Khí tượng học synốp phần 1

Chương XI. DỰ BÁO THỜI TIẾT VÀ DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP
Dự báo thời tiết có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sản xuất và đời sống, nhằm phòng chống và hạn
nông nghiệp càng cao thì hiệu quả phục vụ càng lớn. Dự báo khí tượng nông nghiệp có phương pháp

1.1. Khái niệm về thời tiết
Ở các chương trên chúng ta đã nghiên cứu các yếu tố khí tượng một cách riêng rẽ như
bức xạ, nhiệt độ, độ ẩm, mưa, khí áp và gió... Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu sự tác
động tương hỗ giữa chúng trong quá trình biến thiên. Một cân bằng tạm thời của các yếu tố
vật lý khí quyển xảy ra tại một thời điểm được gọi là thời tiết.
Như vậy, thời tiết là trạng thái vật lý khí quyển được đặc trựng bởi tập hợp các yếu
tố khí tượng quan trắc được trong một thời điểm hoặc một khoảng thời gian ngắn nhất định
tại một địa phương nào đó. Về cơ bản, thời tiết là sự thể hiện phối hợp các trị số nhiệt độ,
độ ẩm, áp suất khí quyển, hướng và tốc độ gió, lượng mây, mưa và độ trong suốt của khí
quyển. Thời tiết thường biến thiên liên tục theo thời gian, nhiều khi rất đột ngột. Vì vậy thời
tiết biểu hiện muôn hình muôn vẻ và luôn luôn thay đổi.
Thời tiết phụ thuộc vào năng lượng bức xạ mặt trời, bức xạ mặt đất, các khối không
khí và đặc điểm của bề mặt trái đất như ao hồ, sông, biển, rừng cây, thành phố và địa hình.
1.2. Các hệ thống thời tiết chủ yếu
a) Khối không khí
Khí quyển không những không đồng nhất theo chiều thẳng đứng mà còn có sự khác
biệt theo phương nằm ngang. Ở tầng đối lưu hình thành những khối không khí riêng biệt, mỗi
khối có tính chất vật lý khác nhau. Kích thước của khối không khí theo chiều ngang hàng
nghìn kilômét, theo chiều thẳng đứng là vài kilômét, có khi lên tới đỉnh tầng đối lưu. Trong
phạm vi cùng một khối không khí thì trị số biến thiên theo phương nằm ngang của các yếu tố
khí tượng xảy ra rất nhỏ. Nhưng ở vùng giữa các khối không khí thì các yếu tố khí tượng thay
1


đổi rất lớn. Do các khối không khí được hình thành trên các vĩ độ khác nhau, trên bề mặt lục
địa hay đại dương nên các tính chất vật lý như nhiệt độ, độ ẩm rất khác nhau.
Người ta chia các khối không khí trên địa cầu theo vĩ độ địa lý thành 4 loại gọi là các

khí đoàn:

Khối không khí cực đới: là các khối không khí nằm từ vĩ tuyến 700 đến 2 địa cực. Các
khối khí này rất khô và lạnh do hình thành trên mặt đệm đóng băng.

Các khối không khí ôn đới: hình thành ở khoảng vĩ độ từ 400 - 700. Những khối khí này
không lạnh giá bằng khối không khí cực đới.

Khối không khí nhiệt đới: hình thành ở vùng nhiệt đới vĩ độ từ 100 - 400. Ðặc điểm của
khối không khí nhiệt đới là nóng và ẩm, hay xuất hiện dông, bão và mưa lớn..

Khối không khí xích đạo: trong giải lặng gió từ vĩ độ 100N - 100S là khối không khí xích
đạo nóng, ẩm.
Các khối không khí có thể di chuyển từ nơi hình thành tới các vùng khác. Trong quá trình
di chuyển chúng sẽ mất dần những tính chất ban đầu, tức là bị biến tính. Chẳng hạn khối
không khí đi qua vùng nóng sẽ nóng lên; đi qua vùng lạnh sẽ bị lạnh đi; qua lục địa sẽ trở nên
khô hơn; qua đại dương thì độ ẩm của nó sẽ tăng lên.
b) Front
Hai khối không khí có nhiệt độ và độ ẩm khác nhau khi di chuyển tiếp giáp với nhau
sẽ hình thành một vùng chuyển tiếp. Lớp trung gian ngăn cách giữa hai khối không khí này gọi
là front. Chiều rộng của một front từ 0,5km đến vài kilômét. Vì front có chiều rộng rất hẹp so
với các khối không khí nên coi đó là mặt front. Giao tuyến của mặt front với mặt đất gọi là
đường front. Mặt front nằm nghiêng với mặt đất một góc nhọn, góc nghiêng có thể rất nhỏ (
> 100). Khi mặt front đi qua một địa điểm người ta quan sát thấy sự biến thiên rất lớn các trị
số nhiệt độ, độ ẩm, khí áp... Nói cách khác, ở đó có sự thay đổi thời tiết rất đột ngột. Các loại
front được phân chia như sau:
Phân loại front theo vùng địa lý:

Front cực đới: tiếp giáp giữa khối không khí cực đới và ôn đới.


