KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 5 pps

CHƯƠNG 5
TUẦN HỒN NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN
1. Chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiê n:
Nước tồn tại trong tự nhiên dưới 3 trạng thá i: rắn (băng, tuyết), lỏng (nước), khí
(hơi nước). Trong điều kiện phù hợp nhất định, các thể này có thể chuyển hố lẫn nhau
trong một hệ thống cân bằng động. Vịng tuần hồn nước trong tự nhiê n gồm 3 khâu
chính: bốc hơi, ngưng kết, giáng thuỷ (mưa). Nước từ đại dương, sơng ngịi, đất, thực
vật bốc hơi vào khơng khí. Hơi nước gặp lạnh ngưng kết thành mây rồi hình thà nh mưa
rơi xuống. Nước mưa rơi xuống bề mặt trái đất, rồi lạ i tiếp tục của vịng tuần hồn kế
tiếp.
Qua nghiên cứu người ta thấy rằng trong thiên nhiên có một chế độ xác định nào
đó của chu trình nước trong đó lượng mưa tổng cộng rơi trên trái đất bằng lượng nước
bốc hơi tổng cộng. Tính trung bình trong một nă m từ mặt các đại dương trên thế giới
có 448.000 km3 nước và từ đất liền có 63.000 km3 nước bốc hơi vào khí quyển. Cũng
trong một nă m có 412.000 k m3 nước mưa rơi trên bề mặt đại dương và 99.000 km3 rơi
trên đất liền. Như vậy, một nă m có 511.000 km3 nước bốc hơi thì cũng có đúng một
lượng nước tương đương rơi xuống mặt đất.
2. Các đại lượng đặc trưng cho độ ẩm khơng khí.
Độ ẩm khơng khí được xác định bằng lượng hơi nước chứa trong khơng khí, là
một trong những đặc trưng quan khố i nhất của thời tiết, khí hậu.
2.1. Sức trương hơi nước (e)
-

Sức trương hơi nước là áp suất của thành phần hơi nước trong khơng khí.

- Đơn vị tính bằng milimét (1 mm = 1,33mb) hoặc miliba (1mb = 0,75mm).
* Sức trương hơi nước bảo hòa (E)
Sức trương hơi nước bảo hoà là trị số giới hạn của sức trương mà hơi nước có thể có
ở nhiệt độ đã cho. Sức trương hơi nước bảo hịa được tính theo công thức sau:

48

7 ,6 t

E  6,1.10 242 t
trong đó:
6,1 là sức trương bảo hòa ở 00 C
7,6 và 242 là các hệ số thực nghiệ m
t là nhiệt độ khơng khí
2.2. Độ ẩm tuyệt đối (a): là lượng hơi nước chứa trong 1m3 khơng khí (g/m3 ).
Giữa độ ẩm tuyệt đối và sức trương hơi nước có mối liên hệ :
- Nếu e tính bằng mm thì độ ẩ m tuyệt đối sẽ bằng:
a

1,06e
( g / m3 )
(1   .t )

- Nếu e tính bằng mb thì độ ẩ m tuyệt đối sẽ bằng:
a

trong đó:

0,8.e
(g / m3 )
1   .t

α là hệ số giản nở của khối khơng khí ( α =0,0036)
t là nhiệt độ khơng khí

2.3. Độ ẩm tương đối (r):
Độ ẩm tương đối là tỷ số giữa sức trương hơi nước chứa trong khơng khí và sức
trương hơi nước bảo hồ ở nhiệt độ đã cho tính theo %.

r

e
.100
E

Độ ẩm tương đối cho biết khơng khí ẩm đang ở xa hay gầ n trạng thái bảo hoà.
Khi hơi nước trong khơng khí đạt tới mức bảo hồ e = E thì r = 100%.
2.4. Độ thiếu hụt bảo hịa của khơng khí d (độ hụt ẩm):
Độ thiếu hụt bảo hồ của khơng khí là độ chênh lệch giữa sức trương hơi nước
bảo hoà (E) ở nhiệt độ đã cho và sức trương hơi nước (e) chứa trong khơng khí.
d = E - e (mm; mb)
2.5. Độ ẩm riêng (S)
Độ ẩm riêng là lượng hơi nước tính bằng ga m, chứa trong 1g hay 1kg khơng khí
ẩm hoặc bằng tỷ số giữa khối lượng hơi nước trong 1m3 khơng khí và khối lượng tồn
thể của khơng khí ẩm, trong cùng một thể tích.

49


S

0,622.e
(g / g )
p  0,378.e

trong đó, p là áp suất khơng khí. Vì trị số e rất nhỏ so với p, cho nên S có thể bằng:
S

0,622.e
( g / g)
p

Nếu tính độ ẩm riêng bằng ga m chứa trong 1kg khơng khí thì
S

622 .e
( g / kg)
p

2.6. Điểm sương (τ0 C):
Điể m sương là nhiệt độ mà ở đó hơi nước chứa trong khơng khí đạt tới trạng
thái bảo hòa. Ở nhiệt độ của điể m sương e = E và nhiệt độ khơng khí t = τ
2.7. Độ giàu hơi ẩm (f):
Độ giàu hơi ẩm là tỷ số giữa khối lượng hơi nước và khối lượng khơng khí khơ
trong cùng một thể tích.
f 

0,622.e
( g / g)
p e

Những đặc trưng của độ ẩm khơng khí trên được ứng dụng rộng rãi trong khoa
học nông nghiệp và trong thực tiễn.
3. Diễ n biế n hàng ngày và hàng năm của độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệ t đối.
3.1. Diễn biến hàng ngày và hàng năm của độ ẩm tuyệt đối.

a. Diễn biến hàng ngày của độ ẩm tuyệt đối
Biế n thiên theo thời gian hàng ngày của độ ẩm tuyệt đối được quy định bởi hai
nhâ n tố:
- Độ bốc hơi từ mặt đất là m cho khơng khí có thêm hơi nước.
- Sự trao đổi thẳng đứng làm cho hơi nước chuyể n vận lê n các lớp trên cao.
Có hai kiểu diễn biến hà ng ngày của độ ẩm tuyệt đối:
* Kiểu thứ nhất là dạng diễn biến hàng ngày đơn. Dạng diễn biến này gần như song
song với diễn biế n của nhiệt độ. Có một cực đại vào lúc 14-15 giờ và một cực tiể u vào
lúc trước khi mặt trời mọc. Dạng diễn biến nà y thường xảy ra ở những vùng hơi nước
bốc hơi nhiều, đảm bảo hơi nước liên tục nhập vào khí quyể n.
* Kiểu thứ hai là dạng diễn biến kép có hai cực tiểu (vào lúc trước khi mặt trời mọc
và vào lúc 15-16 giờ), có hai cực đại (vào lúc 8-9 giờ và lúc 20-21 giờ). Dạng này
thường xả y ra trên lục địa vào thời kỳ mùa hè.

