Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Chương 5: Ẩm độ không khí, bốc hơi và mưa

Nội dung text: Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Chương 5: Ẩm độ không khí, bốc hơi và mưa

1. ẨM ĐỘ KHÔNG KHÍ, BỐC HƠI VÀ MƯA
2. ẨM ĐỘ KHƠNG KHÍ Các nguồn gốc hơi nước – Bốc hơi từ các mặt thống của ao, hồ, sơng và đại dương – Thốt hơi của cây trồng – Hơ hấp của động thực vật – Họat động của cơng nghiệp, giao thơng
3. Các đại lượng đặc trưng của ẩm độ khơng khí – Áp suất hơi nuớc (e) : là phần áp suất do hơi nước chứa trong khơng khí gây ra và được biểu thị bằng mmHg hoặc mb
4. Các đại lượng đặc trưng của ẩm độ khơng khí – Áp suất hơi nước bảo hồ (E) áp suất hơi nước tối đa trong khơng khí cịn gọi là áp suất cực đại – Độ ẩm tuỵêt đối (a) là lượng nước cĩ trong một đơn vị thể tích khơng khí, đơn vị thường dùng là g/m3 hay g/cm3 – Độ ẩm tương đối (R) tỷ số giữa áp suất của hơi nước ở trạng thái thực tế (e) và áp suất hơi nước bảo hồ (E) ở cùng nhiệt độ đã cho. R thường được tính bằng % – Độ thiếu hụt bảo hồ(D): là hiệu số giửa áp suất hơi nước bảo hịa và áp suất hơi nước e trong khơng khí ở một nhiệt độ nhất định (ứng dụng để làm gì?)
5. Sự thay đổi ẩm độ khơng khí theo thời gian – Dao động hàng ngày của độ ẩm tương đối tỷ lệ nghịch với nhiệt độ, cĩ 1 cực đại và 1 cực tiểu. Độ ẩm tương đối đạt giá trị cực đại vào lúc trước mặt trời mọc (4-5giờ sáng) và đạt giá trị cực tiểu xảy ra lúc (14-15 giờ) – Dao động hàng năm của độ ẩm tương đối củng nghịch đảo với diễn biến nhiệt độ hằng năm. Độ ẩm tương đối đạt giá trị cực đại vào khỏang tháng mùa mưa (tháng 8 – 9) và đạt giá trị cực tiểu xảy ra vào các tháng mùa khơ (tháng 3 – 4)
6. Ảnh hưởng đến sản xuất nơng nghiệp – Độ ẩm quyết định lượng mưa, độ vẩn đục khơng khí làm giảm tầm nhìn xa và làm suy yếu bức xạ mặt trời – Ẩm độ ảnh hưởng đến cường độ bốc thốt hơi nước của cây: khơng khí càng khơ thì tốc độ bốc hơi nước càng tăng. (Độ ẩm khơng khí từ 90-95% giảm xuống 50% thì cường độ thốt hơi từ cơ thể thực vật tăng lên gấp 5 lần) – Thời gian sinh trưởng kéo dài hơn trong điều kiện khơng khí khơ. – Trái lại độ ẩm khơng khí thấp hoa màu chín nhanh hơn – Độ ẩm kéo dài thời gian thu hoạch,
7. Ảnh hưởng đến sản xuất nơng nghiệp – Thời kì thụ phấn của cây cần cĩ độ ẩm thích hợp. Độ ẩm khơng khí quá cao hoặc quá thấp sẽ làm giảm sức sống của hạt phấn – Độ ẩm khơng khí ảnh hưởng đến bảo quản nơng sản – Độ ẩm khơng khí cao nhìn chung sâu bệnh phát triển mạnh – Đối với gia súc độ ẩm khơng khí cao, chuồng trại ẩm thấp là điều kiện gây ra nhiều bệnh – Giảm sự chênh lệch nhiệt độ ngày và đêm – Ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng nơng sản
8. • BỐC HƠI – Bốc hơi là hiện tượng quá trình chuyển hĩa các phân tử nước từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi do tác dụng chính của nhiệt độ và giĩ. – Thĩat hơi là sự bốc hơi xảy ra ở bề mặt các mơ động thực vật. – Bốc thốt hơi đĩ là tổng lượng nước mất đi do sự bốc hơi từ mặt nước, mặt đất, qua lá cây của lớp phủ thực vật,