Front ôn đới: tiếp giáp giữa khối không khí ôn đới và nhiệt đới.

Front nhiệt đới: tiếp giáp giữa khối không khí nhiệt đới và xích đạo.
Phân loại front theo hướng di chuyển:

Front lạnh (xem hình 4.4) xuất hiện khi khối không khí lạnh tiến về phía khối không khí
nóng. Khối khí lạnh chảy ở bên dưới khối không khí nóng và tiến lên phía trước thành
một cái nêm tày mũi đẩy khối không khí nóng lên cao. Khi front lạnh đi qua thì nhiệt độ
giảm đi rõ rệt vì không khí lạnh đến thay thế cho không khí nóng. Không khí nóng bị đẩy
lên cao làm hơi nước ngưng kết lại trên mặt front tạo ra mây trung tích (Ac) hoặc mây vũ
tích (Cb). Khi front lạnh đi qua, thời tiết thường có mưa rào, về mùa hạ thường kèm theo
dông và mưa đá.

Front nóng (xem hình 4.5), hình thành khi khối không khí nóng di chuyển về phía khối
không khí lạnh. Khối không khí nóng trượt trên khối không khí lạnh tạo thành mặt front
nóng. Khi front nóng đi qua một địa phương nào đó thì bao giờ ở đấy nhiệt độ cũng tăng
lên, vì trong trường hợp này không khí nóng tới thay thế cho không khí lạnh. Trên mặt
front nóng, không khí nóng sẽ lạnh đi và hình thành mây tầng thấp (Ns), rồi đến mây tầng




giữa (As), cao hơn là mây Cs, Ci. Thời tiết trong front nóng thường là xấu như mưa dầm,
gió mạnh hoặc sương mù.
Front tĩnh: khi hai khối không khí không đẩy nhau nữa, front không di chuyển thì gọi là
front tĩnh. Trường hợp này thường xảy ra khi front đang di chuyển gặp rừng hoặc núi
cao chặn lại. Thời tiết trong front tĩnh thường có mưa.

Xoáy thuận
Xoáy thuận còn được gọi là xoáy tụ, đó là một vùng xoáy được tạo thành do không khí

chuyển động trong một vùng khí áp thấp. Dòng không khí di chuyển từ ngoài vào trung tâm,
ngược chiều kim đồng hồ (ở Bắc bán cầu).
Khi xoáy thuận chuyển động, quan sát thấy có chuyển động đi lên ở trung tâm, vì thế ở đây
thường có nhiều mây và mưa.
Hình 11.1 là mô hình biểu thị một xoáy thuận. Vùng xoáy thuận thường có hình tròn với nhiều
đường đẳng áp đóng kín, sắp xếp vòng quanh trung tâm. Áp suất không khí ở trung tâm là nhỏ
nhất và tăng dần ra ngoại vi. Xoáy thuận làm xuất hiện tác dụng tiếp xúc giữa hai khối không
khí
khác nhau về nhiệt độ nên trong xoáy thuận thường có hai front, front nóng ở phía Đông Nam
và front lạnh ở phía Tây Nam. Hai front chụm lại ở trung tâm xoáy thuận, ở giữa hai front là
vùng nóng gọi là khu nóng. Vì khoảng không gian của khu nóng bị khối không khí đồng nhất
có khí áp cao hơn chiếm cứ nên các đường đẳng áp ở đây có dạng những đường thẳng (hình
11.3).
c)

Hình 11.1. Mô hình xoáy thuận
Hình 11.2. Mô hình xoáy nghịch
Ðường kình trung bình của xoáy thuận vào khoảng 1000 km. Chiều cao trung bình 3 - 4 km.
Xoáy thuận chuyển động dọc theo các đường đẳng áp của khu nóng, với tốc độ từ 30 - 50 km/
h.
d) Xoáy nghịch


Xoáy nghịch còn gọi là xoáy tản, là một vùng khí áp cao, trong đó gió tạo thành xoáy
tản từ trung tâm ra xung quanh, thuận chiều kim đồng hồ (ở Bắc bán cầu). Khi xoáy nghịch
chuyển động, người ta quan sát thấy có các dòng không khí đi xuống ở trung tâm, vì thế thời
tiết trong xoáy nghịch thường là thời tiết tốt, quang mây và khô ráo. Mùa hạ, thời tiết trong
xoáy nghịch thường nóng và quang mây, còn mùa đông thì trời nắng kèm theo lạnh giá.

