TRƯỜng cao đẲng kinh tế KỸ thuậT ĐIỆn biêN ĐƠn vị

GIÁO ÁN SỐ 3 (6 tiết)

- Kiến thức: Cung cấp cho sinh viên những kiến thức về ảnh hưởng của bức xạ mặt trời đối với cây trồng, các dạng bức xạ mặt trời.

- Kỹ năng: Sinh viên có khả năng phân biệt các dạng bức xạ mặt trời và ảnh hưởng của chúng đến cây trồng.

- Thái độ: có thái độ nghiêm túc nắm bắt kiến thức trên lớp và vận dụng vào thực tế.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

Phương pháp thuyết trình, phát vấn.

III. PHƯƠNG TIỆN HỌC LIỆU

1. Đối với giảng viên

- Chương trình giảng dạy: học sinh hệ 03 năm

- Giáo án; đề cương bài giảng; giáo trình.

- Phương tiện, đồ dung dạy học: Phấn, bảng, máy chiếu, máy tính.

- Dự kiến hình thức đánh giá kiến thức: chuẩn bị câu hỏi, bài tập.

2. Đối với học sinh

- Tài liệu học tập: Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.

- Dụng cụ học tập: bút, vở ghi chép.

IV. MÔI TRƯỜNG HỌC TẬP

Cơ sở vật chất đầy đủ, phương tiện học đáp ứng được nhu cầu cho công tác giảng dạy. Đáp ứng được môi trường học tập cho sinh viên.

V. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

1. Ổn định tổ chức lớp và kiểm tra bài cũ

- Ổn định tổ chức lớp

+ Kiểm tra sỹ số:

Học sinh vắng: Có phép: ……………………..

Không phép: …………………..

2. Kiểm tra bài cũ

Không kiểm tra

3. Giảng bài mới

Nội dung bài giảng

1. Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời đối với cây trồng

1. 
   Ảnh hưởng của thành phần quang phổ bức xạ mặt trời đối với cây trồng
   

- Nhóm tia tử ngoại: λ<0,4μ; ở giới hạn ngoài của khí quyển chiếm 7% thành phần quang phổ của mặt trời.

- Nhóm tia trông thấy: 0,4μ ≤ λ ≤ 0,76μ; ở giới hạn ngoài của khí quyển chiếm 46 % thành phần quang phổ của mặt trời.

- Nhóm tia hồng ngoại: λ> 0,76μ; ở giới hạn ngoài của khí quyển chiếm 47% thành phần quang phổ của mặt trời.

Tia nhìn thấy có ảnh hưởng nhiều đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây xanh. Để xét tác dụng của quang phổ mặt trời đối với cây trồng, Uỷ ban chiếu xạ Hà Lan (1953) đã chia quang phổ mặt trời ra làm 8 dải sau:

- Dải 1: λ > 1μ là những tia khi được cây hấp thụ thì biến thành nhiệt mà không tham gia vào tiến trình sinh hoá.

- Dải 2: 0,72μ < λ ≤ 1μ (hồng ngoại), có tác dụng làm cho cây mọc dài ra. Các tia này cũng có vai trò quan khối đối với sự nảy mầm, sự trổ bông và màu sắc trái.

- Dải 3: 0,61μ < λ ≤ 0,72μ (tia đỏ và da cam) rất quan khối trong quá trình quang hợp của cây xanh. Các tia này được lục tố hấp thụ mạnh.

- Dải 4: 0,51μ < λ ≤ 0,61μ (vàng, lục) rất ít hữu hiệu trong sự quang hợp và hình

thành trái.

- Dải 5: 0,4μ < λ ≤ 0,51μ ( lam, chàm, tím): những tia này được lục tố và sắc tố vàng hấp thụ mạnh, cho nên dải này ảnh hưởng nhiều đến quá trình hình thành trái.

- Dải 6: 0,315μ < λ ≤ 0,4μ (tử ngoại): tác dụng chủ yếu đến quá trình hình thành trái. Ức chế quá trình dài ra của cây xanh và làm cho lá dày hơn, tức là kìm hãm sự sinh trưởng, thúc đẩy sự phát triển.

