u ăn ngư i d u b p ñã t ng gia gi m các ch t gia v ñ t o ra các món ăn n i ti ng c a ñ a phương mình. ð i v i khí h u cũng như ngư i ñ u b p v y, nó c n m n ñi u ch nh chút n ng, chút gió, chút s c nóng hay ñ l nh ñ có m t s n ph m riêng c a nó... Còn các lo i cây ñ c s n thì ti p nh n s gia gi m tác ñ ng c a các y u t khí h u ñ t o nên nh ng trái thơm, qu ng t. Không ph i ng u nhiên mi n núi l i có nh ng lo i dư c li u ch t lư ng cao t cây tr ng, v t nuôi. ð có s n ph m hàng hóa, con ngư i ñã ti n hành s n xu t dư c li u ngay vùng ñ ng b ng khí h u ôn hòa v i năng su t cao nhưng ñã không t o ra ñư c s n ph m ch t lư ng cao. Khí h u kh c nghi t ñ i v i ch t lư ng dư c li u cũng gi ng như ñ c tính ch a b nh c a dư c li u là “ thu c ñ ng” thì “dã t t”. mi n núi, các y u t khí h u thư ng bi n ñ ng r t nhi u: ban ngày tr i n ng, nóng, ban ñêm tr i l nh; ñ m không khí lúc cao, lúc th p. ð c bi t trong ch ñ mưa, m thì phân bi t rõ th i kỳ mưa nhi u, th i kỳ mưa ít... Chính do hình thành và tích lũy các ch t dư c ho t tính trong nh ng ñi u ki n ñó mà cây dư c li u ñã cho ch t lư ng cao. mi n B c ñ i v i cây mía, nông dân ñã t ng k t: “Mía tháng b y ñư ng ch y lên ng n”. T tháng b y âm l ch, khí h u mi n B c b t ñ u chuy n sang ti t heo may ( nh hư ng c a trung tâm khí áp cao c n chí tuy n): tr i trong xanh, không m t g n mây, ban ngày tròi n ng, ban ñêm se l nh, ñ m không khí th p... T ñ ti t Thu sang thì cây c i bư c vào th i kỳ tích lũy các ch t dinh dư ng, ch t lư ng mía và hoa qu ñ u tăng lên ñáng k . Biên ñ nhi t ñ ngày ñêm cao ñã t o ñi u ki n cho các lo i men t ng h p ñư ng saccaroza ho t ñ ng t t còn men hô h p, phân gi i thì ho t ñ ng y u ñi. Còn m t ví d n a v s chi ph i c a khí h u ñ i v i ch t lư ng nông s n ph m. các t nh vùng ð ng b ng B c B thư ng bi t r t rõ v ch t lư ng c a cơm, g o lúa v mùa. ð c s n m t s nơi ñã n i ti ng v “cơm niêu ñ t, th i g o mùa”. ð có th cơm ñó ngư i ta thư ng ph i ch n lo i g o h t trong, không b b c b ng, ñó là g o lúa v mùa. Do th i gian làm h t vào tháng 9, tháng 10 có th i ti t heo may như trên mà ch t lư ng cơm g o lúa mùa hơn h n so v i lúa v chiêm, xuân (xét cùng m t gi ng). Lúa v chiêm, xuân thì làm h t vào tháng 4, tháng 5, v i th i ti t nhi u mây, nóng n c, biên ñ nhi t ñ ngày ñêm th p mà ñ m không khí cao... ðó là ñi u ki n thư ng làm cho cây tr ng tích lũy dinh dư ng kém, hô h p m nh. Khi bư c t i vư n cây ăn qu , n u b n mu n hái m t qu thơm ngon thì hãy ch n nh ng qu ñ u cành, trên m t cây gi a vư n nhi u n ng, nhi u gió, không b che khu t b i tán c a nh ng cây khác. ðó chính là ch t lư ng mà khí h u ñã ban t ng b n. 1.3. Quan h gi a khí h u và ñ t ñai Theo các tiêu chu n ñành giá ñ t ñai c a T ch c Nông nghi p, lương th c Qu c t 2 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
  11. (FAO) thì khí h u là ch tiêu hàng ñ u c n ñư c nghiên c u. Trong Quy trình ñánh giá ñ t Vi t Nam, các công ño n t xây d ng b n ñ ñơn v ñ t ñai (LMU), xác ñ nh lo i hình s d ng ñ t (LUT)... cũng c n ph i nghiên c u r t k ñi u ki n khí h u. Khí h u hàng ngày, hàng gi có nh hư ng t i ñ t ñai. Trong quá trình hình thành ñ t, các y u t khí h u như b c x m t tr i, nhi t ñ , lư ng mưa, ñ m... ñã tác ñ ng không ch t i thành ph n nông hóa mà còn nh hư ng t i c u trúc ñ t, thành ph n cơ gi i c a ñ t... ð t không xu t hi n ñ t ng t t ñá m mà phát tri n t t dư i nh hư ng c a khí h u và sinh v t s ng trên ñó. Tùy theo các vùng khí h u khác nhau mà hình thành nhi u lo i ñ t khác nhau. vùng nhi t ñ i, s phân h y ñá m x y ra v i cư ng ñ m nh hơn nhi u so v i các vùng ôn ñ i. ð t nhi t ñ i có khuynh hư ng r a trôi r t m nh dioxit silic và tích t các ôxit s t, nhôm, mangan làm cho ñ t có màu vàng ñ . Cùng v i dioxit silic, các ch t d tan, ch t màu m cũng b r a trôi, xói mòn làm cho ñ t tr nên nghèo dinh dư ng ñ i v i cây tr ng. Các lo i ñ t feralit c a vùng nhi t ñ i có các ti u ph n riêng bi t r t m nh nhưng thư ng ñư c g n ch t v i nhau thành nh ng h t nh như cát (h t cát gi ) nên ít d o, nh , ít trương khi b th m nư c và r t d cày. Các lo i ñ t này n u g p ñi u ki n khí h u khô h n thì r i r c, không có k t c u và gây ra hi n tư ng b xói mòn do gió. Ví d , kho ng năm 1935 Hoa kỳ, ngư i ta ñã ph i kéo còi báo ñ ng vì nh ng cơn l c b i (dust bowls). Trên nh ng ñ ng b ng r ng l n vùng Têchzat b khô h n nghiêm tr ng, ñ t ñai b v v n dư i chân c a ñàn gia súc và bi n thành b i, b gió tung lên mù m t