Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Bài 6: Áp suất khí quyển và gió - Nguyễn Thị Bích Yên

Nội dung text: Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Bài 6: Áp suất khí quyển và gió - Nguyễn Thị Bích Yên

1. Nguyễn Thị Bích Yên HUA Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 1.1. Khái niệm Áp suất khí quyển và gió Áp suất khí quyển là lực tác động lên một đơn vị diện tích bề mặt gây ra bởi trọng lượng của cột không khí trên bề mặt đó. Hay nói cách 1. Áp suất khí quyển khác, áp suất khí quyển là trọng lượng của cột không khí có tiết diện là 2 1.1. Khái niệm 1cm , có độ cao tính từ mặt quan trắc tời giới hạn trên của khí quyển 1.2. Sự thay đổi của áp suất khí quyển theo độ cao 1.3. Phân bố áp suất khí quyển trên mặt đất 1.4. Diễn biến của áp suất khí quyển 2. Gió 2.1. Nguyên nhân hình thành gió 2.2. Các lực sinh ra và ảnh hưởng đến gió 2.3. Các đặc trưng của gió 2.4. Các loại gió (các loại hoàn lưu khí quyển) 1.2. Sự thay đổi của áp suất với độ cao 1.1. Khái niệm (tiếp) • Áp suất khí • Áp suất khí quyển tiêu quyển giảm chuẩn (0oC, vĩ dần theo độ độ 45, mực cao nước biển) tương ứng với 1 atm 1 atm = 760,0 mmHg 1 atm = 101,325 kPa 1 atm = 1013,25 mb 1.2. Sự thay đổi của áp suất với độ cao 1.2. Sự thay đổi của áp suất với độ (tiếp) cao (tiếp) • Hầu hết các • Sự biến thiên của áp suất khí quyển theo phần tử không độ cao có thể được tính theo công thức: khí tập trung ở lớp khí quyển dP/dz = - . g sát mặt đất. Do vậy, áp suất Trong đó: giảm nhanh hơn dP/dz chỉ mức độ chênh lệch của khí áp khi tăng ở lớp khí quyển sát mặt đất và theo độ cao chậm hơn ở lớp là mật độ không khí khí quyển trên cao g là gia tốc trọng trường dấu âm biểu thị áp suất giảm theo độ cao 1
2. Nguyễn Thị Bích Yên HUA Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 1.2. Sự thay đổi của áp suất với độ 1.3. Phân bố áp suất khí quyển cao (tiếp) trên mặt đất • Công thức tính áp suất khí quyển ở một • Đường đẳng áp độ cao xác định (isobar): – Là đường nối g .(Z Z ) các điểm có R.T 0 cùng trị số áp P P0 *e suất – Sử dụng trị số áp suất ở mực Trong đó: nước biển với P là áp suất khí quyển tại độ cao z đơn vị millibars P0 là áp suất tại mực nước biển (độ cao z0) (tránh ảnh T là nhiệt độ không khí trung bình giữa mực biển và hưởng của độ cao) độ cao z Cách quy đổi áp suất khí quyển từ độ cao Phân bố áp suất khí quyển trên mặt đất Z về mực nước biển Bản đồ đường đẳng áp Trung tâm khí áp cao (xoáy nghịch) Vùng Yên Trung tâm khí áp thấp (Xoáy thuận) 2
3. Nguyễn Thị Bích Yên HUA Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Lưỡi (Ridge) Rãnh (Trough) Quan hệ giữa áp suất khí quyển trên mặt đất và nhiệt độ 1.4. Diễn biến áp suất khí quyển • Diễn biến hàng ngày – Diễn biến hàng ngày của khí quyển là diễn biến kép. Cực đại của • Nhiệt độ áp suất xảy ra vào 10 giờ và 22 giờ và cực tiểu xuất hiện vào lúc không khí 4 giờ và 16 giờ. Diễn biến này thể hiện rõ nhất ở các vĩ độ nhiệt quyết định độ đới. cao của cột khí quyển – Biên độ dao động áp suất hàng ngày đạt tới 3-4mb. Đôi khi đạt tới 10-15mb khi thời tiết thay đổi đột ngột. Biên độ dao động hàng • Khí áp trên ngày của áp suất giảm dần khi vĩ độ tăng, ở vĩ độ 60o biên độ dao mặt đất nơi động chỉ vào khoảng 0,3mb. có nhiệt