Bài giảng Khí tượng biển: Phần 1

LỜI NÓI ĐẦU<br /> Trên khung chương trình Đào tạo ngành Kỹ thuật bờ biển, được thành lập theo dự án<br /> “Nâng cao năng lực đào tạo ngành Kỹ thuật bờ biển tại Trường Đại học Thủy lợi” do<br /> Chính phủ Hà Lan tài trợ, môn “Khí tượng biển” sẽ được giảng dạy cho chuyên ngành<br /> “Quản lý tổng hợp dải ven biển” với 04 đơn vị học trình do Bộ môn Tính Toán Thủy<br /> văn Khoa Thủy Văn – Môi trường đảm nhận giảng dạy.<br /> Bộ môn Tính Toán Thủy Văn đã tiến hành hội thảo, xây dựng đề cương môn<br /> học, gửi tới Khoa chủ quản và phân công Thạc sĩ Phạm Đức Nghĩa, giảng viên chính<br /> thuộc Bộ môn Tính Toán Thủy Văn chủ biên.<br /> Tập bài giảng này được biên soạn theo đề cương chi tiết môn học “Khí tượng<br /> biển” đã được Bộ môn Tính toán Thủy văn Khoa Thủy văn – Môi trường thông qua.<br /> Tham gia biên soạn tập bài giảng này còn có các cán bộ, chuyên gia của Trung Tâm<br /> Khí tượng Thủy Văn biển thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường.<br /> Nội dung môn học gồm 07 chương, trong đó:<br /> Thạc sỹ Phạm Đức Nghĩa, GVC Khoa Thuỷ văn – Môi trường, biên soạn:<br /> chương I, chương II, chương III, chương IV, tiết 1 &3 của chương VI, chương VII.<br /> Tiến sỹ Bùi Xuân Thông, Trung Tâm Khí tượng Thủy Văn biển, biên soạn:<br /> chương V, tiết 2 của chương VI, tiết 1 của chương VII.<br /> Môn học này được chia thành hai học phần:<br /> Học phần I đề cập đến những kiến thức cơ bản của Vật lý khí quyển, thời tiết và<br /> khí hậu, bao gồm:<br /> - Giới thiệu chung, các yếu tố khí tượng cơ bản và phương trình trạng thái của<br /> không khí.<br /> - Thành phần và cấu trúc khí quyển, các dòng bức xạ trong khí quyển, chế độ nhiệt<br /> của đất nước và không khí.<br /> - Cơ sở về nhiệt lực học, động lực học khí quyển và tuần hoàn nước trong thiên<br /> nhiên.<br /> - Hoàn lưu khí quyển nói chung, các khối không khí thay phiên nhau ảnh hưởng đến<br /> nước ta và gió mùa trong điều kiện Việt Nam<br /> Học phần II đề cập về một số đặc điểm cơ bản của Khí tượng biển Đông, bao<br /> gồm:<br /> - Những điều cơ bản về mối tương tác giữa biển – khí quyển.<br /> - Thời tiết, các hình thế thời tiết cơ bản và hệ quả của sự tương tác biển - khí quyển<br /> trên Biển Đông.<br /> - Khí hậu, các nhân tố hình thành khí hậu, đặc điểm chung và các đặc trưng yếu tố<br /> khí hậu của miền khí hậu Biển Đông.<br /> Do thời gian và trình độ còn hạn chế, tập bài giảng này chắc chắn còn có nhiều<br /> sai sót, mong được sự đóng góp quý báu của các bạn đồng nghiệp. Chúng tôi hy vọng<br /> rằng tập bài giảng này sẽ được bổ khuyết dần và ngày càng có thể đáp ứng tốt hơn<br /> theo yêu cầu đào tạo của ngành Kỹ thuật bờ biển nói riêng và các các ngành khoa học<br /> có liên quan nói chung.<br /> Tập thể tác giả<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................................... 2<br /> CHƯƠNG I MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 7<br /> <br /> 1.1 Khí tượng học là gì ? ............................................................................... 7<br /> 1.1.1 Khí tượng học và phương pháp nghiên cứu..................................... 7<br /> 1.1.2 Các bộ môn của Khí tượng học ........................................................ 7<br /> 1.1.3 Sơ lược về lịch sử phát triển của Khí tượng học.............................. 8<br /> 1.2 Các yếu tố khí tượng cơ bản ................................................................... 9<br /> 1.2.1 Nhiệt độ không khí .......................................................................... 10<br /> 1.2.2 Áp suất khí quyển............................................................................ 10<br /> 1.2.3 Độ ẩm không khí ............................................................................. 10<br /> 1.2.4 Gió ................................................................................................... 12<br /> 1.2.5 Mây.................................................................................................. 13<br /> 1.2.6 Mưa ................................................................................................. 14<br /> 1.2.7 Tầm nhìn xa .................................................................................... 14<br /> 1.3 Phương trình trạng thái của không khí .................................................. 14<br /> 1.3.1 Phương trình trạng thái của không khí khô..................................... 14<br /> 1.3.2 Phương trình trạng thái của hơi nước và quan hệ giữa các đặc<br /> trưng độ ẩm của không khí ...................................................................... 