Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 1

Chia sẻ: Bạch Khinh Dạ Lưu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 1 cung cấp cho học viên các kiến thức về năng lượng bức xạ mặt trời; đặc điểm vật lý và nguồn gốc năng lượng mặt trời, cấu tạo mặt trời, sơ đồ hệ mặt trời của Nicola Côpecnic, tính toán năng lượng mặt trời; đặc điểm thiên văn Hệ mặt trời - Trái đất; cường độ bức xạ mặt trời; chế độ mặt trời vùng nội chí tuyến;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chương 1

7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Ch-¬ng I. n¨ng l-îng bøc x¹ mÆt trêi 1.1. §Æc ®iÓm vËt lý vµ … … nguån gèc n¨ng lưîng mÆt trêi  mÆt trêi cã  = 1,39.106 km, V = 1,41.1018km3. NhiÖt ®é quang cÇu 6000 0K, vïng lâi 15.106 0K, s¾c cÇu 2. 106 0K, nhËt CÊu t¹o hoa 20.103 0K. mÆt trêi  Thµnh phÇn mÆt trêi gåm 70 - 71% thÓ tÝch lµ H2, 27 - 29% lµ Heli vµ 1 - 3% lµ c¸c khÝ kh¸c. Díi ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é rÊt 1. vïng lâi (core) lín, ph¶n øng nhiÖt h¹ch x¶y ra t¹o ra n¨ng l-îng khæng lå 2. vïng ph¸t x¹ (Radiation layer) nªu trªn: 3. vïng ®èi lu (Convective layer) H2 He + Q 4. quang cÇu (Photosphere) Ph¶n øng x¶y ra 3 bíc: 5. s¾c cÇu (Chromosphere) B1. H 1 + H 1 = H2 +  6. nhËt hoa (Corona) B2. H + H = He +  + e 2 1 3 7. Tai löa (Sunspot) B3. He3 + He3 = He4 + 2H1 6 7 CÊu t¹o mÆt trêi Hoạt động của Mặt trời 1. vïng lâi 2. vïng ph¸t x¹ 3. vïng ®èi lu 4. quang cÇu 5. s¾c cÇu 6. nhËt hoa 7. Tai löa 1 2 3 4 5 6 7 S¬ ®å HÖ mÆt trêi cña Nicola C«pecnic TÝnh to¸n n¨ng l-îng mÆt trêi Theo Einstain th× n¨ng l-îng sinh ra tÝnh theo c«ng thøc: E = C2.m trong ®ã: h»ng sè C = 107 jun, m = (4mH1 - mHe4)  NÕu cã 1g H2 ph¶n øng th× m = 0,01g nªn E = 1012 jun. Cø mçi gi©y tiªu hao 4 tÊn H2 nªn n¨ng l-îng sinh ra tíi 4.1018jun/s. hay b»ng lµ 5,7.1016 Kcal/phót.  H»ng sè mÆt trêi lµ n¨ng l-îng BXMT chiÕu trªn 1 cm 2, trong 1 phót cña mÆt cÇu t-ëng t-îng cã t©m lµ mÆt trêi vµ b¸n kÝnh lµ 1 §VTV, (chÝnh lµ ë giíi h¹n ngoµi cña khÝ quyÓn tr¸i ®Êt) b»ng 2 + 3,5% Cal/cm2/phót (Odum - 1971). 1 §VTV = 149.6.106 km lµ kho¶ng c¸ch TB tõ T§ ®Õn MT  N¨ng l-îng toµn phÇn cña mÆt trêi chiÕu trªn mét mÆt cÇu t-ëng t-îng cã t©m lµ mÆt trêi vµ b¸n kÝnh lµ 1 §VTV ®-îc gäi lµ c«ng suÊt mÆt trêi (W).  VËy W = 4R2.I0 W = 3,86.1026 jun/s (hay watt).  MÆt trêi cßn ph¸t ra c¸c h¹t electron vµ pozitron gäi lµ giã mÆt trêi, g©y ra b·o tõ ë tr¸i ®Êt. 1
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 1.2. Đặc diểm thiên văn Hệ mặt trời – Trái đất 1.3. Cường độ Bức xạ mặt trời §¬n vÞ c-êng ®é BXMT Xu©n ph©n (21/III)  Cal/cm2/phót (Béi sè Kcal/cm2/n¨m)  100 lux = 1Watt/m2  1 microeinsteins/m2/s = 10 lux  1 lengli = 1 cal/cm2  1 cal/cm2/phót = 69 930 lux  1 Jun = 0,24 calo 152.106 km (5/VII) 147.106 Km (3/I)  1 watt = 14,3 calo Gäi Q lµ n¨ng l-îng cña chïm tia s¸ng: Q = I.[AB] = S'.