9. Các nhân tố ảnh hưởng đến bốc hơi – Tốc độ bốc hơi phụ thuộc vào điều kiện khí tượng và được biểu diễn băng cơng thức DALTON E e W = A P – Sự bốc hơi phụ thuộc vào điều kiện vật lý bốc hơi như: • Trạng thái vật thể : chất lỏng bốc hơi nhanh hơn chất rắn • Hình dạng mặt ngồi: diện tích mặt ngồi lớn thì bốc hơi nhanh và ngược lại • Nhiệt độ của vật bốc hơi : nhiệt độ vật bốc hơi cao thì bốc hơi cao vì động năng phân tử lớn • Bốc hơi cịn phụ thuộc vào tạp chất chứa trong nước (nước biển bốc hơi chậm hơn nước tinh khiết)
10. Diễn biến của sự bốc hơi – Diễn biến hàng ngày của sự bốc hơi • Tốc độ bốc hơi hàng ngày song song với diễn biến của nhiệt độ. Sự bốc hơi đạt giá trị cực đại vào buổi trưa và đạt cực tiểu trước khi mặt trời mọc – Diễn biến hàng năm của sự bốc hơi • Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến độ bốc hơi nuớc. Đạt giá trị cực đại vào tháng 6-7 và đạt giá trị cực tiểu vào tháng chạp và tháng giêng • Mùa hè bốc hơi cao hơn mùa đơng
11. Vai trị của thĩat hơi đ/v đời sống thực vật – Thốt hơi nước là động lực chủ yếu của quá trình hút và vận chuyển dinh dưỡng của thực vật – Thốt hơi nuớc duy trì độ bão hồ nước trong tổ chức thực vật. Duy trì hoạt động của nguyên sinh chất – Thốt hơi nước làm giảm nhiệt độ thân lá – Thốt nước là quá trình sinh lý quan trọng vì nĩ làm khí khổng mở ra nên CO2 vào lá thúc đẩy quá trình quang hợp
12. Vai trị bốc hơi trong đất – Bốc hơi là cán cân cân bằng nước trong đất, nếu lượng bốc hơi lớn hơn lượng mưa thì sẽ xảy ra khơ hạn. Do đĩ khi tính tốn cân bằng nước đồng ruộng cần xác định lượng bốc hơi, – Ở vùng ven biển bốc hơi nước đã đưa một lượng muối lên mặt đất
13. MƯA (GIÁNG THỦY) Sự ngưng kết hơi nước trong khí quyển Hai điều kiện ngưng kết hơi nước : Điều kiện 1 : Áp suất hơi nước đạt tới áp suất bão hồ hoặc vượt quá áp suất bão hịa, (e ≥ E). Đồng thời nhiệt độ khơng khí phải hạ thấp đến điểm sương hoặc thấp hơn .Đây là điều kiện cơ bản để hơi nước trong khí quyển cĩ thể ngưng kết. Điều kiện 2 : Trong khơng khí cần cĩ những hạt nhân ngưng kết. Đĩng vai trị hạt nhân ngưng kết cĩ thể là hạt đất, hạt cát, tinh thể muối, vi khuẩn , phấn hoa, cĩ kích thước cỡ micrơn và lơ lửng trong khơng khí. Trong các lớp dưới của khí quyển thường chứa trung bình 50.000 hạt nhân ngưng kết trong 1cm3 khơng khí .
14. Các sản phẩm ngưng kết hơi nước Trên mặt đất và trên những vật ở mặt đất Sương và sương muối Sương là những giọt nước nhỏ, chúng thường hồ trộn với nhau và phủ trên mặt đất, trên lá cây, ngọn cỏ hoặc các vật trên mặt đất. Sương hình thành trong điều kiện nhiệt độ khơng khí > 0oC. Vào buổi chiều hoặc ban đêm, mặt đất và các vật trên mặt đất bị lạnh đi vì phát xạ làm nhiệt độ hạ xuống dưới điểm sương, lúc đĩ xảy ra sự ngưng hơi nước ngay trên mặt đất và trên các vật ở mặt đất. Sương muối cĩ cấu trúc hạt trắng, xốp nhẹ, thường xuất hiện vào buổi chiều hoặc ban đêm, những đêm trời quang giĩ nhẹ là điều kiện thích hợp nhất cho sự hình thành sương và sương muối. Sương muối cĩ thể hình thành ngay cả khi khơng khí ở nhiệt độ dương.
