Giáo trình bảo vệ môi trường - Phần 1 Bảo vệ khí quyển - Chương 5 docx

91 92

Chơng 5
những biến đổi khí hậu các thnh phố
có nguồn gốc nhân sinh
5.1. Mở đầu
Sự ô nhiễm khí quyển các thnh phố bởi những tạp chất
nguồn gốc nhân tạo (nhân sinh) đã đợc nhận thấy sớm hơn
nhiều so với những biến đổi của các đặc trng trạng thái khác
của khí quyển các thnh phố. Thật vậy, ngay từ thế kỉ I sau
công nguyên, nh triết học La Mã nổi tiếng Seneka đã viết: Tôi
đã cảm thấy sự thay đổi tinh thần ngay sau khi rời bỏ cái không
khí hôi hám của thnh Rim, khét mùi khói bếp ngột ngạt v mồ
hóng. Bắt đầu từ những thế kỉ trung cổ, Luân đôn đã trở nên
đáng buồn. V mặc dù các vị quân vơng đã đa ra một số chỉ
dụ (các năm 1273, 1306, 1533) cấm đốt than, nhng bầu không
khí Luân đôn vẫn tiếp tục ô nhiễm. Năm 1661, nh tự nhiên học
nổi tiếng ngời Anh đã viết: Trong khi tại tất cả những nơi
khác, không khí trong sạch, thì mn mây xám ngắt lơ lửng trên
bầu trời Luân đôn, Mặt Trời khó m le lói trên thnh phố:
Ngời lữ hnh tới đây sau nhiều dặm đờng khó m nhận ra
thnh phố ngoi những mùi v mùi.
Nếu nh ở kỉ nguyên trớc công nghiệp, chỉ một số ít thnh
phố lớn nhất bị ô nhiễm, thì bắt đầu từ thế kỉ trớc, những
thnh phố nh vậy trở nên ngy cng nhiều. Ngy nay, ở tất cả
những thnh phố với dân c vi trăm nghìn ngời, nhất l hơn
vi triệu ngời, do ảnh hởng của phát thải nhân sinh, đã hình
thnh một mn mây tạp chất
dới dạng cột khói bao trùm
thnh phố. Mn mây ny (độ cao từ vi trăm mét tới 12 km)
thờng dễ nhận ra trong khi bay trên máy bay hoặc nhìn từ

những nơi cao ở ngoại ô thnh phố (thí dụ nhìn từ sân thợng
Pulkovo ở Lêningrat). Chúng tôi nhấn mạnh một thực tế lý thú.
Ngời ta biết rằng từ trên tầu vũ trụ thì các đối tợng nh
đờng xá, sông suối, cánh đồng nhìn rõ hơn l từ các độ cao nhỏ
v trung bình (một nh du hnh vũ trụ Mỹ viết rằng từ vũ trụ
thậm chí đọc đợc số hiệu xe hơi đứng ở vùng nông thôn). Điều
ny l do trên các độ cao lớn không có ánh sáng tán xạ, còn ở
các độ cao nhỏ v trung bình thì ánh sáng ny đi tới mắt ngời
quan sát, lm giảm độ tơng phản rọi giữa đối tợng v nền. Vì
lý do ny m từ dới hầm mỏ hay giếng sâu ban ngy có thể
nhìn thấy những ngôi sao.
Nhng không một nh du hnh hay nh thiên văn no có
thể quan sát từ vũ trụ một đối tợng no đó (thậm chí đại lộ)
trong một thnh phố lớn tấ
t cả bị che khuất bởi đám mây tạp
chất trên trời, trong các tấm ảnh chụp từ các tầu vũ trụ đám
mây ny có dạng một vết mờ mờ.
Các chất ô nhiễm từ những nguồn khác nhau nhập vo bầu
không khí thnh phố kết hợp với sự biến đổi các tính chất của
bề mặt đất (độ gồ ghề, độ dẫn nhiệt, albeđô ) v những nguồn
nhiệt trực tiếp tỏa ra, có ảnh hởng ngợc mạnh mẽ tới chế độ
vi khí hậu v tiểu khí hậu của thnh phố v vùng ngoại ô của
nó. Dới tác động của những nhân tố ny, trong thnh phố đã
diễn ra những biến đổi nhất định trong các trờng nhiệt độ v
độ ẩm không khí, tốc độ gió, bức xạ, tầm nhìn xa, lợng mây,
điều kiện thnh tạo mây v sơng mù (đợc nhận thấy không
chỉ theo dữ kiện quan trắc bằng dụng cụ, m nhiều khi bằng
93 94
quan sát chủ quan). Ta sẽ phân tích các kết quả quan trắc v
giải thích những nhiễu động trong các trờng yếu tố khí tợng

so với vùng tự nhiên bao quanh (nơi không bị ô nhiễm bởi các
tạp chất nhân sinh).
5.2. Nhiệt độ không khí. Đảo nhiệt
Sự khác biệt của nhiệt độ không khí trong thnh phố với
nhiệt độ không khí ở các vùng ngoại ô có lẽ do một nh khoa học
ngời Anh Look Howard nhận thấy lần đầu tiên năm 1820. Ông
ny đã viết cuốn sách đầu tiên về khí hậu thnh phố. Theo số
liệu quan trắc các năm 18071816, ông đã xác định đợc rằng
hiệu số giữa nhiệt độ không khí trung bình tháng (
T
) ở Luân
đôn v các vùng ngoại ô dao động giữa 1,2
o
C (tháng 11; các
tháng 9 v 1 cũng có các giá trị gần nh vậy) v 0,27
o
C (tháng
5). Hiệu ny lớn hơn vo ban đêm (gần 2
o
C), còn ban ngy, theo
dữ liệu của Howard, trong thnh phố lạnh hơn so với ở ngoại ô
khoảng 0,2
o
C.
Với một thủ đô khác ở châu Âu Pari những dẫn liệu về
chế độ nhiệt chỉ đợc công bố vo năm 1868. Renaut đã viết:
trong bầu khí quyển mù khói v amiac ny, nhiệt độ không khí
chắc phải cao hơn so với các lng quê xung quanh Pari. Theo số
liệu của ông, giá trị trung bình
T

gần bằng 1
o
C. Renaut lần
đầu tiên đã nhận ra rằng các thnh phố l trơn biến trình
nhiệt độ, lm giảm biên độ dao động nhiệt độ, đặc biệt l những
nhiệt độ cao nhất. Hiệu ứng ny dễ nhận thấy nhất trong thời
gian giá lạnh buổi chiều của ngy thời tiết lặng gió quang mây,
nhất l khi có khói mù bao trùm thnh phố. Đây l một nhận
xét rất quan trọng, vì nó chỉ ra nhân tố chính hình thnh hiệu
nhiệt độ

T
độ khác biệt về mất nhiệt bức xạ bởi mặt đất
trong thnh phố v ở ngoại ô. Điều lý thú l chỉ dẫn của Renaut
cho thấy rằng ở vùng nông thôn số ngy với nhiệt độ dới không
độ lớn hơn 40 % so với các vùng ngoại ô Pari.
Trong hơn 100 năm qua (sau các công trình tiền bối của
Howard v Renaut), ngời ta đã khảo sát khá kĩ chế độ khí
tợng v khí hậu nhiều thnh phố trên tất cả các lục địa (trên
cơ sở phân tích số liệu quan trắc hng ngy tại các đi trạm,
tháp vô tuyến truyền hình v cột quan trắc; bằng cách tiến
hnh đo mặt rộng chuyên đề, quan trắc máy bay, vệ tinh ).
Chúng tôi sẽ dẫn ra một số kết quả quan trọng nhất.
Thực tế trong tất cả những thnh phố (lớn v nhỏ) quan sát
thấy xu thế tăng nhiệt độ không khí so với các vùng ngoại ô. ở
Pari, các nhiệt độ tối cao (ban ngy) trong thời kỳ 18911968 đã
tăng 0,011

o
C/năm, còn các nhiệt độ tối thấp (ban đêm) tăng

0,019

o
C/năm.
ở Nhật Bản, xu thế nhiệt độ trong thời kỳ 30 năm
(19361965) bằng 0,03
o
C/năm tại ba thnh phố lớn phát triển
nhanh v chỉ bằng 0,01
o
C/năm tại ba thnh phố nhỏ. Theo số
liệu quan trắc tại năm thnh phố của Mỹ thời kỳ 18951955, xu
thế nhiệt độ đều mang dấu dơng. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh
(v điều ny rất quan trọng để phát hiện nguyên nhân tăng
nhiệt độ) rằng sự tăng nhiệt độ rất khác nhau trong các mùa, cụ
thể l mùa hè xu thế lớn hơn đáng kể (23 lần) so với mùa đông.
Thật vậy, tại Klivland (bang Ohio) trong thời kỳ 18951941,
nhiệt độ đã tăng 0,028
o
C/năm vo mùa hè v chỉ 0,010
o
C/năm
vo mùa đông; tại Boston (bang Massachusets), thời kỳ
18951933, tăng 0,026
o
C/năm vo mùa đông v 0,016
o
C/năm
vo mùa hè; tại Washington v Baltimore (bang Virginia)
95 96

tuần tự tăng 0,024 v 0,017
o
C/năm vo mùa hè v tăng không
đáng kể vo mùa đông.
Những số liệu ny (cũng nh nhiều số liệu khác sẽ dẫn dới
đây) một cách hon ton thuyết phục đã bác bỏ quan điểm của
các nh nghiên cứu cho rằng phát thải nhiệt nhân sinh đóng vai
trò chính lm tăng nhiệt độ không khí trong thnh phố (thờng
các nh nghiên cứu ny không dẫn ra các đánh giá định lợng).
Mặc dù những phát thải ny trong mùa sởi ấm (mùa đông) lớn
hơn nhiều so với mùa hè, song xu thế nhiệt độ mùa đông nhỏ
hơn nhiều so với xu thế mùa hè.
Ta dừng lại phân tích chi tiết hơn về nhiệt độ không khí
thnh phố
pt
T v các vùng ngoại ô
on
T v hiệu số
on pt
TTT =

của các nhiệt độ tại hai thnh phố lớn nhất v đợc khảo sát
đầy đủ nhất của Liên Xô Matxcơva v Lêningrat.
Cả số liệu nhiều năm (khí hậu), lẫn số liệu quan trắc
chuyên đề (quan trắc mặt rộng), cho thấy rằng nhiệt độ không
khí trong thnh phố lớn có thể khác biệt nhiều so với nhiệt độ
không khí ở ngoại ô thnh phố. Hiệu
T
thờng xuyên nhất l
mang dấu dơng (thnh phố ấm hơn ngoại ô). Bên trong thnh

phố, nhiệt độ không khí (tại mực 2 m) tại cùng một thời điểm
cũng có thể biến đổi trong phạm vi khá rộng. Thông thờng,
những giá trị nhiệt độ cao nhất quan sát thấy ở phần trung tâm
thnh phố, còn trên hớng ra phía rìa, nhiệt độ giảm (các đờng
đẳng trị hiệu nhiệt độ thực tế song song với ranh giới ngoi của
thnh phố). Khi đổi hớng gió, phần trung tâm của khu vực ấm
(nhiều khi đợc gọi l đảo nhiệt) dịch chuyển về phần khuất
gió của thnh phố.
Theo số liệu quan trắc nhiều năm (18811960), các trị số
trung bình năm v trị số cực đại của nhiệt độ (
o
C) nh sau:
Nhiệt độ trung bình
Vùng của
thnh phố
Năm Cực tiểu Cực đại
Cực tiểu
tuyệt đối
Cực đại
tuyệt đối
Rìa phía bắc
3,6
3,8 0,4
8,0
47
37
Trung tâm 4,8 1,3 8,7
40
38
Rìa phía nam