không trung. Các khu ñ t màu m trư c ñó ñã bi n thành nh ng ñ n cát trên sa m c. ð t thư ng ñư c che ph b i th m th c v t nên nư c mưa không rơi tr c ti p làm phá v k t c u ñât. t ng canh tác, ñ t ñư c b o v b i h th ng r cây, t o thành m t “mi ng b t bi n” kh ng l hút vào và gi l i nư c mưa ñ chúng có th ng m d n xu ng m ch nư c ng m r i m i ch y ra sông, ra su i. N u th c bì b tiêu di t thì nư c sau nh ng tr n mưa s không ñư c gi l i mà ch y tràn trên m t ñ t, gây ra s xói mòn ñ t. Theo s li u ñi u tra c a FAO, trong m i th k có trên 1/4 ñ t nông nghi p ñã b thoái hóa do khí h u và s s d ng không h p lý c a con ngư i. Hàng năm nư c mưa có th cu n trôi hơn 3 t t n ch t h u cơ trên m t ñ t. Trung Qu c, hàng năm hi n tư ng xói mòn ñã mang ñi kho ng 2,5 t t n ñ t màu m ñ vào các con sông Hoàng Hà, Hoàng H i. nư c ta, m i năm nh ng tr n mưa rào cũng ñã cu n ñi hàng tri u t n ñ t vào các dòng sông r i ñ ra bi n. Lư ng ñ t này b m t ñi mà không bao gi có th hoàn l i ñư c... 1.4. Khí h u và mùa v s n xu t. Khác v i s n xu t công nghi p, s n xu t nông nghi p có tính th i v . Do yêu c u khác nhau v ñi u ki n khí h u c a m i lo i cây tr ng mà nó ch sinh trư ng, phát tri n t t và cho năng su t cao m t giai ño n khí h u nào ñó trong m t năm. N u gieo tr ng trái mùa v thì con ngư i s không ñ t ñư c nh ng mong mu n c a h . Trong quá trình s n xu t ngư i nông dân ñã có nh ng kinh nghi m canh tác ñ i v i m i lo i cây tr ng trên nh ng th i v nh t ñ nh. Vi t Nam, hàng năm ngư i ta thư ng ti n hành t 2 ñ n 4 v tr ng tr t ñ i v i lo i cây lương th c và cây công nghi p ng n ngày. ð i v i các lo i cây ăn qu lâu năm thì hàng năm thư ng ñư c m t mùa thu hái. Th i v ñư c hình thành như v y và y u t ch y u quy t ñ nh th i v cây tr ng là khí h u. Do s n xu t nông nghi p mang tính th i v nên m i ho t ñ ng khác c a ngư i nông dân cũng d n d n hình thành tính th i v . Chúng ta ñ u bi t ñ n v n ñ s d ng lao ñ ng nông thôn thư ng g p nhi u khó khăn do tính th i v . M i năm, nông thôn thư ng có th i kỳ “ñông v ” r t căng th ng v lao ñ ng và th i kỳ “nông nhàn” dư th a lao ñ ng. ði u này nh hư ng không nh ng nông thôn mà ngay c t i các thành ph n a. Vào th i kỳ “nông 3 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
  12. nhàn” ngư i nông dân thư ng ñ ra các thành ph ñ tìm vi c làm ñã gây ra các hi n tư ng xã h i nan gi i như ùn t c giao thông, gia tăng các t n n khác... Tính th i v c a s n xu t nông nghi p ñã hình thành nên các phong t c, t p quán m i làng quê. T xa xưa vùng ñ ng b ng B c B ñã truy n mi ng nh ng t p quán t t, x u g n li n v i th i kỳ nông nhàn như: “Tháng giêng là tháng ăn chơi, tháng hai c b c, tháng ba h i hè...”. Ngư i ta cũng ñã nh n th y r ng, ngay trong các lĩnh v c văn hóa, văn h c, ngh thu t cũng có bóng dáng c a khí h u. Chúng ta ch c cũng ñã nghi m th y trong các bài thơ hay các tác ph m văn h c, ngh thu t n i ti ng thư ng mang nh ng nét ñ c s c riêng c a nh ng vùng xu t x c a nó. Cu i cùng trong m i tác ph m ñó cũng ñã cho ta th y rõ ñi u ki n khí h u c a chính nơi xu t x c a nó. 2. SƠ LƯ C L CH S PHÁT TRI N KHÍ TƯ NG NÔNG NGHI P 2.1. Lư c s Khí tư ng Th gi i Nông nghi p là ho t ñ ng s n xu t xu t hi n s m nh t c a loài ngư i. Ngay t bu i ban ñ u trong lao ñ ng s n xu t nông nghi p con ngư i ñã ph i ñ i m t v i thiên nhiên vô cùng kh c nghi t, ñ c bi t là th i ti t và khí h u. ð ng trư c nh ng hi n tư ng thiên nhiên kỳ vĩ, con ngư i c xưa chưa th hi u bi t ñư c b n ch t c a nó nên ñã gi i thích b ng nh ng s c m nh c a ð ng t i cao. Trên th gi i, h u như t t c m i n n văn minh c ñ i ñ u t n t i nh ng v th n linh cai qu n các công vi c c a tr i ñ t trong tín ngư ng c a loài ngư i như Th n m t tr i, Th n gió, Th n mưa, Th n s m... Con ngư i r t c n s giúp ñ c a các v Th n ñó ñ t o ni m tin chi n th ng m i s c m nh c a thiên nhiên. Bên c nh ñó, trong s n xu t nông nghi p t xa xưa con ngư i cũng ñã tích lu ñư c nhi u kinh nghi m v d ñoán th i ti t, b o v mùa màng, ch ng thiên tai. Có th coi nh ng cao dao, t c ng v th i ti t, khí h u... là nh ng m m m ng ñ u tiên c a công cu c nghiên c u khí h u h c c a loài ngư i tuy nh ng kinh nghi m như v y còn r t thô sơ và có th còn nhi u sai l m do nh hư ng c a tôn giáo... Nh ng nhà tư tư ng Hy l p là nh ng ngư i ñ u tiên ñưa ra ñư c s gi i thích logic v các hi n tư ng t nhiên, v th gi i và ngu n g c c a nó. Th k VI TCN, nhà thông thái ngư i Hy l p Thales ñã bi t tính trư c nh t th