15. Sự ngưng kết hơi nước trong những lớp khí quyển dưới thấp Sương mù là hiện tượng ngưng kết hơi nước trong lớp khí quyển dưới thấp , sương mù hợp bởi những giọt nước rất nhỏ, cĩ bán kính từ 2-5 µ. Các loại sương mù phổ biến Sương mù bức xạ: thường xuất hiện do kết quả của sự lạnh đi vào ban đêm của mặt đất và lớp khơng khí ẩm gần mặt đất. Độ cao sương mù từ vài mét đến vài trăm mét, và cĩ thể bao trùm một khoảng khơng gian rộng lớn .Thường xuất hiện vào ban đêm hoặc buổi sáng của mùa xuân, mùa thu. Sau khi mặt trời mọc chúng sẽ tan dần nhưng cũng cĩ thể tồn tại trong nhiều ngày . Sương mù bình lưu: hình thành khi khơng khí nĩng ẩm chuyển dịch trên mặt đệm lạnh (mặt đệm là bề mặt đất, nước, cỏ ) chúng phát triển lên tới độ cao vài trăm mét và bao trùm những khoảng khơng gian rộng lớn. Thường xuất hiện vào mùa thu ,đầu mùa đơng và mùa hạ.
16. Sự ngưng kết hơi nước trong những lớp khí quyển dưới thấp Sương mù bốc hơi: quan sát thấy trong những trường hợp nhiệt độ của mặt nước bốc hơi lớn hơn nhiệt độ của khơng khí trên mặt nứơc. Chúng hình thành do sự lạnh đi và ngưng kết của nước bốc lên trên mặt nước. Thường xuất hiện vào mùa Thu trên các sơng, hồ. Sương mù hỗn hợp : hình thành khi cĩ sự hỗn hợp của 2 khối khơng khí gần đến trạng thái bão hồ và cĩ nhiệt độ khác nhau . Sương mù thành phố : ở những thành phố lớn, nơi cĩ nhiều bụi bẩn của nhà máy được tung vào khơng khí. Những bụi bẩn đĩ trở thành những hạt nhân ngưng kết . Hơi nước bám vào các gĩc, các cạnh của hạt bụi và ngưng kết thành những hạt sương mù. Thường quan sát thấy vào buổi sáng sớm
17. Sự ngưng kết hơi nước trong khí quyển tự do Mây tầng cao: Chân mây cao trên 6km, hồn tồn cấu tạo bởi những tinh thể băng, mây này khơng cho mưa. Mây tầng giữa: Chân mây cĩ độ cao từ 2-6 km. Khác với mây ti ở chỗ phần tử mây lớn hơn, dày đặc hơn. Mây tầng giữa cấu tạo bởi những giọt nước hoặc những tinh thể băng. Mây này thường cĩ màu xám và cĩ bĩng râm. Mây tầng thấp: Chân mây cao dưới 2 km, gồm những phần tử mây lớn, khơng cĩ đường viền rõ nét.
18. • Mây ti (Cirrus-Ci): Là những đám mây xốp biệt lập, cĩ dạng tơ sợi , khơng in bĩng trên mặt đất, số lượng khơng nhiều, nhưng cũng cĩ khi chiếm cả một phần bầu trời, mây ti mỏng ít làm giảm bức xạ mặt trời. Mây này khơng cho mưa, báo hiệu thời tiết tốt. • Mây ti tích (Cirro-cumuluisd-Cc): hình thành từng đám hoặc thành dải hay những khối hình kén nhỏ, trắng, đơi khi chúng cĩ dạng hình cầu hoặc dạng sĩng lăn tăn. Mây này khơng in bĩng tên mặt đất, khơng cho mưa, báo hiệu thời tiết tốt nếu cĩ màu trắng. • Mây ti tầng (Cirro-stratus-Cs): là những màn mây trắng mờ hoặc xanh mờ, hơi cĩ kiến trúc tơ sợi, Qua đĩ cĩ thể nhìn thấy rõ đường viền của mặt trời và mặt trăng .Thơng thường mây này dần dần bao phủ khắp bầu trời, khơng cho mưa nhưng cĩ thể sắp cĩ mưa.
19. • Mây trung tích (Altocumulus-Ac): là mây cĩ dạng sĩng, hợp bởi những dải hoặc cuốn, phần lớn cĩ màu trắng, đơi khi xanh mờ hoặc xám mờ, hiện tượng tiêu biểu của mây này là tán và hiện tượng ánh sáng ngũ sắc. Mây này cĩ thê cho mưa rào nhỏ hoặc sẽ cho mưa • Mây trung tầng (Altostratus-As): đám mây cĩ dạng tơ sợi, phần lớn cĩ màu xám hoặc hơi xanh .Thơng thừờng mây này bao phủ bầu trời, đơi khi cĩ hiện tượng tán trong mây. Mây này cho mưa.
