Khí tượng biển - Chương 4

HOÀN LƯU KHÍ QUYỂN 4.1 Hoàn lưu chung khí quyển Tập hợp các luồng không khí chuyển động thành dòng khép kín với quy mô lớn trên phạm vi toàn cầu được gọi là hoàn lưu chung khí quyển. Hoàn lưu chung khí quyển bao gồm 2 thành phần: thành phần nằm ngang (chiếm ưu thế) và thành phần thẳng đứng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Khí tượng biển - Chương 4CHƯƠNG IV HOÀN LƯU KHÍ QUYỂN4.1 Hoàn lưu chung khí quyển Tập hợp các luồng không khí chuyển động thành dòng khép kín với quy mô lớntrên phạm vi toàn cầu được gọi là hoàn lưu chung khí quyển. Hoàn lưu chung khíquyển bao gồm 2 thành phần: thành phần nằm ngang (chiếm ưu thế) và thành phầnthẳng đứng. Khi nghiên cứu hoàn lưu chung khí quyển người ta thường không xét trườngđường dòng mà xét đến hệ thống các đường đẳng áp, đẳng cao trên các bản đồ thờitiết, tức là xét đến trường áp bởi vì trường áp và trường gió có mối quan hệ mật thiếtvới nhau, do đó xét trường áp tức là xét đến trường gió, cũng tức là xét đến trườngđường dòng. 4.1.1 Sơ đồ hoàn lưu chung khí quyển Sơ đồ hoàn lưu chung khí quyển là mô hình các đường dòng không khí đã đượcđơn giản hoá đi rất nhiều. 1) Sơ đồ hoàn lưu nhiệt không xét đến sự quay của quả đất Đây là sơ đồ hoàn lưu đơn giản nhất. Có thể mô tả sơ đồ này như sau: Giả thiết rằng bề mặt trái đất là đồng nhất, các lớp khí quyển đồng nhất và hoàntoàn trong suốt, không có sự quay của quả đất. Do đó, khí quyển không hấp thụ bức xạmặt trời và mặt đất nóng lên hoàn toàn phụ thuộc vào độ cao mặt trời. Vì vậy, lượngbức xạ nhận được ở các vĩ độ khác nhau thì khác nhau nên bề mặt trái đất bị đốt nóngkhông đồng đều và không khí cũng nóng lên không đồng đều theo vĩ độ. Kết quả là: - ở xích đạo và vùng vĩ độ thấp: do nhận được nhiều bức xạ mặt trời, mặt đất nónglên, không khí nóng lên và bốc lên cao; ở mặt đất khí áp giảm hình thành thấp áp, trêncao khí áp tăng hình thành cao áp. - ở cực và vùng vĩ độ cao: do nhận được ít bức xạ mặt trời, mặt đất lạnh đi, khôngkhí lạnh đi và co nén lại, không khí có xu thế giáng từ trên cao xuống, dẫn đến dướithấp khí áp tăng hình thành cao áp ở mặt đất, trên cao khí áp giảm hình thành thấp áptrên cao. Do đó, ở mặt đất không khíchuyển động từ áp cao cực về ápthấp xích đạo; ở trên cao khôngkhí chuyển động từ xích đạo vềcực hình thành vòng hoàn lưukhép kín được gọi là vòng hoànlưu nhiệt. Sơ đồ vòng hoàn lưu nhiệtkhông xét đến sự quay của quả Hình 4-1đất ở Bắc bán cầu được mô tả trênhình 4-1. Như vậy, theo sơ đồ này, trên địa cầu có 2 vòng hoàn lưu nhiệt ở 2 bán cầu vàchuyển động thẳng đứng ở xích đạo có ý nghĩa rất to lớn đối với hoàn lưu chung khíquyển. ý nghĩa này thể hiện ở chỗ: - Không khí ở vùng xích đạo có bốc lên thì áp suất khí quyển ở mặt đất mới giảmvà áp suất ở trên cao mới tăng, từ đó mới phát sinh dòng không khí thổi từ cực về xíchđạo ở dưới thấp và dòng không khí thổi từ xích đạo về cực ở trên cao. Đồng thời khikhông khí bốc lên cao cùng với quá trình ngưng kết sẽ là sự toả nhiệt và