BÀI GIẢNG KHÍ TƯỢNG THUỶ văn đại CƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH
KHOA NÔNG – LÂM - NGƯ

BÀI GIẢNG
(Lưu hành nội bộ)
KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN ĐẠI CƯƠNG
(Dành cho sinh viên ngành Lâm nghiệp, hệ đại học chính quy)

Giảng viên: Lê Thị Hương Giang

1


MỤC LỤC
PHẦN A: LÝ THUYẾT ............................................................................................................. 2
BÀI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 5
1. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KHÍ TƯỢNG HỌC ........................................................................ 5
2. KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG KHÍ TƯỢNG HỌC ........................................................... 7
3. KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN RỪNG........................................................................................ 7
CHƯƠNG 1 ................................................................................................................................ 9
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN ...................................................................... 9
1.1. THÀNH PHẦN KHÍ QUYỂN ............................................................................................ 9
1.1.1. Không khí khô .................................................................................................................. 9
1.1.2. Hơi nước. .......................................................................................................................... 9
1.1.3. Bụi .................................................................................................................................. 10
1.1.4. Vai trò của các chất khí trong tự nhiên ........................................................................... 10
1.2. CẤU TRÚC CỦA KHÍ QUYỂN ...................................................................................... 11
1.2.1. Sự không đồng nhất của khí quyển theo chiều thăng đứng ............................................ 11
1.2.2. Sự không đồng nhất của khí quyển theo chiều ngang .................................................... 12
CHƯƠNG 2 .............................................................................................................................. 14
BỨC XẠ TRONG KHÍ QUYỂN ............................................................................................. 14

2.1. Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời đối với cây trồng ............................................................. 14
2.1.1. Ảnh hưởng của thành phần quang phổ của mặt trời đối với cây trồng .......................... 14
2.1.2. Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng trong ngày đối với cây trồng ................................ 15
2.2. Các dạng bức xạ mặt trời ................................................................................................... 16
2.2.1. Bức xạ trực tiếp (trực xạ)................................................................................................ 16
2.2.2. Bức xạ khuyếch tán (tán xạ) ........................................................................................... 17
2.2.3. Bức xạ tổng cộng (Tổng xạ) ........................................................................................... 18
2.2.4. Sự phản xạ bức xạ mặt trời (Albêđô) ............................................................................. 18
2.3. Bức xạ sóng dài của mặt đất và khí quyển ........................................................................ 19
2.4. Cân bằng bức xạ của mặt đất ............................................................................................. 20
CHƯƠNG 3. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT VÀ KHÔNG KHÍ ............................................... 21
3.1. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT ............................................................................................. 21
3.1.1. Các đặc tính nhiệt lực của đất ......................................................................................... 21
3.1.2. Cân bằng nhiệt của bề mặt đất ........................................................................................ 23
.................................................................................................................................................. 23
3.1.3. Diễn biến của nhiệt độ bề mặt đất .................................................................................. 25
3.1.4. Các biện pháp điều tiết nhiệt độ mặt đất ........................................................................ 27
3.2. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA KHÔNG KHÍ .............................................................................. 29
3.2.1. Sự truyền nhiệt trong không khí ..................................................................................... 29
3.2.2. Sự biến thiên của nhiệt độ không khí ............................................................................. 30
3.2.3. Những chỉ tiêu đánh giá nhiệt độ không khí .................................................................. 32
3.2.4. Những biện pháp cải thiện chế độ nhiệt độ không khí ................................................... 34
TUẦN HOÀN NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN ........................................................................... 36
4.1. Chu trình nước trong tự nhiên. .......................................................................................... 36
4.2. Các đại lượng vật lý đặc trưng cho độ ẩm không khí ........................................................ 37
4.3. Bốc hơi nước trong tự nhiên .............................................................................................. 38
4.3.1. Bản chất của quá trình bốc hơi nước .............................................................................. 38
4.3.2. Vai trò của bốc hơi nước trong sản xuất nông nghiệp .................................................... 40
4.4. Sự ngưng kết hơi nước trong tự nhiên ............................................................................... 40
4.4.1. Điều kiện ngưng kết hơi nước trong khí quyển .............................................................. 40

4.4.2. Kết quả của sự ngưng kết hơi nước ................................................................................ 41
4.5. Giáng thuỷ ......................................................................................................................... 44
4.5.1. Phân loại mưa ................................................................................................................. 44
4.5.2. Nguyên nhân hình thành mưa ......................................................................................... 44
4.5.3. Các đại lượng đặc trưng cho tính chất của mưa ............................................................. 46
2


4.5.4. Những nhân tố ảnh hưởng đến lượng mưa ..................................................................... 46
4.6. Nước trong mạng lưới thuỷ văn ........................................................................................ 47
4.6.1. Dòng chảy ....................................................................................................................... 47
4.6.2. Sự hình thành dòng chảy sông ngòi................................................................................ 47
4.6.3. Những nhân tố ảnh hưởng đến dòng chảy ...................................................................... 50
4.6.4. Những đại lượng đặc trưng của dòng chảy..................................................................... 52
4.6.5. Phương trình cân bằng nước trong một lưu vực. ............................................................ 53
4.6.6. Phân phối dòng chảy trong năm ..................................................................................... 53
CHƯƠNG 5. ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN VÀ GIÓ ..................................................................... 55
5.1. Áp suất khí quyển .............................................................................................................. 55
5.1.1. Khái niệm ....................................................................................................................... 55
5.1.2. Sự biến đổi của áp suất khí quyển .................................................................................. 55
5.1.3. Những đại lượng đặc trưng cho áp suất khí quyển ......................................................... 56
5.2. Gió. .................................................................................................................................... 56
5.2.1. Nguyên nhân sinh ra gió. ................................................................................................ 56
5.2.2. Các đại lượng đặc trưng của gió ..................................................................................... 56
5.3. Hoàn lưu khí quyển ........................................................................................................... 58
5.3.1. Phân bố khí áp trên mặt đất ............................................................................................ 58
5.3.2. Hoàn lưu khí quyển ........................................................................................................ 58
5.3.3. Một số loại gió địa phương ............................................................................................. 60
CHƯƠNG 6 .............................................................................................................................. 62
6.1. Sương muối ....................................................................................................................... 62

6.1.1. Điều kiện hình thành ...................................................................................................... 62
6.1.2. Tác hại và phương pháp phòng chống ............................................................................ 62
6.2. Gió phơn khô, nóng ........................................................................................................... 62
6.2.1. Điều kiện hình thành ...................................................................................................... 63
6.2.2. Tác hại và biện pháp phòng chống ................................................................................. 63
6.3. Hạn hán .............................................................................................................................. 64
6.3.1. Điều kiện hình thành ...................................................................................................... 64
6.3.2. Phân bố hạn và biện pháp phòng chống ......................................................................... 64
6.4. Lũ lụt ................................................................................................................................. 65
6.4.1. Tác hại của lũ lụt ............................................................................................................ 65
6.4.2. Đặc điểm lũ lụt ở nước ta và các biện pháp phòng chống lụt và úng ............................. 65
6.5. Mưa đá ............................................................................................................................... 66
6.6. Dông nhiệt ........................................................................................................................ 67
6.7. Bão và áp thấp nhiệt đới .................................................................................................... 69
6.7.1. Điều kiện hình thành bão và áp thấp nhiệt đới ............................................................... 70
6.7.2. Hoạt động của bão và áp thấp nhiệt đới ở Việt Nam và biện pháp phòng tránh ............ 72
CHƯƠNG 7. KHÍ HẬU VIỆT NAM ....................................................................................... 73
7.1. Cơ chế hình thành khí hậu Việt Nam ................................................................................ 73
7.1.1. Khí hậu Việt Nam là khí hậu nhiệt đới .......................................................................... 73
7.1.2. Khí hậu Việt Nam chịu ảnh hưởng của gió mùa ............................................................ 73
8.1.4. Khí hậu Việt nam rất đa dạng có nhiều á đới và các đai cao ........................................ 75
8.1.5. Khí hậu Việt nam rất thất thường trong chế độ nhiệt và chế độ ẩm. ............................. 75
7.2. Một số đặc trưng cơ bản của khí hậu Việt Nam ................................................................ 75
7.2.1. Nắng và bức xạ: .............................................................................................................. 75
7.2.2. Chế độ nhiệt .................................................................................................................... 76
7.2.3. Chế độ mưa ..................................................................................................................... 77
7.2.4. Ðộ ẩm không khí ........................................................................................................... 78
7.2.5. Các hiện tượng thời tiết .................................................................................................. 79
7.3 Phân vùng khí hậu Việt Nam:............................................................................................. 79
7.3.1. Vùng khí hậu Đông Bắc ................................................................................................. 80

7.3.2. Vùng khí hậu Ðồng bằng và Trung du Bắc bộ: .............................................................. 81
7.3.3. Vùng khí hậu Tây Bắc .................................................................................................... 81
3


7.3.4. Vùng khí hậu Bắc Trung Bộ ........................................................................................... 83
7.3.5. Vùng khí hậu Nam Trung Bộ ......................................................................................... 84
7.3.6. Vùng Khí hậu Tây Nguyên ............................................................................................. 85
7.3.7. Vùng khí hậu Nam Bộ .................................................................................................... 86
CHƯƠNG 8. ẢNH HƯỞNG QUA LẠI GIỮA RỪNG VÀ ĐIỀU KIỆN.............................. 88
8.1. VAI TRÒ CỦA CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG TRONG ĐỜI SỐNG THỰC VẬT RỪNG.
.................................................................................................................................................. 88
8.1.1. Bức xạ mặt trời và đời sống thực vật rừng. .................................................................... 88
8.1.2. Chế độ nhiệt và thực vật rừng......................................................................................... 93
8.1.3. Ảnh hưởng của chế độ nước đến thực vật. ..................................................................... 95
8.2. ẢNH HƯỞNG TỔNG HỢP CỦA CÁC YẾU TỐ KHÍ TƯỢNG ĐẾN RỪNG.................... 98
8.2.1. Những quy luật chung nhất về ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng đến rừng. ............. 98
8.2.2. Phân bố các vùng thực vật và điều kiện khí hậu. ........................................................... 99
8.3. TIỂU KHÍ HẬU RỪNG .................................................................................................. 100
8.3.1. Thành phần không khí trong rừng. ............................................................................... 101
8.3.2. Chế độ bức xạ trong rừng. ............................................................................................ 101
8.3.3. Nhiệt độ trong rừng. ..................................................................................................... 102
8.4.4. Rừng và chế độ thuỷ văn. ............................................................................................. 103
8.4. ẢNH HƯỞNG CỦA RỪNG ĐẾN ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU THUỶ VĂN LÃNH THỔ.
................................................................................................................................................ 105
8.4.1. Rừng và thành phần khí quyển. .................................................................................... 105
8.4.2. Rừng và điều kiện khí tượng các khu vực lân cận........................................................ 106
8.4.3. Rừng và điều kiện thuỷ văn lãnh thổ. ........................................................................... 107
8.5. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TRONG KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN RỪNG . 110
8.5.1. Phương pháp quan trắc song song ................................................................................ 110