20. • Mây tằng (Stratus-St): chứa nhiều hơi nước, dày, cĩ dạng đồng nhất và màu xám. Mây thường sinh ra mưa phùn và thường xuất hiện khi mùa xuân. • Mây tằng tích (Stratocumulus-Sc) :Hợp bởi những phần tử mây khá lớn .Mây cĩ dạng nấm, sĩng hoặc luống. Mây tằng tích cĩ màu trắng, ở giữa màu xám dày đặc. Mây này cho mưa nhỏ rải rác. • Mây vũ tằng (Nimbostratus-Ns): lớp mây màu xám sẫm, đơi khi cĩ màu vàng đục hoặc xanh đục, thường phủ khắp bầu trời, khơng cĩ những khoảng sáng. Mây này cho mưa lớn và kéo dài
21. Mây phát triển theo chiều thẳng đứng Chân mây dưới 2 km, nhưng đỉnh của những mây này cĩ thể đạt tới 8 km – Mây tích (Cumulus-Cu): Mây cĩ màu trắng, thường xuất hiện vào buổi sáng mùa hè, khoảng giữa trưa phát triển mạnh nhất, về chiều tỏa rộng ra hoặc phát triển thành khối đồ sộ như trái núi. Mây này biểu hiện thời tiết tốt. – Mây vũ tích (Cumulonimbus-Cb): khối mây trắng rất lớn, cĩ chân màu thẫm . Mây cĩ hình dạng như quả núi hoặc ngọn tháp, phần trên cĩ kiến trúc tơ sợi, ở chân mây thường quan sát thấy màn mưa.
22. Mưa Mưa là nước ở trạng thái lỏng hoặc rắn rơi từ các đám mây xuống đất dưới dạng mưa, tuyết hoặc mưa đá Nguyên nhân hình thành mưa: Vì sức cản của khơng khí và các phân tử mây kích thước quá nhỏ nên rơi rất chậm. Nếu trong đám mây cĩ những dịng khơng khí đi lên, thì các phân tử này sẽ ở trạng thái lơ lững trong khí quyển. Các phân tử này chỉ rơi xuống thành mưa trong trường hợp kích thước của chúng lớn lên nhiều lần so với kích thước ban đầu và thắng được các dịng khơng khí đi lên và sức cản của khơng khí
23. Các dạng mưa : Mưa phùn: thường rơi từ mây tằng, mây tằng tích. Giọt nước rất nhỏ, đường kính khơng quá 0,5 mm , cĩ thể ở dạng hạt tuyết rất nhỏ. Mưa dầm :thường rơi từ các đám mây vũ tầng, mây trung tầng và đơi khi từ mây tằng tích. Đặc điểm là cường độ mưa thay đổi ít, thời gian mưa kéo dài. Giọt nước mưa dầm cĩ kích thước trung bình, mưa dầm cịn gặp ở dạng mưa tuyết Mưa rào: thường rơi từ mây vũ tích, đặc điểm là cường độ lớn, thay đổi nhiều , thời gian mưa ngắn, giọt nước cĩ kích thước lớn. Mưa rào bắt đầu mưa và tạnh đột ngột
24. Những quy định về mưa: Lượng mưa tính bằng chiều cao mm của lớp nước do mưa rơi trên một mặt nằm ngang (trong trường hợp nước khơng bốc hơi, khơng thấm đi và khơng chảy mất) Cường độ mưa là lượng mưa tính ra mm rơi trong 1 phút. Cường độ mưa vượt quá 1mm/phút được gọi là mưa rào Quy định về diện mưa (khu vực mưa): Mưa vài nơi : số trạm mưa ≤ 1/3 tổng số trạm đo mưa khu vực . Mưa rải rác :số trạm cĩ mưa >1/3 hoặc =1/2 tổng số trạm đo mưa khu vực Mưa nhiều nơi :số trạm cĩ mưa >1/2 tổng số trạm đo mưa khu vực . Quy định về lượng mưa : Mưa khơng đáng kể : lượng mưa từ 0-0,5 mm Mưa nhỏ : lượng mưa từ 0,5-10 mm Mưa vừa : lượng mưa từ 10-50 mm Mưa to : lượng mưa từ 50-100 mm Mưa rất to : lượng mưa >100 mm
25. Các dạng của hạt mưa Các giọt mưa rơi thơng thường được vẽ trong các tranh hoạt họa như là "giọt nước", trịn ở phần đáy và nhỏ, nhọn ở phần đỉnh, nhưng điều này khơng đúng (chỉ cĩ các giọt nước nhỏ ra từ một nguồn nào đĩ mới cĩ dạng như vậy ở thời điểm hình thành ra giọt nước). – Các giọt mưa nhỏ là cĩ dạng gần như hình cầu. – Các giọt lớn hơn thì bị bẹt dần đi, giống như bánh hamburger (một loại bánh mì dẹp như bánh bao) – Cịn các giọt rất lớn thì cĩ hình dạng giống như cái dù. – Trung bình thì giọt mưa cĩ kích thước từ 1 đến 2 mm theo đường kính. Những giọt mưa lớn nhất trên Trái Đất đã được ghi lại ở Brazil và quần đảo Marshall năm 2004 - một số giọt cĩ kích thước tới 10 mm.
