Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Bài 4: Chế độ nhiệt của không khí - Nguyễn Thị Bích Yên

Nội dung text: Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Bài 4: Chế độ nhiệt của không khí - Nguyễn Thị Bích Yên

1. 2012/9/28 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Chế độ nhiệt của không khí Định nghĩa vàđơn vịđo • Định nghĩa và đơn vị đo Nhiệt độ– là mức độ nóng hay lạnh của • Sự nóng lên và lạnh đi của không khí một vật chất được đo bằng nhiệt kế. Nhiệt • Biến thiên nhiệt độ không khí độ liên quan đến tốc độ chuyển động trung bình hay động năng của các phần tử vật • Các chỉ tiêu đánh giá chế độ nhiệt của chất trong một vật chất. không khí • Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đối với sinh vật Trong khí tượng, đơn vị đo nhiệt độbao gồm độC , độF và Kelvins • Các biện pháp cải thiện nhiệt độ không khí Định nghĩa và đơn vịđo (tiếp) Định nghĩa vàđơn vịđo (tiếp) 1. Độ Fahrenheit – chủ yếu được sử dụng trong đời sống ở Anh, Mỹ TC = (TF - 32°F)/(1.8°F/°C) Nhiệt độ sôi ở 212°F Nhiệt độ đóng băng 32°F Trong đó TC là nhiệt độ Celsius và TF là nhiệt 2. Độ Celsius (centigrade) – được sử dụng độ Fahrenheit. trong đời sống ở hầu hết các nước Nhiệt độ sôi ở 100o C T = (1.8°F/°C)T + 32°F Nhiệt độ đóng băng 0o C F C Định nghĩa và đơn vịđo (tiếp) Định nghĩa vàđơn vịđo (tiếp) T của cơ thể là bao nhiêu? 3. Kelvin – chủ yếu sử dụng cho tính toán F trong khí tượng (mô hình, dự báo thời tiết). ° ° ° TF = (1.8 F/ C)TC + 32 F Nhiệt độ sôi ở 373.15 K o TF = ( 1.8°F/°C)37 C + 32°F = 98°F Nhiệt độ đóng băng 273.15 K 1
2. 2012/9/28 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Định nghĩa và đơn vịđo (tiếp) Các loại thước ° TK = TC(1.0K/ C) + 273.15 K đo/đơn vị nhiệt Chú ý 1: Đơn vị đo là Kelvins (K), chứ không độ phải độ Kelvin (°K). Chú ý 2: Ở không Kelvin (0 K), các phần tử ngừng chuyển động và là nhiệt độ thấp nhất có thể (0 tuyệt đối) Quán trình nóng lên và lạnh đi của không khí B Quá trình nóng lên và lạnh đi của không LE khí (tiếp) V • Sự dẫn nhiệt phân tử - Là sự truyền nhiệt từ những phân tử có nhiệt độ cao sang những phân tử có nhiệt độ thấp P Qv = -dt/dz • Trao đổi nhiệt bằng quá trình đối lưu: làm tăng nhiệt độ không khí B LE V • Trao đổi nhiệt bằng quá trình loạn lưu P Quá trình nóng lên và lạnh đi của Quá trình nóng lên và lạnh đi của không khí (tiếp) không khí (tiếp) • Trao đổi tiềm nhiệt Hơi QE = L. mnước L là tiềm nhiệt (600 cal g-1) cho quá trình bốc hơi và ngưng tụ mnước là lượng nước bốc hơi hoặc ngưng tụ y chả Tan Rắn Lỏng 80 cal g-1 Tan chảy 2
3. 2012/9/28 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Quá trình nóng lên và lạnh đi của • Cách đo nhiệt độ không không khí (tiếp) khí – Trong lều khí tượng (Stevenson screen) Sự nóng lên hay lạnh đi của không khí phụ thuộc – Cách mặt đất 1,25 – 2 m vào chiều hướng truyền của các thông lượng nhiệt. Như vậy nhiệt độ không khí của một vùng phụ thuộc vào các thành thông lượng nhiệt bao gồm QB, QV, QP, QE This is me Biến thiên nhiệt độ không khí Nhiệt độ không khí tại trạm khí tượng trường ĐHNNI (01/01/2001) • Biến thiên hàng ngày – Thời gian xuất hiện cực trị 24 – Biên độ nhiệt độ ngày đêm 22 • Vĩ độ địa lý 20 • Mùa trong năm • Độ cao so với mực nước biển 18 • Địa