8.5.2. Phương pháp gieo trồng định kỳ ................................................................................. 111
8.5.3. phương pháp gieo trồng theo vùng địa lý ................................................................... 111
8.5.4. Phương pháp thống kê tài liệu lịch sử ......................................................................... 111
8.5.5. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hoặc nhà khí hậu ............................. 111
8.5.6. Phương pháp phân tích khu phân bố .............................................................................. 112
8.5.7. Phương pháp phân tích vòng năm ............................................................................... 112
PHẦN B: THỰC HÀNH ........................................................................................................ 113
CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................................ 121
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 122

4


PHẦN A: LÝ THUYẾT
BÀI MỞ ĐẦU

1. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KHÍ TƯỢNG HỌC
Trái đất có lớp vỏ không khí gọi là lớp khí quyển. Trong lòng khí quyển, đặc biệt
ở tầng gần mặt đất luôn diễn ra các hiện tượng và các quá trình vật lý phức tạp như:
Nắng, mưa, nóng, lạnh, giông tố, gió bão... Tuỳ mức độ phát triển mà các hiện tượng
ấy có thể có lợi hoặc có hại, bình thường hoặc nguy hiểm đối với đời sống và hoạt
động kinh tế của con người. Có thể nói, không ở đâu trên trái đất, con người không
chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp của các quá trình vật lý khí quyển.
Để an toàn cho cuộc sống, để tiến hành một cách có hiệu quả mọi hoạt động của
con người dưới ảnh hưởng thường xuyên và phức tạp của khí quyển, con người đã
không ngừng tìm hiểu, nghiên cứu các hiện tượng và quá trình xảy ra trong khí quyển.
Trong quá trình đó đã dần dần hình thành một môn khoa học độc lập - “Khí tượng
học”.
Khí tượng học là khoa học nghiên cứu bản chất vật lý của các hiện tượng và quá
trình xảy ra trong khí quyển, tìm ra quy luật khống chế chúng, xây dựng biện pháp dự

báo trước các hiện tượng sẽ xảy ra, nghiên cứu biện pháp can thiệp, giúp con người
từng bước làm chủ khí quyển.
Thế giới còn giữ lại được nhiều tài liệu chứng tỏ khoa học khí tượng được bắt
nguồn từ lâu đời, đặc biệt ở các trung tâm văn minh cổ đại như: Ai Cập, Hy Lạp, Ấn
Độ, Trung Quốc. Nổi bật nhất trong số tư liệu cổ để lại là cuốn “Meteorolog” (Khí
tượng học) của Aristot (Khoảng 200 năm trước công nguyên). Tuy nội dung đơn giản
nhưng cuốn sách cho thấy ở các thế kỷ trước, bằng mắt thường, con người đã biết quan
sát, ghi chép và phân tích các hiện tượng khí quyển. Nhưng vì khoa học chưa phát
triển, thiếu phương tiện nghiên cứu nên trong thời gian dài, khí tượng học vẫn là khoa
học định tính, kiến thức về khí tượng học của con người còn rất nghèo nàn.
Khí tượng học trở thành khoa học định lượng từ thế kỷ 17 cùng với sáng chế ra
nhiệt biểu của Ga-Li-Lê năm 1603 và khí áp kế của Tô-Ni-Xen-Li năm 1643. Đây là
hai dụng cụ quan trọng bậc nhất của những nghiên cứu khí tượng học. Mười năm sau,
ở Pháp và Ba Lan người ta bắt đầu tiến hành quan trắc khí tượng.
Cùng với sự ra đời của các dụng cụ khí tượng, con người ngày càng có khả năng
nghiên cứu, tìm hiểu “đời sống” khí quyển. Phát triển mạnh mẽ nhất của khí tượng học
được bắt đầu vào thế kỷ 20 cùng với sự phát triển của kỹ thuật toán, vật lý, sự ra đời
của các máy móc cho phép nghiên cứu tầng cao khí quyển: Vô tuyến thám không, tên
lửa khí tượng, vệ tinh khí tượng, ra đa thời tiết...
Ngày nay, trong khoa học khí tượng đã hình thành nhiều môn học chuyên sâu
khác nhau về phương pháp, nội dung và mục đích nghiên cứu.
Theo phương pháp nghiên cứu có các môn học sau đây:
- Khí tượng học cơ sở (khí tượng học đại cương) là khoa học nghiên cứu bản chất
vật lý, xác lập những quy luật chung nhất của các hiện tượng và quá trình khí quyển.
- Khí tượng dự báo (khí tượng Si-nốp) là khoa học nghiên cứu quá trình hình
thành, phân bố và biến đổi thời tiết, nghiên cứu phương pháp dự báo thời tiết bằng
cách phân tích thời tiết trên bản đồ địa lý có ghi các số liệu quan trắc khí tượng.
- Khí hậu học là môn học nghiên cứu các quy luật hình thành khí hậu và chế độ
khí hậu của các nước, các vùng.
Theo mục đích ứng dụng có các môn:

5


- Khí tượng học Hàng không.
- Khí tượng học Hàng hải.
- Khí tượng học Quân sự.
- Khí tượng Y học.
- Khí tượng Nông nghiệp.
- Khí tượng Lâm nghiệp.
Về thành tựu trong khí tượng học cần phải nói đến những kết quả của công tác dự
báo thời tiết và nghiên cứu khí hậu.
Ở các nước tiên tiến trên thế giới, mức độ chính xác của các tin tức dự báo thời
tiết ngắn hạn đã đạt trên 85%. Ở nước ta, theo đánh giá của Tổng cục khí tượng thuỷ
văn, mức độ chính xác của các tin tức dự báo thời tiết là trên 75%. Tuy nhiên, độ chính
xác của dự báo các hiện tượng diễn ra trên quy mô lớn thường rất cao. Chẳng hạn, dự
báo bão, gió mùa Đông Bắc ở nước ta có độ chính xác xấp xỉ 100%. Đối với các hiện
tượng có quy mô nhỏ như mưa rào, dông...độ chính xác thường chỉ đạt 75 %.
Trong khí hậu học, người ta đã nghiên cứu các quy luật phân hoá khí hậu và điều
kiện khí hậu các vùng khác nhau trên thế giới, lập ra phân vùng khí hậu trên thế giới.
Kết quả nghiên cứu quy luật hình thành khí hậu thực sự trở thành cơ sở khoa học cho
những biện pháp cải tạo khí hậu, ngăn chặn sa mạc hoá, duy trì cân bằng sinh thái môi
trường cho nhiều vùng trên thế giới.
Trong những năm của thế kỷ XX, ngoài những phương pháp quan sát các hiện
tượng khí quyển, các nhà khí tượng đã bắt đầu áp dụng các phương pháp thực nghiệm
vào nghiên cứu khí tượng, trong đó có nghiên cứu quá trình hình thành mây, mưa, gió
mùa... Con người cũng bắt đầu can thiệp vào các quá trình khí quyển như : Gây mưa
nhân tạo, phá mưa đá, chống sương muối, cải tạo khí hậu...
Tuy vậy, các hiện tượng khí tượng thường rất phức tạp, chúng phát sinh trong
toàn bộ khí quyển với những quy mô có thể biến động từ 106 m (sự ngưng kết hơi
nước) đến hàng nghìn km (bão, giải hội tụ...). Vì thế, nghiên cứu khí tượng đòi hỏi một

mặt phải mở rộng phạm vi quan trắc, bổ sung các yếu tố khí tượng vào nội dung quan
trắc, cải tiến các phương pháp quan trắc, sử dụng các phương tiện kỹ thuật hiện đại...
Mặt khác phải có sự phối hợp của nhiều nước, của cả thế giới trong nghiên cứu khí
tượng. Sự hợp tác về thông tin khí tượng ở các nước Anh, Pháp, Đức, Nga được bắt
đầu từ thế kỷ XIX, đến năm 1847, tổ chức của các nước này được đổi tên thành tổ
chức khí tượng thế giới (WMO). Hiện nay tham gia vào tổ chức khí tượng thế giới có
trên 100 nước thành viên.
Ở Việt Nam, từ xưa nhân dân đã biết quan sát, dự đoán thời tiết dựa vào những
kinh nghiệm về liên hệ giữa các hiện tượng khí tượng với nhau, giữa các hiện tượng
khí tượng với các hiện tượng tự nhiên khác. Những kinh nghiệm ấy được lưu truyền từ
thế hệ nay sang thế hệ khác dưới hình thức ca dao, tục ngữ: “Nắng sáng đi trồng cà,
mưa sáng ở nhà phơi thóc”, “Ráng mỡ gà thì gió, ráng mỡ chó thì mưa”, “ Cỏ gà mọc
lang, cả làng ngập nước”, “Kiến cánh vỡ tổ ra, bão táp mưa sa gần tới”...
Những tài liệu còn lưu trữ lại đến nay cho thấy nước ta có Lê Quý Đôn và Hải
Thượng Lãn Ông là những học giả có nhiều ghi chép, nghiên cứu về khí tượng học. Lê
Quý Đôn là nhà bác học đã tổng hợp lý luận và nêu lên quan điểm của mình một cách
có hệ thống về các hiện tượng khí tượng, chu kỳ khí hậu, vật hậu...Hải Thượng Lãn
Ông là nhà y học có nhiều nghiên cứu về quan hệ giữa khí hậu, thời tiết với sức khoẻ
và bệnh tật con người.
Trước năm 1954, người Pháp đã xây dựng một số trạm quan trắc khí tượng ở
nước ta, mục đích chủ yếu là phục vụ hàng không, quân sự và một số nghiên cứu nhằm
khai thác tài nguyên.
6


