Bài giảng Dự báo thời tiết
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.97 MB, 59 trang )
11.05.2020
Mở đầu
Bài giảng
Dự báo thời tiết (khí tượng synop): là khoa học về thời tiết và dự báo thời tiết,
nghiên cứu về những nguyên nhân của điều kiện thời tiết và sự biến đổi của thời
tiết trên một phạm vi rộng lớn.
Đối tượng Dự báo thời tiết: Là các điều kiện thời tiết và sự biến đổi của nó.
Dự báo thời tiết
Thời tiết được định nghĩa là trạng thái vật lý của khí quyển trong tầng hoạt động
của con người tại một khu vực trong khoảng thời gian nhất định và được đặc
trưng bởi tập hợp giá trị của các đại lượng khí tượng và hiện tượng khí quyển.
Trạng thái của khí quyển được đặc trưng bởi các đại lượng khí tượng là tính chất
vật lý của khí quyển: nhiệt độ, độ ẩm, khí áp, tốc độ và hướng gió…
Nguyen Tien Thanh
Sự biến đổi của thời tiết có 2 loại:
Biến đổi có chu kỳ như chu kỳ ngày đêm, mùa của nhiệt độ…, liên quan tới sự
tự quay của Trái đất và sự quay quanh Mặt trời của Trái đất.
Biến đổi khơng có chu kỳ là sự biến đổi khơng có quy luật của điều kiện thời
tiết như sự biến tính của khối khí.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 2/233
Phương pháp nghiên cứu
Các nhiệm vụ chính của khoa học về thời tiết và dự báo thời tiết :
1.
Khảo sát quy luật biến đổi theo thời gian của các quá trình, hiện tượng thời tiết
để tìm ra quy luật di chuyển và tiến triển của chúng
2.
Vận dụng các quy luật về sự phát triển của các quá trình, hiện tượng để tiến
hành dự báo phục vụ cho yêu cầu của con người
3.
Áp dụng các kiến thức khoa học hiện đại để ngăn ngừa, giảm nhẹ những hiện
tượng thời tiết có hại và tận dụng các điều kiện có lợi trong hoạt động kinh tế
xã hội
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 3/233
Phương pháp Synop là phương pháp dùng các bản đồ địa lý trên đó điền các yếu tố
khí tượng quan trắc được vào các thời điểm nhất định (kỳ quan trắc) trên mạng
lưới khí tượng rộng lớn để biết được các điều kiện thời tiết tại thời điểm đó.
Bản đồ này được gọi là bản đồ Synop hay bản đồ thời tiết. Bản đồ thời tiết bao
gồm
ồ bản
bả đồ mặt
ặ đất
đấ vàà bản
bả đồ trên
ê cao.
Phương pháp sử dụng mơ hình tốn là phương pháp dựa vào việc giải hệ các
phương trình thủy nhiệt động lực học để tính tốn và dự báo thời tiết và các
điều kiện thời tiết.
Phương pháp quan trắc dựa vào dấu hiệu địa phương là phương pháp dự báo dựa
chủ yếu vào các quan trắc địa phương và sử dụng nhiều cho dự báo địa
phương, coi trọng ca dao, tục ngữ, kinh nghiệm của dự báo viên.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 4/233
1
11.05.2020
Cơng cụ phân tích và dự báo thời tiết
Các loại bản đồ thời tiết
- Bản đồ mặt đất: Điền các số liệu quan trắc từ mặt TsTs
đất vào bản đồ trống (bản đồ địa lý) từ đó cho chúng ta
TT
biết điều kiện thời tiết tại mặt đất.
Trong đó: TT, TsTs, TdTd: nhiệt độ, nhiệt độ cực trị, nhiệt
WW
độ điểm sương
Hệ thốngg
quan trắc
khí tượng
PPP, aPP: Áp suất, biến áp 3 giờ; WW, W: hiện tượng thời
tiết lúc quan trắc, giữa 2 kỳ quan trắc
RR: mưa trong 12 giờ
VV
TdTd
CH
dd
CM
Hs hs
PPP
N
aPP
CL
H
Hs hs
W
RR
VV: tầm nhìn ngang; N: lượng mây; CH, CM, CL là dạng
mây cao, trung, thấp; H, Hs, Hs là độ cao chân mây;
dd là hướng và tốc độ gió
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 5/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 6/233
Ví dụ: Hãy phân tích các hình dưới và cho biết ý nghĩa các con số
24
101
19
120
24
999
19
112
24
124
19
123
22
21
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 7/233
21
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 8/233
2
11.05.2020
- Bản đồ cao không: Cơ sở lý thuyết dựa vào
cơng thức khí áp dưới dạng địa thế vị. Trong
nghiệp vụ điền các yếu tố khí tượng quan trắc
được ở các độ cao khác nhau của tầng khí
quyển vào bản đồ trống. Có 2 loại bản đồ trên
cao: Bản đồ hình thế khí áp tuyệt đối (AT) và
bản đồ hình thế khí áp tương đối (OT)
Bản đồ AT: điền các yếu tố khí tượng quan
trắc
ắ được trên mặt đẳng
ẳ áp nào đó, thường
dùng là AT850, AT750, AT500.
TT, TdTd: nhiệt độ và nhiệt độ điểm sương
HHH, ∆H24: độ cao địa thế vị, biến cao 24
giờ
ff: độ ẩm
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 9/233
Bản đồ OT: Là bản đồ hình thế khí áp tương đối, biểu diễn các giá trị độ cao địa thế vị tương đối
giữa 2 mặt đẳng áp, thông thường OT5001000 , biểu thị độ dày giữa hai mặt đẳng áp và đặc trưng
cho trường nhiệt độ trung bình giữa 2 mặt đẳng áp
.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 10/233
Các mặt cắt thẳng đứng:
Mặt cắt theo thời gian
Mặt cắt theo khơng gian
Trong đó: HoHoHo, ∆Ho24 là độ dày, biến cao 24 giờ
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 11/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 12/233
3
11.05.2020
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Các bản đồ đặc trưng phụ:
Bản đồ về các hiện tượng thời tiết đặc biệt: mưa bão, vịi rồng, giơng, sương mù…
Bản đồ đặc trưng phụ ở mặt đất
1.1 Các sơ đồ hoàn lưu chung khí quyển:
Hồn lưu chung khí quyển là hệ thống các dịng khơng khí trên Trái đất quy mơ lục địa
và đại dương. Hồn lưu chung khí quyển khác với hồn lưu địa phương
Hồn lưu chung khí quyển gồm 2 thành phần:
Thành phần chuyển động của các phần tử khơng khí theo quỹ đạo khép kín
trên bề mặt nằm ngang hay trên 1 mực khơng đổi nào đó.
Thành phần chuyển động của các phần tử khơng khí theo quỹ đạo khép kín
t ê mặt
trên
ặt thẳng
thẳ đứng
đứ
Trong nghiên cứu hồn lưu chung thường xét trường áp, vì trường áp liên hệ mật thiết
với trường gió.
