Áp su t khí quy n và gióấ ể

• Áp su t khí quy nấ ể– Khái ni mệ– S thay đ i c a áp su t khí quy n theo đ caoự ổ ủ ấ ể ộ– Phân b áp su t khí quy n trên m t đ tố ấ ể ặ ấ– Di n bi n c a áp su t khí quy nễ ế ủ ấ ể

• Gió– Nguyên nhân hình thành gió– Các l c sinh ra và nh h ng đ n gióự ả ưở ế– Các đ c tr ng c a gióặ ư ủ– Các lo i gió (các lo i hoàn l u khí quy n)ạ ạ ư ể

Khái ni mệÁp su t khí quy n là tr ng l ng c a m t c t không khí th ng đ ng ấ ể ọ ượ ủ ộ ộ ẳ ứcó ti t di n là 1 đ n v di n tích và đ cao tính t m c quan tr c t i ế ệ ơ ị ệ ộ ừ ự ắ ờgi i h n trên c a khí quy n.ớ ạ ủ ể

Khái ni mệ

Áp su t khí quy n đi u ki n tiêu chu n (0ấ ể ở ề ệ ẩ 0C, vĩ đ ộ450, đ cao m c n c bi n) là 1013,25 mbộ ở ự ướ ể

1Atm = 760,0 mmHg = 101,325 kPa = 1013,25 mb

S thay đ i c a áp su t v i đ caoự ổ ủ ấ ớ ộ

Áp su t ấkhí quy n ểgi m ảd n theo ầđ cao.ộ

S thay đ i c a áp su t v i đ caoự ổ ủ ấ ớ ộ• H u h t ầ ế

các ph n ầt không ửkhí t p ậtrung l p ở ớkhí quy n ểsát m t ặđ t. ấ

• Do v y, áp ậsu t gi m ấ ảnhanh h n ơ

l p khí ở ớquy n sát ểm t đ t và ặ ấch m h n ậ ơ

l p khí ở ớquy n trên ểcao

S thay đ i c a áp su t v i đ caoự ổ ủ ấ ớ ộ• S bi n thiên c a áp su t khí quy n theo đ cao có th đ c tính ự ế ủ ấ ể ộ ể ượ

theo công th c:ứdP = -ρ .g.dz

Trong đó: dp ch m c đ chênh l ch c a khí ápỉ ứ ộ ệ ủ dz chênh l ch đ cao gi a 2 m c kh o sátệ ộ ữ ự ả

ρ là m t đ không khíậ ộ g là gia t c tr ng tr ngố ọ ườ Công th c tính áp su t khí quy n m t đ cao xác đ nh:ứ ấ ể ở ộ ộ ị

Trong đó:

•P

0

, P là áp su t t i m c n c bi n (đ cao zấ ạ ự ướ ể ộ

0

) và đ cao zộ• T là nhi t đ không khí trung bình gi a m c bi n và đ cao zệ ộ ữ ự ể ộ

B c khí áp: Chênh l ch đ cao khi áp su t khí quy n thay đ i 1 mbậ ệ ộ ấ ể ổh = 8000(1+αt)/P

).(.

0

0

*ZZ

TR

g

ePP−−

=

Phân b áp su t khí quy n trên m t đ tố ấ ể ặ ấ

Phân b khí áp theo ph ng n m ngangố ươ ằĐ ng đ ng áp ườ ẳ(isobar): – Là đ ng n i ườ ố

các đi m có ểcùng tr s áp ị ốsu tấ

– S d ng tr ử ụ ịs áp su t ố ấ ởm c n c ự ướbi n v i đ n ể ớ ơv millibars ị(tránh nh ảh ng c a ưở ủđ cao)ộ

Cách quy đ i khí ápổ v m c n c bi nề ự ướ ể

Trung tâm khí áp th p ấ(Xoáy thu n)ậ

Trung tâm khí áp cao (xoáy ngh ch)ị

Vùng Yên

L i (Ridge)ưỡ

Rãnh (Trough)

