- Trang Chủ
- Địa Lý
- Bài giảng Khí hậu học và Khí hậu Việt Nam (Phần 1: Khí hậu học): Chương 5 – Phan Văn Tân
Xem mẫu
- PHẦN 1: KHÍ HẬU HỌC
Chương 5. Chu trình nước
- 5.1 Nước là yếu tố cần thiết cho khí hậu và đời sống
| Nước di chuyển liên tục giữa đại dương, khí quyển, băng quyển và
đất liền.
| Tổng lượng nước trên trái đất được duy trì gần như không đổi trên
qui mô thời gian cỡ hàng ngàn năm, nhưng nó thay đổi trạng thái
giữa các dạng lỏng, rắn và khí.
| Sự di chuyển của nước giữa các đại dương, khí quyển và đất liền
được gọi là chu trình nước.
| Lượng nước di chuyển thông qua chu trình nước hàng năm tương
đương với lớp nước lỏng dày khoảng 1m phủ đều trên bề mặt Trái
đất.
| Nước được đưa vào khí quyển thông qua bốc hơi và quay trở lại
bề mặt nhờ giáng thuỷ.
| Để bốc hơi một lớp nước dày 1m trong một năm đòi hỏi phải có
một lượng năng lượng trung bình khoảng 80 Wm-2.
| Mặt trời cung cấp năng lượng cần thiết để bốc hơi nước từ bề mặt
- | Sự di chuyển hơi nước theo phương ngang và
phương thẳng đứng trong khí quyển là yếu tố quyết
định cân bằng nước trên lục địa
| Khoảng 1/3 lượng giáng thuỷ rơi trên lục địa là
nước bốc hơi từ các vùng đại dương.
| Lượng giáng thuỷ vượt quá lượng bốc hơi trong các
vùng lục địa được trả về đại dương qua các con
sông.
| Nếu tất cả hơi nước trong khí quyển ngưng kết
lại thành dạng lỏng và trải đều trên bề mặt trái
đất thì nó chỉ tương đương với lớp nước dày
khoảng 2.5 cm.
- | (Lượng nước bốc hơi và ngưng kết)/Năm ~ lớp nước dày
100cm,
| Lượng nước tồn tại trong KQ ~ 2.5cm
| è Nước trong khí quyển bị lấy đi (remove) do giáng thuỷ ~
40 lần/Năm (=100/2.5), hay 9 ngày một lần.
| Vì lượng bốc hơi thuần là phần nhỏ còn lại của quá trình trao
đổi hai chiều xảy ra rất nhanh của các phân tử nước qua bề
mặt tiếp xúc khí quyển-nước, nên thời gian trú ngụ của các
phân tử nước trong khí quyển chỉ khoảng 3 ngày.
| Vì lượng nước nằm sát bề mặt trái đất chỉ khoảng gần 3 km
độ sâu (chủ yếu trong các đại dương), và chỉ có lớp nước
dày 2.5 cm có mặt trong khí quyển, nên trung bình mỗi
phân tử nước phải chờ một thời gian rất dài trong đại
dương, trong các tảng băng hoặc trong các tầng ngậm nước,
giữa các lần du ngoạn ngắn ngủi vào trong khí quyển.
- Chu trình nước toàn cầu
(cm/năm phủ đều trên diện tích đất hoặc đại dương)
• Nước từ đại dương vận chuyển vào đất liền trong khí quyển
• Nước từ đất liền trở về đại dương qua các con sông
• Phần lớn lượng giáng thủy trên đất liền tham gia vào chu
trình nước (48/75=64%)
• Yếu tố nào quyết định chu trình nước toàn cầu ?
- Phân bố nước trong hệ thống khí hậu
- by the parentheses. The smaller values are those referenced to the larger oceanic area.
Phân bố nước trong hệ thống khí hậu
TABLE 5.1 Water Volumes of Earth
Category Volume (106 km3) Percent (%)
Oceans 1348.0 97.39
Polar ice caps, icebergs, glaciers 227.8 2.010
Ground water, soil moisture 8.062 0.580*
Lakes and rivers 0.225 0.020
Atmosphere 0.013 0.001
Total water amount 1384.0 100.0
Fresh water 36.00 2.60
Fresh water reservoirs as a percent of total fresh water
Polar ice caps, icebergs, glacier 77.2
Ground water to 800 m depth 9.8*
Ground water from 800 m to 4000 m 12.3*
Soil moisture 0.17*
Lakes (fresh water) 0.35
Rivers 0.003
Hydrated earth minerals 0.001
Plants, animals, humans 0.003
Atmosphere 0.040
Sum 100.000
* Numbers uncertain.
