Khí hậu nhiệt đới, khí hậu việt nam

Các yếu tố toàn cầu của khí hậu

Hàng ngày chúng ta nghe thông tin về dự báo thời tiết, nhận được các thông tin về nhiêt độ, độ ẩm không khí, vận tốc gió, tình hình nắng, mưa, độ mây v.v... Các đại lượng này gọi là các yếu tố vật lý của môi trường khí quyển. Vậy thời tiết là một trạng thái tức thời của môi trường khí quyển tại một địa phương nào đó, do một tổ hợp các yếu tố vật lý của môi trường tạo ra.

Khí hậu (từ tiếng La Mă: klima), theo định nghĩa của tự điển Oxford, là những điều kiện nào đó về nhiệt độ, độ khô hạn, gió, ánh sáng v.v... của một vùng. Tuy nhiên định nghĩa này có lẽ chưa thật chuẩn xác. Ta có thể đưa ra một định nghĩa khoa học hơn: khi hậu là quy luật diễn biên thời tiết theo thời gian của một vùng lănh thổ nhất định. Ví dụ nói khí hậu châu Âu là khí hậu ôn hoà, khí hậu vùng Xibtr của nước Nga là lạnh giá quanh năm, khí hậu Việt Nam là nóng ẩm có gió mùa v.v...

Khí hậu nhiệt đới, theo O. H. Koenigsberger /5/, là khí hậu ở những nơi coi cái nóng là vấn đề nổi trội, kiến trúc sư tìm hiểu, nguyên cứu về khí hậu để thiết kế những ngôi nhà đẹp nơi mà phần lớn thời gian trong năm phải giữ được mát mẻ chứ không phải giữ ấm cho người dân, những nơi có nhiệt độ trung bình năm không dưới 20°c.

Hai nhân tố tự nhiên mà kiến trúc sư tìm hiểu và nguyên cứu để có một bản thiết kế nhà đẹp hoàn chỉnh về sự hình thành khí hậu các vùng trên trái đất, đó là:

Mặt trời - nhân tố quan trọng nhất quyết định sự hình thành khí hậu trên toàn cầu. Mặt trời cung cấp năng lượng cho sự sống và mọi quá trình trên trái đất. Vì vậy mặt trời được coi là nhân tố động lực và toàn cầu.

Gió hay còn gọi là hoàn lưu khí quyền cũng là một nhân tổ động lực, nhưng không phải toàn cầu, chi phối các quy luật phân bố thời gian và không gian cũng như những nét đặc sắc riêng của khí hậu từng vùng /28/

Dưới đây chúng ta sẽ phân tích các nhân tố này và các yếu tố có ảnh hưởng đến tác động của chúng.

Mặt trời

Bức xạ mặt trời

Ảnh hưởng của mặt trời tới trái đất thông qua bức xạ mặt trời (BXMT) mà bề mặt trái đất nhận được.

Phổ của BXMT trải từ 290 đến 2300 nm (nanomet, 1 m = 10⁹ nm). Chúng ta phân biệt:

Bức xạ tử ngoại (ultra - violet radiation) 290 - 380 nm; có hiệu ứng quang - hoá, làm rám da, v.v.;

Ánh sáng (light) từ 380 (tím) đến 760mm (đỏ);

Bức xạ hồng ngoại ngắn (short infra - red), 700 đến 2300 nm, bức xạ nhiệt với một số hiệu ứng quang - hoá.

Thực ra, phổ của BXMT ở ngoài lớp khí quyển gần giống vói phổ của "vật đen" ở nhiệt độ 5900 ⁰K.

Dải cực tím xa (cực tím chân không) có bước sóng 10-200 nm, bị hấp thụ ngay trên các tầng cao của khí quyển. Dải cực tím gần có bước sóng 200- 400 nm, trong đó nguy hiểm nhất đối với sinh vật trên trái đất là phạm vi 255-266 nm cũng bị hấp thụ ờ độ cao 35 km. Vì vậy khi tới mặt đất chỉ còn bức xạ từ 290 nm, hoàn toàn vô hại đối với con người.

Phân bố năng lượng phổ của BXMT thay đổi theo độ cao, do hiệu quả lọc của khí quyển. Một số sóng ngắn bị khí quyển hấp thụ và bức xạ lại sóng dài hơn, nghĩa là BX hổng ngoại dài (long infra - red) tối 10.000 nm.

Hiệu quả ánh sáng của năng lượng bức xạ phụ thuộc thành phần phổ, đó là một quan hệ không phải là hằng giữa cường độ bức xạ và hiệu quả ánh sáng. Đối với BXMT có thể lấy trung bình bằng 100 lumen / Watt.

Cường độ BXMT ở ngoài giới hạn khí quyển gọi là hằng số BXMT bằng 1395 W/m2, nó có thể thay đổi ± 2% do sự sản sinh của chính Mặt trời và ± 3,5% do sự thay đổi khoảng cách trái đất - mặt trời.

Trái đất quay quanh Mặt trời (MT) theo quỹ đạo gần enlip. Một vòng hết 365 ngày, 5 giờ, 48 phút và 46 giây. Trục ngắn là 147 triệu km và trục dài là 152 triệu km.

Trái đất cũng quay quanh trục của nó, mỗi vòng là 24 giờ. Trục quay đi qua các cực Bắc và Nam, nằm nghiêng so với mặt phẳng qũy đạo một góc 66,5° (nghĩa là nghiêng 23,5" so với pháp tuyến) và hướng của trục này luôn giữ không thay đổi trong quá trình quay.