[CB] S' lµ n¨ng l-îng trªn A §«ng chÝ (22/XII) mÆt n»m ngang I h0 H¹ chÝ (22/VI) [AB] S' S' = I. ----- [CB] C B mÆt n»m ngang S' = I.sinh0 H×nh 1. S¬ ®å trùc x¹ trªn bÒ mÆt n»m ngang Thu ph©n (23/IX) Chế độ mặt trời vùng nội chí tuyến Chuyển động biểu kiến của mặt trời (Solar zenith) Sự hấp thụ bức xạ sóng ngắn và sóng dài bởi một số các chất khí trong bầu khí quyển (Fleagle & Businger 1980) H×nh 1.2. Phæ bøc x¹ mÆt trêi chiÕu xuèng mÆt ®Êt (Gates, 1965) [Khi xuyªn qua khÝ quyÓn (I) ; mÆt biÓn nhËn ®-îc vµo ngµy trêi n¾ng (II); xuyªn qua líp m©y dµy (III); xuyªn qua th¶m thùc vËt (IV) xuyªn qua m¸i kÝnh (V)]. ¤xy (O2) hÊp thu: bíc sãng 0,69 - 0,76  vµ < 0,2  ¤z«n (O3) hÊpthu: bíc sãng 0,2 - 0,32  vµ 0,43 - 0,75  CO2 là chất khí nhà kính chủ yếu, Cacbonic (CO2) hÊp thu: 2,05 - 2,7 ; 4,3  vµ 12,9 - 17,1. H¬i níc (H2O) hÊp thu: bíc sãng 0,58 - 0,61, 0,68 - 0,73 vµ 4 - 40. nếu không có CO2, nhiệt độ của trái đất = -18oC 2
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Hình 1.3. Sơ đồ đường đi của tia sáng trong khí quyển B¶ng 2. Khèi l-îng khÝ quyÓn (m) tia s¸ng ®i qua øng víi ®é cao mÆt trêi (h o) H×nh 1.4. §é cao mÆt trêi vµ ®-êng ®i cña tia ®é cao mÆt trêi 90o 70o 60o 50o 40o 30o 20o 10o 5o 3o 1o 0o s¸ng trong khÝ quyÓn ë c¸c vÜ ®é (ho) Khèi l-îng khÝ 1,0 1,06 1,15 1,3 1,55 2,0 2,9 5,6 10,4 15,3 28,9 37,4 quyÓn (m) I = I0.Pm Trùc x¹ (S): PhÇn n¨ng l-îng BXMT chiÕu xuèng mÆt ®Êt d-íi d¹ng c¸c tia song song, trùc tiÕp tõ mÆt trêi. S lµ chØ tiªu ®¸nh gi¸ khÝ hËu cña c¸c vïng, S phô thuéc: vÜ ®é, ®é cao ®Þa h×nh, mïa trong n¨m, thêi tiÕt... T¸n x¹ (D): PhÇn n¨ng l-îng BXMT chiÕu xuèng mÆt ®Êt sau khi bÞ khuyÕch t¸n ë trong khÝ quyÓn. §Þnh luËt Roley: D tû lÖ nghÞch víi luü thõa bËc 4 cña b-íc sãng  vµ kÝch th-íc cña phÇn tö g©y khuyÕch t¸n: C D = --- I 4 1 D = --- Io (1- Pm) sinho 2 Tæng x¹ (Q): Q=S+D Bøc x¹ sãng dµi mÆt ®Êt (E®) vµ bøc x¹ nghÞch khÝ quyÓn (EKQ) C«ng thøc Stefan-Boltzmann: Eo = .T4  = 0,826.10 [cal/cm2/phót.®é-4] -10 T nhiÖt ®é cña vËt bøc x¹ (0K) E® = ..T4  Kh¶ n¨ng bøc x¹ t-¬ng ®èi cña mÆt ®Êt Lo¹i bÒ mÆt  Lo¹i bÒ mÆt  VËt ®en tuyÖt ®èi 1,00 ®ång cá 0,94 ®Êt ®en 0,87 mÆt n-íc 0,96 C¸t 0,89 mÆt tuyÕt 0,99 BiÓu thøc Wien: max = b/T H»ng sè b = 2,886.10-3 mm.®é H×nh 2. Ph©n bè trung b×nh n¨m của tổng xạ (Kcal/cm2/n¨m) 3
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Bøc x¹ ph¶n chiÕu sãng ng¾n (Rn) Lµ phÇn bøc x¹ mÆt trêi chiÕu xuèng mÆt ®Êt bÞ ph¶n x¹ trë l¹i khÝ quyÓn. Rn phô thuéc ®Æc ®iÓm bÒ mÆt ph¶n x¹ (do mµu s¾c, ®é nh½n, cÊu tróc kh¸c nhau) Albedo: Rn A% = --------- 100 Q B¶ng 3. TrÞ sè albedo trªn c¸c lo¹i bÒ mÆt (%) BÒ mÆt ph¶n x¹ Albedo BÒ mÆt ph¶n x¹ Albedo §Êt ®en 5-15 C¸nh ®ång b«ng 20-25 §Êt x¸m -ít 10-20 Rõng th-êng xanh 10-20 §Êt sÐt 20-35 Rõng l¸ to 15-20 §Êt c¸t kh« 25-45 Rõng l¸ kim 10-15 Ruéng khoai t©y 15-25 MÆt n-íc 70-85 §ång lóa 15-25 M¨t tuyÕt míi r¬i 80-95 H×nh 3. Ph©n bè c©n b»ng bøc x¹ hµng n¨m (Kcal/cm2/n¨m) C©n bµng bøc x¹: B = S + D + EKQ- Eđ - Rn Lượng bức xạ sóng Bøc x¹ quang hîp B0 4