c. M t th k sau, Anarxagore ñã kh ng ñ nh m t tr i, m t trăng không ph i là nh ng Th n linh. Ngay t năm 384 trư c công nguyên G.Aristot ñã vi t cu n sách “B u tr i” (The Sky) cho r ng m i v t ñ u do các y u t c u t o thành, ñó là ñ t, không khí, nư c và l a. Ông cho r ng m i y u t ñ u có v n ñ ng riêng. Th i ti t là nh ng bi n tư ng c a các y u t x y ra hàng ngày quanh chúng ta. Chúng ta có th coi ñây là m t tác ph m khí h u ñ u tiên c a loài ngư i m c dù nhi u hi n tư ng th i ti t ñư c mô t và gi i thích theo quan ñi m ñã l i th i c a Aristot. Năm 130 Ptôlêmê ñưa ra “Thuy t ñ a tâm” cho r ng trái ñ t là trung tâm c a vũ tr , quay xung quanh trái ñ t là vành ñai các vì sao c ñ nh, ngoài cùng là Thư ng ñ t i cao ñi u khi n m i ho t ñ ng c a m t ñ t và các vì sao. Thuy t Ptôlêmê t n t i 14 th k ñã giúp cho các tôn giáo c ng c th l c c a h . Th i gian này nh ng t ng l p th ng tr như gi i quý t c và nhà th Thiên chúa giáo ñã ngăn ch n m i ti n b c a khoa h c. Th i Trung c nh ng th l c này ñã d a vào th n quy n ñ trình bày nh ng ý ki n c a h như là nh ng chân lý do Chúa mách b o. Cơn gió l n th i Ph c Hưng ñã quét s ch nh ng ñi u kh ng ñ nh c a Tôn giáo. Năm 1543 nhà thiên văn h c ngư i Ba Lan là Nicolas Copécnic (1473 - 1543) ch vài ngày trư c khi ch t ñã ñưa ra “Thuy t Nh t tâm” cho r ng m t tr i là trung tâm c a vũ tr , có 9 hành tinh quay xung quanh m t tr i trong ñó có trái ñ t. Thuy t nh t tâm ñã ñ phá quan ñi m sai l m 4 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
  13. c a Ptôlêmê và ch ng l i uy quy n c a Tôn giáo. Phát hi n gây ch n ñ ng này ñã b các nhà tư tư ng bác b vì nó trái v i giáo lý c a nhà th . T th i Ph c Hưng tr ñi các “chân lý” c a nhà th ñư c xem xét l i và khoa h c l i ti p t c nh ng bư c ñi kh ng l c a nó. Th k th XVI, Galilê ñã sáng ch ra kính thiên văn và nhi t k . Năm 1644 Torixenly ch t o ra khí áp k và ch ng minh ñư c không khí có tr ng lư ng. 1649 Torixenly ñã quan sát th y khi áp su t khí quy n gi m thì sau ñó th i ti t thư ng là không n ñ nh, có gió và mưa. Năm 1783 t i Pháp, anh em nhà Montgolfier ñã ch t o ra khí c u b ng không khí nóng. Sau này ngư i ta dúng hydro ñ thay không khí nóng và ñ n 1930 thì khinh khí c u tr thành nh ng phi thuy n chuyên ch hành khách trên tuy n ñư ng gi a châu Âu và Nam M . Th k XVIII (năm 1785) Lavoisier ñã phát hi n ra ôxy và khí cacbonic. Nhà bác h c Nga vĩ ñ i Lômônôx p t th k XVIII ñã ch t o ra nhi u thi t b khí tư ng. Ông ñã có nhi u công trình nghiên c u v v t lý khí quy n, khí h u ñ i v i s n xu t và ñ i s ng. Ti p theo nhi u nhà bác h c Nga khác như P.I. Brơunôp, A.I. Vôâycôp ñã t ch c m ng lư i nghiên c u khí tư ng nông nghi p kh p nư c Nga vào kho ng cu i th k XIX và sau ñó cho toàn Liên bang Xô Vi t. Liên Xô r t thành công trong vi c ñánh giá ti m năng khí h u ñ t nư c ñ i v i nông nghi p, phân vùng khí h u nông nghi p, s d ng tài nguyên khí h u ph c v các ngành kinh t qu c dân; ð c bi t các nhà khoa h c Liên Xô có nhi u thành công trong vi c phòng ch ng thiên tai như băng giá, bão tuy t, d báo khí tư ng nông nghi p. M , nhà bác h c B.Lêvingstơn ñã có nhi u công trình nghiên c u v ñánh giá và x lý ti m năng khí h u ñ t nư c ph c v s n xu t và ñ i s ng, ñ c bi t trong lĩnh v c d báo khí tư ng nông nghi p. Các nhà khoa h c M ñã ñ t ñư c ñ chính xác t i trên 90% ñ i v i d báo sâu b nh h i, d báo năng su t bông, lúa mì và hàng lo t cây tr ng khác. Pháp nhà bác h c Gasparene ñã thành công trong vi c nghiên c u các phương pháp s d ng ti m năng khí h u ph c v s n xu t như b c x m t tr i. Nhi u ngành s n xu t nông nghi p c a Pháp nh áp d ng các thành t u v khí tư ng nông nghi p ñã có nh ng bư c phát tri n m nh m v s n lư ng và ph m ch t như nho, hư ng dương, lúa mì và c c i ñư ng. Nhà bác h c Ý Assi ñã mô hình hoá m i quan h ph c t p gi a ñi u ki n khí tư ng và sinh v t, ng d ng r t có hi u qu trong vi c d báo khí tư ng nông nghi p, xác ñ nh vùng sinh thái cho các lo i cây tr ng. Ngành Khí tư ng Nông nghi p th gi i chính th c ñư c thành l p t năm 1921, ñ t tr s t i Rome (Italia). ð ho t ñ ng ph c v s n xu t nông nghi p có hi u qu , T ch c Khí tư ng Nông nghi p th gi i ñư c ñ t trong cơ quan Lương th c và Nông nghi p th gi i (Food and Agricultural Organization - FAO) dư i s h p tác v chuyên môn c a T ch c Khí tư ng th gi i (World Meteorological Organization - WMO). Sau này, m ng lư i nghiên c u c a T ch c Khí tư ng Nông nghi p th gi i ñư c phát tri