Sau hoà bình lập lại, ngành khí tượng đã xây dựng được hệ thống quan trắc khí
tượng, tổ chức các viện nghiên cứu, đào tạo đội ngũ cán bộ khí tượng. Ngành đã có
những cống hiến lớn lao trong nghiên cứu tài nguyên khí hậu, thuỷ văn đất nước. Tin
tức dự báo thời tiết và toàn bộ số liệu quan trắc khí tượng của ngành đã phục vụ đắc
lực cho hoạt động của nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau, đặc biệt là Nông nghiệp, Lâm

nghiệp, Hàng không, Hàng hải, Giao thông...
Hiện nay, trên cả nước có hơn 150 trạm quan trắc khí tượng và gần 2000 trạm đo
mưa. Ở mỗi tỉnh có 2 đài khí tượng với nhiệm vụ nghiên cứu tài nguyên khí hậu địa
phương, dự báo thời tiết bổ sung theo yêu cầu của các ngành sản xuất chủ yếu là Nông
nghiệp, hướng dẫn nông dân phòng tránh thiên tai...
Ở Hà Nội, với những thông tin được cung cấp liên tục từ các trạm quan trắc của
nhiều nước, từ các vệ tinh. Viện dự báo khí tượng tiến hành phân tích và dự báo thời
tiết cho các vùng trong cả nước. Tin dự báo thời tiết được gửi đến các địa phương, các
cơ quan chức năng và nhân dân có thể biết được thông qua Đài tiếng nói Việt Nam
hoặc một số phương tiện thông tin khác để chuẩn bị cho các hoạt động sản xuất và đời
sống.
Năm 1975, Việt nam trở thành thành viên chính thức của Tổ chức khí tượng thế
giới, tham gia tích cực vào các chương trình nghiên cứu khí tượng do tổ chức này
hoạch định và chỉ đạo, trong đó có chương trình nghiên cứu bão, chương trình nghiên
cứu gió mùa nhiệt đới. Việt Nam cũng hợp tác trao đổi thông tin với nhiều nước trên
thế giới.
2. KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG KHÍ TƯỢNG HỌC
Trong nghiên cứu khí tượng, thời tiết và khí hậu được xem là hai khái niệm cơ
bản:
- Thời tiết là trạng thái của khí quyển quan sát thấy ở một nơi nào đó tại một thời
điểm nào đó. Để mô tả thời tiết, người ta dùng nhiều yếu tố khí tượng khác nhau. Đó là
các đại lượng phản ánh tính chất vật lý của khí quyển, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất
không khí, ẩm độ không khí, hướng và tốc độ gió, lượng mưa, tầm nhìn...
- Khí hậu là chế độ thời tiết của một địa phương nào đó, khí hậu của một địa
phương được xác định thông qua quan trắc khí tượng nhiều năm.
Khi mô tả khí hậu thường dùng các giá trị trung bình, cực trị và toàn bộ đặc điểm
biến đổi của các chỉ tiêu tổng hợp hay riêng lẻ của những yếu tố khí tượng, các chỉ tiêu
ấy được gọi là chỉ tiêu khí hậu.
3. KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN RỪNG
Là một bộ phận quan trọng của môi trường, khí quyển ảnh hưởng đến toàn bộ đời

sống của rừng. Tính chất vật lý của khí quyển, hay điều kiện khí tượng ảnh hưởng đến
sự phân bố, sinh trưởng phát triển, tái sinh, hình thành rừng, đến khả năng chống sâu
bệnh hại, chống gió bão và lửa rừng... Nói chung điều kiện khí tượng ảnh hưởng đến
tồn tại, năng suất và tính ổn định của rừng. Phần lớn các yếu tố khí tượng là nhân tố
sinh thái.
Với tầng tán rậm rạp và kết cấu tầng phức tạp, rừng đã hình thành dưới tán một
tiểu hoàn cảnh khí hậu độc đáo - tiểu khí hậu rừng. Dưới tán rừng, độ ẩm không khí
luôn cao hơn, biên độ nhiệt độ, lượng bức xạ, tốc độ gió... luôn thấp hơn ngoài đất
trống. Hoàn canh đặc biệt dưới tán rừng quyết địng sự tồn tại và phát triển của cả tập
đoàn động vật, vi sinh vật đất, của toàn bộ cây bụi thảm tươi, quyết định cường độ và
chiều hướng của tái sinh và hình thành rừng.
Chiếm lĩnh không gian rộng lớn, rừng không chỉ ảnh hưởng đến điều kiện khí
tượng dưới tán mà còn cải thiện cả điều kiện khí tượng các vùng lân cận, cả lãnh thổ.
7


Rừng làm giảm biên độ nhiệt, làm tăng ẩm độ không khí, tăng lượng mưa, giảm tác hại
của bão, của gió khô nóng... Ngoài khả năng cải tạo khí hậu, rừng còn có những chức
năng sinh thái quan trọng khác như: Giữ đất, bảo vệ và điều tiết nguồn nước, làm trong
lành khí quyển.
Để nâng cao năng suất rừng, phát huy tối đa các chức năng sinh thái của rừng,
các nhà lâm học không thể không nghiên cứu một bộ phận rất quan trọng của môi
trường là khí quyển cùng toàn thể mối quan hệ qua lại giữa nó với rừng, những biện
pháp tác động nhằm điều chỉnh mối quan hệ ấy. Đó là nội dung cơ bản của môn học
độc lập- “Khí tượng thuỷ văn rừng”.
Như vậy, đối tượng của Khí tượng thuỷ văn rừng là các hiện tượng, quá trình
xảy ra trong khí quyển và mối quan hệ qua lại phức tạp giữa chúng với rừng. Theo
nghĩa rộng, khí tượng thủy văn là khoa học nghiên cứu mối quan hệ qua lại giữa các
hiện tượng khí tượng thủy văn và sản xuất Lâm nghiệp, vì điều kiện khí tượng không
chỉ ảnh hưởng đến rừng - đối tượng của sản xuất lâm nghiệp, mà còn ảnh hưởng tới

các hoạt động sản xuất nói chung, chẳng hạn như: Gieo ươm, trồng rừng, khai thác,
vận chuyển...
Nghiên cứu Khí tượng thuỷ văn rừng có những nhiệm vụ chủ yếu sau đây:
Tìm hiểu quy luật biến đổi của các yếu tố khí tượng cơ bản có ảnh hưởng đến đối
tượng và quá trình sản xuất Lâm nghiệp. Các yếu tố khí tượng được nghiên cứu ở đây
là các yếu tố sinh thái, bao gồm bức xạ, nhiệt độ đất, nhiệt độ không khí, các yếu tố
phản ánh đảm bảo mức độ nước, tốc độ gió, thời tiết... và khí hậu cũng được nghiên
cứu tổng hợp nhưng không thể tách rời các yếu tố khí tượng thuỷ văn có ảnh hưởng
đến sản xuất Lâm nghiệp.
Vận dụng những quy luật biến đổi của các yếu tố khí tượng thuỷ văn và quy luật
sinh học để làm sáng tỏ ảnh hưởng của chế độ khí tượng thuỷ văn đến rừng cũng như
tác động ngược lại. Anh hưởng của chế độ khí tượng thuỷ văn đến rừng được nghiên
cứu theo tác động của từng yếu tố riêng lẻ cũng như tập hợp chúng trong tổng thể môi
trường sinh thái. Anh hưởng của rừng đến chế độ khí tượng thuỷ văn được nghiên cứu
với tính chất tìm hiểu những chức năng sinh thái của rừng. Đó là khả năng biến đổi
hoàn cảnh tiểu khí hậu dưới tán rừng và điều kiện khí hậu thuỷ văn lãnh thổ.
Đối tượng sản xuất lâm nghiệp chủ yêu là cây rừng. Khác với cây nông nghiệp,
chúng có kích thước và đời sống dài hơn. Vì vậy, trong nghiên cứu khí tượng thuỷ văn
rừng cũng như nghiên cứu sinh thái cây gỗ nói chung đòi hỏi phải xây dựng những
phương pháp thích hợp. Ngày nay, ngoài những phương pháp truyền thống như “quan
trắc song song”, “gieo trồng định kỳ”, “thống kê tài liệu lịch sử”, “phân tích khu phân
bố”... các nhà nghiên cứu đang xây dựng một phương pháp mới- phương pháp phân
tích vòng năm. Đây là phương pháp có triển vọng, khắc phục được nhiều nhược điểm
của các phương pháp khác.

8


CHƯƠNG 1
THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN

1.1. THÀNH PHẦN KHÍ QUYỂN
Không khí trong khí quyển là hỗn hợp cơ học của 3 thành phần: Không khí khô,
hơi nước và bụi.
1.1.1. Không khí khô
Không khí sau khi đã loại hết hơi nước và bụi được gọi là không khí khô.
Trong lớp khí quyển có độ cao từ 0 đến 100 km, thành phần không khí khô gần
như không đổi: 4 chất khí chủ yếu là N2, O2, Ar và CO2 chúng chiếm tới 99% thể tích
không khí ( Bảng 1)
Bảng 1. Thành phần chủ yếu của không khí khô
Chất khí
Ni tơ (N2)
O xy (O2)
Argon (Ar)
Cacbonic (CO2)

Tỷ lệ (%)
Theo thể tích
78,8
20,95
0,93
0,03

Theo trọng lượng
75,52
23,15
1,28
0,05

Phần còn lại của không khí gồm các chất : Cr. Xe, He, NH3, CH4, NO2, H2S...
Ở các lớp khí quyển trên cao, dưới tác dụng của tia vũ trụ và các tia bức xạ sóng

ngắn, nhiều chất khí bị phân ly và ion hoá. Ở độ cao 95 đến 100 km trở lên, ôxy và
nitơ chủ yếu tồn tại dưới dạng nguyên tử tự do.
Trong đất, hàm lượng ôxy thường giảm đi, do bị sử dụng trong các quá trình phân
huỷ chất hữu cơ. Ở đất có độ ẩm cao, sự trao đổi với trên mặt đất bị hạn chế làm cho
đất nghèo ôxy. Những quá trình phân giải yếm khí thườnglàm tăng hàm lượng các chất
khí độc như: CH4, C2H6, H2S... Kết quả của các quá trình phân giải chất hữu cơ, hô
hấp của vi sinh vật, động vật đất còn làm tăng hàm lượng CO 2, trong nhiều trường hợp
có thể tới 10% thể tích không khí, tức gấp hàng trăm lần không khí trên mặt đất. Có
thể cải thiện thành phần không khí trong đất bằng các biện pháp thuỷ lợi hoặc xới đất.
Trong rừng hay quần thể thực vật nói chung, thành phần không khí có những
khác biệt nhất định so với ngoài đất trống. Một mặt rừng có tầng tán rậm rạp ngăn cản
sự trao đổi không khí ở trong rừng với trên tán rừng, mặt khác trong hoạt động sống
của rừng, rừng đã hấp thu một số chất khí này và đưa vào khí quyển một số chất khí
khác. Trên tán rừng, vào ban ngày, khi trời lặng gió hàm lượng CO2 thường xuyên cao.
Giá trị cao nhất đã ghi chép được là 0,07%. Ngoài ra thực vật còn làm giàu khí quyển
bằng các chất phitôxít, các chất thơm, đó là những chất hữu cơ dễ bay hơi do chúng
tiết ra trong quá trình trao đổi chất.
Ở gần các khu công nghiệp, do khí thải của nhà máy, hàm lượng các chất khí độc
thường tăng lên, trong đó có CO2, H2S, NO2, NO, Cl2, F2...
1.1.2. Hơi nước.
Trong không khí thường xuyên có hơi nước. Tuỳ từng điều kiện cụ thể, hàm
lượng nước có thể chiếm từ 0 đến 4% thể tích không khí.
Nguồn hơi nước trong khí quyển có từ mặt đất, nước có từ các ao hồ, biển, sông,
từ thực vật... bốc hơi vào khí quyển. Vì vậy, càng xa mặt đất, hàm lượng hơi nước
trong khí quyển càng thấp. Lên khỏi tầng bình lưu không khí hầu như không còn hơi
nước nữa.
9