3,6
3,8
0,1 7,7
45
37
Nh vậy, trung bình trong năm nhiệt độ không khí ở trung
tâm Matxcơva khoảng 1
o
C cao hơn các vùng rìa. Khác biệt về
các nhiệt độ cực tiểu đặc biệt lớn hiệu số đạt tới 7
o
C. Theo số
liệu quan trắc tại 14 trạm của Matxcơva v tỉnh Matxcơva các
năm 19461965, nhiệt độ năm trung bình của không khí ở
Loxinoostrovskaia v Tushino thấp hơn 1,0
o
C so với ở trung
tâm Matxcơva (khách sạn Banchuk, gần Đi khí tợng thủy
văn Matxcơva), ở Izmailovo thấp hơn 1,4
o
C v ở Nhemchinovka
v LêninoĐachnoie thấp hơn 1,5
o
C. Có thể nhận thấy rằng
hiệu các nhiệt độ không khí trung bình tháng giữa trung tâm
Matxcơva v các vùng ngoại ô trong tháng bảy đều lớn hơn
trong tháng giêng (0,40,5
o
C nếu so với Tushino v
LêninoĐachnoie).

Chúng tôi sẽ đa thêm dẫn liệu về số ngy với nhiệt độ
thấp hơn các giá trị đã nêu theo số liệu quan trắc tại các trạm
Đi khí tợng thủy văn Matxcơva (ĐKTTVM, trung tâm
Matxcơva) v Viện kinh tế nông nghiệp mang tên Timiriazev
(VKTNN, rìa phía bắc Matxcơva):
T
o
C . . . . . . . . . . <10 <5
<0 <5 <10 <15
ĐKTTVM . . . . .

98 146 182 220 273
VKTNN . . . . . . 34 108 151 190 230 288
97 98
Tổng của các nhiệt độ trung bình ngy tại các trạm ny l
nh sau:
T
o
C <10 <5
<0
T
o
C
>0 >5 >10 >15
ĐKTTVM
780 910
ĐKTTVM
2550 2260 2205 1645
HVKTNN
350 925 1035

HVKTNN
2470 2365 2055 1320
Các nhiệt độ trung bình tính theo từng thập niên trong thời
kỳ 18791975 ở Matxcơva (HVKTNN) liên tục tăng (ngoại trừ
các năm 19061915), trung bình 0,2
o
C/10 năm (sau 100 năm
tăng 2
o
C). Sự tăng nhiệt độ rõ nhất (0,5
o
C) đã diễn ra trong các
năm 19661975. Nhiệt độ trung bình (5,2
o
C) của thập niên ny
vợt trên chuẩn nhiều năm (4,0
o
C) l 1,2
o
C. Kỳ 5 năm
19711975 cũng tỏ ra ấm hơn cả: nhiệt độ trung bình của nó
bằng 5,7
o
C, còn năm 1975 l năm ấm nhất (nhiệt độ trung bình
6,7
o
C) trong ton thời kỳ quan trắc đã xét. Nhiệt độ tháng
giêng trung bình trong các năm 18791975 tại trạm HVKTNN
bằng 10,2
o

C, tháng bảy 18,1
o
C; ấm nhất l tháng giêng năm
1882 (3,2
o
C) v tháng bảy năm 1938 (23,3
o
C), còn lạnh nhất
tháng giêng năm 1883 (21,6
o
C) v tháng bảy năm 1904 (14,6
o
C). Cực tiểu tuyệt đối (42,2
o
C) quan trắc đợc vo ngy
17/1/1940, cực đại tuyệt đối (36,8
o
C) ngy 7/8/1920.
Những số liệu ny cũng nh những số liệu đã dẫn ở trên về
hiệu số
T
ở Matxcơva chứng tỏ rằng, trong sự hình thnh đảo
nhiệt, phát thải nhiệt nhân sinh không giữ vai trò quyết định
(nh điều ny đợc nêu ra trong nhiều sách chuyên khảo v bi
báo), vì vo mùa đông phát thải loại ny lớn hơn nhiều so với
mùa hè (trong khi đó thì tăng nhiệt độ v giá trị
T
vo mùa hè
lớn hơn so với mùa đông).
Vì nhiệt độ không khí ở thnh phố đơn điệu tăng lên, ngời

ta quan sát thấy sự dịch chuyển các ngy tiểu hn cuối xuân
(
x
t ) v đầu thu (
t
t ). Theo các dữ liệu quan trắc ở Matxcơva
(HVKTNN), đã nhận đợc phơng trình hồi quy nh sau cho độ
di thời kỳ không lạnh
xt
tt
(tính bng ngy):
)1927( 501,1144
xt
+= Ntt ,
trong đó
N năm cần xác định
xt
tt . Theo phơng trình ny,
thời kỳ không lạnh trong 50 năm đã tăng lên 75 ngy (từ 144
ngy trong năm 1927 đến 219 ngy trong năm 1977). Tuy
nhiên, vì các độ lệch bình phơng trung bình của các ngy
x
t v
t
t khá lớn (bằng 12 v 10 ngy), nên trong mỗi năm cụ thể có
thể có thiên lệch lớn so với giá trị xác định theo các phơng
trình hồi quy (v thực tế đã quan trắc thấy nh vậy).
Bảng 5.1. Các giá trị trung bình v cực trị của nhiệt độ không khí (
o
C)

trong mùa đông (tháng 122) v mùa hè (tháng 68) 19701974
Trung bình
ngy
Cực tiểu
trung bình
Cực đại
trung bình
Cực tiểu
tuyệt đối
Cực đại
tuyệt đối
Điểm
Đông Hè Đông Hè Đông Hè Đông Hè Đông Hè
Lêningrat
5,1
17,6
7,7
13,7
2,5
22,0
27,0
2,9 7,4 33,6
Voeikovo
6,6
16,4
9,5
11,8
3,9
22,2
30,1

0,4 6,4 32,7
Sosnovo
6,3
16,0
9,4
10,5
3,4
21,4
32,3 2,2
6,3 32,7
Belogorka
7,0
16,2
10,4
10,6
3,7
22,0
36,7 1,0
7,2 33,5
Volkhov
7,1
16,5
9,6
10,9
4,2
21,9
33,1
0,0 6,5 33,8
Quan trắc thời tiết hệ thống v di nhất ở Liên Xô đợc
thực hiện tại Lêningrat: từ năm 1749. Mặc dù trạm khí tợng

đã di chuyển một số lần, nhng trong tất cả các thời kỳ đều
nằm không xa trung tâm thnh phố. Hiện nay, trạm ny nằm
trên vùng Petrogratskaia, trên bờ sông Tiểu Nheva. Các trạm
ngoại vi l những điểm cách Lêningrat 80100 km (ngoại trừ
trạm Voeikovo, nằm cách trung tâm Lêningrat khoảng 20 km).
Theo dữ liệu trung bình nhiều năm (khí hậu), các nhiệt độ
trung bình, cực đại v cực tiểu ngy ở Lêningrat cao hơn so với
99 100
các vùng ngoại vi 12
o
C nếu xét về trung bình cả năm cũng
nh trong các mùa khác nhau.
Đối với Lêningrat, đã tiến hnh nghiên cứu tỉ mỉ nhất về
hiệu số
T
của các nhiệt độ không khí trong thnh phố v ở các
vùng ngoại vi. Ngoi những giá trị trung bình (bảng 5.1), đã
nghiên cứu biến trình ngy của hiệu
T
(bảng 5.2) v lần đầu
tiên xây dựng hm phân bố của hiệu ny (hình 5.1).
Theo số liệu bảng 5.2, các giá trị
T
lớn nhất đạt đợc vo
ban đêm v các giờ sáng sớm, còn nhỏ nhất ban ngy. Biên độ
ngy của
T
lớn (hơn 2
o
C) vo mùa hè v nhỏ hơn nhiều vo

mùa đông (0,51,0
o
C).
Bảng 5.2. Biến trình ngy của hiệu
T
(
o
C) trung bình theo
mùa đông v mùa hè trong các năm 19701974
Voeikovo Sosnovo Belogorka Volkhov
Tất cả
các điểm
Thời gian,
giờ
Đông Hè Đông Hè Đông Hè Đông Hè Đông Hè
00 1,3 1,6 1,2 2,7 2,0 2,5 2,0 2,2 1,5 2,2
03 1,2 1,9 1,1 3,0 2,0 3,1 1,9 2,7 1,5 2,7
06 1,4 1,6 0,9 2,4 1,9 2,8 2,1 2,0 1,5 2,2
09 1,4 0,8 1,2 0,7 1,9 1,2 2,2 0,6 1,6 0,8
12 1,2 0,7 1,0 0,7 1,5 0,5 1,7 0,1 1,3 0,5
15 1,1 0,5 0,8 0,8 1,0 0,3 1,4 0,1 1,0 0,4
18 1,3 0,9 1,1 0,7 1,5 0,2 1,6 0,3 1,4 0,5
21 1,5 1,5 1,2 1,3 2,0 0,8 2,0 1,0 1,6 1,1
Ghi chú: Trong hai cột cuối cùng dẫn các giá trị T giữa nhiệt độ không khí ở
Lêningrat v nhiệt độ lấy trung bình theo tất cả các điểm ngoại vi.
Những số liệu ny khẳng định kết luận đã nêu ra ở trên về
vai trò thứ yếu (chứ không phải quyết định) của phát thải nhiệt
trực tiếp trong sự hình thnh hiệu số
T
: bởi vì công nghiệp v

nhất l giao thông vận tải, phát thải nhiệt vo ban ngy nhiều
hơn đáng kể so với ban đêm, v tỉ phần đóng góp của các dạng
phát thải ny có tính chất quyết định, nên lẽ ra hiệu
T
ban
ngy phải lớn hơn nhiều so với ban đêm (thực tế thì ngợc lại).