- Dải 7: 0,28μ ≤ λ ≤ 0,315μ (tử ngoại): là những tia làm hư hại phần lớn cây trồng; gây bệnh hiểm nghèo đối với người, gia súc và cây trồng, có thể gây ung thư mắt, huỷ diệt hồng cầu.

- Dải 8: λ< 0,28μ (tử ngoại): rất nguy hiểm cho cây trồng, có tính chất huỷ diệt cây xanh, nhưng những tia này hầu như không đến được mặt đất.

2. 
   Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng trong ngày đối với cây trồng
   

Thời gian chiếu sáng trong ngày tác động lên quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng, nó thúc đẩy hoặc kìm hãm quá trình ra hoa của cây.

Thực vật khác nhau có phản ứng quang kỳ khác nhau. Dựa vào phản ứng quang kỳ, người ta chia thực vật ra làm 3 nhóm:

* Nhóm cây ngày ngắn: có nguồn gốc vùng nhiệt đới hoặc xích đạo (lúa nước, mía, đay,...), chỉ ra hoa kết quả trong điều kiện ngày ngắn (thời gian chiếu sáng trong ngày nhỏ hơn 10-12 giờ).

* Nhóm cây ngày dài: Gồm những thực vật có nguồn gốc ở vùng ôn đới (khoai tây, bắp cải, lúa mì, lúa mạch,...), chỉ ra hoa trong điều kiện ngày dài, có thời gian chiếu sáng trên 14 giờ. Trong điều kiện ngày ngắn những cây này thường sinh trưởng chậm, kéo dài hoặc không thể ra hoa kết trái.

* Nhóm cây trung tính: Gồm những cây không có phản ứng với độ dài chiếu sáng trong ngày, thường là những giống mới có thời gian sinh trưởng ngắn. Thường là loại cây cảm ôn: trong điều kiện nhiệt độ cao cây thường phát dục nhanh, ra hoa sớm. Trong điều kiện nhiệt độ thấp cây thường phát dục muộn, ra hoa chậm (cà rốt, dưa chuột, thuốc lá, bông,...).

Nếu quang kỳ tính thích hợp cây sẽ sinh trưởng và phát triển tốt cho năng suất cao. Còn quang kỳ tính không thích hợp sẽ làm giảm năng suất hoặc cây không thể ra hoa (không có năng suất).

2. 
   Các dạng bức xạ mặt trời
   

1. 
   Bức xạ trực tiếp (trực xạ)
   

Cường độ bức xạ trực tiếp được tính bằng công thức:

Trong đó:

S’: là cường độ bức xạ trực tiếp chiếu trên bề mặt nằm ngang.

S: cường độ bức xạ chiếu lên bề mặt vuông góc với tia tới (calo/cm²/phút).

h₀: độ cao của mặt trời (góc tạo bởi tia bức xạ mặt trời và bề mặt quan sát).

c. Sự diễn biến hàng ngày và hàng năm của bức xạ trực tiếp:

* Diễn biến hằng ngày của bức xạ trực tiếp:

- Trong điều kiện khí quyển hoàn toàn trong sạch và khô thì kể từ khi mặt trời mọc cường độ trực xạ tăng dần và đạt cực đại khi mặt trời ở thiên đỉnh. Rồi sau đó lại giảm dần và đạt cực tiểu khi mặt trời nằm ở đường chân trời.

- Trong điều kiện khí quyển thực bao giờ cũng có bụi và hơi nước và hệ số trong suốt của khí quyển trong ngày luôn thay đổi. Nên cường độ lớn nhất của bức xạ trực tiếp đạt được vào lúc 13 giờ.

* Cường độ bức xạ trực tiếp phụ thuộc vào:

- Cường độ bức xạ trực tiếp chiếu lên mặt phẳng nằm ngang vào tất cả thời gian trong ngày đều nhỏ hơn chiếu lên mặt phẳng thẳng góc.

- Vĩ độ địa phương: càng gần cực thì cường độ bức xạ trực tiếp càng giảm. Cường độ bức xạ trực tiếp ở vùng nội chí tuyến lớn hơn ở vùng ôn đới. Cùng một độ cao trong cùng một thời điểm trong năm thì cường độ bức xạ trực tiếp ở vùng vĩ độ cao có thể lớn hơn so với vùng vĩ độ thấp.