Hình 11.3. Bản đồ thời tiết xoáy thuận

Ở vùng xoáy nghịch, khí áp giảm dần từ trung tâm ra ngoại vi, đường đẳng áp ở trung
tâm xoáy nghịch có trị số lớn, cá biệt có thể đạt tới 1080mb. Chỉ ở ngoại vi xoáy nghịch mới
có thể có front. Ða số xoáy nghịch có các lớp khí quyển dưới thấp là khối không khí đồng
nhất, vì vậy chúng không có front và do đó thời tiết trong xoáy nghịch được quy định bởi các
tính chất của khối không khí đó nên tương đối ổn định (hình 11.2). Xoáy nghịch là một vùng
không khí lớn, đường kính có thể đạt tới trên 2.000 km. Tốc độ gió trong xoáy nghịch nhỏ hơn
trong xoáy thuận, trung bình khoảng 25 km/h.
1.3. Dự báo thời tiết
Dự báo thời tiết có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với sản xuất và đời sống, nhằm
phòng chống và hạn chế thiên tai, thiết lập kế hoạch sản xuất, khai thác tiềm năng khí hậu...
Người ta thường sử dụng nhiều phương pháp để dự báo thời tiết. Các công cụ để dự báo thời
tiết gồm có bản đồ Synôp mặt đất, bản đồ Synôp cao không, các loại giản đồ E-MA... Ngoài
ra, nhờ những bức ảnh vệ tinh và các công cụ thông tin hiện đại người ta có thể làm được
những dự báo dài hạn trên phạm vi lớn hơn.
a) Dự báo thời tiết bằng bản đồ Synôp


Tại Trung tâm Dự báo khí tượng - thủy văn Quốc gia người ta nhận được những thông
tin quan trắc khí tượng mặt đất từ mạng lưới các trạm khí tượng trên toàn quốc và các thông
tin từ các vệ tinh khí tượng về trạng thái thời tiết vùng. Từ những thông tin đó, người ta tiến
hành xây dựng các bản đồ thời tiết gọi là bản đồ Synốp (xuất phát từ chữ Hy Lạp Synopticos
có nghĩa là nhìn, xem xét đồng thời). Sự xuất hiện của khối không khí và front, sự phát triển
và di chuyển của xoáy thuận và xoáy nghịch là những quá trình Synôp cơ bản tạo nên thời tiết
trên những vùng không gian rộng lớn. Rõ ràng là muốn biết được về những thay đổi thời tiết
trong tương lai gần, cần phải hiểu và diễn đạt được những điều kiện thời tiết và đặc điểm
phát triển của các quá trình vật lý trên một lãnh thổ rộng lớn. Các bản đồ Synốp cho ta hình
ảnh cụ thể về trạng thái thời tiết ở mỗi thời điểm. Bản đồ Synôp hay bản đồ thời tiết là
những bản đồ địa lý trên đó người ta dùng những chữ số và ký hiệu qui ước để ghi các số liệu
quan trắc ở nhiều trạm khí tượng vào những thời điểm xác định, những thời điểm đó gọi là kỳ
quan trắc Synôp. Bản đồ Synôp giúp ta thấy rõ sự sắp xếp và nguồn gốc của các khối không

khí, các front và tình trạng khí quyển thời điểm nào đó.
Muốn dự đoán thời tiết trước hết cần phải thấy trong một thời gian nhất định có
những quá trình vật lý nào xảy ra, hướng và cường độ mạnh hay yếu. Người ta thường so
sánh các bản đồ synốp ở các thời điểm trong ngày (ví dụ các thời điểm cách nhau 6, 12 hay 24
giờ.
Mỗi bản đồ Synôp biểu diễn sự phân bố thời tiết trên các khu vực trong một thời điểm
nhất định. Hai bản đồ kề nhau theo thời gian có thể nêu lên những quá trình vật lý nào đó xảy
ra trong khí quyển trong khoảng thời gian đó. So sánh hai bản đồ thời tiết, có thể xác định
được các khối không khí, các front, các xoáy thuận, xoáy nghịch đã di chuyển theo đường nào,
trong tương lai hướng và tốc độ diễn biến ra sao. Việc phân tích này giúp ta nhận biết được
thay đổi của trường áp suất khí quyển, sự xuất hiện front nóng hay lạnh, vùng có giông và
mưa