tiềm nhiệt nầychính là động lực thúc đẩy không khí tiếp tục bốc lên. - Mặc khác, chuyển động thẳng đứng ở xích đạo chính là động lực tạo nên cơ chếhút gió từ trên cao xuống mặt đất ở vùng cực bởi vì khi không khí ở xích đạo bốc lêncao chuyển dần về cực sẽ bị nguội lạnh dần, mật độ không khí sẽ tăng lên và đến cựcnó nặng hơn, có xu hướng giáng xuống mặt đất. 2) Sơ đồ hoàn lưu khí quyển có xét đến sự quay của trái đất Sơ đồ này dựa trên giả thiết rằng bề mặt đệm là đồng nhất, các lớp khí quyển đồngnhất và hoàn toàn trong suốt, nhưng có xét đến sự quay của quả đất. Do đó nguyênnhân làm cho không khí chuyển động vẫn là do sự chênh lệch nhiệt độ giữa cực - xíchđạo song hình dạng của vòng hoàn lưu do sự tác dụng của lực Cơriolit nên bị biến đổiđi ít nhiều. Theo Rossby, sơ đồ hoàn lưu khí quyển có xét đến sự quay của trái đất được mô tảnhư sau: - Tại vùng nhiệt đới: Không khí thăng lên ở xích đạo và chuyển dần về vĩ độ ϕ = o30 , do lực Cơriolit càng lên vĩ độ cao dòng không khí càng lệch phải (ở Bắc bán cầu)hoặc lệch trái (Nam bán cầu). Theo tính toán đến vĩ độ ϕ = 30o, dòng không khí trởthành vĩ hướng và tại đây không khí liên tục được bổ sung, nén xuống làm cho áp suấtở dưới thấp tăng lên hình thành cao áp (cao áp cận nhiệt). Như vậy, giữa xích đạo vàvĩ độ ϕ = 30o hình thành vòng hoàn lưu khép kín: dưới thấp không khí thổi từ vĩ độ ϕ= 30o về xích đạo theo hướng Đông Bắc gọi là tín phong, trên cao từ xích đạo về vĩ độϕ = 30o gọi là phản tính phong. Hoàn lưu tín phong này có thành phần hướng Đông ởdưới thấp và hướng Tây ở trên cao. - Tại vĩ độ 60o - cực: Tại cực, ở mặt đất lạnh là vùng cao áp nên gió thổi từ cực vềvĩ độ ϕ = 60o. Do tác dụng của lực Cơriôlit nên gió có hướng Đông Bắc chuyển dầnthành vĩ hướng. Tại vùng ϕ = 60o tiếp nhận gió từ vĩ độ ϕ = 30o thổi về theo hướngTây Nam, do tác dụng của lực Cơriôlit cũng chuyển dần thành vĩ hướng. Hai luồng giónày gặp nhau buộc không khí phải thăng lên cao và di chuyển về bổ sung cho khôngkhí trên cao ở cực (không thể thổi về vĩ độ thấp được vì vùng vĩ độ trung bình tồn tạiđới gió có hướng Tây Nam dày từ thấp lên cao). Kết quả là giữa cực và vĩ độ ϕ = 60otồn tại vòng hoàn lưu gọi là hoàn lưu địa cực. Hoàn lưu địa cực có thành phần hướngĐông ở dưới thấp và thành phần hướng Tây ở trên cao. - Trong cả tầng đối -bình lưu: Trong cả tầngđối - bình lưu, sơ đồvòng hoàn lưu lớn dễnhận thấy như sau: Trong E Etầng đối lưu có gió TâyNam, thịnh hành thành W Wphần hướng Tây (đới gióTây). Trong tầng bìnhlưu: có gió Đông Bắc, E Ethịnh hành thành phầnhướng Đông (đới gió Hình 4-2Đông). Tóm lại: Sơ đồ hoàn lưu nhiệt có xét đến sự quay của quả đất bao gồm hai vònghoàn lưu nhỏ là hoàn lưu tín phong ở vùng vĩ độ thấp và hoàn lưu địa cực ở vùng vĩ độcao với gió Đông thịnh hành phía dưới, gió Tây thịnh hành phía trên và một vònghoàn lưu lớn bao trùm toàn cầu với gió Tây thịnh hành phía dưới, gió Đông thịnh hànhphía trên (hình 4-2). 3) Sơ đồ hoàn lưu vĩ hướng trung bình Sơ đồ hoàn lưu vĩ hướng trung bình đ ...