Hình 5.1. Mật độ phân bố (a) v hm phân bố (b) của hiệu nhiệt độ không khí
T ở Lêningrat v các vùng ngoại vi thời kỳ 19701974
Trên hình 5.1 biểu diễn mật độ v hm phân bố hiệu
T

(các tập mẫu gồm 17
366 hiệu
T
mùa đông v 14 720 mùa
hè), cho thấy rằng
T
ở thnh phố lớn biến thiên trong phạm vi
rất rộng: các trị số cực hạn của
T
trải ra trên khoảng giữa 16
v 9
o
C vo mùa đông v giữa 11 v 11
o
C vo mùa hè. Mật độ
phân bố (
P
) của

T
đạt cực đại (giá trị mốt) bằng 34 % tại 1
o
C
vo mùa đông v 26 % vo mùa hè, tuần tự trên dải 0ữ1 v 1ữ2
o
C. Về các phía
T
lớn hơn v bé hơn kể từ các dải ny, mật độ
101 102
P
đơn điệu giảm giảm nhanh hơn với 0<T v chậm hơn với
0>T . Phân tích các số liệu trong các thời hạn khác nhau đã
cho thấy rằng, mật độ
P
ban đêm (03 giờ) đạt cực đại trên dải
2ữ3
o
C, chiều v tối (18, 21 v 00 giờ) v sáng sớm (06 giờ)
trên dải 1ữ2
o
C, còn ban ngy (09, 12 v 15 giờ) dải ny dịch
chuyển tới 0ữ1
o
C, tức mật độ phân bố cũng chỉ ra rằng ban đêm
T
lớn hơn ban ngy.
Hm phân bố
)( XTF của hiệu
T

, đợc biểu diễn trên
hình 5.1, cho thấy rằng không phải trong mọi trờng hợp thnh
phố đều ấm hơn các vùng ngoại vi của mình. Theo số liệu quan
trắc thời kỳ 19701974, Lêningrat ấm hơn các vùng ngoại vi với
83 % vo mùa đông v với 80 % vo mùa hè. Ta để ý rằng xác
suất của tình huống thnh phố lạnh hơn các vùng ngoại vi
không hẳn đã nhỏ (gần 20 %) đến mức không tính tới khi giải
thích các nguyên nhân biến đổi khí hậu thnh phố. Thnh phố
ấm hơn các vùng ngoại vi thờng xảy ra ban đêm hơn l ban
ngy. Thật vậy, các giá trị
0T
o
C vo mùa hè lúc 00 v 03 giờ
gặp 93 % trờng hợp, còn lúc 12, 15 v 18 giờ chỉ 6468 %. Sự
hiện diện các hiệu
T
âm ở số lớn các trờng hợp (trung bình
gần 20 %) chỉ ra đặc biệt rõ rằng trong sự hình thnh đảo nhiệt
vai trò quyết định thuộc về các nhân tố khí tợng.
Hiệu nhiệt độ không khí ở Lêningrat v ở sân bay Pulkovo
có giá trị lớn nhất trong thời tiết quang mây lặng gió vo các giờ
ban đêm (bảng 5.3), khi đó hiệu ny đạt 23
o
C. Khi tăng lợng
mây v vận tốc gió,
T
thờng giảm. Mùa hè vo các giờ ban
ngy
T
trong mọi kiểu thời tiết đều không vợt quá vi phần

mời độ bách phân.
Phụ thuộc của hiệu nhiệt độ không khí ở Lêningrat v ở
Sosnovo mùa hè vo lợng mây đợc đặc trng bằng những số
liệu sau đây:
Lợng mây tầng dới (cấp)
0 2 3 8 9 10
Ban đêm 2,8 2,0 1,4
Ban ngy 0,8 0,6 1,2
Cả ngy 2,0 1,1 1,3
Số trờng hợp trong ngy 1492 399 381
Những khác biệt trong nhiệt độ không khí quan trắc đợc
không những giữa thnh phố v các vùng ngoại vi của nó, m
còn giữa các điểm nằm bên trong thnh phố. ở Lêningrat, trong
vòng 1520 năm gần đây đã nhiều lần tiến hnh quan trắc mặt
rộng vi mô gồm đo nhiệt độ v độ ẩm không khí, tốc độ gió, bức
xạ v các yếu tố khí tợng khác tại nhiều địa điểm trong thnh
phố (từ 1015 đến 3040).
Bảng 5.3. Các giá trị trung bình của hiệu nhiệt độ không khí (
o
C) ở Lêningrat
v ở sân bay Pulkovo trong các kiểu thời tiết khác nhau
Thời hạn, giờ Thời hạn, giờ
Kiểu
thời tiết
3 6 12 15 3 6 12 15
QM LG
2,1 2,7 2,1 1,7 2,9 2,3 0,2 0,5
QM GN
1,6 1,3 0,9 0,4 3,0 1,5 0,0 0,0
QM GM 0,7 0,1

2,4 1,0
1,3
TĐ LG
2,2 0,3 1,3 1,0 2,3 2,0 0,2 0,6
TĐ GN
1,0
0,2
0,7 0,2 2,1 2,0 0,1 0,3
TĐ GM
0,7

0,3 1,1
MM LG
0,8 0,9 0,6 0,6 1,1 0,9 0,1 0,0
MM GN
0,4 0,5 0,4 0,2 1,2 1,1
0,3
0,0
MM GM
0,1
0,1
0,4 0,6 0,9
0,6 0,1
Ghi chú: ở đây LG lặng gió (tốc độ gió dới 1 m/s), GN gió nhẹ (2 5 m/s),
GM
gió mạnh (hơn 5 m/s), QM quang mây, TĐ mây thay đổi, MM mù trời.
103 104

Hình 5.2. Biến trình ngy của hiệu nhiệt độ không khí ở Matxcơva v
Obnhinsk, mực 15 m: ngy 911/8 (1), 2325/8 (2), 68/9 (3) năm 1972

Mùa hè, trong thời tiết lặng gió quang mây, buổi sáng v
ban tra, phần trung tâm thnh phố ấm hơn vùng ven bờ vịnh
Phần Lan (ở vùng Lixi Nos v Lomonosov) tới 23
o
C v ấm
hơn phần còn lại của thnh phố v lân cận tới 1,01,5
o
C. Độ ẩm
tơng đối ở trung tâm thnh phố trong cả ngy thấp hơn các
vùng ngoại vi l 1520 %. Trong thời tiết mây mù
T
nhỏ hơn
nhiều. Độ tơng phản nhiệt độ lớn nhất giữa phần trung tâm
thnh phố v các vùng khác quan trắc thấy vo các giờ ban đêm
v sáng sớm mùa đông, khi đó
T
đạt 812
o
C.
Ngời ta đã thử so sánh các giá trị
T
trong các ngy khác
nhau của tuần lễ. Thấy rằng mùa đông vo ngy chủ nhật
T

tại NewHavene v Baltimore (Mỹ) khoảng hai lần nhỏ hơn so
với các ngy khác trong tuần. Nhng vo mùa hè, vo ngy chủ
nhật,
T
thậm chí lớn hơn các ngy thờng. Theo phơng

thẳng đứng, nhiễu động của trờng nhiệt độ do thnh phố gây
nên lan tới độ cao từ vi trăm mét tới 1 2 km.
Biến trình ngy của hiệu nhiệt độ không khí ở Matxcơva v
ở Obnhinsk v phân bố các giá trị trung bình của
T
theo số
liệu ba loạt quan trắc đồng bộ hai ngy đêm đợc biểu diễn trên
hình 5.2 v 5.3. Những trị số lớn nhất của
T
đạt đợc vo ban
đêm, nhỏ nhất ban ngy (hình 5.2). ở gần mặt đất (tại mực 15
m) nhiệt độ ở Matxcơva cao hơn ở Obnhinsk tới 23,5
o
C. Với độ
cao các trị số
T
giảm, nhng sau khi đạt cực tiểu ở độ cao 100
200 m thì lại bắt đầu tăng chậm đến 1 1,5
o
C tại độ cao 200
250 m (hình 5.3).

Hình 5.3. Các trắc diện thẳng đứng của hiệu nhiệt độ không khí
ở Matxcơva v Obnhinsk lấy trung bình trong hai ngy
Các kí hiệu qui ớc xem trên hình 5.2
Theo số liệu quan trắc ở Lêningrat (tháp vô tuyến truyền
hình) v Voeikovo (thám không vô tuyến), hiệu nhiệt độ không
khí mang dấu dơng cho tới độ cao khoảng 200 m v dấu âm ở
cao hơn mực ny, ngoi ra,
T khi phân tầng ổn định lớn hơn

nhiều so với khi bất ổn định. Các trị số
T
(
o
C) trung bình tại
các độ cao nh sau:
Độ cao, m . . . . . . .
2 25 132 164 232 269
T khi
a

> . . . .
0,7 0,3 0,2 0,0 0,8 1,3

P
Q
khi
a

< . . . .
2,9 2,7 1,4 1,0 0,9 1,4
giờ
105 106
5.3. Nghịch nhiệt
Phân tầng nghịch nhiệt (nhiệt độ trong một lớp no đó tăng
theo độ cao) lm suy yếu đặc biệt mạnh sự trao đổi rối v do đó,
sự vận chuyển các chất ô nhiễm từ mặt đất v từ lớp sát mặt
đất lên các lớp cao hơn của khí quyển. Vì lý do đó, khi tạo thnh
sự nghịch nhiệt, tạp chất gia nhập từ các nguồn mặt đất sẽ bị
giữ lại ở gần mặt đất v tạo nên những mức ô nhiễm cao. Vì