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Hình 1.10. Loài hoa phong lan ưa bóng Hình 1.11. Nho là cây ưa sáng Quang chu kú Kh¸i niÖm: Sù lÆp ®i lÆp l¹i cña ®é dµi thêi gian chiÕu s¸ng mçi ngµy.  Quang chu kú thiªn v¨n: thay ®æi theo vÜ ®é ®Þa lý  Quang chu kú ®Þa ph-¬ng B¶ng 4. Quang chu kú ë mét sè vÜ ®é ®Þa lý (Sunghin - 1987) §¬n vÞ: (giê.phót) Th¸ng VÜ ®é ®Þa lý 0o 10o 20o 30o 40o 50o 60o 70o 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 13,55 14,35 15,27 16,45 19,16 24,00 VI 12,53 13,31 14,12 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 24,00 VIII 12,51 13,13 13,37 14,06 14,47 15,46 17,37 23,16 IX 12,50 12,55 13,00 13,02 13,26 13,46 14,23 15,38 X 12,51 12,39 12,27 12,17 12,06 11,57 11,41 11,18 XI 12,51 12,25 12,00 11,31 11,00 10,19 9,26 7,12 XII 12,53 12,21 11,47 10,09 10,26 9,26 7,54 4,16 5
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Hình 1.13. Hoa Thanh Long (QCK > 13h) Hình 1 12. Hoa cúc mùa thu (QCK - 11h) Hình 1.14. Hoa và củ khoai tây Hình 1.15. Hoa Cát tường (QCK – 16h) Quang phæ bøc x¹ mÆt trêi Nhãm tia § é dµi sãng N¨ng l-îng Ghi chó bøc x¹ ( ) Cal/cm 2.phót (%) Tö ngoai 0,20 - 0,39 0,140 7,0 C 0.20 - 0,28 0,008 0,4 O 3 hÊp thu B 0,29 - 0,32 0,025 1,2 A 0,33 - 0,39 0,107 5,4 Tr«ng thÊy 0,39 -0,76 0,910 46,0 A 0,39 - 0,52 0,350 18,0 TÝm, chµm, B 0,52 - 0,62 0,300 15,0 lôc, vµng, Quang phæ BX mÆt trêi rÊt réng, tõ tia  ®Õn sãng v« tuyÕn vµ cã 2 v¹ch ®en: +/ V¹ch Frongofer (do khÝ quyÓn mÆt trêi hÊp thu) C 0,62 - 0,76 0,260 13,0 da cam, ®á +/ V¹ch Telure (do khÝ quyÓn tr¸i ®Êt hÊp thu) Hång ngo¹i 0,76 - 24,00 0,930 47,0 GÇn ®á N¨ng lîng tËp trung ë c¸ vïng tö ngo¹i, nh×n thÊy vµ hång ngo¹i A 0,76 - 1,40 0,640 32,0 1. Tia tö ngo¹i: (0,2µ – 0,39µ): chiÕm 7% tæng n¨ng lîng BXMT, nhng chØ cã 1% xuèng tíi B 1,40 - 3,00 0,250 13,0 mÆt ®Êt. C 3,00 - 24,00 0,040 2,0  K×m h·m sinh trëng chiÒu cao thùc vËt Tæng sè 0,20 - 24,00 1,980 100,0  Nhãm A: g©y ban ®á, t¹o thµnh s¾c tè da (¶nh hëng tíi thÓ nhiÔm s¾c)  Nhãm B: KÝch thÝch ho¹t ®éng steroid sinh häc (biÕn esgosterine D2 – tiÒn VTMD thµnh VTMD3 - 7 dehydro colesterine...) 3. Tia hång ngo¹i: (0,76µ - 24,0µ): chiÕm 50% tæng n¨ng l-îng MT,  Nhãm C: g©y ung th da, bÞ hÊpthu do tÇng «z«n khÝ quyÓn. ®-îc gäi lµ tia nhiÖt. KÝch thÝch sinh tr-ëng chiÒu cao c©y. 2. Tia nhin thÊy (0,39µ – 0,76µ): chiÕm 43% tæng nang lîng BXMT, gåm c¸c tia ®¬n s¾c (®á, da cam, vµng, lôc, lam, chµm, tÝm).  §èt nãng mÆt ®Êt vµ kh«ng khÝ, g©y hiÖu øng nhµ kÝnh.  Cung cÊp nang lîng cho c©y trång quang hîp (tia ®á vµ tia lam lµ bøc x¹ sinh lý)  S-ëi Êm trong mïa ®«ng cho ®éng, thùc vËt. Gióp ngêi vµ ®éng vËt nhin ®îc mµu s¾c, hinh khèi... Lµm tang nhiÖt ®é mÆt ®Êt vµ kh«ng khÝ, duy tri khÝ hËu tr¸i ®Êt... 6
7/18/15 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Sử dụng năng lượng BX mặt trời 7