n r ng kh p các châu l c như: Vi n nghiên c u lúa Qu c t (IRRI) t i Philippin, Israel, M , Ucraina... Nh m ng lư i nghiên c u này, Khí tư ng Nông nghi p ñã ph c v ñ c l c cho s n xu t nông nghi p các khu v c. ð n nay, H i th o khoa h c v Khí tư ng Nông nghi p ñã ñư c t ch c nhi u nư c. Trong các cu c h i th o này, các nhà khoa h c các nư c ñã ñ t ñư c nhi u tho thu n v phương pháp nghiên c u Khí tư ng Nông nghi p, t ch c m ng lư i nghiên c u các qu c gia, n i m ng thông tin và ñào t o cán b ... Cùng v i s phát tri n m nh m c a các ngành khoa h c khác như toán h c, v t lý, thiên văn h c... ngành vũ tr h c cũng t ng bư c phát tri n r c r . Ngày 4 tháng 10 năm 1957 Liên Xô ñã phóng V tinh nhân t o ñ u tiên vào thăm dò vũ tr . Ngày 12 tháng 4 năm 1961 nhà du hành ngư i Nga Iuri Gagarin ñã bay vào vũ tr , m ñ u cho k nguyên chinh ph c vũ tr c a con ngư i. Nga và M là nh ng nư c tiên phong ñ t chân lên m t trăng và phóng các 5 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
  14. v tinh thăm dò sao h a, sao kim, sao m c.. ñ thu th p các tài li u khoa h c v vũ tr . Các chương trình Qu c t nghiên c u vũ tr và khí h u b m t trái ñ t ph c v con ngư i như chương trình COSPAS SARSAT, chương trình NASA... Hi n nay nh các b c nh thu ñư c t v tinh chúng ta có th nghiên c u sâu hơn v th i ti t và khí h u trên b m t trái ñ t. V n ñ trang b k thu t hi n ñ i cho nghiên c u Khí tư ng Nông nghi p ngày càng ñư c chú ý. Vi c ng d ng k thu t vi tính vào công vi c kh o sát, qu n lý s li u là m t bư c phát tri n quan tr ng c a Khí tư ng Nông nghi p. Nh ng k t qu nghiên c u ng d ng Khí tư ng Nông nghi p ñã giúp cho nhi u qu c gia t gi i quy t n n thi u lương th c khu v c sa m c Sahara (Châu Phi). các nư c này hàng năm mưa r t ít, lư ng b c hơi nư c nhi u, tình tr ng h n hán nghiêm tr ng x y ra liên t c, làm th t thu nông nghi p d n ñ n thi u lương th c, th c ph m. D báo mùa màng d a vào ñ m ñ t và nh ng gi i pháp kh c ph c ñã giúp các nư c này h n ch ñư c tác h i c a h n hán, t túc khá n ñ nh t i 50% nhu c u lương th c hàng năm. Nh ng k t qu nghiên c u ñó ñã góp ph n xây d ng và làm phong phú kho tàng lý lu n c a Ngành Khí tư ng Nông nghi p th gi i. khu v c ðông Nam Á, v i s giúp ñ c a FAO, WMO mà tr c ti p là các nhà khoa h c như M. Frère, G.F. Popôp, L.K. Oldeman... Khí tư ng Nông nghi p ñã có nh ng ñóng góp quan tr ng vào vi c tăng năng su t cây tr ng, gi v ng m c an toàn lương th c, th c ph m cho vùng. ðáng chú ý là k t qu nghiên c u phát tri n H th ng canh tác n n lúa các ñ a bàn ñ nư c và thi u nư c c a Thái Lan, Inñônexia, Malaixia, Philippin... b ng nh ng gi i pháp v th i v và s d ng cây tr ng ch u h n... Ngày nay, m t v n ñ l n ñ t ra ñó là khí h u trái ñ t ñang có nh ng bi n ñ i không thu n l i ñ i v i s n xu t và ñ i s ng như vi c nhi t ñ không khí tăng lên, dâng m c nư c bi n, gi m sút ngu n nư c ng t... Hơn n a, dân s th gi i l i ñang bùng n mãnh li t, n n ñói ñang ñe do trên ph m vi toàn c u. Con ngư i ph i làm gì ñ ñ i phó v i các bi n ñ i khí h u, gi v ng cân b ng sinh thái ? ðó là câu h i l n ñ t ra trư c các nhà khoa h c, các nhà khí tư ng nông nghi p th gi i. 2.2. Lư c s phát tri n Khí tư ng nông nghi p Vi t Nam Vi t Nam, t xa xưa ngư i nông dân ñã có nhi u kinh nghi m v s n xu t và th i ti t ph c v cho ngh tr ng tr t, ngh chài lư i và ngh làm mu i. T th k XIII, trong Binh thư y u lư c c a Tr n Hưng ð o ñã có nh ng ghi chép và nh n ñ nh v tình hình khí h u, ñ a lý. Tác ph m Dư ñ a chí c a Nguy n Trãi (th k XV) ñã mô t chi ti t ñi u ki n ñ a lý, khí h u, nhân văn nhi u ñ a phương trong c nư c như Thăng Long, Ph hi n, Thiên Trư ng... Nhi u tài li u còn lưu gi l i c a các nhà bác h c như Lê Quí ðôn, Ngô Th i S , Nguy n Nghi m... ñã cho th y trư c ñây vi c quan sát khí h u và th i ti t, ñ c bi t là v n ñ nông l ch và mùa v ñã ñư c chú ý r t nhi u. ð c bi t là 2 cu n “ Vi t s thông giám cương m c” và “L ch tri u hi n chương lo i chí” ñã ghi chép v khí h u, thiên tai và hi n tư ng th i ti t ñ c bi t. Th k XVIII H i Thư ng Lãn Ông ñã có sáng ki n l p m ng lư i quan sát khí h u và nghiên c u nh hư ng c a khí h u t i sinh lý, b nh lý. Các tài li u ñó cho ñ n ngày nay v n còn nguyên giá tr . Vi c kh o sát khí h u Vi t Nam ñã ñư c ti n hành t trên m t trăm năm nay b ng các máy ño ñ c ñ nh lư ng. Vi c l p ra các tr m khí tư ng ñ u tiên do ngư i Pháp ti n hành nh ng nơi có nhi u ti m năng phát tri n kinh t nh m m c ñích khai thác thu c ñ a. Ph n l n các tr m khí tư ng ñ n nay ñã có dãy s li u quan tr c trên 60 năm. Vi t Nam công tác nghiên c u khí tư ng nông nghi p ñã ñư c b t ñ u t lâu. ð c bi t t năm 1954, Nhà nư c Vi t Nam Dân ch C ng hòa ñã thành l p cơ quan Khí tư ng Qu c gia v i h th ng các ñài tr m nghiên c u khí tư ng. Lúc ñ u, nh ng nghiên c u khí tư ng nông nghi p ñư c ti n hành b i các chuyên gia thu c phòng Nghiên c u khí h u. Năm 6 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