50


Nhìn chung, dao động (hàng ngày và hàng năm) của ẩ m độ khơng khí tuyệt đối
có liê n quan với biến thiên của nhiệt độ và phụ thuộc vào bản chất của bề mặt:
- Trên mặt biển và đại dương, ở các bờ biển và trong lục địa vào mùa đông độ ẩm
tuyệt đối dao động trùng với sự biến thiên nhiệt độ (dạng diễn biến đơn).
- Trên lục địa vào mùa hè, mỗi ngày ẩ m độ tuyệt đối có 2 cực đại (khoảng 8-9 giờ
và trước lúc mặt trời lặn) và hai cực tiể u ( trước mặt trời mọc và khoảng 14-15 giờ)
(dạng diễ n biến kép)
- Tại những vùng ơn đới nơi có độ bốc hơi ban ngà y lớn, đối lưu và loạn lưu ban
ngà y nhỏ nên cực đại vào buổi sáng kéo dài đến 10-11 giờ và cực tiểu ban ngày cao
hơn sáng sớm.
- Trong những vùng khí hậu khơ nóng như khí hậu ở Bắc Phi và Trung Á, đất khơ
và đối lưu, loạn lưu ban ngà y lớn nên cực đại buổ i sáng quan sát thấy vào lúc 6-7 giờ
sáng và cực tiểu ban ngày rất thấp.

b. Diễn biến hàng năm của độ ẩm tuyệt đối.
Dao động hàng năm của độ ẩ m tuyệt đối thường trùng với sự biến thiên của
nhiệt độ. Cực tiểu xảy ra vào tháng I, cực đại xảy ra vào tháng VII.
3.2. Diễn biến hàng ngày và hàng năm của độ ẩm tương đối.
Biế n thiên hàng ngày và hàng năm của độ ẩm tương đối hầu như ở bất cứ nơi
đâu cũng ngược với diễn biến của nhiệt độ.
- Trong dạng diễ n biế n hàng ngày cực đại xảy ra vào lúc trước khi mặt trời mọc và
cực tiểu vào lúc 14-15 giờ.
- Trong dạng diễn biến hàng năm cực đại xảy ra vào những tháng lạnh nhất và cực
tiểu xảy ra vào những tháng nóng nhất.
Tại những vùng khí hậu gió mùa do hiện tượng brizơ ven biển nên diễn biến
hàng nă m ngược với thông thường, nghĩa là cực đại xả y ra vào mùa hè còn cực tiểu
vào mùa đơng.
4. Ảnh hưởng của độ ẩ m khơng khí đối với sản xuất nơng nghiệ p:
- Độ ẩm khơng khí liên quan đến sự thoát hơi nước của cây. Sự thoát hơi nước của
cây phụ thuộc rất nhiều vào chế độ ẩ m của khơng khí. Khơng khí càng khơ cường độ
thốt hơi nước càng lớn. Độ ẩm khơng khí từ 90 - 95% giả m xuố ng 50% thì cường độ
thoát hơi nước từ cơ thể thực vật tăng lên 5 lần. Nếu sự thoát hơi nước quá lớn sẽ làm
mất cân đối giữa lượng nước cây nhu cầu và lượng nước cây mất đi là m giả m năng
suất cây trồng. Trong trường hợp sự cân bằng nước bị phá vỡ, cây mất đi nhiều nước
do độ ẩm khơng khí khơ sẽ xảy ra hiệ n tượng héo tàn. Hiệ n tượng này đặc biệt có ảnh
hưởng lớn trong những gia i đoạn sinh trưởng chủ yếu của cây trồng như thụ phấn, fơi
màu. Chẳng hạn đối với lúa trong giai đoạn phơi màu nếu gặp hạn sẽ giả m năng suất
đáng kể, có khi hồn tồn khơng cho thu hoạch.

51


- Độ ẩm khơng khí cao kéo dài thời gian sinh trưởng ảnh hưởng đến sản lượng thu
hoạch.

