Nguyên lý thủy văn ( NXB ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương 4

Bốc hơi4.1. Khái niệm về bốc hơiThuật ngữ bốc hơi được các nhà vật lý học dùng để miêu tả quá trình chuyển hóa chất lỏng thành chất khí. Đối với nhà thủy văn học, thuật ngữ này được sử dụng để mô tả quá quá trình mất nước từ bề mặt ẩm sang khí thông qua sự bảo toàn vật chất và quá trình chuyển hóa. Nước bốc hơi và vận chuyển từ bề mặt vào khí quyển. Sự bốc hơi xảy ra với nước ngoài trời (gồm: sông, hồ, biển.. ) đất trống hoặc thực vật....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguyên lý thủy văn ( NXB ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương 4 Ch¬ng 4 Bèc h¬i4.1. Kh¸i niÖm vÒ bèc h¬i ThuËt ng÷ bèc h¬i ®îc c¸c nhµ vËt lý häc dïng ®Ó miªu t¶ qu¸ tr×nh chuyÓnhãa chÊt láng thµnh chÊt khÝ. §èi víi nhµ thñy v¨n häc, thuËt ng÷ nµy ®îc sö dông®Ó m« t¶ qu¸ qu¸ tr×nh mÊt níc tõ bÒ mÆt Èm sang khÝ th«ng qua sù b¶o toµn vËtchÊt vµ qu¸ tr×nh chuyÓn hãa. Níc bèc h¬i vµ vËn chuyÓn tõ bÒ mÆt vµo khÝ quyÓn.Sù bèc h¬i x¶y ra víi níc ngoµi trêi (gåm: s«ng, hå, biÓn.. ) ®Êt trèng hoÆc thùc vËt.Thªm vµo ®ã cßn cã sù bèc h¬i cña níc tõ bÒ mÆt thùc vËt, chñ ®Ò nµy ®· ®îc th¶oluËn trong ch¬ng III. Níc ®îc thùc vËt hÊp thô trùc tiÕp gäi lµ sù tho¸t h¬i níc(transpiration). Thµnh phÇn bèc h¬i nµy bao gåm níc do thùc vËt lÊy tõ ®Êt sau ®ãchuyÓn lªn c©y, l¸ vµ tho¸t ra kh«ng khÝ tõ bÒ mÆt l¸. Níc ®îc lÊy tõ ®é s©u nhê rÔc©y, sù tho¸t h¬i níc cã thÓ kÐo dµi rÊt l©u ngay c¶ khi níc bÞ gi÷ l¹i trªn líp t¸n l¸thùc vËt vµ bÞ gi÷ l¹i trong tÇng ®Êt trªn. MÆc dï theo ®Þnh nghÜa, sù bèc h¬i níc bao gåm tÊt c¶ c¸c qu¸ tr×nh chÊt lángchuyÓn thµnh h¬i níc. RÊt nhiÒu quyÓn s¸ch cña Mü thÝch dïng thuËt ng÷Evapotranstration cho toµn bé qu¸ tr×nh bèc h¬i níc (VÝ dô Brooks, 1997; Jensen,1990 ). Ngêi Mü muèn nhÊn m¹nh c¸c qu¸ tr×nh bèc h¬i tõ ®Êt vµ bÒ mÆt níc vµ c¶sù tho¸t h¬i níc tõ thùc vËt. T¬ng tù thÕ, c¸c nhµ n«ng nghiÖp dïng thuËt ng÷“Consumptive use ” ®Ó nhÊn m¹nh thùc vËt cÇn thiÕt lÊy níc trong qu¸ tr×nh t¹o ras¶n phÈm thùc vËt biÓu diÔn tÇm quan träng cña sö dông níc mµ kh«ng nãi ®Õn sù“mÊt” ®¬n thuÇn. ë ph¹m vi toµn cÇu, sù bèc h¬i níc vµ ma lµ hai thµnh phÇn c¬ b¶n cña vßngtuÇn hoµn níc. Sù bèc h¬i tr¶ l¹i khÝ quyÓn mét lîng níc t¬ng tù lîng ma r¬ixuèng bÒ mÆt tr¸i ®Êt. Kho¶ng 2/3 lîng níc ma cña toµn bé bÒ mÆt tr¸i ®Êt trë l¹ikhÝ quyÓn díi d¹ng bèc h¬i, lµm cho nã trë thµnh thµnh phÇn ®¬n lín nhÊt trongvßng tuÇn hoµn níc trªn Tr¸i ®Êt (Baumagarter vµ Reichel n¨m 1975). Còng trªnph¹m vi toµn cÇu, bÒ mÆt tr¸i ®Êt chØ cung cÊp mét phÇn níc ®îc bèc h¬i, phÇn línníc bèc h¬i tõ bÒ mÆt biÓn vµ ®¹i d¬ng. §iÒu nµy g©y ¶nh hëng lín ®Õn sù