Áp su t khí quy n và nhi t đấ ể ệ ộ

• Nhi t đ ệ ộkhông khí quy t đ nh đ ế ị ộcao c a c t ủ ộkhí quy nể

• Khí áp trên m t đ t n i ặ ấ ơcó nhi t đ ệ ộth p s cao ấ ẽh n n i có ơ ơnhi t đ cao ệ ộvà ng c l i ượ ạđ i v i l p khí ố ớ ớquy n trên ểcao

Di n bi n áp su t khí quy nễ ế ấ ể

• Di n bi n hàng ngàyễ ế– Di n bi n hàng ngày là di n bi n kép: c c đ i c a áp su t x y ra ễ ế ễ ế ự ạ ủ ấ ả

vào 10 gi và 22 gi và c c ti u lúc 4 gi và 16 gi . ờ ờ ự ể ờ ờ– Th hi n rõ nh t các vĩ đ nhi t đ i, biên đ dao đ ng áp su t ể ệ ấ ở ộ ệ ớ ộ ộ ấ

3-4mb, đôi khi đ t t i 10-15mb (th i ti t thay đ i đ t ng t). Biên ạ ớ ờ ế ổ ộ ộ

đ hàng ngày c a áp su t gi m d n khi vĩ đ tăng, vĩ đ 60ộ ủ ấ ả ầ ộ ở ộ0

biên đ dao đ ng ch vào kho ng 0,3 – 0,6 mb.ộ ộ ỉ ả

• Di n bi n hàng nămễ ế– Ki u l c đ a, c c đ i khí áp quan sát th y vào mùa đông, c c ti u ể ụ ị ự ạ ấ ự ể

vào mùa hè, biên đ đ t t i 20 -40 mb. (T i Lucxtrum, ộ ạ ớ ạ φ=42

0

41’;

Λ=89

0

42’; h=-17m khí áp tháng 12 là 1041,3mb, tháng 7 là 1004,0

Gió

Khái ni m:ệ• Là s di chuy n c a không khí t ng đ i v i m t đ t theo ph ng ự ể ủ ươ ố ớ ặ ấ ươ

n m ngang.ằ• Nguyên nhân gây ra gió: do s chênh l ch khí áp trên b m t trái ự ệ ề ặ

đ t. Không khí di chuy n t n i có khí áp cao đ n n i có khí áp ấ ể ừ ơ ế ơth p t o thành gió.ấ ạ

• Áp su t khí quy n khác nhau do:ấ ể– Vĩ đ đ a lý (b c x m t tr i)ộ ị ứ ạ ặ ờ– Tính ch t m t đ m (đ t li n và đ i d ng)ấ ặ ệ ấ ề ạ ươ– Đ a hình (hình th núi đ i và h ng d c)ị ế ồ ướ ốCác đ c tr ng c a gióặ ư ủH ng gió: xác đ nh b ngướ ị ằ– Hoa gió (thông d ng nh t)ụ ấ– Theo vòng độT c đ gió: xác đ nh b ng m/s, km/h ho c c p gió.ố ộ ị ằ ặ ấ

Ký hi uệ H ng gióướ Độ Hoa gió (Wind rose)