Kiểm tra sửa chữa số liệu đo đạc:
Sai số hệ thống
Sai số ngẫu nhiên
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 13/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 14/233
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Đốt nóng bức xạ mặt trời lớn
hơn làm lạnh sóng dài ở nhiệt
đới: Năng lượng tích lũy ở đó, cả
trong khí quyển và đại dương
Làm lạnh sóng dài lớn hơn đốt
nóng bức xạ mặt trời ở các cực;
năng lượng bị mất đi ở đó do
bức xạ nhiệt vào khơng gian vũ
trụ
Khí quyển và đại dương vận
chuyển năng lượng từ nơi nó tích
lũy tới nơi nó có thể bị mất (vận
chuyển hướng cực và vận
chuyển đi lên), tuy nhiên bị cản
trở bởi lực coriolis
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 15/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 16/233
4
11.05.2020
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Sự mất cân bằng năng lượng tại
đỉnh khí quyển có thể được làm
cân bằng lại nhờ:
-Vận chuyển nhiệt trong khí quyển
(hồn lưu khí quyển)
-Vận chuyển nhiệt trong đại dương
((hoàn lưu đại
ạ dương)
g)
-Hệ thống chuyển động khí quyển
tồn cầu được hình thành bởi sự
đốt nóng của mặt trời không đồng
đều các vùng trên bề mặt trái đất
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 17/233
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Hồn lưu chung của Trái đất khơng quay
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Vận chuyển của cả khí
quyển và đại dương là
quyết định
-Đối lưu do lực nổi tạo
ra vận chuyển thẳng
đứng
- Ẩn nhiệt cũng quan
trong như hiển nhiệt
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 18/233
Chương 1 Hoàn lu khớ quyn
Hệ thống gió qui mô lớn với trái ®Êt quay
Đối lưu nhiệt tạo nên các
vịng hồn lưu trên các bán
cầu
Năng lượng được vận
chuyển từ xích đạo về các
cực
Hướng gió thịnh hành tại
bề mặt là hướng về xích
đạo
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 19/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 20/233
5
11.05.2020
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Hồn lưu chung của đại dương
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 21/233
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Dịng chảy đại dương
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 22/233
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Dịng chảy đại dương
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 23/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 24/233
6
11.05.2020
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Gió mùa
Là chế độ dịng khí của hồn lưu chung khí quyển trên một phạm vi đáng kể của bề mặt Trái
đất, trong đó ở mọi nơi gió thịnh hành chuyển ngược hướng hay gần như ngược hướng từ mùa
đông sang mùa hè và từ mùa hè sang mùa đông. Thường chỉ gió mùa là gió ở mặt đất (~độ dày
nhỏ)
Phân vùng gió mùa của S.P.Khromov (1957). Đường đậm nét (EF) là ranh giới phía bắc của khu vực có tần suất chuyển đổi nhỏ giữa xoáy thuận
và xoáy nghịch vào mùa hè và mùa đông ở Bắc Bán Cầu (Klein, 1957). Phần giới hạn trong hình chữ nhật (ABCD) là khu vực gió mùa Đơng Á
(bao gồm: Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan, Brunei, tây Malayxia và Singapo) theo số liệu mới (Ramage, 1971) 1 – Khu vực có xu thế gió
mùa; 2 – Khu vực gió mùa; 3 – Khu vực gió mùa điển hình
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 25/233
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 26/233
Chương 1 Hoàn lưu khí quyển
khu vực có xu thế
gió mùa với tần
suất hướng gió
thịnh hành < 40%,
khu vực gió mùa
gió
với tần suất g
thịnh hành từ 40 –
60% và khu vực gió
mùa điển hình khi
tần suất gió thịnh
hành > 60%.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 27/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 28/233
7
11.05.2020
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Các vùng gió mùa trong
khu vực gió mùa Châu Á
(SEAM, WNPM, NAIM) và
hai vùng mưa ngoại nhiệt
đới Maiu ở Trung Quốc và
Baiu ở Nhật Bản. Và TIBU
trên cao nguyên Tây
Tạng. Vùng có độ cao
hơn
3000m được tơ sẫm.
(Matsumoto,1985)
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Phân loại:
Gió mùa nhiệt đới là kết quả của sự dịch chuyển đới tín phong Bắc bán cầu và Nam
bán cầu khí áp thấp xích đạo di chuyển từ bán cầu này sang bán cầu kia
Gió mùa ngoại nhiệt đới: sự tương phản về nhiệt độ giữa biển và lục địa đóng vai
trị quan trọng. Thể hiện rõ nhất ở khu vực phía Đơng châu Á
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 29/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 30/233
Chương 1 Hoàn lưu khí quyển
Vài nét đặc trưng hồn lưu ở các đới vĩ độ
+ Hồn lưu ở vĩ độ trung bình và cao
Đới front trên cao: Vùng có gradient nhiệt độ theo chiều ngang lớn, gió mạnh, sự biến động tốc
độ gió theo chiều cao lớn (các đường đẳng cao, đẳng nhiệt xít nhau trên bản đồ AT, OT tương
ứng) và là vùng chiểu tiếp giữa xoáy thuận lạnh tầm cao và xốy nghịch nóng tầm cao
Đới front trên cao thường hình thành 14-17 km, chiều dài ~3000-4000km, rộng 1000-1500km,
thể hiện rõ trên AT300 – AT200
Đặc trưng: cửa vào hội tụ và phân kỳ của ra
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 31/233
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Đới front hành tinh trên cao:
Trên mỗi bán cầu trái đất, xoáy thuận trên cao chủ yếu ở các vĩ độ cao và tập hợp thành xốy
thuận hành tinh trên cao (có tâm ở cực); xoáy nghịch trên cao chủ yếu nằm ở vùng nhiệt đới, cận
nhiệt đới và tập hợp thành cao áp cận nhiệt => tồn tại đới front hành tinh trên cao giữa chúng
Dịng chảy xiết:
Là những dịng khơng khí có tốc độ lớn thể hiện trên đới front trên cao và đới front hành tinh trên
cao (v ~ 60-150 m/s). Đơi khi gọi dịng chảy xiết là dải front trên cao hoặc dải front hành tinh
trên cao
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 32/233
8
11.05.2020
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
Sóng trong gió Tây
Rìa xốy thuận hành tinh có đới gió Tây, trong đó có hình thức dao động sóng. Dao động
sóng này thể hiện trên các đường đẳng cao trong đới gió Tây. Hướng chuyển động của
sóng khí áp này thường ổn định từ Tây sang Đông nên dao động sóng được gọi là sóng
trong gió Tây hay sóng Tây
Sóng trong gió Tây bao quanh tồn cầu với 3 -6 sóng dài với bước sóng hàng nghìn km.
y của sóngg Tâyy pphụ thuộc vào vĩ độ địa lý,
ý độ dài bước sóngg và tốc độ của
Tốc độ di chuyển
gió Tây.