26. Các dạng của hạt mưa. Nĩi chung, nước mưa cĩ độ pH nhỏ hơn 6 một chút, do chúng hấp thụ CO2 trong khí quyển, nĩ bị điện ly một phần trong nước, tạo ra axít cacbonic. Ở một số sa mạc, các luồng khơng khí vận chuyển cả cacbonat canxi lên khơng trung, do đĩ nước mưa ở đây cĩ thể là cĩ pH bằng hoặc cao hơn 7. Các trận mưa cĩ pH thấp hơn 5,6 thì được coi là mưa axít
27. Diễn biến của mưa Biến thiên ngày: Sự biến thiên ngày của mưa cĩ thể chia làm 2 dạng : Dạng ven biển: cao nhất về đêm, thấp nhất ban ngày, mưa đêm thường thấy trong mùa hè Dạng lục địa: cĩ 2 cực đại và 2 cực tiểu. Cực đại chính quan sát thấy vào sau buổi trưa, khi mây đối lưu phát triển lớn nhất .Cực đại phụ (biểu hiện kém rõ rệt hơn) xảy ra vào buổi sáng là lúc những dạng mây tầng phát triển nhiều nhất . Cực tiểu chính quan sát thấy vào ban đêm và cực tiểu phụ xảy ra vào trước trưa .
28. Diễn biến của mưa Biến thiên năm Ở đới xích đạo, giữa các vĩ tuyến 10oB và 10oN, lượng mưa cao nhất xảy ra vào thời gian sau ngày xuân phân và thu phân (cuối tháng 3 và cuối tháng 9). Cực tiểu xảy ra vào sau ngày hạ chí và đơng chí (cuối tháng 6 và cuối tháng 12) Trong các vùng nhiệt đới (từ 10 đến vĩ độ 30 ở cả 2 bên xích đạo) mưa bao gồm cả 4 tháng mùa hạ, trong những tháng cịn lại là thời kỳ khơ hạn. Trong các vùng cận nhiệt đới mưa ít đặc biệt là trong mùa hạ Ở các vĩ độ ơn đới, mưa cĩ liên quan chủ yếu đến xốy thuận. Trên đại dương, lượng mưa cao nhất vào mùa đơng, ít nhất vào mùa hạ. Trên lục địa, lượng mưa cao nhất vào mùa hạ, thấp nhất vào mùa đơng
29. Ảnh hưởng của mưa đới với sản xuất nơng nghiệp – Mưa phùn mặc dù cung cấp ít nước, nhưng cĩ ý nghĩa về mặt chống bốc hơi về mùa đơng và phần nào giảm được tính khơ hạn. Mưa phùn thường đi với thời tiết âm u, tạo điều kiện cho sâu bệnh phát triển – Mưa nhỏ là mưa dạng mưa thích hợp cho việc cấy trồng. Vì nước mưa được đất hấp thụ từ từ, đất khơng bị phá hoại cấu trúc và làm trơi màu mỡ, nước mưa được cây sử dụng cĩ hiệu quả hơn. Nếu thời gian mưa kéo dài thì sẽ cĩ hại cho cây trồng – Mưa rào: Nước mưa rơi nhiều trong thời gian ngắn. Nước phần lớn chảy đi mất. Những hạt nước to của mưa rào phá hoại cấu trúc của đất, bào mịn làm cho dinh dưỡng của đất bị mất. Mưa rào tập trung trong thời gian ngắn sẽ gây ra lũ lụt
30. Ảnh hưởng của mưa đới với sản xuất nơng nghiệp – Mưa kéo dài dễ làm hư hạt giống, làm mất sức sống của hạt phấn và giảm tỷ lệ đậu quả. Mưa kéo dài trong thời kỳ sinh trưởng làm cho cây chậm lớn chậm, làm cho sâu bệnh phát triển mạnh. Mưa lớn gây trở ngại cho thu hoạch làm hư hỏng sản phẩm hoặc làm thất thu sản lượng – Trái lại mưa ít sẽ khơng đủ nước cho cây, gây hạn hán, cây cịi cọc giảm sản lượng rõ rệt, nhất là lúc đang ra hoa