Chương XI DỰ BÁO THỜI TIẾT VÀ DỰ BÁO KHÍ TƯỢNG NƠNG NGHIỆP Dự báo thời tiết có ý nghĩa quan trọng sản xuất đời sống, nhằm phòng chống hạn nơng nghiệp cao hiệu phục vụ lớn Dự báo khí tượng nơng nghiệp có phương pháp 1.1 Khái niệm thời tiết Ở chương nghiên cứu yếu tố khí tượng cách riêng rẽ xạ, nhiệt độ, độ ẩm, mưa, khí áp gió Trong chương tìm hiểu tác động tương hỗ chúng trình biến thiên Một cân tạm thời yếu tố vật lý khí xảy thời điểm gọi thời tiết Như vậy, thời tiết trạng thái vật lý khí đặc trựng tập hợp yếu tố khí tượng quan trắc thời điểm khoảng thời gian ngắn định địa phương Về bản, thời tiết thể phối hợp trị số nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển, hướng tốc độ gió, lượng mây, mưa độ suốt khí Thời tiết thường biến thiên liên tục theo thời gian, nhiều đột ngột Vì thời tiết biểu mn hình muôn vẻ luôn thay đổi Thời tiết phụ thuộc vào lượng xạ mặt trời, xạ mặt đất, khối khơng khí đặc điểm bề mặt trái đất ao hồ, sông, biển, rừng cây, thành phố địa hình 1.2 Các hệ thống thời tiết chủ yếu a) Khối khơng khí Khí không đồng theo chiều thẳng đứng mà có khác biệt theo phương nằm ngang Ở tầng đối lưu hình thành khối khơng khí riêng biệt, khối có tính chất vật lý khác Kích thước khối khơng khí theo chiều ngang hàng nghìn kilơmét, theo chiều thẳng đứng vài kilơmét, có lên tới đỉnh tầng đối lưu Trong phạm vi khối khơng khí trị số biến thiên theo phương nằm ngang yếu tố khí tượng xảy nhỏ Nhưng vùng khối khơng khí yếu tố khí tượng thay đổi lớn Do khối khơng khí hình thành vĩ độ khác nhau, bề mặt lục địa hay đại dương nên tính chất vật lý nhiệt độ, độ ẩm khác Người ta chia khối khơng khí địa cầu theo vĩ độ địa lý thành loại gọi khí đồn:  Khối khơng khí cực đới: khối khơng khí nằm từ vĩ tuyến 700 đến địa cực Các khối khí khơ lạnh hình thành mặt đệm đóng băng  Các khối khơng khí ơn đới: hình thành khoảng vĩ độ từ 400 - 700 Những khối khí khơng lạnh giá khối khơng khí cực đới  Khối khơng khí nhiệt đới: hình thành vùng nhiệt đới vĩ độ từ 100 - 400 Ðặc điểm khối khơng khí nhiệt đới nóng ẩm, hay xuất dơng, bão mưa lớn  Khối khơng khí xích đạo: giải lặng gió từ vĩ độ 100N - 100S khối khơng khí xích đạo nóng, ẩm Các khối khơng khí di chuyển từ nơi hình thành tới vùng khác Trong trình di chuyển chúng dần tính chất ban đầu, tức bị biến tính Chẳng hạn khối khơng khí qua vùng nóng nóng lên; qua vùng lạnh bị lạnh đi; qua lục địa trở nên khơ hơn; qua đại dương độ ẩm tăng lên b) Front Hai khối khơng khí có nhiệt độ độ ẩm khác di chuyển tiếp giáp với hình thành vùng chuyển tiếp Lớp trung gian ngăn cách hai khối khơng khí gọi front Chiều rộng front từ 0,5km đến vài kilơmét Vì front có chiều rộng hẹp so với khối khơng khí nên coi mặt front Giao tuyến mặt front với mặt đất gọi đường front Mặt front nằm nghiêng với mặt đất góc nhọn, góc nghiêng nhỏ ( > 100) Khi mặt front qua địa điểm người ta quan sát thấy biến thiên lớn trị số nhiệt độ, độ ẩm, khí