Tốc độ sóng Tây mang giá trị dương khi sóng di chuyển về phía Đơng, trị số âm khi sóng
di chuyển về phía Tây
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 33/233
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 35/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 34/233
Chương 1 Hồn lưu khí quyển
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 36/233
9
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Điều kiện hình thành và biến tính của khối khơng khí
Định nghĩa: Khối khí là một lượng khơng khí lớn có những tính chất vật lý tương đối đồng nhất
theo chiều ngang và đột biến dọc theo ranh giới của khối khí đó – đới front (Bergeron. T).
Kích thước của khối khí là kích thước của hệ thống hồn lưu quy mơ lớn (~ nghìn km theo chiều
ngang, vài km theo chiều thẳng đứng)
Điều kiện hình thành: Điều kiện về nơi phát sinh và điều kiện về hồn lưu khí quyển
+ Điều kiện về nơi phát sinh: Nơi phát sinh, mặt đệm dưới phải tương đối đồng nhất trên một
phạm vi rộng để khơng khí cùng chịu tác động như nhau ở mọi phần của nó.
+ Điều kiện về hồn lưu: Khơng khí cần có điều kiện dừng lâu ở nơi phát sinh để diễn ra quá
trình trao đổi nhiệt, ẩm... giữa mặt đệm và khơng khí.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 37/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Phân loại khối khí
+ Phân loại địa lý của khối khí:
Khối khí bắc băng dương (nam băng dương) – A
Khối khí miền vĩ độ trung bình, khối khí cực – P
Khối khí nhiệt đới – T
Khối khí xích đạo - E
+ Phân loại theo tính nhiệt động lực:
Khối khơng
khơ khí nóng:
ó
Khối khơng
khơ khí di chuyển
h ể tới mơi
ơi trường
t ờ lạnh
l h vàà cóó nhiệt
hiệt độ lớn
lớ hơn
h nhiệt
hiệt
độ lớn hơn nhiệt độ cân bằng của mơi trường
Khối khơng khí lạnh: Khối khí di chuyển tới mơi trường nóng và có nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ
cân bằng của môi trường.
Khối không khí trung gian: khối khí di chuyển tới mơi trường có nhiệt độ thực tế gần bằng nhiệt
độ mơi trường và gần bằng nhiệt độ cân bằng (~ khối khí địa phương, tồn tại lâu và giữ thuộc tính
của nó)
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 38/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Nhiệt đới biển (mT);
Nhiệt đới lục địa (cT);
ự biển ((mP);
)
Cực
Cực lục địa (cP);
Bắc cực lục địa (cA).
Sơ đồ cấu trúc thẳng đứng của khí quyển
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 39/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 40/233
10
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Tháng
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Khối
khơng
khí
Yếu
1000
tố
800
500
320
300
250
200
150
100
Vĩ độ
Ttb -23,0 -20,5 -37,0 -56,0 -55,5 -57,5 -59,0 -59,5 -60,5
75,50N
Sd
12,2 7,4
4,1
5,0
5,1
3,8
2,3
2,4
3,9
Ttb 4,0 -1,0 -24,0 -47,5 -55,5 -59,0 -56,0 -56,0 56,5
400N
Ôn đới
1
Sd
4,5
3,6
3,1
3,4
3,6
5,1
5,2
3,8
3,6
Nhiệt Ttb 24,0 15,0 -6,0 -32,0 -42,0 -53,5 -65,0 -78,0 -80,5
14,50N
đới Sd
49
4,9
42
4,2
26
2,6
38
3,8
38
3,8
39
3,9
39
3,9
47
4,7
47
4,7
Mực
1000 800 500 300 280 250 200 150 100
Vĩ độ
Ttb 2,0 -1,0 -20,5 -45,0 -48,0 -45,5 -44,0 -43,0 -42,0
820N
Cực
Sd
4,9
3,5
3,1
2,8
3,1
4,0
2,3
2,4
3,5
Ttb 13,0 5,0 -15,0 -40,5 -49,5 -53,0 -49,5 -48,5 -48,5
7
600N
Ôn đới
Sd
4,5
3,2
3,1
3,6
3,7
4,5
4,9
3,4
3,9
Nhiệt Ttb 25,5 15,0 -6,0 31,5 40,5 -51,5 -60,5 -66,5 -66,0
320N
đới Sd
3,6
2,9
2,6
3,8
3,8
3,9
4,0
4,3
4,4
Nhiệt độ không khí trung bình (Ttb) và độ lệch chuẩn (Sd) của ba khối khơng khí chủ yếu trong
tháng 1 và tháng 7 tại một số mực đẳng áp
Cực
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 41/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 42/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Q trình biến tính của khối khơng khí
Đánh giá tập trung chủ yếu nhiệt, ẩm:
Sự biến thiên của nhiệt độ có thể biểu diễn thơng qua phương trình nhập nhiệt:
Là q trình khối khí di chuyển từ miền này sang miền khác dẫn tới sự thay đổi về tính chất của
khối khí đó, điều này cũng dẫn tới một sự hình thành các khối khơng khí mới dưới sự ảnh hưởng
của các nhân tố biến tính.
Trong đó: T là nhiệt độ bản thân khối khí
Q: Nhập nhiệt đối với khối khí
p: giá trị khí áp
dp/dt: biến thiên khí áp
p nhiệt
ệ dungg đẳngg ápp
Cp:
: mật độ khơng khí
Biến tính tương đối là sự biến thiên các tính chất của khối khí nhưng vẫn nằm trong phạm vi một
loại khối
ố khí, chưa làm cho khối
ố khơng khí đó chuyển
ể sang loại khối
ố khí khác.
Biến tính tuyệt đối là sự biến thiên mạnh mẽ các tính chất của khối khí làm cho khối khí đó hồn
tồn chuyển sang một loại khối khí khác.
1
1
Sử dụng khai triển Ơle thu được:
1
1
Quá nhỏ so với thẳng đứng
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 43/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 44/233
11
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
1
1
1
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
1
1
1)
Phương trình trạng thái:
Gradient đoạn nhiệt khô:
Gradient thẳng đứng:
3)
2)
4)
1) Nhân tố nhập nhiệt
2) Nhân tố biến thiên địa phương của khí áp (nhỏ,
(nhỏ có thể bỏ qua)
q a)
3) Nhân tố hoàn lưu
4) Nhân tố chuyển động thẳng đứng
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 45/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 46/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
(1) Nhân tố nhập nhiệt
Nhập nhiệt do quá trình trao đổi loạn lưu, trao đổi bức xạ và sự giải phóng hay thu ẩm
nhiệt do sự thay đổi trạng thái của nước. Thành phần biến thiên của khối khí do q trình
khơng đoạn nhiệt có thể biểu diễn như sau:
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
(2) Nhân tố bình lưu
Do trao đổi loạn lưu
(khó xác định)
1
Do ẩn nhiệt ngưng kết
T
T
T
T
~ (
)kdn = (
) + (
)R +(
)L
t
t
t
t
Do bức xạ (liên quan mặt đệm)
Sử dụng hệ thức địa chuyển, thu được
(
T
H T
)bl = K
.
sin
t
n n
Trong đó,
K
là hệ số phụ thuộc vào sự lựa chọn đơn vị,
H/ n Biểu thị biến tính do gradient địa thế vị nằm ngang (do gió)
T/n
Biểu thị biến tính do gradient nhiệt độ nằm ngang
Là góc bình lưu (giữa đường đẳng cao và đẳng nhiệt)
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 47/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 48/233
12
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Các kiểu thời tiết trong khối khí
Thời tiết trong khối khí nóng:
(3) Nhân tố chuyển động thẳng đứng
Dưới tầng ma sát, ảnh hưởng của sự biến thiên địa phương của khí áp đến sự biến thiên
nhiệt độ là không đáng kể và ở mặt đất, w = 0, thành phần bình lưu yếu ~ bỏ qua
Trên lớp ma sát, nếu tính cho 1 ngày đêm thì ban ngày khơng khí thu nhiệt, ban đêm
khơ khí tỏa
khơng
tỏ nhiệt,
hiệt thành
thà h phần
hầ nhập
hậ nhiệt
hiệt cóó thể bỏ qua, khi đó w(-k)
( k) đóng
đó vaii trị
t ị chính.
hí h
Nếu w > 0 (dịng thăng)
nếu (-k) > 0, T/t > 0, nhiệt độ khơng khí tăng
(-k) < 0, T/t < 0, nhiệt độ khơng khí giảm
Trường hợp w < 0, thì ngược lại
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 49/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Khi di chuyển tới khu vực lạnh, phần dưới lạnh dần do tương tác với mặt đệm lạnh hơn khối
khí trở thành khối khí ổn định. Thời tiết đặc trưng cho khối khí nóng ổn định là mây tầng (St)
dầy và mây tầng tích Sc, có khi kèm mưa phùn và sương mù bình lưu.
Sự xâm nhập của khơng khí nóng gây bình lưu nóng.
nóng Biến trình ngày của nhiệt độ trong khối
khí nóng nhỏ. Lớp nghịch nhiệt hình thành trong q trình biến tính từ khơng khí bất ổn định.
Các khối khơng khí ổn định thường là khối khơng khí nhiệt đới biển và khối khí cực biển xâm
nhập vào đất liền trong mùa đơng, và khối khơng khí lục địa nhiệt đới và cực vào mùa hè.
Các khối khí bất ổn định thường ở khu nóng xốy thuận và ở rìa phía tây xốy nghịch, đặc
trưng thời tiết là mây Cu, Cb mưa rào và thường có giơng, sương mù bức xạ về ban đêm. Biên
độ ngày của nhiệt độ lớn hơn trong khối khơng khí ổn định.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 50/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Thời tiết trong khối khí lạnh:
Phân tích khối khí:
Khơng khí lạnh, bản chất là khơng khí ổn định, thường xâm nhập sau front lạnh. Khi tới mơi
trường nóng hơn do được đốt nóng từ phía dưới, khối khí lạnh dần trở thành khối khí có tầng kết
bất ổn định. Ban ngày khơng khí lạnh có thể hình thành mây tích Cu, và có thể phát triển thành
mây vũ tích Cb cho mua rào và giơng.
Phương pháp quỹ đạo: dùng bản đồ hình thế khí áp để xác định quỹ đạo của phần tử khí theo
đường dịng và bằng thước gradient.
Biến trình ngày của các yếu tố khí tượng trong khối khí lạnh bất ổn định có biên độ rất lớn. Ban
đêm trời quang, gió nhẹ nhưng ban ngày nhiều mây, gió mạnh và nhiệt độ có thể tăng lên 1015oC
Thời tiết trong khối khí trung gian:
Phương pháp cầu thám không cân bằng tự do: Thả những cầu thám không cân bằng tự do sao cho
độ cao của cầu thám không hầu như không đổi và tốc độ ngang của cầu thám không bằng tốc độ
của dịng khí tại mực cầu thám khơng bay, cho phép xác định sự biến đổi tính chất của phần tử
khí nhất định.
Phương pháp quan trắc nhiều kỳ: Tiến hành quan trắc đồng loạt tại nhiều điểm để xác định những
biến đổi địa phuonwg của các yếu tố khí tượng tại mỗi mực.
Tùy từng mùa có thể là khối khí bất ổn định hay ổn định tùy thuộc vào tính chất của khối khí ban
đầu và đặc điểm q trình biến tính. Nếu khối khí nóng nằm lâu tại địa phương lạnh sẽ trở thành
khối khí ổn định do bị làm lạnh từ mặt đệm, ngược lại thì khơng khí lạnh duy trì lâu tại địa
phương vào mùa hè sẽ trở thành khối khí bất ổn định.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 51/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 52/233
13
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Front khí quyển:
Front khí quyển là đới chuyển tiếp hẹp ngăn cách các khối khí và được đặc trưng bởi sự đột biến
của các yếu tố khí tượng theo chiều ngang.
Vùng chuyển tiếp này được thường biểu diễn bằng một mặt ngăn cách gọi là mặt front. hay front.
Giao tuyến giữa mặt front với mặt đất được gọi là front mặt đất. Giao tuyến giữa front với một
mực đẳng áp nào đó được gọi là front trên mực đẳng áp đó. Ví dụ front trên mực 850mb
Gi tuyến
Giao
ế của
ủ mặt
ặ front
f
với
ới một
ộ mặt
ặ nằm
ằ ngang nào
à đó được
đ
gọii là đường
đ ờ front
f
Front khí quyển
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 53/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Phân tích mặt cắt thẳng đứng chỉ ra bề rộng của vùng front ở mặt đất khoảng vài chục kilơmét,
cịn ở các lớp trên cao có thể lên tới hàng trăm kilơmét.
Theo chiều thẳng đứng, mặt front cũng thể hiện lên cao như các khối khơng khí mà nó ngăn
cách, tức là từ hàng trăm mét đến hàng kilơmét, thậm chí tới tầng đối lưu trên.
Chiều dài của front cũng tương ứng với kích thước ngang của các khối khơng khí, tức là hàng
nghìn kilơmét.
kilơmét
Vì mặt front ngăn cách hai khối khơng khí, trong đó có một khối khơng khí lạnh hơn, cho nên
front ln ln nằm nghiêng sao cho khối khơng khí nóng hơn nằm ở bên trên khối khơng khí
lạnh .
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 54/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Ví dụ, đối với front lạnh về Việt Nam, khi front mặt đất về đến Vinh thì front mực 850mb gần về
đến Hà Nội. Như vậy, khoảng cách giữa hai địa phương này là 300km và độ cao của mực 850mb
là khoảng 1,5km. Do đó, góc nghiêng của mặt front được xác định bằng
1,5
1
tg 300 200, 0,30.