  15. 1960, Ph Th tư ng ñã ký quy t ñ nh thành l p phòng Khí tư ng nông nghi p thu c Nha khí tư ng. Phòng Khí tư ng nông nghi p vì th ñã ñư c tách ra t phòng Nghiên c u khí h u. Phòng Khí tư ng nông nghi p có m t m ng lư i quan tr c khí tư ng nông nghi p trên c nư c và m t ñ i ngũ cán b nghiên c u chuyên sâu khá hùng h u. Nhi u quy trình kh o sát cơ b n v khí tư ng nông nghi p ñã ñư c phòng Khí tư ng nông nghi p thu c Nha khí tư ng ho c T ng c c Khí tư ng - Th y văn trư c ñây, Trung tâm nghiên c u Khí tư ng nông nghi p, Vi n Khí tư ng - Thu văn ngày nay so n th o và áp d ng. các t nh có các ñài tr m khí tư ng nông nghi p quan tr c các ñi u ki n khí tư ng và v t h u. Ngành khí tư ng nư c ta ñã gia nh p T ch c Khí tư ng th gi i (WMO), ñã ñư c T ch c khí tư ng th gi i tài tr kinh phí ñ nghiên c u và xây d ng cơ b n. M t s d án ñã ñư c xây d ng và ñang tri n khai. S giúp ñ c a Liên Xô (cũ) ñ i v i ngành khí tư ng nư c ta, trong ñó có khí tư ng nông nghi p r t có hi u qu . Vi n nghiên c u khí tư ng nhi t ñ i và bão ñư c xây d ng nh s h p tác v i Liên Xô ñã ti n hành nhi u chương trình l n như nghiên c u bão và tác h i c a nó ñ i v i s n xu t và ñ i s ng. Bên c nh ñó, nhi u ñ tài khí tư ng nông nghi p ñã ñư c th c hi n như nghiên c u ñi u ki n khí tư ng ñ i v i m t s cây tr ng chính (lúa, ngô, ñ u tương, l c, bông, cao su, cà phê). M t s ñ tài l n ñư c th c hi n như ñánh giá ti m năng khí h u nông nghi p ñ t nư c, phân vùng khí h u nông nghi p, bư c ñ u l p ra ñư c nh ng b n tin d báo khí tư ng nông nghi p ñ t ñ chính xác cho phép ñ i v i nhi u vùng. Thành t u l n nh t c a ngành khí tư ng thu văn Vi t Nam là: - Kh o sát ñánh giá tài nguyên khí h u, thu văn. Xây d ng Atlat qu c gia và Tuy n t p s li u khí tư ng - thu văn ph c v ñ c l c cho vi c quy ho ch phát tri n kinh t . - D báo th i ti t ng n h n và h n v a có ñ chính xác cho phép. ð c bi t là d báo nhi t ñ và th i ti t mùa ñông, d báo thiên tai, h n hán, bão, l t, gió mùa và sương mu i, gi i pháp kh c ph c. - Nghiên c u khí tư ng ph c v s n xu t nông nghi p như cơ c u mùa v , th i v gieo c y, chăm sóc, phòng tr sâu b nh và thu ho ch. - Nghiên c u v s ô nhi m môi trư ng, ki m kê khí hi u ng nhà kính, bi n ñ i khí h u và h qu c a bi n ñ i khí h u, nh ng gi i pháp ng phó. Nhi m v ñ t ra ñ i v i ngành khí tư ng nông nghi p r t l n nh m góp ph n xây d ng n n s n xu t nông nghi p nhi t ñ i, h n ch tác h i c a thiên tai, ñưa s n xu t nông nghi p nư c ta t i bư c phát tri n cao hơn. 3. N I DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 3.1. N i dung c a môn h c Khí tư ng nông nghi p là m t môn khoa h c nghiên c u nh hư ng c a ñi u ki n th i ti t, khí h u ñ i v i s n xu t, các bi n pháp khai thác và b o v ngu n tài nguyên khí h u ph c v s n xu t nông - lâm - ngư nghi p.. ð ñ t ñư c m c tiêu ñó, Khí tư ng nông nghi p quan tâm t i các v n ñ sau ñây: 1. Nghiên c u quá trình sinh trư ng, phát tri n (phenology) c a cây tr ng, v t nuôi và s tác ñ ng c a ñi u ki n khí h u, xác ñ nh yêu c u v ñi u ki n khí tư ng ñ i v i m i lo i sinh v t. 2. Nghiên c u khí quy n, các quá trình v t lý x y ra trong khí quy n, các ñ c trưng th i ti t, khí h u có nh hư ng t i cây tr ng, v t nuôi, ñ t ñai, ngu n nư c và sâu b nh. ðánh giá m i tương quan gi a khí h u v i sinh v t và các y u t môi trư ng khác, xác ñ nh các ngư ng khí h u c a m i gi ng nh m xây d ng cơ c u cây tr ng, v t nuôi h p lý các vùng sinh thái khác nhau. 7 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