áp Nói cách khác, có thay đổi thời tiết đột ngột Các loại front phân chia sau: Phân loại front theo vùng địa lý:  Front cực đới: tiếp giáp khối khơng khí cực đới ơn đới  Front ôn đới: tiếp giáp khối không khí ôn đới nhiệt đới  Front nhiệt đới: tiếp giáp khối khơng khí nhiệt đới xích đạo Phân loại front theo hướng di chuyển:  Front lạnh (xem hình 4.4) xuất khối khơng khí lạnh tiến phía khối khơng khí nóng Khối khí lạnh chảy bên khối khơng khí nóng tiến lên phía trước thành nêm tày mũi đẩy khối không khí nóng lên cao Khi front lạnh qua nhiệt độ giảm rõ rệt khơng khí lạnh đến thay cho khơng khí nóng Khơng khí nóng bị đẩy lên cao làm nước ngưng kết lại mặt front tạo mây trung tích (Ac) mây vũ tích (Cb) Khi front lạnh qua, thời tiết thường có mưa rào, mùa hạ thường kèm theo dơng mưa đá  Front nóng (xem hình 4.5), hình thành khối khơng khí nóng di chuyển phía khối khơng khí lạnh Khối khơng khí nóng trượt khối khơng khí lạnh tạo thành mặt front nóng Khi front nóng qua địa phương nhiệt độ tăng lên, trường hợp khơng khí nóng tới thay cho khơng khí lạnh Trên mặt front nóng, khơng khí nóng lạnh hình thành mây tầng thấp (Ns), đến mây tầng  (As), cao mây Cs, Ci Thời tiết front nóng thường xấu mưa dầm, gió mạnh sương mù Front tĩnh: hai khối khơng khí khơng đẩy nữa, front khơng di chuyển gọi front tĩnh Trường hợp thường xảy front di chuyển gặp rừng núi cao chặn lại Thời tiết front tĩnh thường có mưa Xốy thuận Xốy thuận gọi xốy tụ, vùng xốy tạo thành khơng khí chuyển động vùng khí áp thấp Dòng khơng khí di chuyển từ vào trung tâm, ngược chiều kim đồng hồ (ở Bắc bán cầu) Khi xoáy thuận chuyển động, quan sát thấy có chuyển động lên trung tâm, thường có nhiều mây mưa Hình 11.1 mơ hình biểu thị xốy thuận Vùng xốy thuận thường có hình tròn với nhiều đường đẳng áp đóng kín, xếp vòng quanh trung tâm Áp suất khơng khí trung tâm nhỏ tăng dần ngoại vi Xoáy thuận làm xuất tác dụng tiếp xúc hai khối khơng khí khác nhiệt độ nên xốy thuận thường có hai front, front nóng phía Đơng Nam front lạnh phía Tây Nam Hai front chụm lại trung tâm xoáy thuận, hai front vùng nóng gọi khu nóng Vì khoảng khơng gian khu nóng bị khối khơng khí đồng có khí áp cao chiếm nên đường đẳng áp có dạng đường thẳng (hình 11.3) c) Hình 11.1 Mơ hình xốy thuận Hình 11.2 Mơ hình xốy nghịch Ðường kình trung bình xốy thuận vào khoảng 1000 km Chiều cao trung bình - km Xoáy thuận chuyển động dọc theo đường đẳng áp khu nóng, với tốc độ từ 30 - 50 km/ h d) Xoáy nghịch Xoáy nghịch gọi xốy tản, vùng khí áp cao, gió tạo thành xốy tản từ trung tâm xung quanh, thuận chiều kim đồng hồ (ở Bắc bán cầu) Khi xoáy nghịch chuyển động, người ta quan sát thấy có dòng khơng khí xuống trung tâm, thời tiết xốy nghịch thường thời tiết tốt, quang mây khô Mùa hạ, thời tiết xốy nghịch thường nóng quang mây, mùa đơng trời nắng kèm theo lạnh giá Hình 11.3 Bản đồ thời tiết xốy thuận Ở vùng xốy nghịch, khí áp giảm dần từ trung tâm ngoại vi, đường đẳng áp trung tâm xốy nghịch có trị số lớn, cá biệt đạt tới 1080mb Chỉ ngoại vi xoáy nghịch có front Ða số xốy nghịch có lớp khí thấp khối khơng khí đồng nhất, chúng khơng có front thời tiết xốy nghịch quy định tính chất khối khơng khí nên tương đối ổn định (hình 11.2) Xốy nghịch vùng khơng khí lớn, đường kính đạt tới 2.000 km Tốc độ gió xốy nghịch nhỏ xốy thuận, trung bình khoảng 25 km/h 1.3 Dự báo thời tiết Dự báo thời tiết có ý nghĩa quan trọng sản xuất đời sống, nhằm phòng chống hạn chế thiên tai, thiết lập kế hoạch sản xuất, khai thác tiềm 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 đồ Synơp mặt đất, đồ Synôp cao không, loại giản đồ E-MA Ngoài ra, nhờ ảnh vệ tinh cơng cụ thơng tin đại người ta làm dự báo dài hạn phạm vi lớn a) Dự báo thời tiết đồ Synơp Tại Trung tâm Dự báo khí tượng - thủy văn Quốc gia người ta nhận thông tin quan trắc khí tượng mặt đất từ mạng lưới trạm khí tượng tồn quốc thơng tin từ vệ tinh khí tượng trạng thái thời tiết vùng Từ thơng tin đó, người ta tiến hành xây dựng đồ thời tiết gọi đồ Synốp (xuất phát từ chữ Hy Lạp Synopticos có nghĩa nhìn, xem xét đồng thời) Sự xuất khối khơng khí front, phát triển di chuyển xoáy thuận xoáy nghịch q trình Synơp tạo nên thời tiết vùng không gian rộng lớn Rõ ràng muốn biết thay đổi thời tiết tương lai gần, cần phải hiểu diễn đạt điều kiện thời tiết đặc điểm phát triển trình vật lý lãnh thổ rộng lớn Các đồ Synốp cho ta hình ảnh cụ thể trạng thái thời tiết thời điểm Bản đồ Synôp hay đồ thời tiết đồ địa lý người ta dùng chữ số ký hiệu qui ước để ghi số liệu quan trắc nhiều trạm khí tượng vào thời điểm xác định, thời điểm gọi kỳ quan trắc Synơp Bản đồ Synơp giúp ta thấy rõ xếp nguồn gốc khối khơng khí, front tình trạng khí thời điểm Muốn dự đốn thời tiết trước hết cần phải thấy thời gian định có q trình vật lý xảy ra, hướng cường độ mạnh hay yếu Người ta thường so sánh đồ synốp thời điểm ngày (ví dụ thời điểm cách 6, 12 hay 24 Mỗi đồ Synôp biểu diễn phân bố thời tiết khu vực thời điểm định Hai đồ kề theo thời gian nêu lên trình vật lý xảy khí khoảng thời gian So sánh hai đồ thời tiết, xác định khối khơng khí, front, xốy thuận, xốy nghịch di chuyển theo đường nào, tương lai hướng tốc độ diễn biến Việc phân tích giúp ta nhận biết thay đổi trường áp suất khí quyển, xuất front nóng hay lạnh, vùng có giơng mưa Hình 11.4 Bản đồ Synốp (Trên đồ trình bày đường đẳng áp, front, tốc độ hướng gió ) Thời gian làm dự báo thời tiết ngắn xác suất dự báo xác cao Để dự báo thời tiết dài hạn khoảng thời gian tuần, tháng người ta cần nghiên cứu hoàn thiện phương pháp Synôp Hiện người ta phát triển phương pháp gọi phương pháp Thuỷ động lực học b) Dự báo thời tiết theo triệu chứng địa phương Dự báo thời tiết trước vài theo triệu chứng xảy địa phương có tầm quan trọng đặc biệt nông nghiệp Những dự báo xây dựng sở quan trắc địa phương trạng thái bầu trời, lượng mây, thay