hình: sườn núi/thung lũng; hướng núi 16 • Thời tiết: nhiều mây/quang mây 14 • Mặt đệm: sa mạc, thảm thực vật che phủ Nhiệtđộ không khí(oC) 12 • Khoảng cách so với mực nước biển 10 0 4 8 12 16 20 24 Thời gian (giờ) Biến thiên nhiệt độkhông khí( tiếp) • Biến thiên hàng năm Càng gần biển, – Thời gian xuất hiện cực trị chế độ nhiệt của – Biên độ nhiệt độ năm không khí càng ôn hòa • Vĩ độ địa lý: càng tăng thì t năm càng tăng; chia ra làm 4 kiểu biến thiên nhiệt độ năm trên trái đất – Kiểu xích đạo – Kiểu nhiệt đới – Kiểu ôn đới -Không trong suốt -Trong suốt – Kiểu cực đới -Không xáo trộn -Xáo trộn -Phần lớn bức xạ thuần dùng – Mặt đệm: tính chất mặt đệm -Phần lớn bức xạ thuần cho trao đổi cảm nhiệt với – Khoảng cách so với mực nước biển dùng cho trao đổi tiềm nhiệt không khí -Nhiệt dung cao -Nhiệt dung nhỏ 3
4. 2012/9/28 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Năng lương BXMT mặt đất nhận được Biến thiên nhiệt độ năm ở VN năm 2010 theo vĩ độđ ịa lý 35 30 Hà Nội 25 Huế C) o 20 ( Đà Nẵng ộ ộ t đ t ệ 15 Nha Trang Nhi Cà Mau 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tháng Biến thiên nhiệt độkhông khí (tiếp) Biến thiên nhiệt độtheo độcao • Biến thiên theo chiều thẳng đứng của lớp không khí gần mặt đất biến thiên nhiệt độ – Ban ngày nhiệt độ giảm dần theo độ cao – Ban đêm nhiệt độ tăng dần theo độ cao Lớp nghịch nhiệt (nghịch nhiệt) cao cao – Gradient nhiệt độ lớn nhất ở lớp khí quyển Độ gần mặt đất và giảm dần theo độ cao Độ – Dẫn tới biên độ nhiệt độ ngày đêm giảm Nhiệt độ dần theo độ cao Sự biến thiên nhiệt độ hàng ngày theo độ cao (trong điều kiện lý tưởng) Khói mù tại Hà Nội vào giữa tháng 6 – kết Đáy của lớp nghịch nhiệt, khói bắt đầu lan tỏa hợp với gió Lào Trước UBND quận Ba Trước sân vận động Mỹ Đình Đình Thượng Hải, 1993; 4
5. 2012/9/28 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Giới hạn nhiệt độ sinh học Giới hạn nhiệt độ sinh học • Nhiệt độ tối thấp sinh vật học: – Là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó cây trồng ngừng sinh trưởng • Nhiệt độ tối thích sinh vật học – Phụ thuộc vào loại cây trồng (nguồn gốc), điều kiện sống • Lúa mì: -6 đến -10oC • Là khoảng nhiệt độ thuận lợi nhất cho quá trình • Bông, đay, mía, thuốc lá: 13-14oC sinh trưởng phát triển của cây • Ngô: nhiệt đới 13oC, ôn đới 10oC – Thời kỳ phát dục • Trong khoảng nhiệt độ này, nhiệt độ càng tăng • Mẫn cảm hơn vào thời kỳ ra hoa quá trình sinh trưởng càng thuận lợi • Lúa: 13oC, nhưng thời kỳ ra hoa 18-20oC o • Thông thường, vụ đông nằm trong khoảng 25 C và 31oC, vụ mùa 31oC và 37oC • Nhiệt độ tối cao sinh vật học • Là nhiệt độ cao nhất mà tại đó cây trồng ngừng Slafer and Savin, sinh trưởng 1991 • Vụ đông 31oC – 37oC; vụ mùa 44oC – 50oC • Cận nhiệt độ tối thấp và tối cao Nhiệt độ và thời gian phát dục Tốc độ phát triển (1/số ngày phát (ngày) dục) /số ngày phát dục)phát ngày /số 1 Số ngày phát triển phát ngày Số tb tc Tốc độ phát triển ( triển phát độ Tốc Nhiệt độ (oC) Nhiệt độ (oC) Các chỉ tiêu đánh giá chế độ nhiệt Nhiệt độ trung bình của không khí • Nhiệt độ trung bình • Nhiệt độ trung bình ngày • Nhiệt độ tối cao và tối thấp • Nhiệt độ trung bình tháng • Tổng nhiệt độ trung bình (tích ôn trung bình) • Nhiệt độ trung bình cho một giai đoạn • Tổng nhiệt độ hoạt động (tích ôn hoạt động) • Tổng nhiệt độ hữu hiệu (tích ôn hữu hiệu) 1 ∑ ti t = n n 5