- Ảnh hưởng đến q trình thụ phấn, thụ tinh, hút khống và nước trong đất, làm
giảm sức sống của hạt phấn, gây khó khăn cho sự truyền phấn đặc biệt là những cây
thụ phấn nhờ gió.
- Nhìn chung sâu, bệnh ưa điều kiện ẩ m độ cao, song độ ẩm quá cao (trên 95%)
thường là m yếu hoạt động của chúng. Đặc biệt trong điều kiện kiện kết hợp với nhiệt
độ cao sâu bệnh phát triển khác nha u. Độ ẩ m cao, nhìn chung là m cho sâu bệnh phát
triển mạ nh gây tổn thất cho mùa mà ng (không những ngồi đồng mà cả trong phịng).
Độ ẩ m khơng khí liên quan đến tốc độ bốc hơi nước của cơ thể côn trùng, đến thân
nhiệt và hoạt động sinh sản của chúng. Độ ẩ m cao quá hoặc thấp quá có thể làm cơn
trùng tê liệt và chết.
Độ ẩm khơng khí cao, hàm lượng nước trong cây lớn, đặc biệt hạt ngũ cốc hút
ẩm mạnh, phơi lâu khô, dễ mọc mầ m. Khi độ ẩm cao, nhiệt độ cao là m chất béo, chất
đường bị phân giả i, khó bảo quản. Rau và hoa quả tươi được bảo quản tốt nhất trong
điều kiện độ ẩ m khơng khí từ 80-90%. Hạt giống sẽ mất sức nảy mầ m nghiêm khố i khi
độ ẩ m vượt quá 14%.
- Độ ẩm cao, chuồng trại ẩ m thấp là điều kiện gây ra nhiều bệnh.
5. Những biệ n pháp sử dụng và cải thiệ n chế độ ẩm của khơng khí.
Độ ẩm khơng khí là đại lượng có liên quan đến nhiề u yếu tố khí tượng như mưa,
gió, nhiệt độ đất, nhiệt độ khơng khí và sự bốc hơi. Như trên đã thấy độ ẩ m khơng khí
ảnh hưởng rất lớn đến q trình sản xuất nơng nghiệp. Để đả m bảo năng suất cây trồng
cao và ổn định, một trong những biệ n pháp cần lưu ý đó là chế độ ẩ m cho cây trồng,
đặc biệt trong thời kỳ khô hạn.
* Những biện pháp có thể sử dụng v à cải thiện độ ẩm khơng khí:
- Trồng rừng chắn gió nóng:
Những nơi thường xuất hiện gió nóng cần trồng những đai rừng phòng hộ để hạn
chế mức độ hại của gió, đồng thời cải thiện khí hậu đồng ruộng: giả m năng lượng bức
xạ của mặt trời, giả m nhiệt độ đất và khơng khí, giả m khả năng bốc hơi nước từ bề mặt
đất,....
- Trồng cây che bóng, dùng vật che phủ (rơm, rạ, cỏ mục). Trồng những loại cây có
sức cao là m cây che phủ: cỏ stylo, đậu rựa,...

- Xây dựng hồ chứa nước trong thời kỳ mùa mưa, x ây dựng hệ thống thuỷ lợi hoàn
chỉnh.
- Các biện pháp kỹ thuật như trồng xen, trồng gối, xác định thời vụ hợp lý đều có
ảnh hưởng rất lớn đến chế độ ẩ m trên đồng ruộng.
Để sử dụng hợp lý chế độ ẩm của đồng ruộng cần hiểu rõ tiề m năng của chế độ
ẩm trong từng vùng, từng vụ, sự biến động độ ẩm trong thời kỳ.
52


Xác định nhu cầu về chế độ ẩ m của từng loại cây trồng, trong từng giai đoạn
sống của cây. Trên cơ sở đó vạch ra những biệ n pháp thích hợp nhằm đả m bảo nhu cầu
ẩm cho cây để đạt năng suất cây trồng cao nhất.
6. Bốc hơi nước trong tự nhiê n.
Sự bốc hơi là quá trình của nước từ trạng thái lỏ ng hoặc rắn chuyển sang trạng
thái hơi.
6.1. Bản chất của quá trình bốc hơi nước.
Những phân tử của chất nước ở trạng thái chuyển động khơng ngừng, trong đó
chúng chuyển động với những vận tốc khác nhau, những hướng khác nhau. Những
phân tử ngay trên bề mặt chất nước có vận tốc lớn nhất, đã thắng được lực dính kết
phân tử và bay ra khỏi chất nước vào không gian xung quanh. Nhiệt độ càng cao vận
tốc chuyể n động của các phân tử nước càng lớn và càng nhiều phân tử nước bay ra
khỏi bề mặt bốc hơi. Kết quả là các phân tử nước đã chuyển sang trạng thái hơi.
- Các phân tử hơi chuyển động theo những hướng khác nha u và một phần số phân
tử đó lại rơi vào chất nước. Nếu lượng phân tử bay đi lớn hơn lượng phân tử quay trở
lại quá trình bốc hơi xảy ra; nếu lượng nước bay đi bằng lượng nước quay trở lạ i thì sự
bốc hơi ngừng lại; nếu lượng nước trong khơng gian ở trên bề mặt bốc hơi vì lý do nào
đó lại lớn hơn lượng nước cần thiết để bảo hồ (khơ ng gian đã bảo hồ hơi nước). Như
vậy lượng nước quay trở lạ i lớn hơn lượng nước bay hơi. Bắt đầu quá trình ngược lại
với bốc hơi_ quá trình ngưng kết hơi nước.
Nhiệt độ càng cao, khả năng bốc hơi nước càng mạnh. Để quá trình bốc hơi xảy

ra liên tục cần phả i cung cấp cho bề mặt bốc hơi một lượng nhiệt, nhiệt này gọi là nhiệt
bốc hơi (L). Nhiệt bốc hơi được tính bằng cơng thức:
L = 597 - 0,6t
với L là nhiệt bốc hơi tính bằng calo/g, t là nhiệt độ khơng khí.
Lượng nước bốc hơi được xác định bằng tốc độ hay cường độ bốc hơi, nghĩa là
lượng nước bốc hơi trong một đơn vị thời gian (giây) từ một cm3 bề mặt. Trong thực tế
tốc độ bốc hơi được xác định bằng độ dày của một lớp nước đã bốc hơi, tính bằng mm.
Lớp dày 1 mm bằng khối lượng 1kg nước bốc hơi từ bề mặt 1m2 .
* Các yếu tố ảnh hưởng:
Sự bốc hơi là một hiện tượng phức tạp, phụ thuộc vào nhiề u yếu tố:
- Nhiệt độ khơng k hí: Khi nhiệt độ khơng khí tăng thì hơi nước chứa trong khơng
khí càng xa trạng thái bảo hoà, độ thiếu hụt ẩm trở nên lớn hơn, vì vậy sự bốc hơi
mạnh lên.
- Độ ẩm k hơng khí: Độ ẩ m của khơng khí càng nhỏ, thì độ thiếu hụt bảo hồ càng
lớn, do đó tốc độ bốc hơi càng tăng.