  16. 3. Nghiên c u ñ c ñi m khí h u, ti m năng và hư ng s d ng h p lý tài nguyên khí h u các vùng. Phân vùng khí h u nông nghi p, ñánh giá kh năng ñ m b o ñi u ki n khí h u ñ i v i các ñ i tư ng c a s n xu t nông nghi p. 4. Nghiên c u các phương pháp d báo khí tư ng nông nghi p, cung c p các thông tin d báo chi ti t cho m i vùng s n xu t. D báo v kh năng áp d ng các bi n pháp k thu t nông nghi p trong ñi u ki n th i ti t khác nhau. 5. Nghiên c u s bi n ñ i khí h u, v n ñ ô nhi m không khí và các bi n pháp h n ch s ô nhi m gây ra bi n ñ i khí h u. Nghiên c u thiên tai, các bi n pháp phòng ch ng thiên tai nh m h n ch ñ n m c th p nh t tác h i ñ i v i s n xu t và ñ i s ng. 3.2. Phương pháp nghiên c u môn h c V i nh ng n i dung nêu trên, Khí tư ng nông nghi p c n s d ng các phương pháp nghiên c u sau ñây: 1. Phương pháp v t lý và toán h c: Khí tư ng nông nghi p áp d ng phương pháp này ñ ño ñ c, kh o sát và ñánh giá các y u t th i ti t, khí h u. 2. Phương pháp quan sát song song: Phương pháp này ñư c dùng trong nh ng nghiên c u v sinh trư ng, phát tri n c a sinh v t và nh ng tác ñ ng c a các y u t khí h u ñ i v i sinh v t. N i dung c a phương pháp quan sát song song như sau: gieo tr ng các gi ng vào các th i v khác nhau, thông thư ng các th i v cách nhau 5, 10, 15 ngày, sau ñó theo dõi sinh trư ng, phát tri n, năng su t và ñi u ki n khí tư ng tương ng. Ngư i ta cũng có th gieo tr ng các gi ng cùng m t th i ñi m nhưng b trí các vùng ñ a lý khác nhau. Vi c kh o sát sinh trư ng, phát tri n c a cây tr ng và ñi u ki n khí tư ng cũng ñư c ti n hành tương t như trên. K t qu c a phương pháp quan sát song song là tài li u ñư c s d ng ñ xác ñ nh th i v ho c phân tích tìm các ch tiêu khí h u c a sinh v t. 3. Phương pháp th ng kê tài li u l ch s : ti n hành ñi u tra th ng kê tài li u c a 2 nhóm ñ i tư ng là sinh v t và khí h u trong nhi u năm. các vùng ñ a lý khác nhau ngư i ta nghiên c u các ch tiêu sinh h c trên các gi ng ho c các ch ng lo i cây tr ng... t ñó tìm ra quy lu t di n bi n và tác ñ ng c a khí h u ñ i v i sinh v t... ki m ch ng các mô hình th ng kê th c nghi m, ph c v cho s n xu t di n r ng. 4. Phương pháp nghiên c u riêng r : ñư c ti n hành trong phòng thí nghi m hay trong các nhà khí h u nhân t o, các y u t khí tư ng ñư c ñi u ch nh th ng nh t, ch cho m t y u t nào ñó thay ñ i. Vi c theo dõi tình hình sinh trư ng, phát tri n c a cây tr ng cũng ñư c ti n hành thư ng xuyên như trên. Phương pháp này ñòi h i nhi u trang thi t b ñ t ti n, nghiên c u mang tính cơ b n, k t qu thu ñươc có nhi u ý nghĩa v lý thuy t nhưng thư ng xa r i th c t s n xu t. 5. Phương pháp GIS: s d ng các thông tin t nh v tinh, nh hàng không ñ tìm hi u di n bi n khí h u và các h sinh thái. Phương pháp này ñã ñư c nghiên c u ng d ng trong nhi u lĩnh v c khoa h c như D báo th i ti t, Nghiên c u bi n ñ i khí h u, Nghiên c u bão.... Vi t Nam, các nh v tinh thu ñư c t v tinh "ð a tĩnh" ñã ñư c s d ng trong vi c d báo th i ti t, tìm ki m các tai n n và d báo khí tư ng nông nghi p v s n xu t. Ngày nay nh s phát tri n m nh m c a công ngh thông tin, K t qu thu ñư c b ng các phương pháp nghiên c u nêu trên ngày càng ñáp ng ñư c nhi u v n ñ c p bách c a s n xu t và ñ i s ng. 8 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
  17. B. KHÍ TƯ NG Ð I CƯƠNG Chương I. NĂNG LƯ NG B C X M T TR I B c x m t tr i là ngu n năng lư ng nguyên thu c a h u h t các quá trình v n ñ ng vô sinh và h u sinh trên trái ñ t. Các quá trình vô sinh như ho t ñ ng c a máy móc, các quá trình v t lý khí quy n..., các quá trình h u sinh như sinh trư ng, phát tri n và v n ñ ng c a sinh gi i... mu n x y ra ñư c thì c n ph i có năng lư ng. Xét v ngu n g c thì các ngu n năng lư ng ñó ñ u là năng lư ng b c x m t tr i. Các ñ c trưng c a b c x m t tr i như cư ng ñ năng lư ng, quang chu kỳ, quang ph và các d ng b c x m t tr i là nh ng y u t t o nên ñi u ki n th i ti t, khí h u và tác ñ ng tr c ti p t i ñ i s ng cây tr ng. 1. M T S ð C TRƯNG V T LÝ, THIÊN VĂN C A M T TR I M t tr i là m t qu c u l a kh ng l có ñư ng kính kho ng 1.392.000 km, th tích 1,41.1018 km3 . c u t o ch y u g m hyñrô,heli và ôxy tr ng thái plasma. Trong h m t tr i g m có m t ngôi sao là m t tr i ñ ng v trí trung tâm (ñ nh tinh) là v t duy nh t phát sáng và 9 hành tinh khác không phát sáng quay xung quanh m t tr i. Theo h th ng phân lo i sao trong thiên văn h c thì m t tr i có tên g i là " sao lùn vàng". Trong Thiên hà c a chúng ta, m t tr i ch là m t ngôi sao dư i trung bình v công su t b c x , kích thư c và nhi t ñ so v i hàng t ngôi sao khác. M t s thông s v t lý chung c a m t tr i • M t tr i có c u trúc ph c t p, tâm c a m t tr i là nhân ho c lõi ti p ñ n là vùng b c x , kho ng cách cách tâm ch ng 0,7-0,8 bán kính m t tr i là vùng ñ i lưu, ngoài cùng là b m t m t tr i. nhân m t tr i nơi x y ra ph n ng h t nhân nhi t ñ lên t i 15 tri u ñ . Nhi t ñ b m t c a m t tr i ph n quang