Lưu ýý, ggóc nghiêng
g
g thực tế của mặt front nhỏ, nhưngg trên các sơ đồ, để thuận tiện, người
g
ta thường biểu diễn nó bằng một góc lớn hơn nhiều, do đó có thể gây nên một quan niệm
sai lệch về góc nghiêng này.
Góc nghiêng của mặt front (góc tạo bởi mặt front và mặt nằm ngang) thường rất nhỏ, chỉ vào
khoảng mấy phút.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 55/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 56/233
14
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Phân loại Theo địa lý, theo chuyển
động của front và theo độ cao của
front
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Vào mùa hè, ở bán cầu Bắc, vùng bị bao quanh bởi front cực đới nhỏ hơn trong
mùa đông nhiều. Những vùng front lượn yếu về phía xích đạo xuất hiện giữa Bắc
Thái Bình Dương và đơng Canada, cịn những vùng lượn về phía cực nằm giữa
hai vùng lượn về phía xích đạo.
(1) Theo địa lý:
+ Front cực đới và dịng xiết cực
đới
Chú ý tới 2 vùng mạnh
xuống vĩ độ thấp là vùng phía
đơ châu
đơng
hâ Á (mạnh
(
h nhất)
hấ ) và
à
phía đơng Bắc Mỹ.
Cịn hai vùng lấn về phía
cực mạnh nhất là vùng phía
đơng Bắc Thái Bình Dương và
phía đơng Bắc Đại Tây Dương
Vùng front lượn về phía xích đạo trên phía đơng châu Á dịch chuyển dần sang
phía đơng từ mùa đông sang mùa hè. Trong tháng 1 vùng front cực đới lượn về
phía
hí xích
í h đạo
đ có
ó trục
t
nằm
ằ ở kinh
ki h tuyến
t ế 1280E,
E tháng
thá 4 nó
ó dịch
dị h sang phía
hí đơng
đơ
tới 1360E, tháng 7 nó tiếp tục dịch sang phía đơng tới 1650W và đến tháng 10 nó
0
lại dịch dần về phía tây tới 137 E.
Sự uốn lượn dọc theo vĩ tuyến và sự biến đổi hàng năm của front cực đới có thể
được giải thích bằng sự ảnh hưởng của những khối núi chắn và sự tương phản
về nhiệt giữa lục địa và đại dương.
Vị trí trung bình của front cực đới trên bán cầu Bắc tại ba mực 850, 700 và 500mb
(mùa đông)
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 57/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 58/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Vị trí trung bình vĩ hướng của front cận nhiệt đới trên mực 300mb và nhiệt độ trung tâm
vùng front trên mực 500 và 300mb ở bán cầu Bắc
Front cận nhiệt đới và dòng xiết cận nhiệt đới
Một vùng tà áp, gần như thường
xuyên tồn tại trong tầng đối lưu giữa
và đối lưu trên dọc theo vĩ tuyến 300N
trong mùa đông và vĩ tuyến 450N trong
mùa hè, ngăn cách khối khơng khí vĩ
độ trung bình với khối khơng khí nhiệt
đới, được gọi là front cận nhiệt đới.
Lõi dòng xiết cận nhiệt đới tồn tại ở phía
nam trung tâm front mực 300mb khoảng
2,5 độ vĩ. Cả dòng xiết của front cực đới và
front cận nhiệt đới cũng uốn lượn xung
quanh Trái đất.
Nhìn chung, dịng xiết cận nhiệt đới chạy
dọc theo vĩ tuyến khoảng 440N, ngoại trừ
trên vùng giữa Thái Bình Dương, nơi có Trục của dịng xiết cận nhiệt đới trong mùa đơng bán
cầu Bắc và vùng gạch chéo là vùng hoạt động chủ
một rãnh thấp mạnh (ở 1600W)
Tháng
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Vĩ độ
31
33
34
36
40
43
46
45
42
37,5 33,5
10
11
Nhiệt độ
mực 500mb
-16
16
-17
17
-17
17
-15
15
-14
14 -12,5
12,5 -10
10 -10
10
-11
11
-13
13
Nhiệt độ
mực 300mb
-42 -42,5 -42,5 -41 -39,5 -38,5 -37 -37 -37,5 -39
12
32
-15
15 -15,5
15,5
-40
-41
yếu của dòng xiết cực đới.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 59/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 60/233
15
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
(2)Phân loại front theo sự di chuyển
Cách phân loại này chủ yếu dựa vào chuyển động tương đối của hai khối khơng khí
nóng và lạnh ở hai bên mặt front
- Front lạnh
Front lạnh là front nằm
ằ giữa hai khối
ố
khơng khí tương đối nóng, lạnh khác
nhau di chuyển về phía khối khơng khí
tương đối nóng hơn. Sau khi front lạnh đi
qua một địa phương nào đó thì, đặc điểm
nhận biết rõ nhất là nhiệt độ ở đó giảm
xuống
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 61/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Sự hình thành mây
d front
dọc
f t lạnh
l h
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 63/233
Front lạnh thường di
chuyển gấp 2 lần
front nóng
Nhiệt độ có thể
giảm 15oC trong 1
giờ đồng
ồ hồ
ồ đầu
ầ
tiên dọc front lạnh,
có thể xuất hiện vịi
rồng, sấm sét trong
mùa hè
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 62/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Front nóng là front nằm giữa hai khối
khơng khí tương đối nóng, lạnh khác nhau
và di chuyển về phía khối khơng khí tương
đối lạnh hơn. Sau khi front nóng đi qua một
địa phương nào đó thì, đặc điểm nhận biết
rõ nhất là nhiệt độ ở đó tăng lên
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 64/233
16
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Front tĩnh là front không di chuyển hoặc di
chuyển rất chậm. Trên bản đồ synop, front
tĩnh thường song song với các đường
đẳng áp hoặc đường đẳng cao
Mây Cu hình thành => giáng thủy front =>
mưa lũ dọc front
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Front cố tù được hình thành trong xoáy
thuận ngoại nhiệt đới khi front lạnh đi sau
di chuyển nhanh hơn front nóng đi trước.
Sau khi front lạnh gặp front nóng sẽ có một
đoạn hai front chập vào nhau, đoạn đó
được gọi là front cố tù (hay cịn gọi là front
chập).
Nếu khơng khí lạnh trước front nóng lạnh
hơn khơng khí lạnh sau front lạnh thì sẽ có
front cố tù nóng
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 65/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 66/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Ngược lại, nếu khơng khí lạnh
trước front nóng lại nóng hơn
khơng khí lạnh sau front lạnh
thì sẽ có front cố tù lạnh
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 67/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 68/233
17
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Độ nghiêng của front
Xét trường hợp front tĩnh,
khi các đường đẳng áp và
gió trong 2 khối khơng khí
nóng và lạnh song song
với front và chuyển động
ổn định, khơng có ma sát.