Đại dương là nguồn cung cấp hơi nước khổng lồ, càng vào sâu trong lục địa hàm

lượng hơi nước càng thấp. Phần lớn các vùng ít mưa, các vùng khô hạn, sa mạc đều
sâu trong lục địa
Nhờ thoát hơi nước mạnh, các thảm thực vật, đặc biệt là thực vật vùng rừng hoặc
lân cận với rừng, hàm lượng hơi nước thường cao hơn các vùng khác.
1.1.3. Bụi
Bụi là những phần tử vật chất ở thể lỏng hoặc ở thể rắn lững lờ trong khí quyển.
Bụi được đưa vào không khí từ nhiều nguồn khác nhau: Do gió cuốn lên từ mặt đất, các
hạt muối do sóng biển tung vào không khí, bụi khói từ các nhà máy, phương tiện giao thông,
các đám mây, núi lửa, các phần tử phấn hoa phát tán vào không trung, vật chất tạo ra do quá
trình cháy của các thiên thạch khi vào khí quyển...
Số lượng hạt bụi trong 1 cm3 không khí biến động lớn, có thể vài chục đến vài
vạn hạt. Nói chung mật độ bụi giảm dần từ mặt đất đến lên cao, từ thành phố về nông
thôn và thấp nhất ở vùng rừng.
Hàm lượng bụi cao gây hại cho sức khoẻ con người và động vật. Bụi phủ dày trên
mặt lá làm giảm hiệu năng quang hợp của thực vật. Tuy nhiên, trong khí quyển bụi
cũng có những ý nghĩa nhất định, chúng là những hạt nhân ngưng kết hơi nước.
1.1.4. Vai trò của các chất khí trong tự nhiên
-Nitơ (N2)
Ni tơ là chất chiếm tỷ lệ lớn nhất trong khí quyển, là nhân tố quan trọng bậc nhất
với sự sống. Nitơ trong tự nhiên là nguồn vô tận, nhưng thực vật không đồng hoá được
ở dạng tự do, mà chỉ dưới dạng các hợp chất NH4+, NO3. thực vật sử dụng Nitơ qua hai
con đường: Nhờ cộng sinh với vi khuẩn nốt sần và hiên tượng phóng điện của sấm sét
(tạo ra HNO3). Nhờ vi khuẩn nốt sần, một năm trên 1 ha có thể thu hàng trăm kg đạm,
còn nhờ nước mưa vào khoảng 5-15kg. Với các quá trình khí quyển ni tơ không giữ
vai trò gì đặc biệt.
- Ôxy (O2)
Ôxy là chất chiếm tỷ lệ nhiều thứ hai trong khí quyển (21%). Nó cần thiết cho sự
hô hấp của cơ thể sống, sự phân giải các chất hữu cơ. Nhờ ôxy mà tuần hoàn vật chất
trong khí quyển diễn ra bình thường. Trong không khí, ôxy luôn dư thừa đối với yếu
cầu của thực vật. Nhưng trong đất, trong nước hàm lượng ôxy đôi khi không đủ yêu

cầu của chúng.
Với các quá trình trong khí quyển, ôxy có khả năng hấp thụ mạnh các tia bức xạ
sóng dài từ 0,13 đến 0,24µm. Sự hấp thụ của ôxy góp phần làm tăng nhiệt độ của các
lớp khí quyển trên cao và bảo vệ sinh vật dưới mặt đất khỏi bị tia tử ngoại.
- Carbonnic (CO2)
Carbonnic là chất khí chiếm hàm lượng nhỏ trong khí quyển nhưng lại có ý nghĩa
hết sức quan trọng. Nó là nguyên liệu cơ bản để tạo ra các chất hữu cơ. Hàm lượng
CO2 trong khí quyển thường được xem là thấp so với yêu cầu của thực vật. Khi tăng
hàm lượng CO2 trong không khí, cường độ quang hợp cũng tăng rõ rệt. Kết quả nhiều
nghiên cứu cho thấy, hàm lượng CO2 tối ưu cho quang hợp dao động từ 0,2 đến 0,3%.
Tuy nhiên khi nồng độ CO2 tăng lên, không khí trở nên độc với con người và động vật,
con người sẽ chết nếu nồng độ CO2 vượt quá 0,2 đến 0,6%.
Với các quá trình khí quyển, Carbonnic giữ vai trò quan trọng. Nó có khả năng
hấp thu mạnh các bức xạ hồng ngoại phát ra từ mặt đất, vì vậy làm tăng hiệu ứng nhà
kính của khí quyển. Người ta tính rằng, nếu hàm lượng Carbonnic tiếp tục tăng với tỷ
lệ 0,5% hàng năm như hiện nay thì trong vòng một thế kỷ tới, nhiệt độ trái đất có thể
tăng 3o đến 6oC.
10


- Ôzon (O3)
Ôzon là dạng hình thù của ôxy. Nó được hình thành từ các phân tử ôxy có nguồn
gốc quang hợp. Dưới tác dụng của các tia bức xạ có năng lượng cao, phân tử ôxy phân
ly thành nguyên tử tự do. Chúng liên kết tạo thành phân tử ôzon.
Ôzon có khả năng hấp thu mạnh các tia tử ngoại, giải hấp chính của ôzon là từ 0,022
đến 0,29 µ, ôzon được hình thành và tập trung chủ yếu ở độ cao từ 20 đến 25 km, tạo
nên một lớp “áo giáp” bảo vệ sinh vật dưới mặt đất khỏi tác hại của tia tử ngoại. Người
ta tính rằng, nếu không có ôzôn, dưới trời năng to, dưới tác dụng của tia tử ngoại toàn
bộ thực vật sẽ chết sau 15 phút.
Hiện nay, hàm lượng ôzon của nhiều vùng đang giảm đi, nguyên nhân chủ yếu là do

các nhà máy thải ra những chất có khả năng liên kết với ôzon, chẳng hạn như chất
clorophlorocacbon do công nghiệp điện lạnh tạo ra. Mặt khác, phá rừng cũng là
nguyên nhân làm giảm lượng oxy có nguồn gốc quang hợp, tức là giảm nguồn nguyên
liệu tái tạo ôzon.
- Hơi nước
Hơi nước có vai trò quan trọng đối với đời sống động thực vật, nó ảnh hưởng lớn
đến quá trình trao đổi nước, và do đó ảnh hưởng tới trao đổi vật chất và năng lượng
nói chung của thực vật. Độ ẩm cao có thể làm giảm khả năng thoát hơi nuớc của thực
vật, giảm khả năng điêu tiết nhiệt độ của cơ thể, khả năng hút dinh dưỡng khoáng
trong đất... Ngược lại, độ ẩm không khí quá thấp có thể làm tăng cường độ thoát hơi
nước, dẫn đến mất cân bằng nước trong cây, làm rối loạn các quá trinh sinh lý bình
thường.
Với các quá trình khí quyển, hơi nước được xem là quan trọng nhất. Nó là thành
phần duy nhất của không khí trong điều kiện tự nhiên có thể chuyển từ thể răn sang thể
lỏng, thể khí và ngược lại. Cùng với sự chuyển hoá của nước trong khí quyển là sự
thay đổi các hiện tượng thời tiết như mây, mưa, sấm chớp, quầng, tán...Có thể nói, nếu
không có hơi nước sẽ không có hiện tượng thời tiết
1.2. CẤU TRÚC CỦA KHÍ QUYỂN
1.2.1. Sự không đồng nhất của khí quyển theo chiều thăng đứng
Những kết quả quan trắc cho thấy, các tính chất vật lý như nhiệt độ, độ ẩm, áp
suất không khí, tốc độ gió, thành phần không khí... biến đổi mạnh mẽ theo độ cao. Căn
cứ sự phân hoá theo chiều cao của các tính chất vật lý có thể phân khí quyển thành
nhiều tầng khác nhau. Hiện nay có 4 cách phân chia khí quyển như sau:
* Phân tầng khí quyển theo tính chất nhiệt
Theo tính chất nhiệt, khí quyển chia thành 5 tầng:
+ Tầng đối lưu: Có độ cao từ 0 đến 18 km ở nhiệt đới, 11 km ở ôn đới, 7-8km ở
vùng cực. Đặc điểm cơ bản của tầng đối lưu như sau:
- Khoảng 3/4 khối lượng không khí tập trung ở tầng này
- Nhiệt độ không khí giảm dần theo chiều cao với mức trung bình là 0,6 oC/100 m
- Chuyển động đối lưu diễn ra mạnh mẽ.