Chuyển động thực của Trái đất quanh MT và mô hình bầu trời trong chuyển động biểu kiến (chuyển động nhìn thấy của MT quanh trái đất) của người trái đất.

Trục của quả cầu bầu trời song song với trục quay của Trái đất gọi là trục thế giới. Xích đạo bầu trời (XĐBT) vuông góc với trục này. Hoàng đạo (quỹ đạo năm của MT trong chuyển động biểu kiến) nằm lệch một góc 23,5° so với XĐBT và nằm giữa hoàng đới, trong đó có 12 chòm sao nổi tiếng xuất hiện trên bầu trời tương ứng với vị trí MT 12 tháng trong năm. Ta hảy để ý chòm sao Con Của (Cancer) khi MT ở xa nhất về phía Bắc so với XĐBT và chòm Dương Cưu (Capricorn) khi MT ở xa nhất về phía Nam của XĐBT (góc lệch 23,5°). Vì vậy sau này hai đường chí tuyến Bắc và Nam của trái đất được gọi tương ứng là đường chí tuyến Con Của (tropic of Cancer, vĩ độ 23,5⁰ B) và chí tuyến Dương Cưu (tropic of Capricorn, vĩ độ 23,5° N).

Cường độ BXMT cực dại nhận được trên bề mặt vuông góc với tia BXMT. Nêu như trục quay của trái đất thẳng góc với mặt phẳng quỹ đạo, Thì khi đó mặt phẳng xích đạo trái đất (XĐTĐ) luôn vuông góc với tia MT. Tuy nhiên đo trục nghiêng một góc 23,5°, vùng nhận được BXMT cực đại thay đổi từ Bắc tới Nam, giữa hai đường chí tuyến. Đó chính là nguyên nhân chính tạo ra sự thay đổi các mùa trong một năm.

Cường độ bức xạ mặt trời trên mặt đất

Năng lượng BXMT khi Xuyên qua lớp khí quyển tới mặt đất sẽ phản xạ qua lại nhiều lần giữa bầu trời, mặt đất, bị khuếch tán bởii các phần tứ bụi, khói, khí, hơi nước... làm cho phần còn lại yếu đi nhiều, nhất là phần bức xạ hồng ngoại. BXMT tới mặt đất cuối cùng chỉ còn 50 % năng lượng so với BXMT tổng cộng ở ngoài khí quyển , gồm hai thành phần:

BXMT trực tiếp (dưới dạng các tia nắng) chiếm 27 % năng lượng, và

BXMT khuếch tán chiếm 23% năng lượng.

Phần năng lượng này lại phân bố theo bước sóng như sau: 50% trong phạm vi bước sóng nhìn thấy (ánh sáng), 43 % trong phần hồng ngoại và 7% trong phần tử ngoại.

Như vậy BXMT tổng cộng có thể xác định theo công thức:

I_T=I_S+I_D       (1.1)

Trong đó:

I_T - BXMT tổng cộng;

I_S - BXMT trực tiếp;

I_D - BXMT khuếch tán.

Cường độ BXMT, đặc biệt BXMT trực tiếp, có thể thay đổi trị số rất lớn, phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:

Luật Cosin: cường độ BXMT trên mặt nghiêng bằng cường độ thẳng góc nhân với Cosin của góc tới (xem hình 1. 4):

I_C=I_B cosp   (1.2)

Các trạm khí tượng thường đo cường độ BXMT tổng cộng hoặc BXMT trực tiếp trên mặt phẳng ngang, cũng có thể đo BXMT trực tiếp trên mặt phẳng vuông góc với tia chiếu (IB). Công thức (1.2) cho phép xác định cường độ BXMT rơi trên một bề mặt nghiêng hoặc đứng bất kỳ. Cùng một lượng BXMT theo phương vuông góc, bề mặt có góc nghêng β càng lớn, diện tích đón BXMT càng lớn thì cường độ BXMT trên bề mặt đó càng nhỏ.

Độ trong sạch của khí quyển, nó cho biết sự hấp thụ BXMT của ozon, hơi nước và các hạt bụi trong không khí. Độ trong sạch của khí quyển được đánh giá bằng hệ số trong suốt của khí quyển p. Không khí càng ẩm ướt, trời càng âm u thi hệ số p càng nhỏ. Trị số của nó thường thay đổi từ 0,2 đến 0,7. Các nước vùng nóng khô có hệ số p lớn hơn các nước vùng nóng ẩm. Theo G.s. Nguyễn Sanh Dạn, ờ vùng đồng bằng Bắc Bộ Việt Nam, mùa Xuân có β thấp (β = 0,6), mùa Đông từ tháng XI đến tháng I có β = 0,75, còn mùa Hè và mùa Thu β = 0,7.

Góc cao của MT càng thấp, độ dài đường đi của tia MT càng dài, năng lượng BXMT càng giảm (hình 1.5). Góc cao của MT lại thay đổi theo thời gian trong ngày, trong năm và vị trí của địa điểm khảo sát trên trái đất, phụ thuộc vị trí tương hỗ giữa chúng, sẽ được đề cập trong phần biểu đồ MT.

Độ dài của tia MT qua khí quyển được đánh giá bằng "khối lượng khí quyển", m (xem bảng 1.1.).