6. 2012/9/28 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Tổng nhiệt độ trung bình (tích ôn trung Nhiệt độ tối cao, tối thấp bình) • Tối cao và tối thấp tuyệt đối: ngày, một giai đoạn cụ thể • Đánh giá tiềm năng nhiệt của một vùng • Tối cao và tối thấp trung bình • Phân vùng khí hậu, bố trí cơ cấu mùa vụ • Đánh giá được mức độ ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp dựa vào giới hạn nhiêt độ sinh vật học 1 1 ∑ ttb = ∑ ti ∑ ti (max,min) n t = n max (min) n Tổng nhiệt độ hoạt động (tích ôn hoạt động) Tổng tích ôn hữu hiệu • Sum of effective temperature/ degree days • Là phần nhiệt độ ổn định nhất đối với mỗi giai đoạn sinh 1 trưởng phát triển của cây trồng ∑ t hđ = ∑(ti > tb) n • Chỉ tiêu này có thể được sử dụng để dự báo các thời kỳ vật hậu của cây trồng ti: nhiệt độ tb ngày lớn hơn tb tb: nhiệt độ tối thấp sinh vật học 1 ∑ t hh = ∑(ti - tb) = ∑ thđ -ntb n  Phản ánh nhu cầu tích ôn hoạt động của sinh vật cho một giai đoạn ti: nhiệt độ tb ngày lớn hơn tb = n(ti – tb) sinh trưởng nào đó của cây trồng t : nhiệt độ tối thấp sinh vật học (base temperature)  VD: tích ôn hoạt động cho một số cây ngắn ngày (100-120 ngày) là b 2500 – 2600oC; tích nhiệt hoạt động ở HN (>10oC) là 8500oC với mức n: số ngày mà nhiệt độ tb ngày lớn hơn tb bảo đảm là 70%. Như vậy có thể trồng 2 vụ lúa + 1 vụ đông trong một năm với mức bảo đảm là 70% Ứng dụng tích ôn hữu hiệu trong dự báo thời kỳ vật hậu Dự báo thời kỳ vật hậu cho lúa • Ý nghĩa • Lúa đông xuân ở ĐBBB và khu 4 cũ (chỉ áp dụng cho – Cho biết các thời kỳ vật hậu của cây trồng sẽ xảy ra trong hoàn cảnh thời tiết thế nào các nhóm giống có thời gian ST 140 – 160 ngày – Từ đó có các giải pháp hợp lý nhằm khắc phục một cách kịp thời – Giúp cho việc lập kế hoạch áp dụng các biện pháp chăm bón thích hợp. – Ngày lúa đẻ nhánh 73.0 • Phương pháp D = D + – Nguyên lý: nhịp điệu phát dục của cây trồng phụ thuộc vào nhiệt ĐN BR t 15.6 độ/quang chu kỳ t – Ngày lúa mọc dóng, làm đòng  hh n 81.0 DMD = DĐN + t tb t 18.1 – Cách xác định một thời kỳ phát dục: – Ngày lúa trỗ 66.0 D = D + D2 = D1 + n trổ MD t 21.2 Trong đó: D2 - ngày xuất hiện thời kỳ phát dục mới cần dự báo; D1- ngày xuất hiện thời kỳ phát dục trước so với kỳ phát dục cần dự báo; n- số ngày giữa hai thời kỳ phát dục 6
7. 2012/9/28 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Thời gian sinh trưởng và tổng nhiệt độ hữu Dự báo các thời kỳ phát dục của lúa mỳ mùa xuân hiệu Thụph ấn Bắt đầu hình thành bông 133 Gieo đến nảy mầm / 16 _DegreeDays.pdf Slafer and Savin, 1991 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đối với cây trồng • Tốc độ phát dục • Hiện tượng cảm ứng nhiệt hình thành hoa • Cường độ quang hợp và hô hấp của cây Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với quang hợp và hô hấp của cây khoai tây Trọng lượngTrọng khô chất tương đối (Mavi, 1994) Nhu cầu trải qua giai đoạn xuân hóa (chilling requirement) Giới hạn nhiệt độ đối với quang hợp (Mavi,1994 ) 7
8. 2012/9/28 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí/nước đối với vật nuôi và nuôi trồng thủy sản • Đối với gia súc, gia cầm • Đối với nuôi trồng thủy sản 8