Giả sử các đặc trưng của 2
khối khí như sau:
Nóng
Lạnh
2) Nóng: 2, V2, T2, P2
1) Lạnh: 1, V1, T1, P1
Gắn trục oy song song với
đường front
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 69/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 70/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Xét 2 điểm A và B, thì biến thiên khí áp là như nhau
(pB)1 = (pB)2
(pA)1 = (pA)2 và
hay (pA- pB)1 = (pA - pB)2 hay (dp)1 = (dp)2 (điều kiện khí áp của mặt front)
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Trong khi đó:
dz
tg =
dx
Khai triển trong mặt phẳng xoz, vì oy song song với đường front => vi phân =0
P
dy = 0
y
P1
P
P2
P
dx + 1 dz =
dx + 2 dz
x
z
x
z
P2 P1
x
x
P1 P2 dz
dx =
z z
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 71/233
=>
P2 P1
dz
= x x
P1 P2
dx
z
z
Dùng quan hệ địa chuyển
V =
1 P
l x
=>
quan hệ tĩnh học
P
= g
z
=>
P2 P1
tg = x x
P1 P2
z
z
P1
= l 1V1
x
P2
= l 2V2
x
P1
= 1g
z
P2
= 2g
z
tg =
l 1 V1 2 V2
g
1 2
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 72/233
18
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
tg =
l T2 V1 T1 V2
g
T2 T1
Chương 2 Khối không khí và Front khí quyển
Sự sinh và tan front
Áp dụng phương trình trạng thái
Gọi là cơng thức Margulet
l = 2sin là thơng số Coriolis, là vĩ độ địa lí
1) Nếu nhiệt độ của hai khối khơng khí như nhau (T2 = T1) thì tg = , = 900, tức là
mặt ngăn cách trở nên thẳng đứng,
đứng điều này có thể xảy ra khi mật độ của hai khối
khơng khí bằng nhau.
2) Nếu tốc độ gió trong hai khối khơng khí bằng nhau (V1 = V2 = V) thì cơng thức
Margulet có dạng: tg = l.V/g (tương tự cơng thức tính độ nghiêng mặt đẳng
áp),hay mặt front trùng với mặt đẳng áp.
3) Công thức Margulet chỉ rõ sự phụ thuộc của góc nghiêng front vào vĩ độ địa lí. Ví
dụ, ở xích đạo = 0 nên góc nghiêng bị triệt tiêu, do đó front sẽ suy biến thành một
lớp nghịch nhiệt nằm ngang. Vĩ độ tăng lên thì góc nghiêng front cũng tăng=>trong
những điều kiện giống nhau, góc nghiêng có giá trị lớn nhất ở cực
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 73/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Nếu kí hiệu Tv là chỉ số gradient nhiệt độ nằm ngang theo phương v thì:
- Khi dTv/dt > 0 có sự sinh front
-Khi dTv/dt < 0 có sự tan front
Đây là điều kiện tổng quát về sự sinh và tan front, thực tế cần bổ sung 2 điều kiện:
+ Quá trình sinh front phải mạnh hoặc phải kéo dài và sau đó khơng xảy ra q trình tan
front
+ Phải có sự hội tụ gió trong lớp sát mặt đất ở vùng có điều kiện sinh front
Đây được xem là 2 điều kiện cần cho việc sinh front
Ví dụ: Vùng rãnh thấp ~ khu vực hội tụ => GT tăng
sinh front
Vùng sống ~ các đường đẳng nhiệt thưa ~ GT nhỏ
=> không sinh front (~ tan front)
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 74/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Điều kiện động học sinh và tan front
Nghiên cứu điều kiện động học sinh và tan front là nghiên cứu những biến thiên của GT
tùy theo vị trí tương hỗ của các đường đẳng nhiệt, đường dịng với hình dạng của các
đường dịng đó.
(1) Trường hợp đường dòng thẳng hay chuyển động tịnh tiến: GT khơng đổi => khơng có
sự sinh và tan front
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 75/233
Nếu các đường dịng phân bố
khơng đều và cắt các đường đẳng
nhiệt tạo thành góc bình lưu lớn
thì dưới tác dụng của gió khơng
đều => các đường đẳng nhiệt di
chuyển, giảm góc quay bình lưu =>
các đường đẳng nhiệt xít lại, và GT
tăng lên => sinh front
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 76/233
19
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
(2) Trường hợp trong trường biến dạng
Đặc trưng của trường chuyển động là trường biến dạng
Gọi aa’ là trục nén vng góc với
trục bb’ là trục dãn
- Nếu các đường đẳng nhiệt gần song song với
trục dãn => các dịng khí di chuyển dọc theo trục nén tới
làm cho các đường đẳng nhiệt sít lại => GT tăng trong
khu vực trục dãn => sinh front
- Nếu các đường đẳng nhiệt gần song song với trục nén
=> khơng khí tỏa ra theo trục dãn => đường đẳng
ẳ nhiệt
thưa => tan front
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 77/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
(3) Trường hợp trong trường chuyển động phân kỳ
Sự sinh và tan front trong trường chuyển động phân kỳ tức có sự hội tụ hoặc phân kỳ
của các đường dịng ứng với các góc bình lưu khác nhau (góc hợp bởi đường đẳng cao
và đẳng nhiệt
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
-- Nếu lấy đường đẳng nhiệt nghiêng với trục dãn 1
góc 45o làm phân giới thì khi đường đẳng nhiệt
nghiêng với trục dãn 1 góc > 45o sẽ xảy ra hiện
tượng tan front dọc theo đường trục nén và đường
đẳng nhiệt sẽ quay dần và sẽ giảm dần. Khi <
45o thì xảy ra hiện tượng sinh front dọc theo trục
dãn
Như vậy, với 1 trường chuyển biến dạng của các
dịng khí tồn tại lâu ứng với 1 vị trí tương đối giữa
các đường đẳng nhiệt với các đường dòng ban đầu
bất kỳ thì quá trình kết thúc sẽ bằng sự sinh front
dọc theo trục dãn
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 78/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
- Nếu lớn: Trong hệ thống các đường đẳng cao phân kỳ, các đường đẳng nhiệt phía
trước di chuyển chậm hơn phía sau => GT tăng => sinh front (hình a); trong hệ thống
các đường đẳng cao hội tụ, các đường đẳng nhiệt phía trước di chuyển nhanh hơn phía
sau => GT giảm => tan front (hình b)
- Nếu nhỏ: hệ thống các đường đẳng cao trùng với đường dịng phân kỳ => tan front
(hình a); trường hợp trùng với dịng hội tụ sẽ có sinh front (hình b)
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 79/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 80/233
20
11.05.2020
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
(4) Sự sinh và tan front trong lớp sát mặt đất ở các xốy thuận và xốy nghịch
Sự phân bố khí áp và gió trong vùng front
Sự biến dạng của front trong quá trình di chuyển
a) Ma sát mặt đất và đường sườn của front
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
Tuy nhiên, lớp khơng khí gần bề
mặt chuyển động chậm hơn các
lớp bên trên nên đường sườn
của front nóng trở nên nhọn
hơn, còn đường sườn của front
lạnh trở nên tù hơn.