- Tầng đối lưu chứa gần toàn bộ hơi nước của khí quyển, vì vậy chỉ ở đây mới có
các hiện tượng thời tiết.
+ Tầng bình lưu: Có bề dày từ đỉnh tầng đối lưu đến độ cao 50 - 55 km. Tầng
bình lưu có những đặc điểm sau:
- Nhiệt độ không đổi trong giới hạn từ đỉnh tầng đối lưu lên đến độ cao 35 km (
chừng - 70oC đến - 80oC ở xích đạo, -55 đến 65oC ở vùng cực)
11


- Từ độ cao 35 km trở lên, nhiệt độ không khí tăng dần và xấp xỉ 0oC ở đỉnh tầng
bình lưu.
- Gần như không có chuyển động đối lưu.
- Hầu như không có hơi nước, do đó không có các hiện tượng thời tiết.
+ Tầng trung gian : Có độ cao từ đỉnh tầng bình lưu đến 80-90 km, trong tầng
này nhiệt độ giảm dần theo độ cao và đạt -80oC ở đỉnh.
+Tầng điện ly: Có độ cao từ 80 đến 800 km.Ở đây nhiệt dđộ không khí tăng theo
độ cao và đạt chừng 1000oC ở giới hạn trên.
+Tầng khuếch tán: Là lớp chuyển tiếp của khí quyển trái đất vào không gian vũ
trụ. Không khí bị khuếch tán liên tục vào không gian vũ trụ. Giới hạn trên cùng của
khí quyển ở độ cao khoảng 2000 km cách mặt đất, nơi không còn gặp các phân tử khí
của khí quyển.
* Phân tầng khí quyển theo thành phần không khí
Theo cách này, khí quyển được chia thành hai tầng:
+ Tầng đồng nhất: Có độ cao từ 0 đến 95 km. trong tầng nay thành phần không
khí gần như không đổi.
+ Tầng ê-te: Có độ cao trên 95 km. Ở tầng này, phần lớn các chất khí tồn tại ở
dạng nguyên tử tự do
* Phân tầng theo mức phụ thuộc vào mặt đất
Theo cách này khí quyển được phân thành hai lớp:
+ Lớp khí quyển tầng biên có độ cao từ 0 đến 1 km. Ở đây các yếu tố khí tuợng

biến đổi mạnh mẽ theo độ cao, chuyển động của không khí chịu ảnh hưởng của lực ma
sát với mặt đất.
+ Lớp khí quyển tự do có độ cao từ 1,5 km trở lên. Các yếu tố khí tượng biến đổi
chậm hơn, ít chịu ảnh hưởng của mặt đất.
* Phân chia theo điều kiện bay của vệ tinh
Theo cách này, khí quyển phân thành 2 lớp:
+ Lớp dày đặc: Có độ cao từ 0 đến 150 km. trong lớp này, mật độ không khí dày
đặc, tạo lực cản lên các vật thể bay trong khí quyển. Phần lớn các thiên thạch khi rơi
vào khí quyển trái đất đều bị bốc cháy do ma sát với khí quyển ở độ cao 70 đến 150
km.
+ Lớp không gian vũ trụ gần trái đất: Có độ cao từ 150 km trở lên. Ở đây không
khí rất loãng, ảnh hưởng không đáng kể đến các vật thể bay trong khí quyển. Ở độ cao
150 km, mật độ không khí chỉ còn một vài phần triệu so với mặt đất.
1.2.2. Sự không đồng nhất của khí quyển theo chiều ngang
Theo chiều ngang trên mặt đất khí quyển cũng không đồng nhất. Biểu hiện này
đặc biệt rõ rệt trong tầng đối lưu. Phân tích các tính chất của khí quyển theo chiều
ngang cho thấy khí quyển bao gồm nhiều khối không khí nằm cạnh nhau. Giữa chúng
là những lớp chuyển tiếp được gọi là front.
* Khối không khí là những thể tích không khí lớn có kích thước tương đương với
kích thước của lục địa hay biển, trong đó có sự đồng nhất nhất định về các yếu tố khí
tượng. Đôi khi khối không khí còn được gọi là các khí đoàn. Bề dày của khối không
khí có thể vài km đến toàn bộ tầng đối lưu.
Tính chất của khối không khí phụ thuộc vào đặc điểm địa lý, vật lý của mặt đệm,
nơi nó hình thành hoặc dừng lâu trong quá trình di chuyển. Chẳng hạn, nếu hình thành
ở vùng biển nhiệt đới thì khối không khí sẽ mang tính chất nóng, ẩm, nếu hình thành ở
vùng lục địa trong mùa Đông khối không khí sẽ có tính chất khô lạnh... Vì vậy, người
12


ta thường phân loại và đặt tên các khối không khí theo điều kiện địa lý, nơi nó hình

thành, bao gồm các khối không khí sau:
- Khối không khí cực đới
- Khối không khí ôn đới
- Khối không khí nhiệt đới
- Khối không khí xích đạo
Trong mỗi loại trên chia thành khối không khí biển và khối không khí lục địa.
Chẳng hạn, khối không khí ôn đới biển, khối không khí ôn đới lục địa...
Đôi khi các khối không khí còn được phân chia theo tính chất nhiệt. Khối không
khí nóng là khối không khí đang di chuyển trên mặt đệm lạnh hơn, khối không khí
lạnh là khối không khí di chuyển trên mặt đệm nóng hơn.
* Front là lớp chuyển tiếp giữa các khối không khí, bề dày của front có thể dày từ
vài trăm mét đến vài kilômét, còn bề rộng có thể hàng nghìn kilômét. Trong vùng front
các yếu tố khí tượng biến đổi mạnh, gây nên các hiện tượng thời tiết đặc biệt gọi là
thời tiết front.
Front thường nằm nghiêng so với mặt đất một góc vài phần mười độ, giao tuyến
của mặt front với mặt đất được gọi là đường front.

Không khí nóng

Vùng front

Front thường được chia thành hai loại tuỳ theo hướng di chuyển của nó. Front
nóng là front di chuyển về phía không khí lạnh, front lạnh là front di chuyển về phía
không khí nóng. Với những đặc điểm nhiệt học khác nhau, hệ quả là thời tiết trong
mỗi loại front có sự thay đổi

Không khí lạnh

Hình 1: Sơ đồ vùng Front

13


CHƯƠNG 2
BỨC XẠ TRONG KHÍ QUYỂN
2.1. Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời đối với cây trồng
2.1.1. Ảnh hưởng của thành phần quang phổ của mặt trời đối với cây trồng
Bức xạ mặt trời được hình thành từ những sóng điện từ với những bước sóng
khác nhau. Độ dài sóng được thể hiện bằng:
Micromet (m) =10-6m hay nanometre (na)=10-9m.
Quang phổ của mặt trời chia làm 3 nhóm:
- Nhóm tử ngoại gồm những tia có bước sóng nhỏ hơn 0,4m chiếm 7% thành
phần quang phổ của mặt trời.
- Nhóm tia có bước sóng trông thấy: gồm những tia có bước sóng lớn hơn 0,4 và
nhỏ hơn 0,76. Chiếm 46% thành phần quang phổ của mặt trời.
- Nhóm tia hồng ngoại: gồm những tia có bước sóng lớn hơn 0,76. Chiếm 47%
thành phần quang phổ của mặt tời.
Nhóm tia tử ngoại và tia hồng ngoại mắt thường không thể nhìn thấy được. Nhóm
tia có bước sóng trông thấy khi phân tích người ta thấy hàng loạt tia được sắp xếp lần
lượt theo sự giảm dần của bước sóng: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Tia nhìn
thấy có ảnh hưởng nhiều đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây xanh. Để xét
tác dụng quang phổ của mặt trời đối với cây trồng, Ủy ban chiếu xạ Hà Lan (1953) đã
chia quang phổ mặt trời ra làm 8 dải sau:
Dải 1: gồm những tia có độ dài bước sóng lớn hơn 1. Là những tia khi được cây
hấp thụ thì̀ biến thành nhiệt mà không tham gia vào tiến trình sinh hóa.
Dải 2: gồm những tia có bước sóng từ 1 đến 0,72 có tác dụng làm cho cây cối
mọc dài ra. Các tia này đóng vai trò quan trọng đối với quang kỳ tính, sự nảy mầm của
hạt, màu sắc trái.
Dải 3: gồm những tia có độ dài bước sóng từ 0,72 đến 0,61 (tia đỏ và da cam)
rất quan trọng trong quá trình quang hợp của cây xanh. Các tia này bị lục tố hấp thụ

mạnh, ảnh hưởng nhiều đến quang kỳ tính.
Dải 4: gồm các tia có độ dài bước sóng từ 0,61 đến 0,51 (vàng, lục) ảnh hưởng ít
đến sự quang hợp và sự hình thành trái.
Dải 5: gồm những tia có độ dài bước sóng từ 0,51 đến 0,4 (chàm, tím). Những
tia này bị lục tố và sắc tố vàng hấp thụ mạnh cho nên dải này ảnh hưởng nhiều đến quá
trình hình thành trái.
Dải 6: gồm những tia có độ dài bước sóng từ 0,4 đến 0,315 (tử ngoại), tác dụng
chủ yếu trong quá trình hình thành trái, ức chế quá trình dài ra của cây xanh và làm
cho lá dài hơn.
Dải 7: gồm những tia có bước sóng từ 0,315 đến 0,28 (tử ngoại) là những tia
làm hư phần lớn cây trồng.
Dải 8: Gồm những tia có bước sóng <0,28 (tử ngoại). Rất nguy hiểm đối với cây
trồng. Có tính chất hủy diệt đối với cây xanh. Nhưng những tia này hầu như không tới
được mặt đất.

14


2.1.2. Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng trong ngày đối với cây trồng
Độ dài ngày được xác định bằng thời gian chiếu sáng trên mặt đất. Ánh sáng của
mặt trời là sự tác động tổng hợp tác động của trực xạ, tán xạ, albêđô của mặt trời. Thời
gian chiếu sáng trong ngày thay đổi tùy theo mùa và phụ thuộc vào vĩ độ của địa
phương.
Ở xích đạo thời gian chiếu sáng trung bình năm: 12 giờ 30 phút. Từ xích đạo đến
cực, sau ngày Xuân phân (23/III), độ dài ngày tăng về phía Bắc cực và giảm khi đi về
phía Nam cực. Sau ngày Thu phân (23/IX) thì sự biến động về độ dài ngày lại ngược
lại.
Ở Bắc bán cầu ngày 22 tháng VII là độ dài ngày dài nhất. Đối với cây trồng một
phần tia bức xạ khuyếch tán của hoàng hôn (trước khi mặt trời lặn) vẫn có tác dụng
sinh lý. Vì vậy, đối với cây trồng thời gian chiếu sáng trong ngày phải tính đến thời

gian chiếu sáng của buổi hoàng hôn.
Bảng 2. Độ dài ngày sinh lý (giờ) trên vùng vĩ tuyến từ 00đến 700 vào ngày 15 hàng
tháng ( theo UA.Sunghina)
Vĩ độ
đp

00

100

200

300

400

500

600

700

Tháng
I
12,54 12,22 11,54
11,19 10,41 9,49
8,32
5,44
II
12,51 12,35 12,18

12,01 11,39 11,16 10,42 9,40
III
12,51 12,48 12,46
12,48 12,49 12,57 13,08 13,36
IV
12,50 13,06 13,24
13,47 14,13 14,55 16,07 18,55
V
12,53 13,21 13,53
14,35 15,27 16,45 19,16 24,00
VI
12,53 13,31 14,22
15,02 16,08 17,50 22,19 24,00
VII
12,54 13,26 14,04
14,48 15,51 17,24 20,46 23,16
VIII
12,51 13,13 13,37
14,06 14,47 15,46 17,37 15,38
IX
12,50 12,55 13,00
13,02 13,26 13,46 14,23 11,18
X
12,51 12,39 12,27
12,17 12,06 11,57 11,41 7,12
XI
12,51 12,25 12,00
11,31 11,00 10,19 9,26
4,16
XII

12,53 12,21 11,07
10,09 10,26 9,26
7,54
4,16
Ghi chú: vĩ độ đp: vĩ độ địa phương
Độ dài ngày, đêm tác động lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng,
thúc đẩy hoặc kìm hãm quá trình ra hoa của cây. Người ta phân cây trồng ra một số
nhóm theo sự thích nghi của chúng với độ dài ngày và đêm như sau:
- Nhóm cây trung tính là nhóm cây quá trình ra hoa không phụ thuộc vào độ dài
ngày.
- Nhóm cây ngày ngắn là nhóm cây quá trình ra hoa đòi hỏi thời gian chiếu sáng
trong ngày nhỏ hơn 10-12 giờ.