độ thấp sẽ cao • Diễn biến hàng năm hơn nơi có – Trên lục địa, cực đại áp suất quan sát thấy vào mùa đông, còn nhiệt độ cao cực tiểu vào mùa hè. Diễn biến này càng rõ rệt hơn khi vĩ độ càng và ngược lại tăng. đối với khí áp – Trên đại dương và vùng duyên hải, cực đại quan sát thấy vào của các lớp mùa hè, còn cực tiểu vào mùa đông hoặc cuối thu. khí quyển trên cao – Biên độ dao động hàng năm của áp suất trên lục địa đôi khi đạt tới 20mb còn trên đại dương thì nhỏ hơn. Áp suất khí quyển và gió 2. 1. Nguyên nhân hình thành ra gió 1. Áp suất khí quyển • Là sự di chuyển của không khí tương đối 1.1. Khái niệm với mặt đất theo phương nằm ngang 1.2. Sự thay đổi của áp suất khí quyển theo độ cao 1.3. Phân bố áp suất khí quyển trên mặt đất • Nguyên nhân gây ra gió: do sự chênh lệch 1.4. Diễn biến của áp suất khí quyển nhiệt độ trên bề mặt trái đất 2. Gió – Theo vĩ độ địa lý (độ cao mặt trời) 2.1. Nguyên nhân hình thành gió – Tính chất mặt đệm 2.2. Các lực sinh ra và ảnh hưởng đến gió 2.3. Các đặc trưng của gió 2.4. Các loại gió (các loại hoàn lưu khí quyển) 3
4. Nguyễn Thị Bích Yên HUA Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 2.2. Các lực sinh ra và ảnh hưởng đến Sự chênh lệch về nhiệt độ không khí gió đã gây ra sự chênh lệch về áp suất khí • Lực phát động gradient khí áp (Pressure quyển theo độ cao Gradient Force - PGF) – Gradient khí áp nằm ngang là độ giảm của áp suất trên một đơn vị khoảng cách theo phương thẳng góc với đường đẳng áp về phía giảm của áp suất ( P/ n) – Lực phát động gradient khí áp là lực tạo ra gió, lực này xuất hiện khi có sự chênh lệch khí áp theo chiều nằm ngang để đẩy không khí chuyển động từ nơi áp cao đến nơi có áp thấp, hướng chuyển động trùng với hướng của gradient khí áp nằm ngang Lực Coriolis Gió địa chuyển (Geostrophic wind) Lực Coriolis (Hướng gió do sự cân bằng giữa lực Coriolis và PGF) • Là lực làm lệch hướng chuyển động của các • Khi các đường phần tử không khí do sự tự quay của trục trái đẳng áp là những đất đường thẳng song song • Phần tử chuyển động lệch về phía tay phải ở • Lực Coriolis cân BBC và tay trái ở NBC bằng với PGF CF = 2..v. sin (không có lực khác tham gia) Trong đó: • Hướng gió thổi - tốc độ quay của trái đất (15o/giờ) song song với đường đẳng áp v- tốc độ của phân tử chuyển động • Rất ít xảy ra trong - vĩ độ địa lý tự nhiên • Có thể tìm thấy ở giới hạn trên của tầng đối lưu 4
5. Nguyễn Thị Bích Yên HUA Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Gió Gradient Gió ở lớp khí quyển gần mặt đất • Đường đẳng áp là những đường cong • Bị tác động bởi lực ma sát • Hướng gió vẫn song (Friction force) song với đường đẳng • Lực này làm áp thay đổi cả • Nhưng vận tốc gió hướng chuyển thay đổi so với gió địa động và giảm chuyển vận tốc gió • Mức độ ảnh • Do có một lực khác hưởng phụ tham gia – lực ly tâm thuộc vào điều (Centrifugal Force) kiện địa hình • Thường tìm thấy ở (đồi núi hay mặt lớp khí quyển trên biển) cao hoặc trên mặt biển 2.3. Các đặc trưng của gió Ký hiệu Hướng gió Độ Hoa gió (Wind rose) (Hướng gió và tốc độ) N Bắc 0° NNE Bắc Đông Bắc 22.5° NE Đông Bắc 45° • Hướng của khối không khí chuyển tới được gọi ENE Đông Đông Bắc 67.5° là hướng gió E Đông 90° – Hoa gió (thông dụng nhất) ESE Đông Đông Nam 