53


- Gió : gió đưa hơi nước hình thành từ mặt nước, mặt đất ẩm và lớp phủ thực vật đi
nơi khác. Gió làm tăng cường sự trao đổi theo phương thẳng đứng của khơng khí và
hơi nước chứa trong khơng khí, do đó là m thuậ n lợi cho sự bốc hơi tiếp tục.
Như vậy, cường độ bốc hơi tỷ lệ thuận với vận tốc gió, tỷ lệ nghịch với áp suất
khí quyển nghĩa là áp suất khí quyển tăng thì sự bốc hơi giả m một cách tỷ lệ.
Trong tự nhiên nước có thể bốc hơi từ 3 bề mặt chính: từ bề mặt nước thống, từ
bề mặt đất, từ thực vật
* Bốc hơi từ bề mặt nước thoáng (theo Dalton)
Vận tốc bốc hơi từ bề mặt nước thống trong điều kiện tự nhiên được tính theo
cơng thức Đan-tơn (Dalton):

W A
trong đó:

E e
( g / cm 2 / gy )
p

W: tốc độ bốc hơi (g/cm2 /s)
E: sức trương hơi nước bảo hoà
e: sức trương hơi nước
p: áp suất khí quyển
A: hệ số phụ thuộc vào tốc độ gió

Nhiệt độ bề mặt bốc hơi càng tăng, sức trương hơi nước bảo hoà (E) càng tăng
dẫn đến độ thiếu hụt bảo hoà (d) tăng và tốc độ bốc hơi (W) tăng.
Độ ẩm càng nhỏ, độ thiếu hụt bảo hoà càng lớn nê n tốc độ bốc hơi càng lớn.
Tốc độ bốc hơi tỷ lệ thuậ n với vận tốc gió, tỷ lệ nghịch với áp suất khí quyể n.
* Bốc hơi từ bề mặt đất:
Sự bốc hơi trong thiê n nhiên phụ thuộc rất nhiều vào đặc điể m của bề mặt bốc
hơi. Sự bốc hơi từ bề mặt đất chịu ảnh hưởng nhiều của các tính chất vật lý đất, trạng
thái mặt đất, địa hình và những nhân tố khác như:
- Kích thước hạt đất: đất tơi, đất đóng cục, đất có mao quản rộng bốc hơi ít hơn đất
mịn, cứng và có mao quản hẹp.
- Màu sắc đất: đất nhạt màu bốc hơi ít hơn so với đất sẫm màu, vì ở đất màu sẫm
nhiệt độ cao hơn.
- Địa hình: bề mặt nhẵn bốc hơi ít hơn so với bề mặt ghồ ghề vì diện tích bốc hơi bề
mặt ít hơn. Địa hình lồi bốc hơi nhiều hơn địa hình lõm (vì tại nơi cao sự trao đổi loạn
lưu mạnh nên độ bốc hơi mạnh hơn so với những nơi thấp). Sườn đón gió bốc hơi
nhiề u hơn sườn đối diện.
- Tốc độ bốc hơi còn phụ thuộc v ào mức độ ẩm ướt của mặt đất. Đất càng khơ thì sự

bốc hơi diễn ra càng chậ m.
54


- Nồng độ và tính chất hố học của đất: nồng độ càng lớn, sức liên kết của các phần
tử trong dung dịch đất càng lớn, bốc hơi nước càng chậ m.
- Loại đất : các loại đất khác nhau thì tốc độ bốc hơi của nước cũng khác nhau. Đất
cát bốc hơi ít hơn so với đất sét.
- Độ sâu mạch nước ngầm: mạch nước ngầm càng gần mặt đất thì bốc hơi càng
mạnh.
- Lớp phủ thực vật: lớp phủ thực vật là m giả m bốc hơi ẩm trực tiếp từ mặt đất đi rất
nhiề u vì vào thời kỳ ban ngà y nhiệt độ đất tăng lê n ít, hơn nữa trong tán thực vật giàu
hơi nước do thực vật thoát ra, đồng thời dưới lớp phủ thực vật tốc độ gió giả m, sự trao
đổi loạn lưu yếu nê n bốc hơi nước giả m. Tuy nhiê n, thực vật lạ i là m bốc hơi một lượng
lớn hơi nước mà nó lấ y từ đất thơng qua q trình sinh lý.
* Sự bốc hơi nước của thực v ật:
Sự bốc hơi nước của thực vật khơng phải là một q trình vật lý thuầ n t mà
cịn có sự tha m gia của các q trình sinh lý: hoạt động của rễ và khí khổng, nên người
ta gọi là sự thoát hơi nước. Nhờ thoát hơi nước mà cây mới có thể vận chuyể n nước và
chất dinh dưỡng từ rễ lên các bộ phận của cây, thốt hơi nước giúp cho cây điều hồ
được thân nhiệt trong những ngà y hè nóng nực.
Sự thốt hơi nước của thực vật chịu ảnh hưởng của các nhân tố sau:
- Hoạt động khí khổng của các lồi cây:
Tuỳ theo đặc tính sinh lý của mỗi lồi cây khác nhau, khí khổng chịu ảnh hưởng
của các nhân tố khác nhiều hay ít mà ảnh hưởng đến q trình thoát hơi nước.
- Ánh sáng:
Năng lượng bức xạ của mặt trời được trồng hấp thụ phần lớn tha m gia vào q
trình bốc thốt hơi nước, trong đó trực xạ đóng va i trị quan khối nhất.
Ánh sáng cịn là nhân tố quan khối điều khiển đóng mở của khí khổng.
- Độ ẩm k hơng khí: độ ẩm khơng khí càng thấp, sự chênh lệch bảo hồ càng lớn, sự

thốt hơi nước càng tăng.
- Nhiệt độ k hơng khí: nhiệt độ khơng khí càng cao, sự thốt hơi nước càng mạnh.
- Gió: gió càng mạnh, sự trao đổi loạn lưu của khơng khí càng tăng, sự thốt hơi
nước của thực vật càng lớn.
- Tuổi và các cơ quan khác nhau của thực vật: cây non thoát hơi nước nhiều hơn
cây già, cây lá rộng thoát hơi nước nhiều hơn cây lá kim,...
Trên một cây sự thoát hơi nước ở các bộ phận của cây cũng khác nhau phụ
thuộc vào sự hoạt động của các mạch gỗ và các cơ quan dinh dưỡng.