15


- Nhóm cây ngày dài là nhóm cây chỉ có thể ra hoa trong điều kiện thời gian chiếu
sáng trong ngày lớn hơn 13 giờ.
Phần lớn cây trồng vùng ôn đới như lúa mạch, củ cải đường...chỉ ra hoa trong
điều kiện ngày dài. Còn những cây nhiệt đới như: ngô, lúa mùa, đậu tương, quýt vv...
là những cây ngày ngắn. Những cây trung tính có thể phát triển trong điều kiện ngày
dài cũng như ngày ngắn như: cà rốt, dưa chuột, thuốc lá, bông, vv...Thời gian chiếu
sáng (quang kỳ tính) được áp dụng trong chọn giống, để đưa giống mới đến địa
phương. Ánh sáng nhân tạo được sử dụng trong việc điều chỉnh thời gian trỗ bông của
cây trồng theo ý muốn.
Nếu quang kỳ tính thích hợp cây sẽ sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất
cao. Còn quang kỳ tính không thích hợp sẽ làm giảm năng suất hoặc cây không thể ra
hoa (không có năng suất).
Cần lưu ý khi sử dụng ánh sáng nhân tạo phải chú ý đến yếu tố nhiệt độ. Nếu ánh
sáng tốt song nhiệt độ không thích hợp cây cũng không ra hoa kết trái.

2.2. Các dạng bức xạ mặt trời
2.2.1. Bức xạ trực tiếp (trực xạ)
2.2.1.1. Khái niệm
Luồng tia sáng mặt trời chiếu trực tiếp xuống mặt đất gọi là trực xạ.
2.2.1.2. Cường độ của bức xạ trực tiếp
Cường độ bức xạ trực tiếp được tính bằng công thức:
S’= S.sinho
- S’: là cường độ bức xạ trực tiếp được tính bằng calo/cm2/phút chiếu trên bề mặt
nằm ngang.
- S: cường độ bức xạ mặt trời chiếu lên bề mặt vuông góc với tia tới.
- ho: Độ cao của mặt trời.
Địa điểm quan sát càng cao (so với mực nước biển) thì trực xạ càng lớn. Ở độ cao
1 km cường độ bức xạ tăng 0,10-0,20 calo/cm2/phút, ở độ cao 4-5 km cường độ tăng
0,70 calo/cm2/phút.
Mây tầng thấp hầu như không cho tia trực xạ qua mà nó hấp thụ gần như toàn bộ.
Vì vậy khi trời nhiều mây thì bề mặt đất hầu như không có trực xạ. Ở những vùng vĩ
độ thấp, lớp không khí dưới thấp nhiều hơi nước hơn so với vùng vĩ độ cao nên nếu
cùng một độ cao trong cùng một thời điểm trong năm thì cường độ bức xạ trực tiếp ở
vùng vĩ độ cao lớn hơn so với vùng vĩ độ thấp.
Khoảng 1/2 năng lượng của bức xạ trực tiếp tham gia vào bức xạ hoạt tính quang
hợp. Vùng bức xạ hoạt tính quang hợp giảm rất nhanh khi độ cao mặt trời giảm.
2.2.1.3. Sự diễn biến hàng ngày và hàng năm của bức xạ trực tiếp.
Sự diễn biến của bức xạ được xác định bởi sự biến thiên của độ cao của mặt trời
trong ngày hoặc trong năm.
a. Diễn biễn hàng ngày của bức xạ trực tiếp.
16


Nếu độ trong suốt của khí quyển trong ngày không đổi thì diễn biến của trực xạ sẽ
đối xứng vào lúc giữa trưa (khi độ cao ho của mặt trời bằng 900). Từ khi mặt trời mọc

cường độ trực xạ tăng dần và đạt cực đại khi mặt trời ở thiên đỉnh. Rồi sau đó lại giảm
dần và đạt cực tiểu khi mặt trời nằm ở đường chân trời.
Nhưng hệ số trong suốt của khí quyển trong ngày luôn thay đổi, đặc biệt vào lúc
giữa trưa lại giảm do đối lưu tăng. Vì vậy cường độ bức xạ trực tiếp không đạt cực đại
vào lúc giữa trưa mà vào lúc 13 giờ.
Cường độ bức xạ trực tiếp chiếu lên mặt phẳng nằm ngang vào tất cả thời gian
trong ngày đều nhỏ hơn chiếu lên mặt phẳng thẳng góc.
Cường độ bức xạ trực tiếp thay đổi tùy theo vĩ độ địa phương. Vùng vĩ độ thấp
diễn biến trong ngày rõ rệt hơn so với vùng vĩ độ cao.
b. Diễn biến hàng năm của bức xạ trực tiếp
Ở cực Trái đất nửa năm mùa đông không có trực xạ. Tại xích đạo hàng năm có
hai cực đại xảy ra vào Xuân phân và Thu phân và hai cực tiểu xảy ra vào Đông chí và
Hạ chí.
Tại các vĩ độ trung bình điểm cực đại trong năm quan sát thấy vào ngày Hạ chí và
cực tiểu vào Đông chí.
2.2.2. Bức xạ khuyếch tán (tán xạ)
Bức xạ mặt trời khi đi qua khí quyển một phần bị khí quyển hấp thụ, một phần bị
nó khuyếch tán vào không gian vũ trụ, một phần khác được khuyếch tán về phía mặt
đất.
Tia bức xạ được khí quyển khuyếch tán về phía mặt đất gọi là tia bức xạ khuyếch
tán. Nhờ bức xạ khuyếch tán mà trong những ngày trời nhiều mây không có trực xạ ta
có thể phân biệt ngày và đêm. Cũng nhờ có bức xạ khuyếch tán mà ta thấy được màu
xanh của bầu trời vào buổi trưa, thấy hiện tượng hoàng hôn và bình minh v.v...
Cường độ bức xạ khuyêch tán được đo bằng calo mà một đơn vị diện tích là 1cm 2
nhận được trong 1 phút từ toàn thể bầu trời (kí hiệu là D=calo/cm2/phút).
D biến thiên rất lớn (từ mấy phần trăm đến mấy phần ngàn calo) và phụ thuộc vào
độ cao của mặt trời, độ trong suốt của khí quyển, lượng mây, độ cao trên mực nước
biển và đặc điểm của bề mặt đệm.
Mặt trời càng lên cao trên đường chân trời thì cường độ bức xạ khuyếch tán càng
lớn.

Khí quyển càng trong sạch thì cường độ bức xạ khuyếch tán càng nhỏ, nghĩa là
không khí càng nhiều tạp chất thì cường độ tán xạ càng lớn.
Mây làm tăng trị số của bức xạ khuyếch tán, khi mây dày D có thể tăng gấp 1,5
đến 2 lần so với trời quang. Chỉ khi mây rất dày đặc và trời đang mưa thì D mới nhỏ
hơn khi trời quang.
D phụ thuộc vào đặc điểm của mặt đệm, vào khả năng phản chiếu albêđô của nó.
Nếu mặt đệm sáng thì cường độ tán xạ sẽ tăng. Cường độ tán xạ chỉ bằng 1/3 cường độ
của trực xạ. Song bức xạ sinh lý chiếm 50-90%. Do đó diệp lục hấp thụ ánh sáng tán
xạ hầu như hoàn toàn.
17


2.2.3. Bức xạ tổng cộng (Tổng xạ)
Bức xạ tổng cộng là tổng số bức xạ khuyếch tán và bức xạ trực tiếp chiếu lên mặt
nằm ngang, tới mặt đất đồng thời một lúc.
Công thức tính cường độ bức xạ tổng cộng là:
Q = S’ + D (calo/cm2/phút)
Thành phần của bức xạ tổng cộng có thể biến thiên trong phạm vi rộng tùy
theo độ cao của mặt trời, độ trong suốt của khí quyển và vĩ độ địa phương.
Trước khi mặt trời mọc, toàn bộ luồng bức xạ tới chỉ do bức xạ khuyếch tán gây
ra. Từ khi mặt trời mọc bức xạ trực tiếp và bức xạ khuyếch tán đều tăng, song bức xạ
khuyêch tán tăng chậm hơn. Khi mặt trời ở độ cao ho = 80 thì trị số của bức xạ trực tiếp
và bức xạ khuyếch tán ngang nhau. Sau đó phần tỷ lệ bức xạ khuyếch tán nhỏ dần so
với bức xạ trực tiếp cho tới giữa trưa. Rồi sự biến thiên đó lại diễn ra theo chiều ngược
lại.
Khí quyển càng trong suốt thì D trong Q càng nhỏ và S’ càng lớn. Khi mặt trời ở
thấp (ho < 8o) thì Q ~ D và khi mặt trời không có mây thì D chỉ chiếm 10- 20%.
Diễn biến hàng năm của bức xạ trực tiếp phụ thuộc vào diễn biến hàng năm của
lượng mây trung bình tháng. Thời gian mây ít (cực tiểu của mây) thì tổng lượng bức
xạ hàng tháng lớn và ngược lại thời gian mây nhiều (cực đại của mây) thì tổng lượng

bức xạ hàng tháng thấp
Vĩ độ địa phương tăng thì tổng lượng bức xạ giảm. Vĩ độ càng nhỏ thì tổng lượng
bức xạ càng tăng và phân phối điều hòa trong năm.
Tuy vậy trong những trường hợp cụ thể tổng xạ có thể không tuân theo quy luật
trên.
2.2.4. Sự phản xạ bức xạ mặt trời (Albêđô)
Bức xạ tổng cộng khi chiếu xuống mặt đất không được mặt đất hấp thụ hoàn toàn
mà một phần bị phản chiếu lại bầu khí quyển.
Tỷ số giữa trị số của toàn thể luồng bức xạ sóng ngắn Rn phản xạ từ một bề mặt
đi mọi phía với luồng bức xạ tổng cộng Q chiếu tới mặt đất đó gọi là Albêđô (kí hiệu
là A).