16<br /> 1.3.3 Phương trình trạng thái của không khí ẩm - Nhiệt độ ảo................ 18<br /> CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG I ......................................................................... 20<br /> CHƯƠNG II BỨC XẠ TRONG KHÍ QUYỂN .................................................................. 21<br /> <br /> 2.1 Thành phần và cấu trúc khí quyển .......................................................... 21<br /> 2.1.1 Thành phần không khí .................................................................... 21<br /> 2.1.2 Cấu trúc khí quyển theo chiều thẳng đứng ..................................... 21<br /> 2.1.3 Cấu trúc khí quyển theo chiều nằm ngang ..................................... 25<br /> 2.2 Các dòng bức xạ trong khí quyển ........................................................... 29<br /> 2.2.1 Bức xạ mặt trời................................................................................ 29<br /> 2.2.2 Bức xạ mặt đất và bức xạ khí quyển .............................................. 46<br /> 2.2.3 Cân bằng bức xạ............................................................................. 48<br /> <br /> 2.3 Chế độ nhiệt của đất, nước và không khí.............................................. 51<br /> 2.3.1 Sự nóng lên và lạnh đi của các vùng đất, nước và không khí........ 51<br /> 2.3.2 Quá trình truyền nhiệt vào trong lòng đất, nước và không khí ....... 52<br /> 2.3.3 Sự diễn biến nhiệt độ của bề mặt và không khí theo thời gian và<br /> không gian................................................................................................ 59<br /> 2.3.4 Sự biến đổi của nhiệt độ không khí theo thời gian và không gian .. 61<br /> CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG II ........................................................................ 65<br /> CHƯƠNG III CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KHÍ QUYỂN...................................... 66<br /> <br /> 3.1 Cơ sở nhiệt lực học khí quyển............................................................... 66<br /> 3.1.1 Các quá trình đoạn nhiệt của không khí ......................................... 66<br /> 3.2 Cơ sở động lực học khí quyển ................................................................. 91<br /> 3.2.1 Trường khí áp .................................................................................. 91<br /> 3.3 Tuần hoàn của nước trong thiên nhiên ................................................. 110<br /> 3.3.1 Bốc hơi........................................................................................... 111<br /> 3.3.2 Ngưng kết...................................................................................... 120<br /> 3.3.3 Nước rơi khí quyển ....................................................................... 130<br /> CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG III ..................................................................... 136<br /> CHƯƠNG IV HOÀN LƯU KHÍ QUYỂN ......................................................................... 138<br /> <br /> 4.1 Hoàn lưu chung khí quyển................................................................... 138<br /> 4.1.1 Sơ đồ hoàn lưu chung khí quyển.................................................... 138<br /> 4.1.2 Vài nét đặc trưng hoàn lưu ở các đới vĩ độ..................................... 147<br /> 4.1.3 Xoáy thuận nhiệt đới, bão............................................................... 150<br /> 4.2 Các khối không khí ở Bắc bán cầu và ảnh hưởng của chúng đến Việt Nam<br /> ................................................................................................................... 155<br /> 4.2.1 Các khối không khí ở Bắc bán cầu ................................................. 155<br /> 4.2.2 Các khối không khí ảnh hưởng đến Việt Nam ................................ 155<br /> 4.3 Gió mùa trong điều kiện Việt Nam....................................................... 157<br /> 4.3.1 Khí hậu Việt nam là khí hậu nhiệt đới gió mùa................................ 157<br /> 4.3.2 Vai trò của gió mùa trong sự hình thành khí hậu Việt Nam ............. 159<br /> <br /> 4.3.3 Gió mùa trong điều kiện Việt Nam và vai trò của nó trong sự hình<br /> thành khí hậu .......................................................................................... 