vậy, trong những thập niên gần, đây ngời ta rất chú ý nghiên
cứu về sự phân bố nghịch nhiệt độ nh l một trong những yếu
tố khí tợng tiềm năng gây ô nhiễm quan trọng nhất. Ngời ta
chỉ có thể nghiên cứu tỉ mỉ về cấu trúc lớp khí quyển phía dới
độ dy 300500 m từ khi tổ chức quan trắc trên các cột quan
trắc khí tợng cao ở Obnhinsk (tỉnh Kaluga, độ cao 301 m), ở
Ostankino (Matxcơva, độ cao 503 m), ở Lêningrat, Kiev v các
tháp truyền hình khác. Có thể nhận thấy rằng, trớc khi tổ
chức những quan trắc ny, đã có một ý kiến cho rằng nghịch
nhiệt l hiện tợng khá hiếm.
Tất cả các nghịch nhiệt đợc phân loại thnh nghịch nhiệt
sát đất (biên dới trùng với mặt đất) v nghịch nhiệt nâng cao
(biên dới nằm tại một độ cao no đó).
Theo số liệu quan trắc ở Obnhinsk, đây đợc xem nh trạm
đại diện, nằm ở một địa điểm mở với mức ô nhiễm không khí
không đáng kể, phân bố nghịch (dị thờng) của nhiệt độ theo độ
cao đợc quan trắc thấy trong hơn nửa số trờng hợp (trung
bình 53 % một năm) v phân khá đều theo các mùa trong năm:
mùa đông 57 % trờng hợp, mùa xuân 53 % trờng hợp,
mùa hè 47 % trờng hợp v mùa thu 56
% trờng hợp. ở
vùng nông thôn, thống trị dạng nghịch nhiệt sát mặt đất (độ lặp
lại của chúng bằng 38 %), mất nhiệt bức xạ từ mặt đất đóng vai
trò quyết định sự hình thnh dạng nghịch nhiệt ny. Vì vậy,
chúng chủ yếu đợc tạo thnh vo ban đêm trong thời tiết ít
mây v gió nhẹ (không quá 5 m/s). Dạng nghịch nhiệt nâng cao
hình thnh ở vùng nông thôn hiếm ơn, chủ yếu trong thời tiết
mây mù v tốc độ gió vừa phải (210 m/s).
Độ dy các lớp với phân tầng nghịch biến đổi trong phạm vi
rộng từ 3050 đến 500 m v hơn; chênh nhiệt độ tại các biên

trên v dới từ vi phần mời độ đến 10
o
C v hơn.
Trong thnh phố lớn (Matxcơva), độ lặp lại chung của cả
hai dạng phân bố nghịch cũng cao (trung bình 57 % một năm)
nh ở vùng nông thôn (Obnhinsk). Tuy nhiên, tơng quan giữa
các dạng phân bố nghịch ở Matxcơva v ở Obnhinsk đối lập
nhau: nếu nh ở Obnhinsk tỉ phần dạng nghịch nhiệt sát đất l
38 % trong tổng số quan trắc, dạng phân bố nghịch nâng cao
15 %, thì ở Matxcơva, dạng nghịch nhiệt sát đất quan sát đợc
13 %, dạng nâng cao 44 % tổng số quan trắc.
Phơng trình cân bằng năng lợng mực mặt đất sau đây
cho phép giải thích những đặc điểm trong phân bố thẳng đứng
của nhiệt độ trong thnh phố v đồng thời phát hiện những
nhân tố chịu trách nhiệm hình thnh đảo nhiệt:
aMPT
QQLQQR +++=
, (5.1)
trong đó
+= *)1( )( BriIR cân bằng bức xạ (ở đây + iI
thông lợng bức xạ tổng cộng,

r
albeđô, *B phát xạ hiệu
dụng của mặt đất,

T
Q thông lợng hiển nhiệt rối,
P
LQ thông

lợng ẩn nhiệt, tức nhiệt lợng mất do bốc hơi nớc từ mặt đất,

P
Q thông lợng hơi nớc rối, L nhiệt lợng hóa hơi riêng,

M
Q thông lợng nhiệt phân tử đi vo nền đất,
a
Q thông
lợng nhiệt nhân sinh gây nên bởi các nguồn khác nhau, bao
gồm các quá trình trao đổi chất của ngời v động vật.
Trong phơng trình cân bằng (5.1), mỗi thông lợng trong
thnh phố khác nhiều so với mỗi thông lợng tơng ứng ở vùng
107 108
nông thôn.
Đó trớc hết l do sự ô nhiễm không khí thnh phố bởi các
tạp chất nhân sinh có ảnh hởng tới các dòng bức xạ Mặt Trời
)( iI + v bức xạ hồng ngoại *)(B , v sự biến đổi các tính chất bề
mặt đất. Trong thnh phố, tham số gồ ghề lớn hơn đáng kể: tùy
thuộc vo độ cao các tòa nh v mật độ các công trình, nó biến
thiên từ 0,5 0,7 m tới 3 5 m, trong khi ở vùng nông thôn l
13
1010

m. Albeđô )(r của các thnh phố nhỏ hơn so với vùng
nông thôn 4 6 %, ví dụ ở SaintLouise, Mỹ, albeđo gần 11 %,
còn các vùng ngoại vi 16 %. Mùa đông v đầu mùa xuân ở các vĩ
độ trung bình v cao, sự ô nhiễm v thu gom tuyết trong các
thnh phố có ảnh hởng đặc biệt mạnh lm giảm
r

. Các dòng
ẩn nhiệt rối (
P
LQ ) v dòng đi vo nền đất (
M
Q ) rất khác nhau
giữa thnh phố v vùng ngoại vi. Theo số liệu quan trắc ở
Columbia (Mỹ) vo một trong những ngy không mây mùa hạ,
với tốc độ gió dới 3 m/s, các dòng
P
LQ trong thnh phố v ở
ngoại vi tuần tự bằng 0,1 v 2,04 W/m
2
,
M
Q : 4,53 v 1,67 W/m
2
;
vo đêm không mây trong thnh phố
P
LQ v
M
Q l 0,07 v
1,40 W/m
2
, ở ngoại vi: 0,07 v 0,91 W/m
2
. Các dòng mang
dấu dơng nếu chúng hớng lên từ mặt phân cách giữa khí
quyển v đất. Nhận thấy rằng albeđô mặt đất trong khi tiến

hnh thí nghiệm ny bằng 25 % ở các vùng ngoại vi v chỉ bằng
5 % trong thnh phố.
Dòng nhiệt lợng nhân sinh (
a
Q ) trong đại đa số các thnh
phố của hnh tinh không vợt quá 10 % lợng bức xạ tới từ Mặt
Trời, dòng nhiệt mất do bốc hơi v dòng nhiệt đi vo đất.
Ta sẽ lợi dụng biểu thức quen thuộc cho thông lợng hiển
nhiệt rối
)(
T azp
kcQ

= ,
trong đó
= zT /

gradient nhiệt độ theo phơng thẳng
đứng,
1
a

o
C/100 m gradient đoạn nhiệt khô,
z
k hệ số rối,


mật độ không khí,
p

c nhiệt dung riêng của không khí.
Dựa trên phơng trình (5.1), ta sẽ nhận đợc biểu thức cho
gradient nhiệt độ thẳng đứng ở lân cận mặt đất
zpzpp
a
kc
Q
kc
R
z
q
c
L

M




+


+= , (5.2)
ở đây
q tỉ phần khối lợng hơi nớc.
Ban đêm, khi
0* <= BR , ở các vùng ngoại vi sẽ tạo ra
những điều kiện để hình thnh nghịch nhiệt sát mặt đất (
0<

)
có nguồn gốc bức xạ (lợng mất nhiệt bức xạ bởi mặt đất giữ vai
trò chủ yếu). Cùng thời gian đó, trong thnh phố, do ảnh hởng
của dòng phát xạ ngợc lại của khí quyển tăng lên, bởi vì có
nhiều tạp chất v hơi nớc đợc tạo thnh khi đốt các dạng
nhiên liệu, bức xạ hiệu dụng sẽ nhỏ hơn nhiều so với ở các vùng
ngoại vi. Vì ban đêm dòng hớng từ trong nền đất lên bề mặt
đất, m về trị tuyệt đối thì dòng ny trong thnh phố lớn hơn so
với vùng ngoại vi, từ quan hệ (5.2) suy ra rằng: ban đêm, ở lân
cận mặt đất trong thnh phố, xác suất giá trị

mang dấu
dơng sẽ lớn hơn (
0>

). Điều ny có nghĩa l, nhiệt độ ở lớp sát
đất giảm theo độ cao, v nghịch nhiệt đợc nâng lên tới một độ
cao no đó phía trên mặt đất (hình 5.4). Những lập luận định
tính ny cũng nh những đánh giá định lợng dẫn tới kết luận
về vai trò quyết định của các nhân tố địa vật lý trong sự hình
thnh đảo nhiệt. Ban đêm, v vo mùa đông với trị số
R âm
trong vòng phần lớn thời gian trong ngy, phát xạ hiệu dụng
*)(B của mặt đất giữ vai trò chính. Phân bố nghịch nhiệt độ ở
các vùng ngoại vi thnh phố cng mạnh, tức giá trị tuyệt đối
vi ngoại

cng lớn, thì
T
cng lớn. Với những thnh phố dân c

109 110
hơn 2 triệu ngời đã thiết lập đợc liên hệ tơng quan
vi ngoại

2,16,2 =T
, (5.3)
trong đó hệ số tơng quan giữa
T
v

bằng 0,87 (ở đây
T

tính bằng
o
C,
vi ngoại

tính bằng
o
C/ 100 m).
Ban ngy, vai trò chính l do sự giảm albeđô ở thnh phố,
kéo theo lm tăng lợng bức xạ hấp thụ từ Mặt Trời, ngoi ra
còn l sự giảm mất nhiệt cho bốc hơi.
Vậy nói chung các thông lợng trong phơng trình cân
bằng (5.1), v cùng với nó l giá trị
T
biến đổi trong phạm vi
rất rộng.

Hình 5.4. Sơ đồ giải thích sự hình thnh hiệu
T

1 trắc diện thẳng đứng của nhiệt độ ở vùng ngoại vi, 2 trong thnh phố
Tốc độ gió có ảnh hởng lớn tới các thông lợng nhiệt rối.
Khi gió mạnh lên, nghịch nhiệt bị phá hủy không chỉ ở thnh
phố m cả ở các vùng ngoại vi. Đồng thời với phá hủy nghịch
nhiệt thì hiệu
T
sẽ triệt tiêu.
Ngời ta đã nhận đợc những giá trị ngỡng của tốc độ gió
cho một số thnh phố, khi gió vợt quá ngỡng thì
T
thực tế
bằng không:

Luân
đôn
Monrea
l
Breme
n
Hamilto
n
Redding
Dân số, nghìn
ngời
8500 2000 400 300 120
ngỡng
u

, m/s
12 11 8 6 84 7
Đã nhận đợc những mối liên hệ tơng quan trực tiếp giữa
T
v dân số (
N
) của thnh phố:
đối với Bắc Mỹ (18 thnh phố):
79,6lg 06,3
max
= NT ;
đối với châu Âu (11 thnh phố):
06,4lg 01,2
max
= NT .
5.4. Bức xạ
Nh đã nhiều lần nêu rõ, các chất lm ô nhiễm khí quyển
thnh phố có ảnh hởng mạnh tới các dòng v nhập lợng bức
xạ sóng ngắn (của Mặt Trời) v sóng di (của mặt đất), v kết
cục tới cân bằng bức xạ của mặt đất v lớp khí quyển ô nhiễm.
Theo số liệu quan trắc ở một số thnh phố Trung Âu, thông
lợng bức xạ Mặt Trời trong thnh phố bị suy giảm so với vùng
nông thôn ngoại vi tới 2936 % khi độ cao Mặt Trời
o
h 10=