- Chu trình nước
- Các thành phần của chu trình nước
- Giáng thuỷ và các yếu tố khác
- Các thành phần của chu trình nước
Giáng thuỷ
• Rất ẩm ở những vùng nhiệt đới
• Dịch chuyển theo mùa (Bắc/Nam
bán cầu)
• Các khu vực gió mùa
• Rất khô ở các vĩ độ cao cận nhiệt đới
• Tại các vĩ độ trung bình mưa nhiều
vào mùa hè
• Bản đồ mưa tháng 7 trông giống như
bản đồ phân bố rừng
Nước có thể cho giáng thủy
• Trung bình ~ 25 mm
• Cường độ giáng thủy trung bình
khoảng 2.6 mm/ngày
• Thời gian trú ngụ ~ 9 ngày
• Rất ổn định
• E ~ P ~ 2.6 mm/ngày
- Nước ngầm
- 5.2 Cân bằng nước
| Cân bằng nước bề mặt:
gw = P + D - E - Δf
tích luỹ nước tại bề
nước ngưng kết
mặt và dưới bề mặt dòng chảy
bề mặt
giáng thuỷ do lượng bốc
mưa và tuyết thoát hơi
• Trung bình trong thời kỳ dài: lượng nước tích luỹ là
nhỏ. Nước do sương cũng thường là nhỏ hoặc có thể
sáp nhập vào giáng thuỷ, nên
Δf = P - E
- • Cân bằng nước bề mặt:
gw = P + D - E - Δf
| Cân bằng nước khí quyển:
gwa = -(P + D - E) - Δfa
tích luỹ nước trong khí quyển lượng nước ra khỏi cột khí quyển
• Cân bằng nước cho hệ trái đất-khí quyển :
gw + gwa = -Δf - Δfa
Trung bình năm: Δf = - Δfa
Lượng nước mang vào lục địa do sự vận chuyển của
khí quyển bằng lượng dòng chảy từ các con sông
- Phân bố theo vĩ độ của cân bằng nước bề mặt
| Giáng thuỷ đạt các cực đại ở gần
xích đạo và ở các vĩ độ trung
bình
| Cực đại ở xích đạo do giáng thuỷ
mạnh trong dải hội tụ nhiệt đới
| Cực đại ở vĩ độ trung bình do các
nhiễu động xoáy thuận
| Bốc hơi biến thiên đều hơn giáng
thuỷ: một cực đại ở nhiệt đới.
| Giáng thuỷ > bốc hơi ở xích đạo
và ở các vĩ độ trung bình và cao.
Phân bố dòng chảy cho thấy:
• Hơi nước trong khí quyển vận chuyển từ cận nhiệt đới về xích
đạo và vĩ độ cao.
• Còn dòng chảy biển hoặc các dòng chảy sông lại mang nước
từ nơi khác trở lại các vùng cận nhiệt đới
- Cân bằng nước của lục địa và đại dương (mm/năm)
Vùng E P Δf Δf/P
Lục địa
Châu Âu 375 657 282 0,43
Châu Á 420 696 276 0,40
Châu Phi 582 696 114 0,16
Châu Úc 534 803 269 0,33
Bắc Mỹ 403 645 242 0,37
Nam Mỹ 946 1564 618 0,39
Châu Nam cực 28 169 141 0,83
Tất cả các lục địa 480 746 266 0,36
Đại dương
Bắc Băng Dương 53 97 44 0,45
Đại Tây Dương 1133 761 -372 -0,49
Ấn Độ Dương 1294 1043 -251 -0,24
Thái Bình Dương 1202 1292 90 0,07
Tất cả các đại dương 1176 1066 -110 -0,10
Toàn cầu 973 973 0
- 5.3 Tích luỹ nước mặt và dòng chảy
gw = P + D - E - Δf
| Trên lục địa thành phần này bao gồm:
{ nước trong lớp đất gần bề mặt,
{ nước chảy xuống các lớp sâu hơn và trở thành một bộ phận của hệ thống nước ngầm.
{ lớp tuyết phủ bề mặt.
| Nước tích luỹ có ý nghĩa đối với khí hậu và đời sống
| Tích luỹ nước giáng thuỷ trong các bãi tuyết phụ thuộc vào cấu trúc vật lý và
nhiệt động lực của bề mặt.
| Tích luỹ nước bề mặt do mưa phụ thuộc vào tần suất và cường độ giáng thuỷ,
vào các tính chất của đất, lớp phủ thực vật và dạng địa hình bề mặt
| Nếu đất bề mặt đã bão hoà và giáng thuỷ hoặc tuyết tan nhanh hơn lượng nước
có thể được cân bằng lại (ngấm vào đất, bốc hơi) thì các vũng nước bề mặt sẽ
xuất hiện.
| Khi những chỗ thấp trên bề mặt đã được phủ đầy nước, nước bề mặt sẽ bắt đầu
chảy tràn ra xung quanh về phía các dòng suối và các hệ thống tiêu thoát è
Xuất hiện dòng chảy mặt
- 5.4 Giáng thủy và sương sa
| Giáng thủy thường xuất hiện khi:
{ Có chuyển động thăng của các phần tử khí (tầng kết bất ổn
định đối lưu, làm lạnh bức xạ ở trên đỉnh mây, không khí ẩm
bị cưỡng bức trượt dọc lên trên sườn núi,...)
| Giáng thủy lớn nhất ở gần xích đạo, nhỏ nhất ở các vùng
cận nhiệt đới
| Sương hình thành khi:
{ không khí tiếp xúc với bề mặt lạnh (đêm trời quang)
| Sương rơi góp phần đáng kể cho cân bằng nước bề mặt ở
những vùng khí hậu khô cằn, nhưng nói chung là lượng
nước nhỏ
- Các loại giáng thủy
| Giáng thuỷ có thể do nhiều
nguyên nhân:
{ Chuyển động thăng do fronts
{ Chuyển động thăng do ITCZ
{ Chuyển động thăng do đối lưu
{ Chuyển động thăng do địa
hình
{ …
- Phân bố giáng thuỷ
• Mưa nhiều ở nhiệt đới và các vĩ độ trung bình
• Ba trung tâm mưa lớn ở Tây Thái bình dương,
Nam Mỹ và Tây Phi
• Phân bố mưa liên quan đến vị trí hoạt động
Global maps of precipitation in millimeters per day
for annual, DJF and JJA seasons. Note that the Dateline
của ITCZ
is in the center of this plot
nguon tai.lieu . vn