Ảnh hưởng của ma sát đến đường sườn
của mặt front
Nếu tốc độ gió và sự tương phản về nhiệt độ đều
khơng biến thiên theo độ cao thì độ nghiêng của
mặt front sẽ không biến thiên theo độ cao và mặt
front sẽ là một mặt phẳng.
Front lạnh và front nóng (khơng kể
đến ma sát và sự biến thiên của
gió theo độ cao)
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 81/233
Chương 2 Khối khơng khí và Front khí quyển
b) Ảnh hưởng của địa hình đến front
Front nóng gần mặt đất có một
đoạn gần như nằm ngang =>
khơng tồn tại lâu được. Vì ma
sát với bề mặt và đối lưu gây ra
một sự xáo trộn => phá huỷ lớp
khơng khí lạnh mỏng bên dưới
front và thiết lập lại một mặt
front mới có độ dốc lớn hơn
Sự tan rã của phần đi chậm ở phần dưới
của mặt front
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 82/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Xốy thuận, xốy nghịch
Xốy thuận: là những vùng có trị số khí áp giảm dần từ ngồi vào trung tâm trong
trường khí áp với các đường đẳng áp khép kín có dạng hạt đậu, bầu dục hoặc ơ van;
với các dịng khơng khí xốy từ ngoài vào trong theo chiều ngược kim đồng hồ. Kích
thước ~ trăm km – nghìn km. Tâm của xốy thuận ở các mực không trùng nhau, trục
không gian của xốy thuận nghiêng với mặt nằm ngang 1 góc nhỏ hơn 90o
Phân loại: Dựa vào điều kiện địa lý và đặc điểm hình thành phân loại thành xốy thuận
nhiệt đới và ngoại nhiệt đới.
Xoáy thuận ngoại nhiệt đới:
+ Xoáy thuận front: Phát sinh và phát triển liên quan tới front, vai trị chủ yếu
vùng ơn đới
+ Xốy thuận nhiệt, xốy thuận địa phương: thường biểu hiện yếu, mang tính
chất địa phương, ít liên quan đến front.
+ Xốy thuận trung tâm: kích thước lớn.
Xốy thuận nhiệt đới:
+ Áp thấp nhiệt đới
+ Bão
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 83/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 84/233
21
11.05.2020
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Điều kiện hình thành và phát triển của xốy thuận
Xốy nghịch: là những vùng có trị số khí áp tăng dần từ ngồi vào trung tâm trong
trường khí áp; có trục nghiêng do một hệ thống không giáng xuống theo hình xốy
thuận chiều kim đồng hồ. Kích thước ~ lớn hơn 1500 – 2000km, tốc độ gió nhỏ hơn so
với xốy thuận.
Phân loại:
Xốy nghịch ngoại chí tuyến:
+ xốy nghịch trung gian: phát sinh, phát triển và di chuyển nhanh giữa 2 xoáy
thuận trên một chuỗi xoáy phát triển trên front
+ xoáy nghịch kết thúc: lưu động ở sau họ chuỗi xốy
+ xốy tĩnh: xốy nghịch ít di chuyển, mùa hè hình thành trên biển, mùa đơng
trên lục địa
Xốy nghịch cận nhiệt đới: có nguồn gốc là các q trình quy mơ lớn của hồn lưu
chung khí quyển ~ 30-40o Bắc và Nam bán cầu
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 85/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
+/ Giai đoạn xốy thuận trẻ điển hình: Có đặc điểm nổi bật là nhiễu động sóng của front
tiếp tục phát triển thêm, rãnh trên cao tiếp tục sâu xuống
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 87/233
Theo quan điểm hiện đại: Sự hình thành xốy thuận có liên quan tới front trên cao và
trường nhiệt – áp mặt đất và trên cao. Dấu hiện đầu tiên là trên front xuất hiện những
đường đẳng áp khép kín. 4 giai đoạn hình thành và phát triển của xốy thuận:
+/ Giai đoạn sóng trên front: Bắt đầu với nhiễu động sóng với biên độ nhỏ, front bắt đầu
biến dạng thành 2 đoạn front là front nóng và front lạnh. Khu giảm áp trước front nóng
và tăng áp sau front lạnh.
L
L
N
N
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 86/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
+/ Giai đoạn xốy thuận trưởng thành: Chuyển động của khơng khí ở tâm và trước
xoáy phát triển mạnh, lên cao tới độ cao trung bình tầng đối lưu, khí áp mặt đất đạt giá
trị nhỏ nhất.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 88/233
22
11.05.2020
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
+/ Giai đoạn xốy thuận tan dã: Trung tâm vùng lạnh dần trùng với trung tâm giảm áp,
xốy thuận ít di động; các đường đẳng nhiệt có hướng gần trùng với các đường đẳng
áp; trường khí áp trên cao gần giống trường khí áp mặt đất nên trục khơng gian xốy
thuận ít nghiêng.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 89/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Sự phát triển của xoáy nghịch
-Giai đoạn xoáy nghịch trẻ: Xoáy nghịch thường chỉ tồn tại trong tầng đối lưu dưới và có
dạng một lưỡi khí áp được phát triển từ rìa một xốy nghịch già khác
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Điều kiện hình thành và phát triển của xốy nghịch
Điều kiện hình thành:
-Khi có sự mạnh lên của lưỡi khí áp sau front lạnh trong đi xốy thuận, xốy thuận
cuối cùng của chuỗi xoáy
- Trên bản đồ mặt đất dấu hiệu phát sinh xoáy nghịch là sự phát triển của lưỡi khí áp đạt
tới mức độ cao áp thứ cấp với sự thay đổi hình dạng lưỡi khí áp
- Có sự tăng áp trong một vùng khá rộng bao trùm cả phần trước và đi của lưỡi khí
á
áp
- Trên trường nhiệt áp xốy nghịch phát sinh thường có dấu hiệu: Phía đơng của lưỡi
khí áp có bình lưu lạnh, có nhân tố xốy và đường dịng phân kỳ
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 90/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Chuyển động của xốy thuận, xốy nghịch: Chuyển động theo quy tắc dịng dẫn
đường trong đó khí áp ở mặt đất di chuyển theo hướng các đường đẳng cao trên mặt
đẳng áp 700mb (có hướng của dịng dẫn đường) với tốc độ di chuyển bằng 0.7 – 0.8
tốc độ gió ở mực 700 mb (tốc độ gió địa chuyển). Thực tế các xoáy thuận đang mạnh
lên (yếu đi) di chuyển lệch trái (phải) dòng dẫn đường ban đầu; ngược lại các xoáy
nghịch đang yếu đi (mạnh lên) di chuyển lệch trái (phải) dòng dẫn đường ban đầu.