, tới
2026 % khi
o
h 20=

, tới 1521 % khi
o
h 30=

v tới 1416
% khi
o
h 40=

, ở đây con số thứ nhất ứng với mùa hè hoặc
111 112
mùa xuân, con số thứ hai ứng với mùa đông, lúc không khí bị ô
nhiễm mạnh nhất.
Tại Keln một thnh phố lớn, bị ô nhiễm ở Cộng hòa Liên
Bang Đức dòng bức xạ tổng cộng tới mặt phẳng vuông góc,
trung bình năm bằng 59 % so với dòng trong khí quyển lý tởng
(khô v sạch), dao động trong năm từ 44 % ở tháng 2 đến 69 % ở
tháng 6. Trong khi đó ở Trirơ một thnh phố không lớn, ít ô
nhiễm của Cộng hòa Liên bang Đức dòng ny bằng 70 %, dao
động giữa 60 % ở tháng 11 v 76 % ở tháng 4. Tại Tokyo, dòng
bức xạ Mặt Trời đi tới mặt đất nhỏ hơn 12 30 % so với dòng ở
vùng nông thôn. Trên các đảo nớc Anh, dòng trực xạ Mặt Trời
ở các thnh phố về trung bình suy yếu 38 %. Tuy nhiên, trong
các thnh phố, dòng tán xạ tăng mạnh (trung bình 2,3 lần). Kết
quả l dòng bức xạ Mặt Trời tổng cộng trong các thnh phố về
trung bình bằng 82 % so với dòng cực tiểu quan sát đợc trong
cùng thời gian ở vùng nông thôn.
Các chất gây ô nhiễm không những lm suy yếu dòng bức
xạ Mặt Trời, m còn lm biến đổi thnh phần phổ của dòng.

Thật vậy, theo số liệu quan trắc, ở Pari, trong dòng bức xạ tổng
cộng, tỉ phần của bức xạ cực tím l 0,3 % ở trung tâm v 3,0 % ở
ngoại ô, của bức xạ tia tím tuần tự 2,5 v 5,0 %; trong khi đó
tỉ phần của tia nhìn thấy (43 v 40 %) v hồng ngoại (54 v 52
%) biến đổi không nhiều. Có thể nhận xét rằng, chỉ có Luân đôn
trong những thập niên gần đây trạng thái bầu không khí đã
đợc cải thiện v do đó, các dòng tới của bức xạ Mặt Trời v thời
gian có ánh sáng Mặt Trời đã tăng lên. Thật vậy, vo các năm
19581967 thời gian ny tăng 5070 % so với ở những thập niên
trớc đó, mùa xuân v mùa thu tăng 1525 %.
ở Lêningra
t v các vùng ngoại vi, chế độ bức xạ đợc đặc
trng bằng những số liệu lấy trung bình trong những năm
19531976 nh sau. Giống nh ở các thnh phố lớn khác, dòng
bức xạ Mặt Trời trực xạ v tổng cộng ở Lêningrat nhỏ hơn so với
ở các vùng ngoại vi. Các trị số tổng trung bình của bức xạ Mặt
Trời trực xạ (
'
I
) v tổng cộng ( iI +' ) đi tới mặt phẳng nằm ngang
(triệu J/m
2
) ở Lêningrat, Voeikovo v Nhikolaevskoie trong các
mùa nh sau:
Mùa đông Mùa xuân Mùa hè Mùa thu


tI'
Lêningrat 17 549 843 134
Voeikovo 29 582 871 142

Nhikolaevskoie 37 562 859 159


+ tiI )'(
Lêningrat 100 1085 1517 347
Voeikovo 135 1166 1626 382
Nhikolaevskoie 155 1152 1634 411
ở đây
I

v i các dòng trực xạ v tán xạ đi tới mặt phẳng
nằm ngang,
t khoảng thời gian giữa các lần đo; phép tính
tổng thực hiện trên ton thời khoảng có ánh sáng trong ngy.
Từ những số liệu đã dẫn suy ra rằng, so với các vùng ngoại
vi, các dòng
I

v iI +

ở Lêningrat bị suy giảm mạnh vo mùa
đông (với những độ cao nhỏ của Mặt Trời) v bị suy giảm ít ơn
nhiều vo mùa hè: tổng trực xạ ở Lêningrat chỉ bằng 59 v 46 %
so với các tổng tơng ứng ở Voeikovo v Nhikolaevskoie vo
mùa đông v đạt 96 v 98 % vo mùa hè.
Vì các tạp chất hấp thụ, v theo định luật Kirkhoph, chúng
phát ra bức xạ hồng ngoại, nên so với các vùng ngoại vi, trong
thnh phố sẽ tăng lợng phát xạ ngợc lại của khí quyển v do
đó, phát xạ hiệu dụng của mặt đất giảm. Các trị số trung bình
của các tổng (triệu J/m

2
) phát xạ hiệu dụng của mặt đất ở
Lêningrat v Voeikovo nh sau:
113 114
Mùa đông Mùa xuân Mùa hè Mùa thu
Lêningrat 113 340 365 197
Voeikovo 125 360 432 210
Tổng phát xạ hiệu dụng vo mùa đông ở Lêningrat bằng 90
% so với ở Voeikovo, còn mùa hè bằng 85 %. Giải thích sự khác
biệt ny rất khó, bởi vì ảnh hởng tới phát xạ hiệu dụng không
những chỉ có các tạp chất, nồng độ của chúng vo mùa đông lớn
hơn vo mùa hè, m còn có độ ẩm tuyệt đối của không khí, do sự
tới nớc đờng phố, yếu tố ny trong thnh phố có thể khác với
độ ẩm không khí ở các vùng ngoại vi, vo mùa hè lớn hơn so với
mùa đông. Cũng cần phải lu ý tới độ chính xác thấp của phép
đo phát xạ hiệu dụng.
Nh đã nêu ở trên, albeđô mặt đất trong thnh phố v ở
ngoại vi rất khác nhau. Dới đây dẫn những giá trị albeđô
trung bình mùa (%):
Mùa
đông
Mùa hè Tháng 3 Tháng 4 Tháng
11
Lêningrat 57 18 39 15 37
Voeikovo 73 19 61 27 51
Nhikolaevsko
ie
71 22 67 36 46
ở Lêningrat, các giá trị trung bình mùa của albeđô mùa
đông nhỏ hơn 1416 % so với ở Voeikovo v Nhikolaevskoie,

nhng vo mùa hè chỉ nhỏ hơn 14 %. Mùa đông cả ở thnh phố
lẫn các vùng ngoại vi, do thảm tuyết nên albeđô mặt đất 33,5
lần lớn hơn so với mùa hè. Tuy nhiên, do cùng ảnh hởng của
thảm tuyết, nhng thảm tuyết ở các vùng ngoại vi sạch hơn
nhiều so với ở trong thnh phố, ngoi ra nhiều tuyết bị mang đi
khỏi thnh phố, albeđô mặt đất ở Lêningrat khác với albeđô ở
các vùng ngoại vi, vo mùa thuđông khác nhiều hơn so với
mùa xuânhè. Đặc biệt vo các tháng chuyển tiếp: tháng 3 v
tháng 4, khi đó trong thnh phố Lêningrat nhiều khi không còn
tuyết trên các đờng phố, vì vậy albeđô ở đây tuần tự 28 v 23
% nhỏ hơn so với ở Nhikolaevskoie, bởi vì ở ngoại ô trong tháng
3 v tháng 4 thờng vẫn còn thảm tuyết.
Kết quả tác động cuối cùng tới nhiệt độ không khí sát mặt
đất tùy thuộc vo cân bằng bức xạ (
R ) của bề mặt đất. Các giá
trị trung bình mùa (kW/m
2
) ở ba địa điểm trên nh sau:
Mùa
đông
Mùa
xuân
Mùa hè Mùa thu
Lêningrat 9,1 66,9 111 8,5
Voeikovo 11,2 58,5 111 10,0
Nhikolaevskoie 10,7 55,8 109 26,2
Vo mùa đông, cả trong tháng 11, cân bằng bức xạ có giá
trị âm trong thnh phố v ở các vùng ngoại thnh. Tuy nhiên, ở
Lêningrat mặt đất mùa đông lm mất năng lợng tia ít hơn so
với ở các vùng ngoại thnh (ít hơn 19 v 15 % so với Voeikovo v

Nhikolaevskoie). Mùa xuân, cân bằng bức xạ ở Lêningrat có dấu
dơng, lớn hơn 14 v 20 % so với ở Voeikovo v Nhikolaevskoie,
nó có tác động về phía lm tăng nhiệt độ trong thnh phố. Tuy
nhiên, mùa hè v mùa thu, khi
R trong thnh phố thậm chí
nhỏ hơn so với các vùng ngoại vi, sự đóng góp của
R vo lm
tăng nhiệt độ hon ton không nhiều. Ngoi ra, vo mùa thu,
theo các số liệu ny, dới ảnh hởng của
R , nhiệt độ không khí
trong thnh phố cần phải hạ xuống so với các vùng ngoại thnh.
Liệu có thể cho l đúng không nếu giá trị
R quá lớn nh vậy ở
Nhikolaevskoie: thí dụ, tổng tháng của
R ở Lêningrat bằng 8
triệu J/m
2
, còn ở Nhikolaevskoie 126 triệu J/m
2
; xác suất hơn cả
l số liệu đo ở Nhikolaevskoie có sai số đáng kể.
Đáng tiếc rằng trong t liệu không có số liệu đầy đủ về các
115 116
hợp phần cân bằng bức xạ v cân bằng nhiệt, trớc hết l phát
xạ hiệu dụng, mất nhiệt cho bốc hơi, dòng nhiệt đi vo đất, ở các
thời gian khác nhau trong ngy để so sánh giữa thnh phố v
ngoại thnh. Cũng cần lu ý rằng, giá trị của các đại lợng khí
tợng đo đợc trên vờn quan trắc khí tợng có thể khác với các
giá trị trung bình ton thnh phố. Thí dụ, chỉ cần nói về ảnh
hởng của tuyết tới albeđô: trong khi từ nhiều nơi trong thnh