c u vào kho ng 6000oK, ph n s c c u kho ng 20.000oK, ph n nh t hoa vào kho ng 2.000.000oK ( tính theo ñ ng năng trung bình c a các phân t ). • Trái ñ t chuy n ñ ng xung quanh m t tr i theo qu ñ o elíp (hình 1) do v y kho ng cách t m t tr i ñ n trái ñ t luôn thay ñ i tuỳ thu c vào v trí c a nó trên qu ñ o. Kho ng cách trung bình t m t tr i ñ n trái ñ t vào kho ng 149,6 tri u km, kho ng cách này g i là 1 ñơn v thiên văn (ñvtv). Kho ng cách ng n nh t 147 tri u km (ngày 3/I) b ng 0,983 ñvtv, kho ng cách dài nh t kho ng 152 tri u km (ngày 5/VII ) b ng 1,017ñvtv. Xem hình 1.1 • Thành ph n hoá h c c a m t tr i: Hyñrô chi m kho ng 70-71% v kh i lư ng, hêli t 27-29% , còn l i t 1-3% là các nguyên t n ng hơn như cacbon, ôxy ... • C m i giây m t tr i tiêu hao trên 4 t n hyñrô ñ t o ra năng lư ng. • Gió m t tr i là dòng các h t prôton và electron xu t phát t b m t m t tr i bay vào không gian. Khi các dòng h t trên th i t i các l p trên cùng c a khí quy n trái ñ t v i v n t c kho ng 400-500 km/s gây ra hi n tư ng bão t và c c quang. Vào nh ng ngày gió m t tr i ho t ñ ng m nh vi c thông tin vô tuy n ñi n trên trái ñ t b c n tr ho c không th c hi n ñư c. Năng lư ng b c x m t tr i • Trong lòng m t tr i có nhi t ñ r t cao vì th t i ñó luôn luôn x y ra ph n ng nhi t h ch còn g i là ph n ng t ng h p h t nhân bi n hiñrô (H2) thành hêli (He) và gi i phóng m t năng lư ng vô cùng l n. Ph n ng t ng h p h t nhân có th bi u di n theo sơ ñ sau: Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 9
  18. H 1 + H1 H2 + e + γ H2 + H1 He 3 + γ He3 + He3 He4 + 2H1 Trong sơ ñ trên: H1 - hyñrô ( prôton); H2 - ñơteri (ñơtron ) ; He3 , He4 là các ñ ng v c a heli; e - electron; γ - b c x gama. Xuân phân (21/III) 152. 106 km (5/VII) 147.106 Km (3/I) ðông chí (22/XII) Thu phân (23/IX) H chí (22/VI) Hình 1.1. Sơ ñ H m t tr i - trái ñ t Do kh i lư ng c a 4 h t nhân H1 l n hơn kh i lư ng c a 1 h t nhân He3. ð h t kh i lư ng trong ph n ng là cơ ch sinh ra năng lư ng theo công th c Anhxtanh: E = ∆mc2. Năng lư ng t ng h p 4 h t nhân H1 thành 1 h t nhân He3 là E = (4mH - mHe).c2 . Trong ñó: ∆m = (4mH - mHe); c = 107 Jun. N u có 1 g h t nhân H1 chuy n thành He3 thì ∆m = 0,01g và năng lư ng gi i phóng là 10 12 Jun. • Công su t b c x m t tr i là năng lư ng toàn ph n c a m t tr i chi u trên di n tích m t c u có tâm là m t tr i, bán kính (d/2) là 1 ñvtv trong 1 giây. N u h ng s m t tr i là I0 thì W = I0 . 4πd2 /60 = 3,86.1026 W ( t c 3,86.1026 J/s) nói cách khác c m i phút m t tr i phát vào không gian xung quanh m t lư ng năng lư ng vào kho ng 5,5.1024 Kcal nhưng trái ñ t ch nh n ñư c m t ph n r t nh năng lư ng ñó ( kho ng 0,5 ph n t công su t b c x năng lư ng toàn ph n c a m t tr i). • M t tr i không nh ng phát ra b c x dư i d ng các tia sóng ñi n t mà t m t tr i còn phát ra dòng liên t c các h t ( ch y u là electron và pozitron). Ngoài ra ngư i ta còn nh n th y ph b c x ñi n t c a m t tr i r t r ng, t tia gama ñ n sóng vô tuy n. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 10
  19. Năng lư ng b c x m t tr i là ngu n năng lư ng ñ u tiên c a m i quá trình chuy n hoá năng lư ng trên b m t trái ñ t. Năng lư ng b c x m t tr i chi u t i trái ñ t có th chuy n sang các d ng khác như nhi t năng và công năng t o ra các quá trình v t lý trên b m t trái ñ t, các hi n tư ng th i ti t, khí h u. ð c bi t, b c x m t tr i là ngu n năng lư ng g n như duy nh t ñư c th gi i th c v t s d ng trong quá trình quang h p bi n các ch t vô cơ (CO2, H2O) thành ch t h u cơ ñ u tiên, ñó là glucoza. T glucoza có th t ng h p hàng lo t các ch t t o thành m t th gi i h u cơ phong phú. ð hi u ñ y ñ v năng lư ng b c x m t tr i chúng ta c n nghiên c u s bi n ñ i cư ng ñ và m t s ñ c trưng c a nó. 2. CƯ NG ð B C X M T TR I 2.1. Khái ni m và ñơn v ño: Cư ng ñ b c x m t tr i (I) là năng lư ng b c x chi u t i m t ñơn v di n tích ñ t vuông góc v i nó trong m t ñơn v th i gian. Theo ñ nh nghĩa, ta có th dùng ñơn v ño cư ng ñ b c x m t tr i là : calo/cm2/phút, calo/cm2/ngày, Kcal/cm2/tháng, Kcal/cm2/năm. Calo (cal) là lư ng nhi t c n thi t làm cho nhi t ñ c a 1 gam (1 ml) nư c nóng lên 1oC nhi t ñ nư c t 14,5oC ñ n 15,5oC Kilocalo (Kcal) là lư ng nhi t c n thi t làm cho 1 kg nư c (1lít) tăng lên 1oC nhi t ñ nư c t 14,5oC ñ n 15,5oC. 1 Kcal = 1000 cal. M t khác, năng lư ng b c x m t tr i có th chuy n hoá thành nhi t năng và công năng, do v y có th dùng các ñơn v ño năng lư ng ñ làm ñơn v ño cư ng ñ b