Hình 11.4. Bản đồ Synốp
(Trên bản đồ trình bày các đường đẳng áp, front, tốc độ và hướng gió...)
Thời gian làm dự báo thời tiết càng ngắn thì xác suất dự báo chính xác sẽ càng cao. Để
dự báo thời tiết dài hạn trong khoảng thời gian một tuần, một tháng và hơn nữa người ta cần
nghiên cứu hoàn thiện phương pháp Synôp. Hiện nay người ta đang phát triển một phương
pháp mới gọi là phương pháp Thuỷ động lực học.
b) Dự báo thời tiết theo triệu chứng địa phương
Dự báo thời tiết trước vài giờ theo triệu chứng xảy ra tại địa phương có tầm quan
trọng đặc biệt đối với nông nghiệp. Những dự báo này xây dựng trên cơ sở những quan trắc
địa phương về trạng thái bầu trời, lượng mây, sự thay đổi của nhiệt độ, khí áp, độ ẩm không
khí, tốc độ và hướng gió, những hiện tượng quang học và các yếu tố khác.
Những triệu chứng địa phương biểu hiện thời tiết tốt:

Khí áp tăng lên không ngừng, hoặc ít biến thiên trong ngày.

Ban đêm trời quang mây, nhiều sao.



Buổi sáng trên bầu trời xuất hiện nhiều mây tích (Cumulus), chân mây bằng phẳng, có
mái dạng vòm, hầu như đứng yên một chỗ.










Ban ngày mây tích tăng lên, nhưng phát triển yếu theo chiều thẳng đứng. Ðỉnh mây có
đường viền không rõ rệt và phát triển mạnh vào khoảng 15- 16 giờ. Buổi chiều đỉnh mây
tích có thể hạ thấp, chân mây toả rộng ra, mây tích biến thành tằng tích rồi tan dần đi.
Mây ti hầu như không di động và không có móc nhỏ ở đầu; lượng mây không tăng theo
thời gian hoặc phát triển theo một hướng nhất định nào đó.
Mây ti-tằng hình thành màn rộng che một phần bầu trời với đường viền rõ rệt.
Quá trình biến thiên hằng ngày của nhiệt dộ biểu hiện rõ. Ban ngày, nhiệt độ không khí
tăng lên một cách vừa phải. Ban đêm nhiệt độ giảm xuống do mặt đất có điều kiện bức
xạ tốt.
Về mùa nóng buổi chiều tối có nhiều sương mù, ban đêm sương và sương muối hình
thành.
Buổi sáng, bình minh xuất hiện ánh sáng màu vàng, đôi khi bình minh có thể bắt đầu
bằng mầu đỏ nhạt, nhưng sau đó cũng biến thành màu vàng chứng tỏ tia sáng mặt trời
gặp tương đối ít hơi nước trên đường đi.
Ở ven biển có gió đất - biển, ở miền núi có gió núi - thung lũng thổi mạnh là triệu chứng

thời tiết tốt.

Những triệu chứng địa phương báo trời sắp mưa:

Khí áp liên tục giảm xuống.

Mây ti di chuyển nhanh và có dạng như những dải mảnh, song song. Mây ti di chuyển
càng nhanh thời tiết càng chóng thay đổi. Phía sau mây ti xuất hiện mây trung tằng, đi
liên sau nữa là mây vũ-tằng màu tối.

Hướng di chuyển của mây ở các tầng trên cao không trùng với hướng gió ở phía dưới.

Về ban đêm, gió không ngừng thổi và mạnh lên.

Mùa hè, lượng mây tăng lên, nhiệt độ giảm liên tục.





Không có sương, sương muối và sương mù vào ban mai. Ban đêm nhiều mây, sự bức xạ
của mặt đất giảm đi.
Bầu trời lúc bình mình, hoàng hôn có màu đỏ rực mà không chuyển sang màu vàng, hiện
tượng này chứng tỏ khí quyển chứa nhiều hơi nước.
Do kết quả của các tia sáng chiếu qua mây ti và ti-tằng, xung quanh mặt trời và mặt
trăng hình thành những vòng sáng rộng gọi là tán.

Những triệu chứng địa phương báo sắp xảy ra dông:

Khí áp giảm xuống nhanh.


Vào buổi sáng sớm trên bầu trời xuất hiện mây trung-tích, giống như những nắm bông.




Mây tích xuất hiện, đỉnh mây phát triển nhanh chóng, phần trên mây tích xuất hiện mây ti
toả ra như cái chổi. Nhìn từ phía trên, mây có dạng như cái đe, đỉnh toả ra theo hướng di
chuyển của gió. Sau đó xuất hiện mây dông, đôi khi có mưa đá kèm theo.
Nhiệt độ và độ ẩm không khí cao, thời tiết ngột ngạt.