phố tuyết đợc thu dọn, nhng ở vờn khí tợng thì thảm tuyết
tự nhiên đợc bảo tồn. Để có đợc những ớc lợng tin cậy về
các nhân tố khác nhau ảnh hởng tới khí hậu thnh phố, cần có
những thông tin về các hợp phần cân bằng nhiệt lấy trung bình
theo ton thnh phố. Những thông tin nh vậy có thể thu đợc
nhờ vệ tinh, máy bay v các phơng tiện bay khác.
5.5. Vận tốc gió
Vận tốc gió có ảnh hởng lớn nhất tới mức ô nhiễm khí
quyển trong thnh phố v các vùng lân cận. Bên cạnh dòng tạp
chất bình lu trực tiếp phụ thuộc vo tốc độ gió, dòng tạp chất
rối có ảnh hởng đáng kể tới sự biến đổi nồng độ tạp chất theo
thời gian trong bầu không khí thnh phố,
dòng rối cũng liên
quan mật thiết với tốc độ gió.
Vai trò không kém quan trọng của gió thể hiện ở tác động
động lực của nó lên tất cả những công trình vơn cao trên mặt
đất, trớc hết đó l các tháp truyền hình v vi ba, chân đế cột
đờng dây truyền điện, tháp nớc, ống khói các nh máy phát
điện v các hệ thống lò đốt, các tòa nh cao tầng. Tải trọng gió
cũng cần phải tính tới trong khi thực thi công tác xây dựng v
bốc dỡ, lắp ráp cầu v.v Thông tin về gió, nhiệt độ v độ ẩm
không khí cần thiết để lựa chọn chế độ sởi ấm các tòa nh, do
đó, quyết định khối lợng nhiên liệu đợc chuyển tới thnh phố,
trong khi đánh giá điều kiện lao động v nghỉ ngơi ngoi trời
của con ngời.
Các đại lợng khí tợng khác, thời tiết v khí hậu của một
vùng nói chung liên quan mật thiết với gió. Khi gặp một vật cản
no đó, gió tác động lên nó một áp lực (áp lực gió), trong đó động
năng của dòng không khí giảm, chuyển thnh nội năng v thế
năng. Những công trình riêng biệt v thnh phố nói chung l

một vật cản, dới ảnh hởng của vật cản đó tốc độ gió trong
thnh phố thờng suy yếu so với gió ở các vùng ngoại vi. Những
số liệu quan trắc ở thnh phố Columbia (Mỹ) v ở sân bay quốc
tế cách đó không xa đợc phân ra thnh ba nhóm tùy theo tỉ lệ
các tốc độ gió trong thnh phố (
p
u ) v ở sân bay (
a
u )
ap
uua /= :
1)
7,0<a
; 2)
99,07,0 << a
; 3)
0,1>a
. Độ lặp lại của các nhóm đó
biến đổi mạnh tùy theo mức độ kiến thiết thnh phố. Năm 1969
tỉ phần của nhóm thứ nhất bằng 43 % tổng số quan trắc, còn
nhóm thứ ba 25 %. Sau 5 năm độ lặp lại của nhóm thứ nhất
đã tăng tới 65 %, còn nhóm thứ ba giảm xuống tới 14 %.
ở thnh phố Ganđevichi, Belorusia, tốc độ gió trung bình
năm đã giảm từ 3,9 m/s năm 1945 xuống còn 2,5 m/s năm 1971.
Tơng tự, ở thnh phố Pacmơ, Italia, tốc độ gió trung bình 10
năm đã giảm từ 1,3 m/s trong thời kỳ 19381949 xuống 0,8 m/s
trong thời kỳ 19621973.
Theo số liệu quan trắc ở một loạt thnh phố đã xác lập đợc
mối phụ thuộc tốc độ gió vo thảm thực vật. Trên các khu vực
nhiều cây, mùa hè tốc độ gió 2030 % thấp hơn so với các khu

vực ít cây. Tỉ số các tốc độ gió ở trung tâm mật độ kiến thiết cao
của thnh phố, thí dụ ở Viên,
p
u
v khu vực công viên ở ven
thnh phố
c
u :
cp
uu / đã tăng từ 0,50 tới 0,77 vo mùa đông v
từ 0,75 tới 0,850,90 vo mùa hè, khi
p
u tăng từ 1,4 tới 9,7 m/s
(ảnh hởng của thảm cây xanh đã tác động tới
c
u ). Những số
117 118
liệu ny đợc quan trắc trong gió hớng tây.
Trong trờng hợp gió đông nam tỉ số
cp
uu /
mùa hè thậm
chí lớn hơn đơn vị. Nó tăng từ 1,00 lên 1,25 khi tăng
c
u từ 1,4
lên 6,9 m/s. Mùa đông
cp
uu /
tăng từ 0,50 lên 1,05 trong cùng
điều kiện tăng của

c
u . Có lẽ, khu công viên nằm ở phần phía
tây thnh phố, vì vậy trong gió đông nam dòng không khí thoạt
đầu đi qua thnh phố, sau đó mới l công viên, tại đó nó suy yếu
thêm nữa trong thảm cây xanh.
Từ những dẫn liệu ny suy ra rằng sự suy yếu tơng đối
của tốc độ gió ở thnh phố với gió nhẹ v vừa diễn ra mạnh hơn
so với điều kiện gió mạnh.
Sự suy yếu gió mạnh nhất quan sát thấy ở gần mặt đất.
Phải nhấn mạnh rằng bên trong thnh phố phân bố gió, nhiệt
độ v độ ẩm không khí rất đa dạng. Phía dới mái các công
trình, hớng gió bị quy định bởi vị trí các tòa nh v đờng phố
tơng đối so với hớng của dòng không khí bên trên thnh phố.
Trong thnh phố thống trị hớng gió dọc theo đờng phố. Nếu
gió thổi ngang đờng phố, tốc độ gió ở phía khuất gió của các tòa
nh nhỏ hơn 23 lần so với phía đón gió.
Hiệu nhiệt độ không khí ở phía hứng nắng v phía khuất
của đờng phố trong thời tiết ít mây ngy hè có thể đạt tới 5
o
C,
còn độ ẩm tơng đối khi phun nớc đờng phố thì tăng lên tới
3040 %.
Trong điều kiện xây dựng thoáng ở các khu phố mới, cha
có thảm cây xanh, thì sự suy yếu gió đáng kể trong khu nh ở
thờng ít xảy ra. Ngợc lại, nhiều trờng hợp ở lân cận các
khoảng thoáng giữa các tòa, nh tốc độ gió có thể tăng (tới
2050 %) so với tốc độ bên ngoi thnh phố. Khi gió thổi vuông
góc với mặt tiền tòa nh, dòng gió bị đổi hớng 90
o
, còn tốc độ

không biến đổi đáng kể. Nếu gió thổi dọc theo mặt tòa nh, tốc
độ tăng một chút (1020 %). Vờn cây bụi cây lân cận các tòa
nh lm giảm tốc độ gió từ 20 đến 35 %. Những công trình cây
xanh diện tích không dới 58 ha có thể ảnh hởng mạnh hơn
nữa đến chế độ gió v chế độ nhiệt.
Những tòa nh công nghiệp v chung c lm biến đổi tốc độ
v hớng dòng không khí, có ảnh hởng lớn tới sự phân bố các
chất ô nhiễm bên trong thnh phố. Nếu gió thổi vuông góc các
dãy nh của nh máy nhôm, thì ở phía khuất gió của khuôn
viên nh máy, hm lợng flo hyđrua 2,524 lần lớn hơn phía
đón gió, còn hm lợng các hợp chất florit rắn lớn hơn 328 lần.
Tại tâm của khuôn viên, nồng độ tạp chất xấp xỉ nh nhau
trong mọi hớng gió, nhng hơi cao hơn trị số trung bình nồng
độ của phía khuất gió v phía đón gió. Những kết quả tơng tự
cũng nhận đợc đối với khu khuôn viên nhiều tòa nh: trong gió
thổi dọc theo trục khuôn viên nồng độ các chất ô nhiễm lớn hơn
ở phía khuất gió; trong gió thổi vuông góc trục khuôn viên, ô
nhiễm cực đại sẽ thấy ở những điểm nằm gần tâm khuôn viên.
Sự phụ thuộc giữa mức ô nhiễm v tốc độ gió có thể phát
hiện nếu lấy trung bình các số liệu. Nồng độ tạp chất đáng kể
nhất đã quan trắc đợc với tốc độ gió 24 m/s. ở đây phải lu ý
rằng trong thời gian thí nghiệm thực tế không xảy ra những
trờng hợp lặng gió hoặc gió với tốc độ dới
1 m/s, nên không
thể nghiên cứu sự phân bố nồng độ tạp chất trong trờng hợp
gió rất yếu. Tại tốc độ gió 9 m/s hm lợng các muối florit nhỏ
hơn 35 lần so với trờng hợp gió 24 m/s.
Sự biến thiên tốc độ gió theo độ cao bên trên thnh phố
đợc mô tả bằng chính những phơng trình v công thức đã
nhận đợc đối với các bề mặt tự nhiên có độ gồ ghề cao, chẳng

hạn nh đối với rừng. Trong các phơng trình chuyển động
trong trờng hợp các bề mặt nh vậy bên cạnh gradient áp suất,
lực Koriolis v lực ma sát rối, cần phải tính tới lực trở kháng
119 120
xuất hiện khi dòng tơng tác với các vật cản.
Trong lớp sát đất với độ cao dới 100200 m phụ thuộc của
tốc độ gió
)(zu vo độ cao
z
với độ chính xác đủ cho các mục
đích thực tiễn đợc mô tả bằng công thức logarit








+
=
0
0
lg 5,5)(
z
zz
ubzu
g
, (5.4)
trong đó

g
u tốc độ gió địa chuyển,

z
g
u
2
1
=
;
0
z tham số
gồ ghề;
=
g
uub /
*
hệ số ma sát địa chuyển;
*
u tốc độ ma sát,
np / gradient áp suất phơng ngang,

sin=
z
,

mật
độ không khí,

vĩ độ,

tốc độ góc quay ngy của Trái Đất.
Tham số
b liên hệ với số Rossby )2(/Ro
0

zu
zg

= bằng biểu thức
phụ thuộc sau:






+






=
2
2/1
2

1
lg 64,2115
1
4,0Ro
bb
.
Tốc độ gió địa chuyển đợc xác định hoặc theo bản đồ khí
áp, hoặc theo số liệu thám không khí quyển (tốc độ gió tại độ
cao 11,5 km gần bằng
g
u ).
Vì trong thnh phố những tòa nh l các yếu tố gồ ghề, nên
tham số gồ ghề (khác với các bề mặt tự nhiên không phủ bởi
rừng) có bậc
01
1010 m. Theo dữ liệu của các tác giả khác nhau,
0
z
trong các thnh phố biến thiên từ 0,40,7 đến 35 m.
ở cao hơn lớp sát mặt đất, phân bố tốc độ gió theo độ cao
đợc mô tả bằng những công thức phức tạp hơn những công
thức đã dẫn ở trên. Có thể nhận xét rằng, vì bên trên thnh phố
sự trao đổi rối phát triển mạnh hơn (do ảnh hởng của
0
z
lớn),
tốc độ gió tăng theo độ cao bên trên thnh phố chậm hơn so với
các vùng xung quanh. Thật vậy, theo các số liệu lấy trung bình,
tỉ số
g

uzu /)( tại độ cao 200 m bằng khoảng 0,95 bên trên vùng
nông thôn đồng bằng v chỉ bằng 0,58 bên trên thnh phố với
những tòa nh cao.
Từ lý thuyết cũng nh từ các số liệu quan trắc rút ra rằng
biến đổi tốc độ gió theo độ cao còn phụ thuộc nhiều vo độ phân
tầng nhiệt của khí quyển. Trên hình 5.5 dẫn một giản đồ thu
đợc theo số liệu quan trắc trên cột vi ba thnh phố Lêningrat
để xác định tỉ số
10
/)( uzu tại các độ cao khác nhau ứng với một
số giá trị của tham số không thứ nguyên
132