N B cắ 0°

NNE B c Đông B cắ ắ 22.5°

NE Đông B cắ 45°

ENE Đông Đông B cắ 67.5°

E Đông 90°

ESE Đông Đông Nam 112.5°

SE Đông Nam 135°

SSE Nam Đông Nam 157.5°

S Nam 180°

SSW Nam Tây Nam 202.5°

SW Tây Nam 225°

WSW Tây Tây Nam 247.5°

W Tây 270°

WNW Tây Tây B cắ 292.5°

NW Tây B cắ 315°

NNW B c Tây B cắ ắ 337.5°

Bft. m/s km/h Tên c p gióấ D u hi u nh n bi tấ ệ ậ ế Sóng biển

0 0 - 0,2 1 L ng gióặ Khói lên th ngẳ 0,1

1 0,3-1,5 1-5 G n l ng gióầ ặ Khói h i b lay đ ngơ ị ộ 0,1

2 1,6-3,3 6-11 Gió r t nhấ ẹ Cây rung nh , lá xào x cẹ ạ 0,2-0,3

3 3,4-5,4 12-19 Gió khá nhẹ Cành cây rung, c bay nhờ ẹ 0,6-1,0

4 5,5-7,9 20-28 Gió nhẹ B i và gi y b th i bayụ ấ ị ổ 1,0-1,5

5 8,0-10,7 29-38 Gió v a (Fresh Breeze)ừ Cây nh đu đ aỏ ư 2,0-2,5

6 10,8-13,8 39-49 Gió h i m nhơ ạ M t ao, h g n sóngặ ồ ợ 3,0-4,0

7 13,9-17,1 50-61 Gió khá m nhạ Dây đi n kêu vu vuệ 4,0-5,5

8 17,2-20,7 62-74 Gió m nh (Gale)ạ Ng i không đi ng c chi u ườ ượ ềđ cượ

5,5-7,5

9 20,8-24,4 75-88 Gió r t m nhấ ạ Mái ngói nhà c p 4 b l tấ ị ậ 7,0-10,0

10 24,5-28,4 89-102 Gió bão (Storm) R cây to b t lênễ ậ 9,0-12,0

11 28,5-32,6 103-117 Gió bão l nớ S c phá m nh, h h i nhà kiên ứ ạ ư ạcố

11,0-16,0

12 32,7-36,9 118-133 Gió bão d (Hurricane)ữ Đ i cu ng phongạ ồ 14,0-18,0

B ng quy đ i t c đ gió theo Beaufort (m/s và km/h)ả ổ ố ộ

Hình 5.23. V n chôm chôm sau bãoườ

Hình 5.24. S c gió m nh c p 8ứ ạ ấ

Hình 5.26. Ho t đ ng c a bão Uto (12/2006)ạ ộ ủ

Hình 5.25. Mi t v n sau c n bão (2006)ệ ườ ơ

Các l c sinh ra và nh h ng đ n gióự ả ưở ế

• L c phát đ ng gradient khí áp (Pressure Gradient Force - PGF)ự ộ– Gradient khí áp n m ngang là đ gi m c a áp su t trên m t đ n v ằ ộ ả ủ ấ ộ ơ ị

kho ng cách theo ph ng th ng, góc v i đ ng đ ng áp (ả ươ ẳ ớ ườ ẳ ∆P/∆n)– L c phát đ ng gradient khí áp t o ra gió, không khí chuy n đ ng t ự ộ ạ ể ộ ừ

n i khí áp cao đ n n i có khí áp th p.ơ ế ơ ấ

• L c CoriolisựLà l c làm l ch h ng chuy n đ ng c a các ph n t không khí do s ự ệ ướ ể ộ ủ ầ ử ựt quay c a trái đ t. Ph n t chuy n đ ng l ch v phía tay ph i BBC ự ủ ấ ầ ử ể ộ ệ ề ả ởvà tay trái NBCở

CF = 2.ω .v. sinϕTrong đó:ω - t c đ quay c a trái đ t (15ố ộ ủ ấ o/gi )ờv- t c đ c a phân t chuy n đ ngố ộ ủ ử ể ộϕ- vĩ đ đ a lýộ ị

L c Coriolisự

Gió đ a chuy n (Geostrophic wind)ị ể(H ng gió do s cân b ng gi a l c Coriolis và PGF)ướ ự ằ ữ ự

Khi các đ ng ườđ ng áp là nh ng ẳ ữđ ng th ng song ườ ẳsong, l c Coriolis ựcân b ng v i PGF ằ ớ(không có l c khác ựtham gia):

• H ng gió th i ướ ổsong song v i ớđ ng đ ng ápườ ẳ

• R t ít x y ra trong ấ ảt nhiênự

• Có th tìm th y ể ấ ởgi i h n trên c a ớ ạ ủt ng đ i l uầ ố ư

Gió Gradient khi ch u l c ly tâmị ự

• Khi đ ng đ ng áp là ườ ẳnh ng đ ng cong, ữ ườh ng gió v n song ướ ẫsong v i đ ng đ ng ớ ườ ẳáp

• Nh ng v n t c gió thay ư ậ ốđ i so v i gió đ a ổ ớ ịchuy nể

• Do có m t l c khác ộ ựtham gia – l c ly tâm ự(Centrifugal Force)