c x m t tr i. M t s ñơn v cơ s ño năng lư ng b c x m t tr i 1 Jun = 0,24 calo 1 watt = 1J/s = 14,3 calo 1 B.T.U ( British Thermal Unit) = 251,9 calo ( B.T.U là lư ng nhi t c n thi t làm cho 1 funt nư c nóng lên 1oF) 1 lengli = 1 cal/cm2 1Watt/m2 = 10 microeinsteins/m2/s = 100 lux 1 cal/cm2/phút = 69 930 lux. 2.2. H ng s m t tr i ( Io) H ng s m t tr i là năng lư ng b c x toàn ph n c a m t tr i truy n th ng góc ñ n di n tích 1 cm2 trong 1 phút kho ng cách trung bình t m t tr i t i trái ñ t (1 ñvtv). T i gi i h n trên c a khí quy n cư ng ñ b c x m t tr i tương ñ i n ñ nh ñư c g i là h ng s m t tr i (Solar constant). Th c ra do kho ng cách t m t tr i ñ n trái ñ t thay ñ i theo th i gian trong năm nên h ng s m t tr i cũng có s thay ñ i ít nhi u ( t 1308 W/m2 ñ n 1398 W/m2 , dao ñ ng kho ng 3,5%). Nh ng l n ño g n ñây b ng thi t b ñ t trên v tinh ñ a tĩnh thì h ng s m t tr i là 1,95 cal/cm2/phút. H ng s m t tr i (I0) có th xác ñ nh theo bi u th c sau: r20 I0 = (1) r2 1,88 Trong ñó : Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 11
  20. r0 là kho ng cách trung bình t trái ñ t ñ n m t tr i (r0 = 149.600.000 km) r là kho ng cách th c t Vì trái ñ t có tr c nghiêng v i m t ph ng hoàng ñ o m t góc 66o33' cho nên h ng s m t tr i các vĩ ñ ñ a lý cũng bi n ñ ng ít nhi u. Châu Âu I0 = 1,88 cal/cm2.phút Châu M I0 = 1,96 cal/cm2.phút Vi t Nam I0 = 1,98 cal/cm2.phút 2.3. S suy y u c a b c x m t tr i khi ñi qua khí quy n. Khí quy n bao b c xung quanh qu ñ a c u g m có các thành ph n t o nên như nitơ, oxy, acgôn, hơi nư c, ôzôn, b i (sol khí)... B c x m t tr i ñi qua khí quy n b suy y u ñi do m t s nguyên nhân như: • M t ph n b c x m t tr i b m t s ch t như ôxy, ôzon, cacbonic, hơi nư c, b i... h p th có ch n l c, nghĩa là m i ch t ch h p th nh ng tia b c x có bư c sóng nh t ñ nh. ð i v i oxy (O2) : Oxy có các d i h p th trong kho ng ph nhìn th y và c c tím. bư c sóng 0,69 - 0,76 µ. M c ñ h p th các tia b c x Trong ph nhìn th y, d i h p th trong d i này không l n nên s suy gi m b c x do oxy h p th không ñáng k . Oxy h p th các tia c c tím v i bư c sóng nh hơn 0,2 µ khá m nh. S h p th các tia c c tím các l p khí quy n trên cao d n ñ n s phân ly phân t oxy ñ t o thành ozôn. ð i v i ozôn (O3) : D i h p th b c x quan tr ng nh t c a ozôn có bư c sóng λ = 0,2 - 0,32 µ. Các tia b c x trong d i sóng này khi ñi qua l p ozon bi suy gi m ñi m t n a. Nh có l p ozon h p th các tia b c x c c tím c a m t tr i mà s s ng trên trái ñ t ñư c b o v . Ngoài ra d i các tia b c x có bư c sóng λ = 0,43 - 0,75 µ cũng b ozôn h p th . ð i v i khí cacbonic (CO2) : D i b c x b h p th m nh nh t là bư c sóng kho ng 2,05 ñ n 2,7µ và 4,3 µ, tuy nhiên quan tr ng hơn c là d i có bư c sóng t 12,9 ñ n 17,1 µ. Như v y khí cacbonic h p th d i sóng dài nên nó có tác d ng làm nóng trái ñ t. ð i v i hơi nư c (H2O): Hơi nư c có nhi u d i b c x h p th như 0,58-0,61 µ, 0,68 - 0,73 µ, ñ c bi t t 4 - 40 µ. Tuy nhiên, d i b c x t 8-12 µ ñư c g i là c a s c a khí quy n, không b hơi nư c h p th và l i là vùng phát x c a m t ñ t và khí quy n m nh nh t, nh ñó trái ñ t ngu i nhanh do thoát nhi t vào không gian vũ tr . ð i v i sol khí (b i): S h p th b c x r t ph c t p tuỳ thu c vào b n ch t, kích thư c và hàm lư ng... c a b i. Tuy nhiên, b i quá nhi u có th làm gi m tr c x . Khi cháy r ng trên di n r ng ho c núi l a ho t ñ ng phun tro b i vào khí quy n ñã làm gi m cư ng ñ b c x m t tr i, nhi t ñ không khí cũng có th ñ t ng t gi m xu ng. • M t ph n b c x m t tr i b các ph n t không khí, hơi nư c, b i và mây làm khu ch tán do v y b c x m t tr i khi ñi qua khí quy n cũng b suy y u ñi. Khi b c x m t tr i ñi qua khí quy n ñã g p ph i các ph n t gây khu ch tán nêu trên thì t o ra các dao ñ ng cư ng b c. Sau ñó chính các ph n t khu ch tán l i tr thành ngu n phát sóng ñi n t th c p cùng t n s v i b c x m t tr i. Do ñó b c x m t tr i ñã b m t ñi m t ph n năng lư ng. • M t ph n b c x m t tr i b ngăn c n b i các ñám mây ho c b ph n x tr l i khí quy n nên b suy y u ñi. Reifsnyder và Lull (1965) d n theo Gates, vào nh ng ngày tr i n ng, năng lư ng ánh sáng mà m t ñ t nh n ñư c g m 10% b c x t ngo i, 45% b c x trông th y và 45% b c x h ng ngo i (hình 1.2) Khi ñi qua khí quy n do ch u tác d ng c a các quá trình h p th , khu ch tán và ph n x nên b c x m t tr i b suy y u ñi. ðư ng ñi c a tia b c x trong khí quy n càng dài thì Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 12
nguon tai.lieu . vn