1642
132
2

u
TT
T
g
z



=

đặc trng cho độ ổn định của khí quyển. ở đây

1641322

, , TTT
nhiệt độ không khí tuần tự tại độ cao 2 m (lều khí tợng), 132
v 164 m;
10
u v
132
u tốc độ gió tại độ cao 10 m (cột đo gió) v
132 m;

g
gia tốc rơi tự do. Tham số 0>

khi nhiệt độ giảm
theo độ cao v
< 0

khi phân tầng nghịch.
Theo những quan niệm vật lý hiện tồn tại, thì tốc độ gió sẽ
tăng nhanh theo độ cao (cao hơn 10 m) trong phân tầng nghịch,
khi sự trao đổi động lợng theo phơng thẳng đứng gặp khó
khăn, v tăng tơng đối chậm khi nhiệt độ giảm theo độ cao
(phân tầng bất ổn định cũng thuộc trờng hợp ny). Thật vậy,
với
100=

, tốc độ gió tại độ cao 150 m tăng khoảng 3,8 lần so
với tốc độ gió tại độ cao 10 m, trong khi đó với
100=

tại độ cao

150 m tốc độ gió chỉ bằng 2,2 lần
10
u .
Với tốc độ gió lớn, tại độ cao trên mực mái nh một ít
thờng thấy tạo thnh dòng siết. Thật vậy, theo số liệu quan
trắc trên tháp truyền hình ở Tokyo, với tốc độ gió hơn 30 m/s,
tại độ cao 30 m trên mực trung bình của các mái nh, tốc độ gió
121 122
thờng lớn hơn đến 10 m/s.
Nói chung, ảnh hởng lm nhiễu của thnh phố lớn thờng
lan đến ton bộ lớp biên, tức đến độ cao 1,0 1,5 km.

Hình 5.5. Đồ thị để xác định tỉ số
10
/)( uzu của
các tốc độ gió, Lêningrat,
8,0
0
=z
m
Vì trong thnh phố tồn
tại đảo nhiệt, nên giống
nh bên trên một vùng bị
đốt nóng bất kỳ, bên trên
thnh phố, do ảnh hởng
của lực độ nổi sẽ xuất hiện
chuyển động thăng của
không khí. Trên mặt phẳng
nằm ngang khi đó quan sát
thấy sự tụ tập (hội tụ) của

các dòng không khí. đảo
nhiệt phát triển mạnh nhất
vo ban đêm. Vì vậy m các
thnh phần dòng không
khí hớng vo phía trung
tâm thnh phố cũng dễ
phát hiện v đo đợc vo
các giờ ban đêm. Thờng thì
thnh phần tốc độ gió sinh ra bởi đảo nhiệt không vợt quá 1 m/s.
Sự hội tụ các dòng không khí l nguyên nhân của hiện
tợng vo ban đêm gió trên thnh phố yếu đi nhanh nh ban
ngy, đôi khi có thể gió lớn hơn so với các vùng ngoại vi. Hiệu
ứng ny đặc biệt lộ rõ trong trờng hợp tốc độ gió nhỏ v phân
tầng nghịch. Thí dụ, ở trung tâm Luân đôn, tốc độ gió ban đêm
(lúc 01 giờ) về trung bình năm lớn hơn so với ở sân bay l 0,3
m/s; hiệu ny biến đổi từ 0,1 m/s vo mùa xuân đến 0,6 m/s vo
mùa hè. Ban ngy (lúc 13 giờ) tơng quan ngợc lại: tốc độ gió ở
trung tâm nhỏ hơn so với ở sân bay l 0,7 m/s (dao động từ 0,4
m/s vo mùa đông đến 1,2 m/s vo mùa xuân).
Sự phân bố các công trình không đều đặn v sự bất đồng
nhất địa hình khu vực dẫn tới chỗ không phải khi no cũng
chúng ta cũng phát hiện thấy các dòng hội
tụ vo phía trung
tâm thnh phố, m nếu nh có phát hiện đợc thì sự phân bố
chúng theo bề rộng thnh phố cũng không đợc đều đặn (không
đồng tâm) nh lẽ ra phải có trong trờng hợp bề mặt đồng nhất.
Có thể nhận xét rằng không hiếm khi chuyển động của
không khí vo phía bên trong thnh phố v hiện tợng nói
chung mang tính chất của sóng chanh chấp (frontal): ở rìa của
vùng mật độ xây dựng cao, ngời ta thấy sự tơng phản mạnh

nhất của nhiệt độ v thăng giáng vận tốc của không khí lạnh
hơn bị lôi cuốn vo thnh phố ban đêm.
Sự hội tự của các dòng không khí do đảo nhiệt sinh ra thúc
đẩy sự vận chuyển các chất ô nhiễm từ các vùng ngoại vi vo
phía trung tâm thnh phố. Dới góc độ ny thì việc phân bố các
cơ sở công nghiệp ra phía ngoại thnh không giải quyết đợc
vấn đề giảm thiểu mức ô nhiễm ở trung tâm thnh phố: phát
thải của các xí nghiệp nằm ở ngoại thnh bị các dòng hội tự
mang vo phần trung tâm thnh phố.
5.6. Khói, sơng, khói mù v tầm nhìn trong các thnh phố
Sự ô nhiễm khí quyển thnh phố bởi các tạp chất, biến đổi
nhiệt độ không khí, tốc độ gió v các đại lợng khí tợng khác
không thể không ảnh hởng tới những điều kiện hình thnh v
độ lặp lại của những hiện tợng quan trọng để giải quyết các
bi toán th
ực dụng nh khói, sơng mù v khói mù, những hiện
tợng ny lm giảm mạnh tầm nhìn trong khí quyển.
Ngời ta quy ớc gọi khói l trạng thái khí quyển trong đó
123 124
do ảnh hởng của ô nhiễm không khí bởi các tạp chất, tầm nhìn
khí tợng
M
S nằm giữa 1 v 10 km. Khi 1
M
<S km hiện tợng
đợc gọi l sơng mù. Tuy nhiên, ngay từ khi
10
M
<S km, các
hạt tạp chất thờng đã mang nớc, trong đó độ ẩm tơng đối

của không khí cng cao thì tỉ phần của nhân ngng kết trong
tổng khối lợng hạt nớc cng nhỏ. Nếu bán kính hạt nớc tăng
đến 1 m đây đã l những hạt nớc nhỏ xíu của sơng mù
thì tỉ phần của các nhân ngng kết đợc gọi l khổng lồ (với bán
kính gần 0,1 m) giảm xuống đến 0,001 của tổng khối lợng hạt
nớc. áp suất hơi nớc bão hòa trên các hạt nớc với bán kính
lớn hơn 1 m không tùy thuộc vo bản chất của nhân ngng kết
m từ đó hạt nớc đợc tạo thnh, thực tế không khác biệt với
áp suất trên bề mặt nớc. Điều ny có nghĩa rằng trong sơng
mù hạt chất lỏng ổn định (không tan) độ ẩm tơng đối của
không khí gần bằng 100 %, còn điều kiện tồn tại v lớn lên của
các hạt nớc trong sơng mù thì do sự biến đổi nhiệt độ hay độ
ẩm tuyệt đối của không khí quyết định. Chúng ta cũng cần chú
ý rằng, theo dữ liệu thí nghiệm thì các hạt hấp thụ ẩm các
nhân ngng kết có thừa trong khí quyển, không chỉ ở các
thnh phố, m ở mọi vùng khác của Trái Đấ
t, trên đại dơng;
nhng các hạt sơng v mây chỉ tạo thnh trên một số ít các
nhân. Sau những nhận xét chung ny, chúng tôi sẽ dẫn ra
những kết quả quan trắc khói v sơng ở các thnh phố lớn v
những vùng ngoại vi lân cận.
Sự ô nhiễm khí quyển các thnh phố bởi những tạp chất
nguồn gốc nhân sinh đơng nhiên lm giảm tầm nhìn, tăng độ
lặp lại của khói v giảm độ lặp lại của trạng thái tầm nhìn tốt.
Thật vậy, theo số liệu quan trắc các năm 19691974, độ lặp
lại
P
của các trạng thái khí quyển với 10
M
>S km ở Lêningrat

v các trạm cách xa 2080 km vo mùa đông nh sau:
Trạm
P
%
Trạm
P
%
Lêningrat 32 Sosnovo 64
Voeikovo 54 Belogorka 62
Nh vậy, ở Lêningrat tầm nhìn không xấu ( 10
M
>S km) quan
trắc đợc hiếm hơn nhiều, còn tầm nhìn xấu (
10
M
<S
km)
thờng xuyên hơn nhiều so với ở những điểm dân c không lớn
tại các vùng ngoại vi. Các trị số đối với những thnh phố khác
cũng gần nh vậy.
Bảng 5.4. Độ lặp lại (%) của tầm nhìn khí tợng
(độ di tập mẫu theo mỗi trạm 3608). Các mùa đông thời kỳ 19691974
M
S km
Trạm
< 1
1
2 2 6 6 10
> 10
Lêningrat 1,4 2,1 22,9 41,8 31,8

Voeikovo 2,8 2,5 19,4 21,2 54,1
Sosnovo 4,7 3,4 8,5 19,0 64,4
Belogorka 3,5 2,7 10,3 21,7 61,7
Tuy nhiên, chỉ có độ lặp lại của khói nhẹ ( 106
M
=S km) v
khói vừa (
62
M
=S
km) trong thnh phố l tăng đáng kể do ảnh
hởng của các tạp chất nhân sinh (bảng 5.4): độ lặp lại của các
đợt khói nh vậy ở Lêningrat khoảng 2 lần lớn hơn so với ở
Sosnovo v Belogorka. Còn về khói nặng (
21
M
=S km) v đặc
biệt l sơng mù (
1
M
=<S
km), thì độ lặp lại của chúng ở thnh
phố lớn không những không lớn hơn, m nhỏ hơn so với các
vùng ngoại vi: độ lặp lại của các trạng thái với
1
M
=<S
km ở
Lêningrat 23 lần nhỏ hơn so với các địa điểm khác.
Những số liệu quan trắc về thời gian kéo di tổng cộng