112.5° – Theo độ SE Đông Nam 135° SSE Nam Đông Nam 157.5° – Theo địa danh S Nam 180° • Gió Lào SSW Nam Tây Nam 202.5° • Gió đất, gió biển ° SW Tây Nam 225 • Gió núi, gió thung lũng WSW Tây Tây Nam 247.5° W Tây 270° WNW Tây Tây Bắc 292.5° NW Tây Bắc 315° NNW Bắc Tây Bắc 337.5° Bảng quy đổi tốc độ gió theo Knots, Beaufort, m/s và km/h 2.4. Các loại gió Knots Bft. m/s km/h Tên cấp gió Dấu hiệu nhận biết 1 0 0 - 0,2 1 Lặng gió Khói lên thẳng • Gió hành tinh (Global wind) 1-3 1 0,3-1,5 1-5 Gần lặng gió Khói hơi bị lay động 4-6 2 1,6-3,3 6-11 Gió rất nhẹ Cây rung nhẹ, lá xào xạc • Gió mùa (Monsoon) 7-10 3 3,4-5,4 12-19 Gió khá nhẹ Cành cây rung, cờ bay nhẹ • Gió địa phương (Local wind) 11-15 4 5,5-7,9 20-28 Gió nhẹ Bụi và giấy bị thổi bay 16-21 5 8,0-10,7 29-38 Gió vừa (Fresh Breeze) Cây nhỏ đu đưa – Gió đất, biển (Breeze) 22-27 6 10,8-13,8 39-49 Gió hơi mạnh Mặt ao, hồ gợn sóng – Gió núi, thung lũng 28-33 7 13,9-17,1 50-61 Gió khá mạnh Dây điện kêu vu vu 34-40 8 17,2-20,7 62-74 Gió mạnh (Gale) Người không đi ngược chiều được – Gió foehn 41-47 9 20,8-24,4 75-88 Gió rất mạnh Mái ngói nhà cấp 4 bị lật 48-55 10 24,5-28,4 89-102 Gió bão (Storm) Rễ cây to bật lên 56-63 11 28,5-32,6 103-117 Gió bão lớn Sức phá mạnh, hư hại nhà kiên cố 64-71 12 32,7-36,9 118-133 Gió bão dữ (Hurricane) Đại cuồng phong 5
6. Nguyễn Thị Bích Yên HUA Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Gió hành tinh (Global wind – General circulation Gió mùa (monsoon) • Hướng gió thay đổi theo mùa • Nguyên nhân là do sự chênh lệch về nhiệt độ trên lục địa và đại dương Đới lặng gió xích • Mùa hè: gió thổi từ biển vào lục địa đạo • Mùa đông: gió thổi từ lục địa ra biển Sự xê dịch các vành đai khí áp theo mùa Sự xê dịch các vành đai khí áp theo mùa Tháng 1 Tháng 7 Gió biển và gió đất Sự hình thành gió biển • Thường gặp ở những vùng ven biển, ven sông lớn • Nguyên nhân là do sự chênh lệch nhiệt độ giữa Lượng không khí được gia tăng ở bề biển và đất liền mặt bốc lên thay thế cho lượng không khí thổi đi ở lớp khí quyển • Ban ngày gió thổi từ biển vào đất liền, gọi là gió trên cao biển • Ban đêm gió thổi từ đất liền ra biển, gọi là gió đất • Thường xuất hiện vào những ngày trời quang Không khí được thổi tới ở lớp khí quyển trên cao chìm xuống thay thế mây, trong vùng áp cao vào mùa hè không khí thổi đi trên mặt đất Đất (nóng) Nước (lạnh) 6
7. Nguyễn Thị Bích Yên HUA Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Sự hình thành gió đất Các yếu tố ảnh hưởng Lượng không khí được gia tăng ở bề mặt bốc lên thay thế cho lượng không khí thổi đi ở lớp khí quyển trên cao • Thời gian trong ngày? • Điều kiện thời tiết? – Mây – Khí áp Không khí được thổi tới ở lớp khí quyển trên cao chìm xuống thay thế không khí thổi đi trên mặt đất Đất (lạnh) Nước (ấm) Gió núi và gió thung lũng Gió thung lũng • Thay đổi hướng theo nhịp điệu ngày đêm • Ban ngày gió thổi từ thung lũng theo sườn núi đi lên, gọi là gió thung lũng • Ban đêm gió thổi từ sườn núi xuống thung lũng, gọi là gió núi • Xuất hiện vào những ngày thời tiết đẹp Gió núi Gió foehn Nếu độ điểm sương tại chân núi bên sườn đón gió là 5 oC nhiệt độ và điểm sương tại chân núi bên sườn khuất gió giảm đi còn bao nhiêu? Độ cao so với biển(km) nước mựcvới so cao Độ 7