162<br /> CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG IV.................................................................... 164<br /> CHƯƠNG V TƯƠNG TÁC BIỂN – KHÍ QUYỂN .......................................................... 166<br /> <br /> 5.1 Hệ thống biển – khí quyển với các quy mô tương tác......................... 166<br /> 5.1.1 Hệ thống biển – khí quyển là gì ...................................................... 166<br /> 5.2 Lớp biên sát mặt biển – Các đặc trưng động lực của lớp biên .............. 170<br /> 5.2.1 Các đặc trưng của lớp ma sát ........................................................ 170<br /> 5.3 Gió và dòng chảy gió trong lớp biển – khí quyển................................... 174<br /> 5.3.1 Tác động gió trên bề mặt biển ........................................................ 174<br /> 5.3.2 Các đặc trưng chế độ gió ............................................................... 175<br /> 5.3.3 Lý thuyết Ecman về dòng chảy gió ................................................. 176<br /> 5.4 Phương pháp thực nghiệm Ecman xác định dòng chảy gió ............... 178<br /> 5.4.1 Giới thiệu chung ............................................................................. 178<br /> 5.4.2 Phương pháp thực nghiệm Ecman xác định dòng chảy gió......... 179<br /> CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG V..................................................................... 184<br /> CHƯƠNG VI THỜI TIẾT BIỂN ĐÔNG .......................................................................... 185<br /> <br /> 6.1 Thời tiết và hình thế thời tiết.................................................................. 185<br /> 6.1.1 Các công cụ phân tích và dự báo thời tiết....................................... 185<br /> 6.1.2 Kiểm tra và sửa chữa số liệu đo đạc .............................................. 188<br /> 6.1.3 Phân tích và dự báo hình thế si nốp .............................................. 189<br /> 6.2 Các loại hình thế thời tiết trên khu vực Biển Đông .............................. 204<br /> 6.2.1 Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên Biển Đông.................................... 204<br /> 6.2.2 Quan điểm chung về phân loại các hình thế thời tiết trên Biển Đông<br /> ................................................................................................................ 205<br /> 6.2.3 Kết quả phân loại hình thế thời tiết trên Biển Đông ......................... 205<br /> 6.2.4 Hệ thống mây tích với các hiện tượng thời tiết dông, lốc, mưa đá và<br /> vòi rồng ................................................................................................... 239<br /> 6.3 Hệ quả của sự tương tác biển – khí quyển trên biển Đông ................ 241<br /> 6.3.1 Hoàn lưu biển................................................................................. 241<br /> <br /> 6.3.2 Chế độ nhiệt muối ......................................................................... 243<br /> CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG VI..................................................................... 243<br /> CHƯƠNG VII KHÍ HẬU BIỂN ĐÔNG ........................................................................... 245<br /> <br /> 7.1 Các nhân tố hình thành khí hậu........................................................... 245<br /> 7.1.1 Bức xạ mặt trời............................................................................... 245<br /> 7.1.2 Hoàn lưu khí quyển ........................................................................ 249<br /> 7.1.3 Điều kiện mặt đệm.......................................................................... 255<br /> 7.2 Đặc điểm chung của các vùng khí hậu Biển Đông.............................. 259<br /> 7.2.1 Khí hậu vùng ven biển ................................................................. 260<br /> 7.2.2 Khí hậu vùng phía Bắc Biển Đông ................................................ 260<br /> 7.2.3 Khí hậu vùng Nam Biển Đông....................................................... 261<br /> 7.3 Các đặc trưng khí hậu của biển Đông ................................................. 262<br /> 7.3.1 Trường áp và trường gió ................................................................ 262<br /> 7.3.2 Trường nhiệt ẩm ........................................................................... 264<br /> CÂU HỎI CUỐI CHƯƠNG VII................................................................... 267<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 268<br /> <br />