55


Điề u cần chú ý bản thân thực vật có thể thoát ra rất nhiều hơi nước mà rễ đã hút
được từ trong đất. Cho nên đất có phủ thực vật sẽ bốc hơi nhiều hơn đất khơng có phủ
thực vật.
6.2. Vai trò của bốc hơi nước trong sản xuất nơng nghiệ p.
6.2.1. Vai trị của sự thốt hơi nước trong đời sống thực v ật:
- Thoát hơi nước là một động lực chủ yếu cho quá trình hút và vận chuyển nước
trong cây, là nguyê n nhâ n sinh ra dịng nước, nhờ đó muối khống có thể từ mơ i trường
ngồ i vào trong cơ thể thực vật thơng qua bộ rễ một cách dễ dàng.
- Thốt hơi nước giúp duy trì độ bảo hồ nước trong các tổ chức thực vật, duy trì
các hoạt động bình thường của nguyên sinh chất.
- Thoát hơi nước là m giả m nhiệt độ thân, lá (cứ mỗi 1g nước bốc hơi, năng lượng
trên mặt lá sẽ giả m 590 calo).
- Nhờ thốt hơi nước mà khí khổng mở, giúp cây hấp thu CO2 cho q trình quang
hợp.
6.2.2. Vai trị của bốc hơi nước trong đất:
Bốc hơi mặt đất là một thành phần của cân bằng nước trong đất, nếu lượng nước
bốc hơi lớn hơn lượng mưa gây nê n hiệ n tượng khô hạn và ngược lại.
Bốc hơi mặt đất làm giảm lượng nước trong đất, là m tăng độ thống khí cho đất.

Do đó có tác động tốt đến hoạt động của các sinh vật đất.
Cùng với quá trình bốc hơi là sự vận chuyển các muố i lê n mặt đất (nhất là vùng
đất ven biển) làm mất dinh dưỡng và nguy hiể m hơn đó là đất bị nhiễ m mặ n, có hại
cho sinh trưởng của phần lớn các loại thực vật.
Dựa vào lượng nước bốc hơi từ bề mặt đất người ta có thể xác định được chỉ số
khơ hạn và từ đó xác định được lượng nước cần phải cung cấp cho cây.
7. Sự ngưng kế t hơi nước.
Hiệ n tượng ngưng kết hơi nước là hiện tượng nước chuyể n từ dạng hơi sang các
dạng lỏng hay rắn tuỳ điều kiện. Nói cách khác, quá trình ngưng kết là quá trình ngược
với quá trình bốc hơi.
Quá trình biến chuyể n của nước từ thể hơi sang thể lỏng gọi là sự ngưng kết hơi
nước. Sự biến chuyển của hơi nước trực tiếp sang thể rắn bỏ qua gia i đoạn nước gọi là
quá trình thăng hoa.
7.1. Điều kiện ngưng k ết hơi nước trong k hí quyển
Hơi nước trong khí quyển chỉ chuyển sang thể nước hoặc thể rắn trong trường
hợp sức trương của nó đạt hoặc vượt quá sức trương hơi nước bảo hòa, nghĩa là e≥E.
Trong điều kiện trên nhiệt độ khơng khí phải hạ thấp tới điể m sương hay thấp hơn (t ≤
τ).

56


* Sự giảm nhiệt độ trong khơng khí x uống dưới điểm sương có thể thực hiện được
do:
- Mặt đất và các lớp khơng khí sát mặt đất lạ nh đi do phát xạ
- Sự tiếp xúc của khơng khí nóng với mặt đệ m lạnh.
- Sự xáo trộn của hai khối khơng khí đã bảo hịa hoặc gần bảo hịa hơi nước nhưng
có nhiệt độ khác nhau.
- Sự bốc hơi lên cao đoạn nhiệt và sự giãn nở không khí tương ứng kèm theo sự
giảm nhiệt độ.

Trong điều kiện khí quyển thực tế để ngưng kết hơi nước cần điều kiện nữa là
phải có hạt nhân ngưng kết.
Hạt nhân ngưng kết là những phần tử nhỏ ở thể rắn, lỏng hoặc thể hơi ln có
trong khí quyển (hạt đất, hạt cát, hạt bụi,...). Nếu khơng có hạt nhân ngưng kết thì sự
ngưng tụ rất khó xảy ra (chỉ xảy ra khi khơng khí q bảo hịa hơi nước).
Có 2 loại hạt nhân ngưng kết:
* Hạt nhân hút ẩm: là những hạt muối rất nhỏ nhập vào khí quyể n do kết quả bốc
hơi của nước biển. Ngồi ra cịn có những hạt dung dịc h axít, những sản phẩ m của sự
cháy,... Trên những hạt nhân hút ẩm những giọt nước mới sinh hình thành nhanh.
* Hạt nhân khơng hút ẩm nhưng có dính nước: là những hạt bụi đất đá lơ lửng
trong khơng khí và cả những hạt chất hữu cơ, bụi phấn hoa, vi sinh vật,...
Sự ngưng kết hơi nước trên những hạt nhân không hút ẩm khó hơn so với trên
hạt nhân hút ẩ m. Sự ngưng kết chỉ xảy ra khi kích thước của hạt nhân khơng hút ẩm
dính nước lớn hơn kích thước hạt nhâ n hút ẩm.
Trong khơng khí thường là khơng thuầ n khiết, có chứa những hạt khơng hút ẩm
dính nước và những hạt nhân hút ẩ m thì sự ngưng kết xảy ra khi độ ẩm tương đối là
110 - 120% và đơi khi cịn thấp hơn 100%. Nếu trong khí quyển khơng có hạt nhân
ngưng kết thì sự ngưng kết chỉ xảy ra khi độ ẩm khơng khí phả i rất lớn, sức trương hơi
nước phải lớn gấp 4 - 6 lần sức trương hơi nước bảo hòa, nghĩa là độ ẩ m tương đối phải
bằng 400 - 600%.
7.2. Các sản phẩm ngưng k ết hơi nước.
7.2.1. Sương
Sương được hình thành là do lớp khơng khí tiếp xúc với mặt đất lạnh hoặc với
các vật lạnh trên mặt đất là m cho nhiệt độ có thể giảm nhiệt độ xuống tới điể m sương.
Những lớp khơng khí này trở nên bảo hoà hơi nước. Nếu chúng lạ nh đi thê m nữa thì
lượng hơi ẩm dư thừa sẽ bắt đầu ngưng kết. Khi đó tuỳ theo những điều kiện lạnh mà
hình thành những sản phẩm ngưng kết sau đây: sương, sương muố i, váng
nước,...Sương thường hình thành vào buổi chiề u hoặc ban đêm, khi mặt đất và các vật
trên mặt đất lạnh đi tới hoặc dưới điể m sương.