vËnchuyÓn níc tõ ®¹i d¬ng ®Õn c¸c lôc ®Þa ë ph¹m vi réng, do ®ã t¨ng thªm lîng macho c¸c vïng ®Êt. Sù bèc h¬i còng rÊt quan träng trong viÖc kiÓm so¸t toµn bé n¨ng lîng cña tr¸i®Êt, íc tÝnh kho¶ng 75% bøc x¹ mÆt trêi thuÇn ®Õn bÒ mÆt tr¸i ®Êt phôc vô phÇn líncho bèc h¬i. PhÇn bøc x¹ lµm Êm khÝ quyÓn kÕt hîp víi mÆt ®Êt b»ng dÉn nhiÖt vµ ®èilu vµ ®îc gäi lµ sens¬ (c¶m øng) nhiÖt hay n¨ng lîng v× hiÖu øng nµy ®îc ®o hoÆcc¶m nhËn ®îc qua sù thay ®æi nhiÖt ®é. N¨ng lîng nµy ®îc dïng ®Ó bèc h¬i hayngng tô ®îc gäi lµ hiÓn nhiÖt. §iÒu nµy kÐo theo sù thay ®èi tr¹ng th¸i thay ®æinhiÖt ®é. HiÓn nhiÖt bèc h¬i  lµ 2.47xMJkg -1 ë 100C vµ ®ã lµ mét yÕu tè rÊt quanträng trong tÜnh häc vµ tÝch tr÷ nhiÖt (energy budgets). Tæng n¨ng lîng cÇn ®Ó 94chuyÓn mét ®¬n vÞ thÓ tÝch níc sang h¬i níc lµ kho¶ng gÊp 6 lÇn n¨ng lîng dïng®Ó ®un níc tõ 0 ®Õn 100 0C. Ph¶i nhÊn m¹nh r»ng kh«ng cã sù kh¸c biÖt vËt lý nµocña bèc h¬i tõ níc, ®Êt vµ thùc vËt (Shuttleworth, 1993). Sù kh¸c biÖt duy nhÊt lµtrong b¶n chÊt cña sù kiÓm so¸t bèc h¬i c¸c bÒ mÆt nµy. Do ®ã, trong ch¬ng nµy, qu¸tr×nh bèc h¬i ®îc miªu t¶ ®Çu tiªn, sau ®ã lµ ®Ò cËp sù kh¸c biÖt quan träng gi÷a c¸cbÒ mÆt kh¸c nhau.4.2 Qu¸ tr×nh bèc h¬i TÝnh chÊt vËt lý cña qu¸ tr×nh bèc h¬i cã liªn quan tíi hai khÝa c¹nh: (a) sùcung cÊp n¨ng lîng cÇn thiÕt t¹i bÒ mÆt bèc h¬i ®èi víi hiÓn nhiÖt bèc h¬i, vµ (b) sùdiÔn ra c¸c qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n trong kh«ng khÝ trªn bÒ mÆt bèc h¬i nh»m cungcÊp mét ®iÒu kiÖn (mean) di chuyÓn h¬i níc sang qu¸ tr×nh bèc h¬i. B»ng nhiÒu thuËt ng÷ ®¬n gi¶n, qu¸ tr×nh bèc h¬i ®îc m« t¶ nh sau: C¸cphÇn tö trong khèi níc, hoÆc mÆt hå lín hoÆc mµng máng trªn mét h¹t ®Êt ®Òu lu«nlu«n chuyÓn ®éng. T¨ng thªm nhiÖt ®é cho níc th× sÏ lµm c¸c phÇn tö nhËn thªmn¨ng lîng vµ di chuyÓn nhanh h¬n. KÕt qu¶ lµ gia t¨ng kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c phÇntö vµ sù liªn kÕt gi÷a c¸c phÇn tö gi¶m ®i. Do ®ã ë nhiÖt ®é cao h¬n, nhiÒu phÇn tö ëgÇn bÒ mÆt sÏ cã kh¶ n¨ng tho¸t khái bÒ mÆt ®i vµo líp thÊp cña kh«ng khÝ ë bªntrªn. Thùc tÕ, tÊt c¶ c¸c bÒ mÆt níc ®Òu ®a h¬i níc ®Õn mét ph¹m vi réng hoÆchÑp h¬n.T¬ng tù, ®Ó lµm kh« khÝ quyÓn th× lu«n cÇn mét Ýt níc bèc h¬i, c¸c phÇntö níc trong líp kh«ng khÝ thÊp còng lu«n lu«n chuyÓn ®éng, vµ mét sè sÏ xuyªnqua khèi níc ë díi ®Ó ®i lªn. ¸p suÊt riªng (hay tËp trung) bÞ ¶nh hëng bëi c¸cphÇn tö h¬i níc ®îc gäi lµ ¸p suÊt h¬i níc. ¸p suÊt riªng thêng ®îc dïng thaycho ¸p suÊt tæng céng, v× vËy nh÷ng thay ®æi cña ¸p suÊt kh«ng khÝ cã thÓ ®o ®îc.¸p suÊt h¬i níc biÕn ®æi rÊt lín, ®Æc biÖt trong kho¶ng 0.1 ®Õn 4 KPa, so víi ¸p suÊtkhÝ quyÓn tæng céng lµ kho¶ng 100KPa (Oke, 1987; Trenberth, 1992). Tè ...