*
t
v xác suất
P
của sơng mù (mùa đông các năm 19691974)
chứng tỏ về điều ny (

P
tỉ số *t trên ton thời kỳ quan trắc):
125 126
Trạm
*t giờ
P
%
Trạm
*t giờ
P
%
Lêningrat 115 1,1 Sosnovo 443 4,1
Voeikovo 319 3,0 Belogorka 265 2,4
Chúng tôi sẽ dẫn thêm thông tin về số ngy có sơng mù
trong hai thời kỳ năm năm ở những trạm trên:
Trạm
Các năm 1965
1969 Các năm 19701974
Lêningrat 80 74
Voeikovo 194 265
Sosnovo 142 206
Belogorka 191 238
cũng nh về số ngy trung bình trong năm có sơng mù theo dữ

liệu nhiều năm:
Lêningrat (Trung tâm
thông tin thời tiết)
29 Toksovo 67
Lêningrat (trạm khí
tợng cửa sông Nheva)
39 Lođenoie pole 52
Voeikovo 64 Volosovo 68
Petrokreposch 46 Lixy Nos 21
Vborg 47 Lomonosov 25
ở Matxcơva, số ngy trung bình năm có sơng cũng ít hơn
so với các vùng ngoại vi của nó 22,5 lần:
Trạm
Số ngy
có sơng
Trạm
Số ngy
có sơng
Matxcơva (trung tâm) 20 Đmitrov 37
Matxcơva (Triển lãm Thnh
tựu Kinh tế Quốc dân
)
26 Zagorsk 46
Klin 36 Kashira 49
Ta nhận thấy rằng cho tới gần đây đã phổ biến rộng một ý
kiến đợc phản ánh trong các sách chuyên khảo v giáo khoa
cho rằng ở các thnh phố thì sơng mù đợc tạo thnh thờng
xuyên hơn so với các vùng ngoại vi (thí dụ xem cuốn chuyên
khảo của Smith v Ramada, theo đó, độ lặp lại của sơng mù ở
các thnh phố lớn hơn so với vùng nông thôn, mùa hè hơn 30 %,

mùa đông 100 %). Với t cách l nguyên nhân, ngời ta đã chỉ
ra các nhân ngng kết m trong thực tế ở thnh phố nhiều hơn
so với ở ngoi thnh phố.
Vậy phải giải thích nh thế no về hiện tợng độ lặp lại
của sơng mù v một phần các đợt khói nặng ở những thnh
phố lớn đã giảm rất mạnh nh các dẫn liệu không thể trối cãi
trên đây đã cho thấy, rất trái ngợc với những quan niệm
truyền thống? Dễ nhận thấy rằng, sự tăng nhiệt độ không khí
trong thnh phố đóng vai trò quyết định trong hiện tợng ny.
Thật vậy, giả sử tình thế khí tợng nh sau: độ ẩm tơng đối
của không khí ở các vùng ngoại thnh
)( /
ô ngoạiô ngoạiô ngoại
TEef =

đã gần với 100 %:
)(
ô ngoạiô ngoại
TEe . ở đây
e
áp suất riêng
phần của hơi nớc.
E áp suất hơi nớc bão hòa tăng lên cùng
với sự tăng nhiệt độ
T
.
Trong cùng thời gian ny, độ ẩm tơng đối trong thnh phố
)( /
phố thnhphố thnhphố thnh
TEef = ,

thông thờng sẽ nhỏ hơn 100 %. Do ảnh hởng của xáo trộn
phơng ngang áp suất hơi nớc ở thnh phố gần bằng
ô ngoại
e :
)(
ô ngoạiô ngoại
phố thnh
TEee = .
127 128
Các quan trắc đã khẳng định nhận xét ny. Nh vậy, tại
thời điểm bắt đầu tạo thnh sơng mù ở các vùng ngoại ô, độ
ẩm tơng đối trong thnh phố sẽ bằng
)(
)(
TTE
TE
f
+
=
ô ngoại
ô ngoại
phố thnh
,
trong đó
=
ô ngoại
phố thnh
TTT hiệu nhiệt độ không khí trong
thnh phố v ngoại ô.
Các giá trị

phố thnh
f (%) ứng với những giá trị khác nhau
của
ô ngoại
T
v hai giá trị
T
nh sau:
T
o
C
ô ngoại
T
o
C
1 2
20
92 84
10
92 85
0 93 87
10 94 88
Vì
phố thnh
f rất nhỏ hơn 100 %, sự thnh tạo sơng mù trong
thnh phố không thể bắt đầu, trong khi đó ở ngoại ô trong tình
thế ny sơng mù bắt đầu hình thnh (
100
ô ngoại
f %). Để xuất

hiện sơng mù trong thnh phố nhiệt độ không khí ở ngoại ô
cần phải giảm xuống dới điểm sơng. Trong khi ở ngoại ô đang
tạo thnh sơng mù nặng (với nhiều nớc), còn trong thnh phố
sơng mù vừa v nhẹ. Trong thnh phố trớc hết các loại
sơng mù nhẹ sẽ tan. Nh vậy, sự khác biệt về độ lặp lại của
sơng mù trong thnh phố v ở ngoại ô liên quan trớc hết tới
sơng mù nhẹ v sơng mù vừa.
Phải nhấn mạnh rằng sự tăng nhiệt độ ảnh hởng tới sự
thnh tạo sơng mù chỉ ở những thnh phố lớn, nơi
T
về
trung bình đạt những trị số gần 1
o
C. Trong các thnh phố m
giá trị trung bình của
T
không vợt hơn vi phần mời độ
bách phân, ở Liên Xô rất nhiều thnh phố nh vậy (ở Minsk v
Kuibsev 0,2
o
C, Kiev v Tashken 0,4
o
C, Sverddlovsk 0,5
o
C),
thì giảm lợng độ ẩm tơng đối do ảnh hởng của
T
nhỏ, v
kết quả l không quan sát thấy một sự khác biệt đáng kể no về
độ lặp lại sơng mù trong thnh phố v ở ngoại ô. Chính vì lý do

đó, ở Lixi Nos v Lomonosov, các thnh phố kế cận Lêningrat,
theo các dữ liệu đã dẫn trên đây, số ngy có sơng mù trong
năm thậm chí ít hơn một chút so với ở Lêningrat: trong tháng
10 tháng 1, khi sơng mù thờng xảy ra nhất, nhiệt độ không
khí ở các trạm đó cao hơn 0,20,3
o
C so với ở Lêningrat, bởi vì
ảnh hởng lm ấm của vịnh Phần Lan đã phát huy tác dụng.
V nói chung, ở mọi nơi phải tính tới ảnh hởng của các điều
kiện địa phơng tới sự hình thnh sơng mù. Vì lý do đó m độ
lặp lại của sơng mù ở các vùng ngoại vi của nhiều thnh phố
nhỏ hơn so với ở trong thnh phố, đặc biệt khi giá trị trung bình
T
không lớn.
Cần phải dừng lại nói về việc sử dụng khái niệm khói mù.
Một số tác giả đồng nhất nó với các khái niệm khói v sơng
mù. Trong thực tế khói mù một hiện tợng độc lập, khác biệt
với khói v sơng mù. Nh đã chỉ ra trong mục 2.4, đặc điểm
phân biệt của khói mù l nó có sắc nâu gây ra bởi các ôxit nitơ
có trong thnh phần của peroxilathetilnitrat (PAN) thnh
phần chính của khói mù. Về phần mình, PAN đợc tạo thnh
129 130
khi bức xạ Mặt Trời, trớc hết l bức xạ cực tím v tím, tác động
lên các hyđrô cacbua v các ôxit nitơ, trong quá trình ny chúng
kết hợp với nhau. Khác với khói có mu xám v xanh lục, độ ẩm
tơng đối trong khói mù thờng không cao. Theo dấu hiệu ny
khói mù gần giống không phải với khói, m với mù hiện tợng
giảm tầm nhìn do ảnh hởng của các tạp chất rắn ít thấm nớc,
thí dụ đợc tạo thnh trong vụ cháy. Tầm nhìn xa trong khói
mù biến thiên trong phạm vi rộng, tuy nhiên thờng nhỏ hơn 10

km. Vì trong khi tạo thnh PAN, vai trò quyết định thuộc về
bức xạ Mặt Trời, nên khói mù đợc tạo thnh trong các thnh
phố nằm ở các vĩ độ thấp.
5.7. Giáng thủy
Giáng thủy thuộc những đại lợng khí tợng biến đổi mạnh
theo thời gian v không gian (thuộc tính tạo thnh các vệt khi
giáng thủy). Bằng những khảo sát của O. A. Đrozđov v S. A.
Sver thực hiện ở vùng Lêningrat, đã xác lập đợc rằng bản thân
thnh phố v những đặc điểm địa hình vùng vũng Nheva v
vịnh Phần Lan, có ảnh hởng tới sự phân bố giáng thủy. Theo
số liệu quan trắc nhiều năm, ở vùng ngoại ô phía bắc (Levasovo)
v phần phía bắc thnh phố, trung bình trong năm lợng giáng
thủy tuần tự lớn hơn 20 v 11 % so với ở phần trung tâm
Lêningrat. Ngợc lại, ở các phần phía nam v tây nam (cửa
sông Nheva v vùng bờ
vũng Nheva), lợng giáng thủy nhỏ hơn
so với ở trung tâm (trung bình năm nhỏ hơn 57 %).
Phân bố ma ro đặc biệt không đồng nhất theo lãnh thổ
thnh phố v các vùng ngoại ô: không ít trờng hợp ma mạnh
ở một phần thnh phố nhng không ma ở các phần khác. Phân
bố độ dy thảm tuyết cũng không đồng đều theo lãnh thổ thnh
phố. Theo dữ liệu quan trắc, ở Lêningrat chỉ có 40 % trờng hợp
tuyết đồng thời rơi ở tất cả các khu của thnh phố. Độ dy tuyết
rơi ở các phần khác nhau của thnh phố rất khác nhau: trong
các đợt tuyết rơi mạnh chênh lệch độ dy tuyết rơi một ngy đạt
tới 1014 cm. Về trung bình các khu phía nam v đông nam l
nơi nhiều tuyết nhất trong thnh phố Lêningrat. Độ dy tuyết
rơi một ngy biến thiên trong phạm vi rộng: 60 % trờng hợp nó
không quá 2 cm, 80 % trờng hợp 4 cm v 96 % trờng hợp
10 cm (với số ngy tuyết rơi trung bình trong năm bằng 76).