57


+ Sương móc (sương đêm): là nhữ ng giọt nước nhỏ, chúng thường hoà trộn với nhau
phủ trên mặt đất hoặc cành cây ngọn cỏ. Sương thường hình thành vào buổi chiều hoặc
ban đêm, khi mặt đất và các vật trên mặt đất bị lạnh đi tới hoặc dưới điểm sương.
+ Sương mù:
Sương mù là tập hợp những sản phẩ m ngưng kết hay thăng hoa hơi nước trong
những lớp khơng khí tiếp giáp với mặt đất, là m giảm tầm nhìn ngang đến 1 k m hoặc
hơn nữa.
- Sương mù hợp bởi những hạt nước rất nhỏ, có thích thước từ 2 - 5 µ.
- Những hạt nước tạo thành mù thì vơ cùng nhỏ, bán kính của chúng nhỏ hơn 1µ.
Khi những hạt mù lớn lên, mù có thể trở thà nh sương mù. Khi những hạt sương mù bốc
hơi đi thì sương mù có thể trở thành mù.
Tùy theo tầm nhìn nga ng mà mù và sương mù được đánh giá theo các cấp sau:
- Mù nhẹ khi tầm nhìn xa là 2 - 10 km.
- Mù vừa khi tầ m nhìn xa là 1 - 3 km.
- Sương mù nhẹ khi tầm nhìn xa là 500 - 1000 m.
- Sương mù vừa khi tầm nhìn xa là 50 - 100 m.
- Sương mù dày khi tầm nhìn xa là 50 m.
+ Sương muối:
Sương muối là những hạt băng nhỏ,nhẹ, xốp đọng trên cành cây, ngọ n cỏ, bề
mặt đất hay các vật gần mặt đất, khi nhiệt độ hạ tới điể m 00 C.
7.2.2. Mây
Mây là tập hợp nhữ ng sản phẩ m ngưng kết hay thăng hoa của hơi nước trong
khơng khí tại những độ cao nào đó trong khí quyển tự do.
Dựa vào độ cao của mây người ta phân mâ y ra thành bốn tầng và 10 lớp chính
sau:
7.2.2.1. Mây tầng cao:
Mây tầng cao được hình thành ở độ cao lớn hơn 6 km. Các nguyên tố mây đều

là những tinh thể băng có kích thước rất nhỏ.
Loại mây này được chia là m 3 lớp mây chính:
* Mây ti (Cirrus-Ci):
Là những đám mây xốp biệt lập, có dạng tơ sợi, trắng, khơng có bóng, thường
óng ánh như tơ. Những mây này rất mảnh, đơi khi có hình kén. Thường lượng mâ y này
trên bầu trời rất ít, ít là m giả m bức xạ mặt trời, không cho mưa. Trước lúc mặt trời mọc
và sau lúc mặt trời lặn, mâ y ti đôi khi nhuộ m màu vàng tươi hay đỏ.
* Mây ti tích (Cirrocumulus-Cc)
58


Mây này hợp thành đám hay từng dải hoặc thành những khối hình kén nhỏ,
trắng. Đơi khi chúng có dạng hình cầu hoặc dạng hình sóng lă n tăn, khơng cho bóng
xuố ng mặt đất.
* Mây ti tầng (Cirrostratus-Cs):
Là những màn mây màu trắng mờ hoặc xa nh mờ, hơi có kiến trúc tơ sợi, lượng
mây khá nhiều thơng thường phủ kín bầu trời, khơng cho mưa.
7.2.2.2. Mây tầng trung bình
Tầng mây này nằ m ở độ cao từ 2 - 6 k m, được phân thành 2 lớp:
* Mây trung tích (Altocumulus-Ac):
Lớp mây có dạng sóng hợp bởi những dải hay cuộn, phần lớn có mà u trắng, đơi
khi có màu xanh mờ hay xá m mờ.
* Mây trung tầng (Altostratus-As):
Màn mây có dạng tơ sợi, phần lớn có màu xá m hoặc hơi xa nh, thông thường
màn mâ y dần dần che kín bầu trời. Đơi khi mặt dưới của mà n mây có thể thấy mờ mờ
dạng sóng.
7.2.2.3. Mây tầng thấp
Mây tầng thấp nằm ở độ cao từ mặt đất đến 2 km .
Gồ m 3 lớp chính:
* Mây tầng (Stratus-St):

Lớp mây đồng nhất màu xá m hay vàng giống như sương mù, nhiều khi mặt
dưới của mâ y có dạng tơi tả xơ xác. Mây tầng thường hợp thành màu xám che phủ
khắp bầu trời. Mây tầng thường cho mưa phùn.
* Mây tầng tích (Stratocumulus-Sc):
Lớp mây họp bởi phần tử khá lớn, có dạng những đợt sóng ha y gị đống, xen kẻ
những đá m mây dày đặc màu xám có những khoảng sáng.Thơng thường mây này
thường thấ y đồng thời với mây tích.
* Mây vũ tầng (Nimbostratus-Ns):
Lớp mây có màu xá m thẩ m đơi khi có màu và ng đục hay xanh đục, mặt dưới
của mây bao giờ cũng lồi lõ m vì những màn mưa.
Mây này thường cho mưa phùn hoặc mưa rào với cường độ nhỏ.
7.2.2.4. Mây tầng phát triển.
Loại mây này có chân mâ y nằm ở độ cao từ 500 - 1000 m nhưng đỉnh mây có
thể đạt tới độ cao 8 - 9 k m. Mây tầng phát triể n được phân thành 2 lớp mây chính:
* Mây tích (Cumulus-Cu):