A

Rn
100%
Q

Trị số A cho biết bao nhiêu phần của năng lượng bức xạ chiếu tới một bề mặt, bị
bề mặt đó phản xạ đi.
Albêđô của mặt đất phụ thuộc vào tính chất và trạng thái của bề mặt, vào màu sắc
và độ nhám của nó, vào lớp phủ thực vật và tính chất của lớp phủ đó.
Đất thẫm, gồ ghề phản xạ kém hơn so với đất sáng và nhẵn.
Đất ướt phản xạ kém hơn đất khô vì khả năng hấp thụ nhiệt nhanh.
Trị số của Albêđô thường lớn nhất vào lúc buổi sớm và buổi chiều, nhỏ nhất vào
lúc giữa trưa.
Albêđô của mặt nước trung bình nhỏ hơn so với Albêđô của đất liền.
18

Độ vẫn đục của nước càng cao thì Albêđô càng lớn.
Albêđô phụ thuộc vào độ cao của mặt trời, độ cao mặt trời càng giảm thì Albêđô
càng tăng.
2.3. Bức xạ sóng dài của mặt đất và khí quyển
Bản thân mặt đất có nhiệt độ cao hơn không độ tuyệt đối nên nó cũng tự phát ra
năng lượng, sự phát xạ này gọi là bức xạ riêng của mặt đất. Nếu ta gọi E đ là cường độ
phát xạ của mặt đất thì
Eđ= E
 - là trị số trung bình của hệ số hấp thụ của mặt đất trong vùng sóng dài của
quang phổ.
Khả năng phát xạ sóng dài của vật đen tuyệt đối theo định luật Stephan – Bôi
xơman bằng: E =  T4
 - hệ số hấp thụ của vật đen tuyệt đối
T – nhiệt độ trung bình của bề mặt đất (tính theo thang độ tuyệt đối)
Người ta thường lấy  = 95%,  = 0,826. 10-10
Mặt đất bức xạ hay phát xạ cả ngày lẫn đêm, song ban ngày phát xạ có thể được
đền bù có dư bằng lượng nhiệt mặt trời chiếu xuống, chỉ có ban đêm khi không có
luồng bức xạ mặt trời chiếu tới nữa thì sự phát xạ mới thể hiện hoàn toàn. Cho nên đôi
khi còn gọi sự phát xạ trái đất là luồng phát xạ ban đêm.
Khí quyển giữ lại một phần bức xạ của mặt trời và hấp thụ phần lớn phát xạ của
mặt đất. Đồng thời cũng phát xạ vào không gian vũ trụ và ngược trở lại mặt đất luồng
phát xạ sóng dài. Phát xạ sóng dài của khí quyển hướng về mặt đất gọi là phát xạ
nghịch (bức xạ nghịch của khí quyển - Ekq). Nó là nguồn nhiệt quan trọng làm cho mặt
đất đỡ lạnh về ban đêm.
Phát xạ này hầu như chỉ gồm những loại sóng dài mà hơi nước có khả năng hấp
thụ. Mặt đất mất đi một lượng nhiệt do phát xạ sóng dài, đồng thời nó cũng nhận được
một lượng nhiệt do phát xạ sóng dài của khí quyền.
Phát xạ nghịch của khí quyển tỷ lệ thuận với lượng mây có trong khí quyển. Phát
xạ nghịch của khí quyển lớn nhất ở xích đạo vì nhiệt độ không khí ở đây cao lại có
nhiều hơi nước, ở các khu vực hoang mạc phát xạ nghịch của khí quyển nhỏ vì không

khí ở đây ít hơi nước thường quang mây.
Như vậy, trong thực tế bao giờ cũng có 2 luồng phát xạ đồng thời một lúc – phát
xạ của trái đất và phát xạ của khí quyển. Sự hao hụt thực tế của trái đất sẽ là:
Ehd = Eđ – Ekq
Ehd: phát xạ hiệu dụng (bức xạ hiệu dụng)
Eđ: phát xạ của mặt đất
Ekq: phát xạ của khí quyển
Trị số phát xạ hiệu dụng của 1 bề mặt phụ thuộc vào khả năng phát xạ của bề mặt
đó, của khí quyền và độ ẩm của không khí.
Nhiệt độ của bề mặt tăng, Ehd tăng. Nếu ẩm độ tăng thì Ehd giảm. Lượng mây
tăng, độ trong suốt của khí quyển giảm thì Ehd giảm.
19


Nếu t0kq = t0đ thì Eđ = Ekq hay Eđ – Ekq = 0 (Ehd = 0)
Nếu t0kq > t0đ thì Eđ - Ekq < 0, mặt đất nhận được nhiệt từ khí quyển, bề mặt đất
ấm lên. Và ngược lại, nếu Eđ > Ekq thì bề mặt đất nhường nhiệt cho bầu khí quyển và
bề mặt đất lạnh đi.
Bức xạ hiệu dụng thực tế là sự mất nhiệt về ban đêm. Thời tiết trong sáng có bức
xạ hiệu dụng lớn vì khi đó bức xạ nghịch của khí quyển nhỏ. Thời tiết đầy mây thì bức
xạ hiệu dụng nhỏ vì khi đó bức xạ nghịch của khí quyển lớn. Bức xạ hiệu dụng lớn ở
vùng hoang mạc, nhỏ ở khu vực xích đạo. Ở các vĩ độ trung bình bức xạ hiệu dụng
khoảng bằng một nửa lượng nhiệt hấp thụ được của bức xạ tổng cộng.
2.4. Cân bằng bức xạ của mặt đất
Cân bằng bức xạ của mặt đất là tổng đại số năng lượng của các thành phần bức xạ
nhận vào và các thành phần bức xạ thoát ra khỏi mặt đất.
Trên mặt đất người ta thấy trong bất kỳ lúc nào cũng có sự nhập và xuất năng
lượng bức xạ. Nếu quy ước các thành phần nhận vào có dấu cộng (+) và thành phần
thoát ra mang dấu trừ (-) thì cân bằng bức xạ (B) có thể viết dưới dạng phương trình
sau:

B = S’ + D + Ekq – Eđ – Rn (1)
Trong đó:
Ekq – Eđ = -Ehd (2)
Rn = A (S’ + D)
(3)
Từ (1), (2), (3) ta có:
B = (S’ + D) (1 – A) – Ehd
Nếu lượng nhập nhỏ hơn lượng xuất thì cân bằng bức xạ âm, mặt đất lạnh đi. Nếu
lượng nhập lớn hơn lượng xuất thì cân bằng bức xạ dương, mặt đất nóng lên.
Cân bằng bức xạ trong ngày sau khi mặt trời mọc khoảng 1 giờ cân bằng bức xạ
bắt đầu dương. Vào khoảng 1 giờ trước khi mặt trời lặn cân bằng bức xạ bắt đầu âm và
giảm dần cho đến khi mặt trời mọc.
Cân bằng bức xạ vào ban ngày: B>0 vì có Q(1-A) > Ehd
Còn vào ban đêm: Q=0 nên Q(1-A)=0 và B= -Ehd
Ban ngày diễn biến của cân bằng bức xạ gần như song song với trực xạ, còn ban
đêm trùng với diễn biến của phát xạ hiệu dụng.
Nghiên cứu cân bằng bức xạ có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá chế độ
nhiệt mỗi vùng, cơ cấu mùa vụ, sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của các loại cây
trồng.
Theo M.I.Budưcô thì tại mọi nơi trên trái đất, cân bằng bức xạ đều có giá trị
dương trừ những vùng quanh năm băng tuyết vì ở đó phát xạ hiệu dụng và Albêđô quá
lớn lượng nhiệt mất đi nhiều hơn lượng nhiệt nhận được.

20


CHƯƠNG 3. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT VÀ KHÔNG KHÍ
3.1. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT
3.1.1. Các đặc tính nhiệt lực của đất
a. Nhiệt dung của đất.

Nhiệt dung của đất là đại lượng dùng để đánh giá khả năng nóng lên nhanh
hay chậm của đất. Nhiệt dung của đất được chia làm hai loại:
* Nhiệt dung khối lượng Cp (calo/g.độ) là lượng nhiệt cần thiết để làm
1gam đất nóng lên 1oC.
* Nhiệt dung thể tích Cv (calo/cm3.độ) là lượng nhiệt cần thiết để làm
1cm3 đất nóng lên 1oC.
Gọi d là tỷ khối của đất, mối quan hệ giữa nhiệt dung thể tích và nhiệt dung
khối lượng được biểu diễn: Cv = Cp.d (calo/cm3.độ)

21


Bảng 5: Nhiệt dung cuả 1 số thành phần cấu tạo đất.
Nhiệt dung khối lượng
Thành phần
Nhiệt dung thể tích Cv
Cp (calo/g/độ)
(calo/cm3/độ)
Cát
0,18
0,49
Sét
0,28
0,59
Than bùn
0,48
0,6
Không khí trong đất
0,24
0,0003