Di chuyển của xốy thuận theo hướng tới trung tâm khí áp âm
- Giai đoạn xoáy nghịch phát triển cao nhất
- Giai đoạn xoáy nghịch trên cao đang tan rã
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 91/233
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 92/233
23
11.05.2020
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Di chuyển của xốy nghịch theo hướng tới trung tâm khí áp dương
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 93/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Điều kiện thời tiết của xoáy nghịch
Về mùa lạnh:
+ Kiểu I: các xốy nghịch có chuyển động giáng mạnh mẽ của khơng khí ở vùng
trung tâm. Vì vậy, trời khơng mây, khơng có giảng thủy, khơ hạn kéo dài. Kiểu thời
tiết này đặc trưng cho q trình sinh của xốy nghịch hoặc các xoáy nghịch ở sâu
trong lục địa với q trình lạnh kéo dài.
+ Kiểu II: Các xốy nghịch (chủ yếu xốy nghịch trên lục địa) thường hình thành
lớp nghịch nhiệt ở trung tâm có đợ cao lên tới khoảng 2-2.5 km (nghịch nhiệt bức
xạ); khơng khí ẩm có sương mù khá bền vững; có thể có mây ở lớp dưới nghịch
nhiệt (khi độ ẩm lớn). Sự phân bố nhiệt trong xốy nghịch ít có quy tắc, thường
nhiệt đợ thấp ở trung tâm.
Về mùa nóng:
Thường thời tiết khơng mây, nghịch nhiệt hình thành thường là nghịch nhiệt nén
Sự phân bố nhiệt: Nhiệt cao nhất ở trung tâm hoặc hơi lệch về phía Tây.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 95/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Điều kiện thời tiết của xoáy thuận, xoáy nghịch
Điều kiện thời tiết của xoáy thuận
Thời tiết trong xoáy thuận nhiệt: Đặc trưng bằng thời tiết của hệ thống mây đối lưu
nhiệt với mưa dông
Thời tiết trong xốy thuận front trẻ: Có thể chia làm 3 đới
+ Đới I: Trước và trung tâm của hình quạt lạnh
+ Đới II: Đi của hình quạt lạnh
+ Đới III: Hình quạt nóng
ờ tiết
ế trong
o g xốy
ốy thuận
uậ cơ
cớ tù
u
Thời
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 94/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Bão và áp thấp nhiệt đới
“Bão – là xốy thuận nhiệt đới quy mơ (khoảng 500 – 1000 km) khơng có front phát triển
trên miền biển nhiệt đới hay cận nhiệt đới ở mực bất kỳ và có hồn lưu xác định. Bão
yếu cịn được gọi là áp thấp nhiệt đới.”
Bão là vùng gió xốy rất mạnh đưa khơng khí biển nóng ẩm hội tụ vào vùng trung tâm
và bốc lên cao trong một cột xoáy rất lớn với đường kính khoảng 1000 – 2000 km tạo
hệ thống mây gần trịn cho lượng mưa rất lớn.
Gió mạnh nhất ở vùng gần trung tâm bão càng xa trung tâm tốc độ gió trong bão càng
giảm. Trong giai đoạn thuần thục bão có thể có mắt bão, đó là khu vực dịng giáng,
quang mây, lặng gió với nhiệt độ cao hơn khu vực ngồi mắt bão. Dịng giáng trong mắt
bão bù lại cho phần khí trong thành mắt bão cuốn theo dịng khí bốc lên cao rất mạnh ở
phía ngoài thành mắt bão.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 96/233
24
11.05.2020
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Tổ chức khí tượng phân loại và quy định xoáy thuận nhiệt đới:
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Để dễ theo dõi bão được đặt tên hay là đánh số cho từng năm. Ở Tây Thái Bình Dương
và Biển Đơng bão được gọi là Typhoon, ở miền biển Đại Tây Dương và Caraip –
Hurricane, ở châu Úc gọi là Vili Vili.
1/ Áp thấp nhiệt đới (Tropical depression): Xốy thuận nhiệt đới với hồn lưu mặt đất
giới hạn một hay một số đường đẳng áp khép kín và tốc độ gió lớn nhất ở vùng trung
tâm từ 10,8 – 17,1m/s.
2/ Bão nhiệt đới (Tropical storm). Bão với các đường đẳng áp khép kín và tốc độ gió lớn
nhất ở vùng gần trung tâm từ 17,2 đến 24,4m/s.
3/ Bão mạnh (Severe Tropical Storm): Bão với tốc độ gió lớn nhất vùng gần trung tâm từ
24,5 – 32,6m/s.
4/ Bão rất mạnh (Typhoon/Hurricane): Bão với tốc độ gió lớn nhất vùng gần trung tâm từ
32,7m/s trở lên.
Dịng khí trong bão được máy tính mơ
phỏng
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 97/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 98/233
Chương 3 Nhiễu động khí quyển
Những điều kiện hình thành bão
Sơ đồ mặt cắt thẳng đứng qua hệ thống mây và mắt bão tương ứng với
hướng di chuyển của bão từ đông sang tây (mũi tên) – Ci :mây ti trên cao
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 99/233
Bão thường hình thành trong các trường hợp có sự phối hợp của trường áp và trường gió
dưới thấp và trên cao trên vùng biển nhiệt đới.
Theo Palmen (1956) có 3 điều kiện cơ bản để bão hình thành:
1/. Khu vực đại dương có diện tích đủ lớn với nhiệt độ mặt biển cao (từ 26 – 27oC) và
tầng kết bão ổn định lớn đủ để nâng lớp khơng khí gần mặt đất lên cao và đưa khơng khí tương đối
ẩm và nóng hơn khí quyển xung quanh lên cao, ít nhất từ mực khoảng 1km (40.000 bộ). Nhiệt độ
lớn cũng bảo đảm bốc hơi mạnh cung cấp năng lượng ngưng kết cho hệ thống bão.
2/.
/ Thông
ô g số Coriolis
Co o s có g
giá
á trịị đủ lớn
ớ tạo
ạo xốy.
ốy Bão
ão thường
ườ g hình thành
à trong
o g đới
đớ giới
g ớ hạn
ạ bở
bởi vĩ độ
5 – 20º vĩ hai bên xích đạo.
3/. Dịng cơ bản có chênh lệch tốc độ gió mực 1,5 và 12km nhỏ (dưới 3m/s) bảo đảm sự tập trung
ban đầu của dòng ẩm vào khu vực bão.
4/. Ngồi những điều kiện trên thì mặt đất phải có nhiễu động ban đầu, thường đó là các
áp thấp trên dải hội tụ nhiệt đới và ở phần trên tầng đối lưu là khu áp cao có các dịng khí phân kỳ.
Trên Biển Đơng vào mùa bão các điều kiện nói trên đều thoả mãn, chỉ cần có sự phối hợp của các
điều kiện đó là bão có thể hình thành. Hình thế synơp thường thấy khi bão hình thành trên Biển
Đơng là áp thấp trên dải hội tụ nhiệt đới ở mực thấp và có tâm nằm ở rìa sống trên cao của áp cao
cận nhiệt Tây Thái Bình Dương.
20.01.2020 | Tien Thanh, Nguyen | ThuyLoi University| 100/233
25