59


Là những đám mây dày biệt lập, phát triển theo chiề u thẳng đứng, cả chân mây
và đỉnh mây màu trắng, cuộn trịn và có đường viền rõ rệt. Đỉnh mây hình vị m và lồi
lên, chân mâ y hầu như nằm ngang.
* Mây tích v ũ (Cumulonimbus-Cb):
Khối mây màu trắng lớn có chân mà u thẩm. Loại mây nà y thường là những khối
mây biệt lập, lượng mây thay đổi đột ngột. Sau khi xuất hiệ n, mâ y phát triển rất nha nh
chỉ trong thời gian ngắn có thể che kín bầu trời. Loại mây này thường cho mưa rào và
mưa dông.
8. Mưa
Các hạt nước hay tinh thể băng nhỏ li ti cấu tạo nên mây trong điều kiện nhất
định sẽ gia tăng kích thước, lớn lên và rơi xuống đất theo quy luật khối lượng. Quá

trình mưa xảy ra.
8.1. Các dạng mưa.
Mưa rơi xuống dưới dạng các giọt nước, đường kính của các giọt mưa dao động
trong khoảng 0,05-7 mm. Dựa vào đặc điể m rơi của mưa, người ta chia mưa thành các
loại:
* Mưa phùn:
Thường rơi từ mây tầng (St), mây tầng tích (Sc). Mưa phùn gồ m những giọt
mưa rất nhỏ, đường kính khơng q 0,5 mm.
* Mưa dầm:
Thường rơi từ các đá m mâ y vũ tầng (Ns), mây trung tầng (As) và đôi khi từ mây
tầng tích (Sc).
Đặc điể m của mưa dầ m là cường độ mưa ít thay đổi, thời gian mưa kéo dài, kích
thước giọt mưa trung bình. Mưa dầm thường gắ n theo sự tràn qua của front nóng.
* Mưa rào: thường rơi từ mây tích vũ (Cb) và vũ tầng (Ns).
Đặc điể m của mưa rào là cường độ mưa lớn (trên 1mm/phút) và thay đổi nhiều,
đường kính hạt mưa lớn, bắt đầu và kết thúc đột ngột, thời gia n mưa ngắn. Giọt mưa
to, rơi từ đám mâ y tích vũ (Cb), thường kèm theo giơng.
Mưa rào thường xuất hiên vào mùa hè, vào thời kỳ chuyển mùa có thể kè m theo
mưa đá.
8.2. Q trình hình thành mưa.
8.2.1. Điều k iện hình thành mưa
- Kích thước của giọt nước trong đám mây phải đủ lớn (>0,05 mm).
- Những đám mây không bền vững giao trạng thể.
8.2.2. Sự lớn lên của giọt nước trong đám mây.

60


Muốn đạt tới kích thước để rơi từ đám mây xuống, giọt nước trong đám mây
phải đủ lớn. Các nguyê n tố mâ y có thể lớn lê n được phải nhờ 2 quá trình: lớn lên do

ngưng kết và lớn lê n do tập hợp.
* Quá trình các nguyên tố mây lớn lên do ngưng kết.
Trong đám mây gồ m những hạt nhỏ có kích thước khác nhau. Sức trương hơi
nước bảo hòa trên các giọt nước nhỏ lớn hơn trên các giọt nước lớn. Vì vậy, với điều
kiện về độ ẩm như nhau, khơng khí có thể chưa bảo hòa trên mặt các giọt nhỏ nhưng đã
bảo hòa trên mặt các giọt lớn. Trong trường hợp đó sẽ phát sinh ra điều kiệ n bốc hơi từ
các giọt nhỏ và ngưng kết trên mặt các giọt lớn và là m cho các giọt lớn, lớn dần lên.
Nhưng sự lớn lên do ngưng kết chỉ xả y ra nhanh khi kích thước giọt nước nhỏ (r <
0,01 mm). Khi thíc h thước giọt nước lớn hơn 0,01 mm thì chúng lớn lên chậm dần. Để
đạt được kích thước của giọt mưa cần phải có thời gian dài. Vì vậy, sự lớn lên do
ngưng kết đóng va i trị cơ bản để hình thành giọt nước mới sinh như ng khơng thể dẫn
tới sự hình thà nh những giọt nước mưa đủ lớn.
Để thành những giọt mưa, những giọt nước mới sinh ra cần phả i trãi qua quá
trình tập hợp.
* Quá trình nguyên tố mây lớn lên do tập hợp.
Những giọt nước rất nhỏ có thể tập hợp với nhau do:
- Kết quả của chuyển động Brao- nơ (chuyể n động phân tử nhiệt học vô trật tự)
nhưng quá trình này xảy ra chậ m.
- Những chuyển động loạn lưu là m cho những giọt nước va chạ m vào nhau nhiều
hơn, làm cho quá trình lớn lê n của giọt nước nhanh hơn.
- Do khối lực các giọt nước ln có xu hướng rơi về phía mặt đất. Trong q trình
rơi, do kích thước của các giọt nước khác nhau nên tốc độ rơi của chúng khác nhau.
Giọt nước lớn có tốc độ rơi nhanh hơn đuổ i kịp giọt nước nhỏ và nhập lại thành những
giọt nước lớn. Sự tập hợp này gọi là tập hợp khối lực.
- Ngoài ra trong những điều kiện nhất định sự tập hợp có thể là sự hấp dẫn thủy
động lực hoặc do lực hút tĩnh điện của những giọt nước ma ng điện trái dấu.
8.2.3. Sự hình thành mưa.
Sự rơi của những giọt mưa từ đá m mây phụ thuộc vào mức độ bền vững giao
trạng thể của đám mây.
- Những đám mây băng tầng cao Ci, Cc, Cs thì đồng nhất về kiến trúc và hơn nữa

có một trữ lượng hơi nước nhỏ. Vì vậy chúng là những đám mây bền vững giao trạng
thể cho nên hầu như chúng khơng cho mưa.
- Những đá m mây tầng trung bình trong mùa đơng cũng có thể liệt vào loại mây
băng. Trong những đá m mâ y băng tầng giữa này có những điều kiện thuận lợi cho sự
hình thành giáng thuỷ.