Nước trong đất
1,00
1,00
Nhiệt dung của đất phụ thuộc vào:
- Thành phần cấu tạo đất: các loại đất có cấu tạo từ thành phần khác nhau có nhiệt
dung khác nhau:
+ Nhiệt dung thể tích của mọi thành phần rắn trong đất dao động từ 0,4-0,6
calo/cm3.độ
+ Nhiệt dung thể tích của không khí trong đất là 0,0003 calo/cm3.độ.
+ Nhiệt dung của nước bằng 1 calo/cm3.độ (V1g= 1cm3)
Trong đất hầu như luôn có chứa nước và không khí. Chính vì vậy trong đất càng
nhiều nước, càng ít không khí thì nhiệt dung thể tích càng lớn.
Từ đó ta có thể giải thích được sự nóng lên và lạnh đi rất khác nhau của các loại
đất khi có cùng một nguồn năng lượng bức xạ mặt trời như nhau.
- Các loại đất có nhiệt dung nhỏ dễ bị đốt nóng lên và lạnh đi nhanh hơn so với
đất có nhiệt dung lớn làm cho các loại đất có nhiệt dung nhỏ biến động mạnh mẽ
hơn so với các loại đất có nhiệt dung lớn.
- Đất ẩm có chế độ nhiệt ôn hoà hơn ít dao động hơn so với đất khô.
Vì vậy, các loại đất khô thiếu ẩm thường có chế độ nhiệt không ổn định, chúng
nóng lên về ban ngày nhanh và lạnh đi về ban đêm nhanh. Sự biến động này đã ảnh
hưởng lớn đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng, đặc biệt đối với
đất cát
b. Hệ số dẫn nhiệt của đất λ (calo.cm-2.cm-1.s-1.độ-1): hệ số dẫn nhiệt của đất
là đại lượng dùng để đánh giá khả năng truyền nhiệt của các loại đất.
Hệ số dẫn nhiệt của đất λ (calo.cm-2cm-1.s-1.độ-1) là lượng nhiệt đi qua một đơn
vị diện tích 1 cm2, có độ dày 1 cm, trong thời gian một giây, khi nhiệt độ chênh lệch
giữa hai lớp kế cận nhau là 10C.
Độ lớn của hệ số dẫn nhiệt quyết định bởi đặc tính vật lý của đất. Các loại đất
khác nhau thì hệ số dẫn nhiệt của chúng cũng rất khác nhau và nó phụ thuộc vào:
- Thành phần cấu tạo của đất: đất có thành phần cấu tạo khác nhau thì hệ số dẫn

nhiệt của chúng cũng khác nhau.
+ Hệ số dẫn nhiệt (HSDN) của nước: 0,0013 calo.cm-2.cm-1.s-1.độ-1
+ Hệ số dẫn nhiệt của không khí: 0,00005 calo.cm-2.cm-1.s-1.độ-1
+ HSDN của thành phần rắn trong đất: 0,001-0,006 calo.cm-2.cm-1.s-1.độ-1
- Ẩm độ đất : nước trong đất có thể làm tăng thêm hệ số dẫn nhiệt của đất
22


Nước và không khí trong đất là hai thành phần có tính chất đối kháng. Sự có
mặt của nước và không khí trong đất nhiều hay ít đã ảnh hưởng đến tính dẫn nhiệt
của đất. Chính vì vậy ở những loại đất có ẩm độ cao chế độ nhiệt ôn hoà hơn, ổn định
hơn, biên độ nhiệt độ ngày đêm nhỏ, ngược lại đối với đất khô chế độ nhiệt ngày đêm
biến động lớn, biên độ nhiệt độ ngày đêm cao.
- Độ xốp: đất càng xốp hệ số dẫn nhiệt càng kém. Kích thước của hạt đất càng
lớn thì hệ số dẫn nhiệt càng nhỏ.
- Bốc hơi: hệ số dẫn nhiệt trong đất còn phụ thuộc nhiều vào sự bốc hơi.
c. Hệ số truyền nhiệt của đất (k):
Tốc độ truyền nhiệt độ trong lớp đất trồng trọt và đặc biệt ở tầng canh tác có
ý nghĩa lớn trong kỹ thuật trồng trọt. Khi thực hiện các biện pháp canh tác thường
dựa trên sự phân bố nhiệt độ ở các lớp đất khác nhau. Để giải quyết vấn đề này người
ta dùng một khái niệm gọi là hệ số truyền nhiệt độ của đất.
Hệ số truyền nhiệt độ của đất là tỷ số giữa hệ số dẫn nhiệt (λ) và nhiệt dung thể
tích (Cv) của chúng. K= λ.Cv-1 ( (cm2/s)
Hệ số truyền nhiệt độ của đất phụ thuộc vào độ ẩm và tỷ khối của đất. Kết quả
nghiên cứu của A.I.Gupalo cho thấy tỷ khối của đất càng cao thì hệ số truyền nhiệt
của đất càng lớn. Hệ số truyền nhiệt độ của đất đạt giá trị lớn nhất khi ẩm độ đất
khoảng 18 – 20 %.
Hệ số truyền nhiệt độ của nước và không khí nhỏ hơn so với phần rắn trong đất
cho nên đất ẩm và đất xốp truyền nhiệt xuống sâu và mất nhiệt trong không khí
chậm hơn so với đất khô và cứng.

3.1.2. Cân bằng nhiệt của bề mặt đất
Mặt trực tiếp nhận và phát nhiệt người ta là gọi mặt hoạt động. Bề mặt hoạt
động có thể là mặt rừng cây, mặt nước, đá, cát v.v, cho nên tính chất nhiệt của chúng
rất khác nhau. Vì vậy quá trình nóng lên, nguội đi và truyền nhiệt vào sâu trong đất
của các bề mặt này cũng rất khác nhau. Nên có sự biến thiên nhiệt độ ngày đêm và
năm.
Mặt đất nóng lên là nhờ năng lượng của mặt trời, vì vậy những giờ có mặt trời,
mặt đất được đốt nóng và nhiệt của bề mặt đất nhận được lại truyền cho những lớp
không khí tiếp giáp và cho những lớp đất sâu hơn. Vào ban đêm và cả vào những ngày
mùa đông lạnh, mặt đất bị nguội đi do phát xạ. Sự nguội lạnh này cũng làm cho lớp
không khí kế tiếp và những lớp đất dưới lạnh đi.
a. Các quá trình thu chi năng lượng
Thông thường mặt đất không ngừng nhận được nhiệt và cũng không ngừng mất
nhiệt thông qua các quá trình chủ yếu sau đây:
- Quá trình 1: Hấp thụ và phát xạ: bức xạ mặt trời và bức xạ nghịch của khí quyển dồn
tới mặt đất, mặt đất nhận được (hấp thụ) một phần và biến thành nhiệt đốt nóng mặt
đất. Mặt khác, mặt đất cũng bị mất nhiệt do chính nó phát ra và đi vào khí quyển. Phần
còn lại chính là cân bằng bức xạ của bề mặt đất.
- Quá trình 2: Ngưng kết và bốc hơi: khi bốc hơi 1 gam nước cần phải có 600 calo,
năng lượng này phải tồn tại để giữ cho nước ở thể hơi, khi gặp lạnh hơi nước ngưng
23


kết thành thể lỏng cũng toả ra một năng lượng tương đương và truyền xuống mặt đất.
Như vậy, khi nước bốc hơi làm cho mặt đất mất nhiệt, khi ngưng kết mặt đất nhận
được nhiệt.
- Quá trình 3: Truyền dẫn: giữa mặt đất và các lớp đất bên dưới có chênh lệch về nhiệt
nên tạo ra sự dẫn nhiệt từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn. Khi mặt
đất lạnh nó sẽ nhận được một lượng nhiệt ở lớp đất bên dưới nóng hơn truyền lên.
Ngược lại, khi nóng hơn, mặt đất lại bị mất đi một lượng nhiệt truyền xuống lớp đất

lạnh hơn ở bên dưới.
- Quá trình 4: Trao đổi: giữa mặt đất và không khí bên trên có sự chênh lệch về nhiệt
độ nên có sự trao đổi nhiệt giữa mặt đất và lớp không khí bên trên thông qua sự trao
đổi loạn lưu, khi không khí chuyển động đi xuống thì mặt đất nhận được nhiệt, khi
chuyển động đi lên mặt đất mất nhiệt.
b. Phương trình cân bằng nhiệt của mặt đất
Cân bằng nhiệt của mặt đất là hiệu số giữa phần năng lượng nhận được và phần
năng lượng mất đi của mặt đất. Nếu cân bằng nhiệt có giá trị dương thì mặt đất nóng
lên, nếu bằng 0 thì nhiệt độ mặt đất không đổi, còn nếu cân bằng nhiệt là một số âm thì
mặt đất sẽ bị lạnh đi.
Vào ban ngày bề mặt đất nhận được nguồn nhiệt từ: Tổng xạ (trực xạ và tán xạ –
Q), luồng phát xạ sóng dài của khí quyển (Ekq), đồng thời cũng mất đi lượng nhiệt do:
phát xạ sóng ngắn (Rn), phát xạ sóng dài của bề mặt đất (Eđ), lượng nhiệt do dòng
thăng đi lên (V), luồng nhiệt truyền vào trong lòng đất (P), Lượng nhiệt mất đi do quá
trình bốc hơi nước (LE). Vì vậy phương trình cân bằng nhiệt của bề mặt đất vào ban
ngày có dạng:
B1 = S’ + D + Ekq – Eđ – Rn – V – P – LE
B1 thường có giá trị dương vì phần năng lượng S’ + D mà mặt đất nhận được rất
lớn, đặc biệt vào những ngày trời quang mây trong mùa hè làm cho mặt đất nóng lên
dữ dội.
Vào ban đêm không có mặt trời cho nên trực xạ (S’) và tán xạ (D) không có. Bề
mặt đất lạnh đi vì vậy từ trong không khí có một luồng không khí đi xuống và nhường
nhiệt cho mặt đất (dòng giáng – V). Trên bề mặt đất xuất hiện sự ngưng kết hơi nước,
trong quá trình ngưng kết toả ra một lượng nhiệt và lượng nhiệt này tham gia vào quá
trình đốt nóng mặt đất (LE). Vào ban đêm do bề mặt đất lạnh từ trong lòng đất một
lượng nhiệt được truyền cho bề mặt đất – được ký hiệu là (P). Ngoài ra mặt đất còn
nhận được một lượng nhiệt nữa là nguồn nhiệt do luồng bức xạ sóng dài của bầu khí
quyển (Ekq). Nhưng mặt đất vẫn mất đi lượng bức xạ sóng dài (Eđ).
Phương trình trình cân bằng nhiệt của mặt đất vào ban đêm có dạng sau:
B2 = V + LE + P + Ekq – Eđ

Hay B2 = V + LE + P - Ehd
Thường thì B2 có giá trị âm hoặc bằng 0, bởi phát xạ hiệu dụng vào ban đêm rất
lớn mà lượng nhiệt nhận được lại rất ít. Đặc biệt là những đêm trời quang mây lặng
gió, độ ẩm không khí thấp. Còn những đêm trời nhiều mây, độ ẩm không khí cao, khi
đó phát xạ hiệu dụng nhỏ cân bằng nhiệt sẽ dương.
24


3.1.3. Diễn biến của nhiệt độ bề mặt đất
a. Sự diễn biến hàng ngày của nhiệt độ đất
Sự nóng lên vào ban ngày và lạnh đi vào ban đêm của mặt đất gây ra sự
biến thiên nhiệt độ liên tục trong suốt thời gian một ngày đêm, gọi là sự diễn biến hàng
ngày của nhiệt độ đất.
* Thời gian xuất hiện các cực trị về nhiệt độ đất trong ngày.

25