• Th ng tìm th y l p ườ ấ ở ớkhí quy n trên cao ểho c trên m t bi nặ ặ ể

Gió l p khí quy n g n m t đ tở ớ ể ầ ặ ấ

• Do b tác đ ng ị ộb i l c ma sát ở ự(Friction force) làm thay đ i ổh ng chuy n ướ ểđ ng và gi m ộ ảv n t c gióậ ố

• M c đ nh ứ ộ ảh ng ph thu c ưở ụ ộvào đi u ki n đ a ề ệ ịhình (đ i núi hay ồm t bi n)ặ ể

Gió trong vùng khí áp th p và khí áp caoấ

Xoáy thu nậ Xoáy ngh chị

Các lo i gióạ

Hoàn l u khí quy nư ể• Gió hành tinh (Global wind)• Gió mùa (Monsoon)

Gió đ a ph ng (Local wind)ị ươ– Gió đ t, bi n (Breeze)ấ ể– Gió núi, thung lũng

– Gió foehn

L ng b c x sóng ượ ứ ạdài đi ra kh i b u ỏ ầkhí quy n hàng nămể

L ng b c ượ ứx sóng ạng n m t ắ ặđ t nh n ấ ậđ c hàng ượnăm

B<0

B>0

Đ i l ng ớ ặgió xích

đ oạ

Gió hành tinh (Global wind – General circulation)

Gió mùa (monsoon)

• H ng gió thay đ i theo mùaướ ổ• Nguyên nhân là do s chênh l ch v nhi t ự ệ ề ệ

đ trên l c đ a và đ i d ngộ ụ ị ạ ươ• Mùa hè: gió th i t bi n vào l c đ aổ ừ ể ụ ị• Mùa đông: gió th i t l c đ a ra bi nổ ừ ụ ị ể

S xê d ch các vành đai khí áp theo mùaự ị

S xê d ch các vành đai khí áp theo mùaự ị

Gió đ t và gió bi nấ ể

• Th ng g p nh ng vùng ven bi n, ven h l nườ ặ ở ữ ể ồ ớ• Nguyên nhân: do s chênh l ch nhi t đ gi a bi n và đ t li n d n ự ệ ệ ộ ữ ể ấ ề ẫ

đ n chênh l ch v khí áp. ế ệ ề• Ban ngày gió th i t bi n vào đ t li n, g i là gió bi n do đ t li n ổ ừ ể ấ ề ọ ể ấ ề

nóng h n, khí áp th p tr thành n i hút gió.ơ ấ ở ơ• Gió bi n t c đ kho ng 2,5m/s, th i t 8h đ n khi m t tr i l n, c c ể ố ộ ả ổ ừ ế ặ ờ ặ ự

đ i vào lúc 12-13h, nh h ng vào t i 40-50km trong đ t liên.ạ ả ưở ớ ấ• Ban đêm gió th i t đ t li n ra bi n, g i là gió đ t vì bi n m h n ổ ừ ấ ề ể ọ ấ ể ấ ơ

đ t li n l i tr thành n i hút gió.ấ ề ạ ở ơ• Gió đ t y u h n gió bi n vì s đ i l p v nhi t th p h n, nh ấ ế ơ ể ự ố ậ ề ệ ấ ơ ả

h ng ra ngoài bi n t i 10 km.ưở ể ớ• Gió đ t - bi n th ng xu t hi n vào nh ng ngày tr i quang mây, ấ ể ườ ấ ệ ữ ờ

trong vùng khí áp cao vào mùa hè.