61


- Các mây St, Sc thường là bền vững giao trạng thể. Vì độ phát triển theo chiều
thẳng đứng của chúng nhỏ nên các giọt nước kích thước lớn khơng hình thành được
trong đá m mây này.
- Những mây hỗn hợp Cb, Ns thuộc vào loại mây hỗn hợp, không bến vững giao
trạng thể nhất. Trong đá m mây hỗn hợp giáng thuỷ hình thành cả khi độ phát triển theo
chiề u thẳng đứng của mây tương đối không lớn.
- Mây tích (Cu) khơng cho mưa vì lượng nước trong mâ y ít, phát triển chậ m, được
hình thành vào ngày đẹp trời, khi hình thành nó khơng hề dịch chuyể n, sự xáo trộn loạn
lưu trong đám mây yế u.
* Lượng mưa (mm) được tính bằng chiề u cao của lớp nước mưa trên mặt phẳng
nằm ngang trong điều kiện nước không bốc hơi, không thấm đi và không chảy mất.
* Cường độ mưa (mm/phút) là lượng mưa trong một phút.
Quy định về diệ n mưa (khu vực mưa):
- Mưa vài nơi: số trạ m có mưa ≤ 1/3 tổng số trạ m đo mưa khu vực.
- Mưa rải rác: số trạm có mưa > 1/3 nhưng ≤ 1/2 tổng số trạm đo mưa khu vực.
- Mưa nhiều nơi: số trạm có mưa > 1/2 tổng số trạm đo mưa khu vực.
* Quy định về lượng mưa:
- Mưa không đáng kể: lượng mưa từ 0,0 - 0,5 mm.
- Mưa nhỏ: lượng mưa từ 0,5 - 10,0 mm.
- Mưa vừa: lượng mưa từ 10,0 - 50,0 mm.
- Mưa to: lượng mưa từ 50,0 - 100,0 mm.

- Mưa rất to: lượng mưa > 1000 mm.
8.3. Mưa và ảnh hưởng của nó đến sản xuất nông nghiệp.
Ảnh hưởng mưa đối với cây trồng thể hiện:
Mưa là nguồn nước chủ yếu cung cấp cho cây trồng. Trong suốt quá trình sinh
trưởng cây cần rất nhiề u nước, thành phần nước trong cây có thể thay đổi từ từ 50-98%
tùy từng loại cây.
Mưa lớn ảnh hưởng đến quá trình thụ phấn, thụ tinh, gây gãy, dập hoa, rách
lá,...kìm hãm sự phát triển của cây, kéo dài thời gia n sinh trưởng.
Đối với sản xuất nông nghiệp sự ảnh hưởng của mưa phụ thuộc vào lượng mưa
và tính chất, đặc điể m của mưa:
- Mưa phùn mặc dù lượng nước ít nhưng cũng đóng vai hết sức quan khối trong thời
kỳ ít mưa. Khi xuất hiện mưa phùn thời tiết thường âm u cho nên giả m được sự bốc hơi
nước và phần nào tính chất khô hạn của thời kỳ khô. Song thời tiết âm u cũng là điều
kiện thuậ n lợi để cho sâu, bệnh phát triển.

62


- Mưa dầm có thể gọi là mưa hữu hiệu. Bởi mưa rất thuận lợi cho trồng trọt. Hầu
như toàn bộ lượng nước mưa rơi xuống được đất hấp thụ và được cây sử dụng có hiệu
quả nhất.
- Mưa rào là loại mưa chủ yếu cung cấp nước cho cây. Mưa cung cấp cho cây trồng
một lượng đạ m đáng kể. Song do tính chất mưa, mưa rào đã gây hiện tượng xói mịn
mạnh, dễ gây úng lụt. Mưa lớn là m dập, rách lá, trôi phấn hoa. Mưa gây dí dẽ đất, hạn
chế hoạt động của vi sinh vật đất và rễ cây trong đất. Mưa kéo dài trong thời kỳ thu
hoạch cũng ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và phẩ m chất của sản phẩ m nông nghiệp.
Mưa nhỏ và phân bố đều cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp. Mưa quá
lớn, tập trung trong thời gian ngắ n: gây rửa trơi, xói mịn,... có hại cho sản xuất nông
nghiệp. Mưa quá nhỏ dễ gây hạ n hán.
*****

CHƯƠNG 6
ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN VÀ GIĨ
1. Áp suất khí quyển
1.1. Đơn v ị đo áp suất khí quyển
Độ lớn của áp suất khí quyển được đo bằng chiều cao của cột thuỷ ngân tính
theo milimet (mm) hoặc miliba (mb); 1mb=0,75mm;1 mb= 10-3 bar
* Khái niệm áp suất tiêu chuẩn:
Áp suất tiêu chuẩn là áp suất khí quyể n cân bằng với cột thuỷ ngân cao 760 mm
ở nhiệt độ 00 C, tại vĩ độ 450 ở mực nước biển. Khi đó áp suất khí quyể n sẽ bằng
760 mmHg = 1013,25mb.
1.2. Sự thay đổi của áp suất khí quyển theo độ cao.
Theo độ cao, áp suất khí quyển giảm dần vì càng lên cao thì khối lượng khí
quyển nằ m bên trên càng giảm, do đó áp suất cũng phả i giả m nhưng áp suất giảm
nha nh hơn trong các lớp bên dưới và chậ m hơn trong các lớp bên trên.
Sự biến thiên của áp suất khí quyển theo độ cao trong điều kiệ n khí quyển yên
tĩnh được thể hiện ở công thức sau:
dp    .g .dz

trong đó :

dp – trị số giả m áp suất khi tăng dz độ cao
dz – trị số biến thiên độ cao
63