đổi nhiệt độ, khí áp, độ ẩm khơng khí, tốc độ hướng gió, tượng quang học yếu tố khác Những triệu chứng địa phương biểu thời tiết tốt:  Khí áp tăng lên khơng ngừng, biến thiên ngày  Ban đêm trời quang mây, nhiều  Buổi sáng bầu trời xuất nhiều mây tích (Cumulus), chân mây phẳng, có mái dạng vòm, đứng n chỗ        Ban ngày mây tích tăng lên, phát triển yếu theo chiều thẳng đứng Ðỉnh mây có đường viền khơng rõ rệt phát triển mạnh vào khoảng 15- 16 Buổi chiều đỉnh mây tích hạ thấp, chân mây toả rộng ra, mây tích biến thành tằng tích tan dần Mây ti không di động khơng có móc nhỏ đầu; lượng mây khơng tăng theo thời gian phát triển theo hướng định Mây ti-tằng hình thành rộng che phần bầu trời với đường viền rõ rệt Quá trình biến thiên ngày nhiệt dộ biểu rõ Ban ngày, nhiệt độ khơng khí tăng lên cách vừa phải Ban đêm nhiệt độ giảm xuống mặt đất có điều kiện xạ tốt Về mùa nóng buổi chiều tối có nhiều sương mù, ban đêm sương sương muối hình thành Buổi sáng, bình minh xuất ánh sáng màu vàng, đơi bình minh bắt đầu mầu đỏ nhạt, sau biến thành màu vàng chứng tỏ tia sáng mặt trời gặp tương đối nước đường Ở ven biển có gió đất - biển, miền núi có gió núi - thung lũng thổi mạnh triệu chứng thời tiết tốt Những triệu chứng địa phương báo trời mưa:  Khí áp liên tục giảm xuống  Mây ti di chuyển nhanh có dạng dải mảnh, song song Mây ti di chuyển nhanh thời tiết chóng thay đổi Phía sau mây ti xuất mây trung tằng, liên sau mây vũ-tằng màu tối  Hướng di chuyển mây tầng cao không trùng với hướng gió phía  Về ban đêm, gió khơng ngừng thổi mạnh lên  Mùa hè, lượng mây tăng lên, nhiệt độ giảm liên tục    Khơng có sương, sương muối sương mù vào ban mai Ban đêm nhiều mây, xạ mặt đất giảm Bầu trời lúc bình mình, hồng có màu đỏ rực mà khơng chuyển sang màu vàng, tượng chứng tỏ khí chứa nhiều nước Do kết tia sáng chiếu qua mây ti ti-tằng, xung quanh mặt trời mặt trăng hình thành vòng sáng rộng gọi tán Những triệu chứng địa phương báo xảy dơng:  Khí áp giảm xuống nhanh  Vào buổi sáng sớm bầu trời xuất mây trung-tích, giống nắm bơng   Mây tích xuất hiện, đỉnh mây phát triển nhanh chóng, phần mây tích xuất mây ti toả chổi Nhìn từ phía trên, mây có dạng đe, đỉnh toả theo hướng di chuyển gió Sau xuất mây dơng, đơi có mưa đá kèm theo Nhiệt độ độ ẩm khơng khí cao, thời tiết ngột ngạt  ... khơng khí đồng có khí áp cao chiếm nên đường đẳng áp có dạng đường thẳng (hình 11 .3) c) Hình 11 .1 Mơ hình xốy thuận Hình 11 .2 Mơ hình xốy nghịch Ðường kình trung bình xốy thuận vào khoảng 10 00... Synơp Tại Trung tâm Dự báo khí tượng - thủy văn Quốc gia người ta nhận thông tin quan trắc khí tượng mặt đất từ mạng lưới trạm khí tượng tồn quốc thơng tin từ vệ tinh khí tượng trạng thái thời tiết... nghịch có lớp khí thấp khối khơng khí đồng nhất, chúng khơng có front thời tiết xốy nghịch quy định tính chất khối khơng khí nên tương đối ổn định (hình 11 .2) Xốy nghịch vùng khơng khí lớn, đường