S hình thành gió bi nự ể

Chênh l ch v khí áp d n đ n gió th i t bi n vao đ t li n ệ ề ẫ ế ổ ừ ể ấ ề

Đ t (nong)ấ N c (lanh)ướ

S hình thành gió bi nự ể

L ng không khí đ c gia ượ ượtăng b m t b c lên caoở ề ặ ố

Không khí trên cao chìm xu ng thay ốth không khí th i đi trên m t đ tế ổ ặ ấ

Đ t (nóng)ấ N c (lanh)ướ

S chênh l ch áp su t d n đ n gió th i t đ t li n ra bi n ự ệ ấ ẫ ế ổ ừ ấ ề ể

N c ( m)ướ ấĐ t (l nh)ấ ạ

S hình thành gió đ tự ấ

Đ t (l nh)ấ ạ N c ( m)ướ ấ

L ng không khí đ c gia tăng ượ ượ b m t biở ề ặ n ể b c lên caoố

Không trên m t đ t khí th i đi, không khí ặ ấ ổ ởl p khí quy n trên cao chìm xu ng thay th .ớ ể ố ế

S hình thành gió đ tự ấ

Gió núi và gió thung lũng

• Hình thành trung do, mi n núi, thay đ i h ng theo nh p đi u ở ề ổ ướ ị ệngày đêm.

• Ban ngày gió th i t thung lũng theo s n núi đi lên do không khí ổ ừ ườtrên thung lũng h p thu nhi u b c x m t tr i, nóng lên (gió thung ấ ề ứ ạ ặ ờlũng).

• Ban đêm gió th i t s n núi xu ng thung lũng do s tích t không ổ ừ ườ ố ự ụkhí l nh, g i là gió núiạ ọ

• Xu t hi n vào nh ng ngày th i ti t đ p, không b nh h ng b i gió ấ ệ ữ ờ ế ẹ ị ả ưở ởmùa.

Gió thung lũng

Gió núi

Gió foehn

N u dãy ếnúi cao 2 km, đ m ộ ẩt i chân núi ạbên s n ườđón gió là 80%, nhi t ệ

đ 20ộ

0

C thì nhi t đ và ệ ộđ m t i ộ ẩ ạchân núi bên s n ườkhu t gió là ấbao nhiêu ?

Đ cao so v

i mc n

c bin(km

)ộ

ớự

ướ

ể

Ví d :ụ

Có 1 kh i không khí ban đ u nhi t đ 20ố ầ ệ ộ

0

C, đ m 80%, khi th iộ ẩ ổ qua dãy núi cao 2000 mét. V y bên sậ ở n khu t gió nhi t đ và đ m là bao nhiêu ?ườ ấ ệ ộ ộ ẩGi i: ả

s n đón gió:Ở ườ t = 20

0

C nên có th tính đ c (các công th c tính toán ch ng ể ượ ứ ở ươIV):

E = 6,1 . 10

(7,6.20/242 + 20)

= 23,4 mb e = 23,4 x 80/100 = 18,72 mb

a = 0,81 x 18.72/(1 + 0,00366 x 20) = 14,13 g/m

3

. đ nh núi:Ở ỉ Do đi lên theo quá trình đo n nhi t m nên nhi t đ gi m đi so v i ạ ệ ẩ ệ ộ ả ớ

ban đ u 10ầ

0

C:

t = 20

0

C - 10

0

C = 10

0

C E = 12,3 mb. đây e = E hay r = 100%.ở

a = 0,81 x 12,3/ (1 + 0,00366 x 10) = 9,6 g/m

3

.

L ng ch a m tuy t đ i gây m a là: 14,13 - 9,6 = 4,53 g/mượ ứ ẩ ệ ố ư

3

chân núi s n khu t gió:Ở ườ ấ Do không khí đi xu ng theo quá trố ình đo n nhi t khô ạ ệ

nên nhi t đ s tăng lên so v i đ nh núi là 20ệ ộ ẽ ớ ở ỉ

0

C hay nhi t đ chân núi là: t = ệ ộ ở

10

0

C + 20

0

C = 30

0

C.

E = 6,1 . 10

(7,6.30/242 + 30)

= 42,05 mb. S c tr ng h i n c th c t khi t = 30ứ ươ ơ ướ ự ế

0

C và a

= 9,6 g/m

3

là: e = 9,6 x (1 + 0,00366 x 30)/0,81 = 13,15 mb. r % = (13,15/42,05) x 100 = 31,28%

V y nhi t đ s n khu t gió t = 30ậ ệ ộ ở ườ ấ

0

C và đ m r = 31,28%. ộ ẩKhông khí nh v y là r t khô và nóng.ư ậ ấ

Gió foehn