- Độ trong suốt của khí quyển: trời nhiều mây thì mặt đất nhận được bức xạ trực tiếp ít. Mây tầng thấp hầu như không cho tia bức xạ trực tiếp đi qua mà hầu như hấp thụ toàn bộ.

- Mùa trong năm: mùa hạ cường độ bức xạ trực tiếp cao hơn mùa đông.

- Địa hình: những địa điểm có độ cao địa hình cao nhận được cường độ bức xạ trực tiếp cao hơn những địa điểm có độ cao địa hình thấp.

- Ở cực trái đất nữa năm mùa đông không có trực xạ.

- Tại xích đạo hàng năm có hai cực đại xảy ra vào Xuân phân (21/III) và Thu phân (23/IX) và hai cực tiểu xảy ra vào Đông chí (22/XII) và Hạ chí (22/VI).

- Tại các vĩ độ trung bình điểm cực đại trong năm quan sát thấy vào ngày Hạ chí (22/VI) và cực tiểu vào ngày Đông chí (22/XII).

2. 
   Bức xạ khuếch tán (tán xạ)
   

Cường độ bức xạ khuyếch tán mặt đất nhận được tính bằng calo mà một đơn vị diện tích là 1 cm² nhận được trong 1 phút từ toàn thể bầu trời.

- Kích thước của vật thể: khi kích thước vật thể khuyếch tán càng lớn thì độ khuyếch tán của chúng càng nhiều.

- Độ cao mặt trời: mặt trời càng lên cao trên đường chân trời (h₀<80) thì cường độ bức xạ khuyếch tán càng lớn.

- Độ trong suốt của khí quyển: khí quyển càng trong sạch thì cường độ bức xạ khuyếch tán càng nhỏ, nghĩa là không khí càng nhiều tạp chất thì cường độ bức xạ khuyếch tán càng lớn.

- Đặc điểm của bề mặt đệm và khả năng phản chiếu Albêđô của nó: nếu mặt đệm sáng thì cường độ bức xạ khuyếch tán sẽ tăng.

3. 
   Bức xạ tổng cộng (tổng xạ)
   

Cường độ bức xạ tổng cộng được tính:

Trong đó:

Q là tổng xạ

S’: cường độ bức xạ trực tiếp

D: cường độ bức xạ khuyếch tán.

Thành phần tổng xạ có thể biến thiên trong phạm vi rộng tuỳ theo:

- Độ cao của mặt trời:

+ Khi h₀= 0: toàn bộ luồng bức xạ tới chủ yếu là do bức xạ khuếch tán gây ra.

+ Khi h₀< 80 : lúc này bức xạ trực tiếp và bức xạ khuyếch tán đều tăng nhưng bức xạ trực tiếp tăng chậm hơn (Q~D).

+ Khi h₀ = 80 : trị số BXTT và trị số bức xạ khuyếch tán ngang nhau (S’=D).

+ Khi h₀>80 : thì phần tỷ lệ bức xạ khuyếch tán nhỏ dần so với bức xạ trực tiếp, bức xạ trực tiếp tăng nhanh cho tới giữa trưa.

Sự biến thiên đó sẽ diễn ra theo chiều ngược lại.

- Độ trong suốt của khí quyển: khí quyển càng trong suốt thì bức xạ khuyếch tán càng nhỏ và bức xạ trực tiếp càng lớn. Khi trời không mây thì bức xạ khuyếch tán chỉ chiếm 10 - 20 %.

- Vĩ độ địa phương: vĩ độ địa phương cao thì tổng lượng bức xạ giảm. Vĩ độ càng thấp thì tổng lượng bức xạ càng tăng và phân phối điều hoà trong năm. Tuy nhiên, sự phân bố tổng xạ còn phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, độ ẩm đất và độ vẫn đục khí quyển.

Thông thường tổng xạ giảm dần từ xích đạo đến địa cực. Tuy nhiên, ở cùng vĩ độ tổng xạ ở vùng sa mạc (trời luôn trong sáng) lớn hơn ở vùng ven biển nhiều lần. Trong mùa Xuân và mùa Hạ khi độ cao mặt trời cao, thì ở bất kỳ nơi nào trực xạ vẫn lớn hơn tán xạ. Còn trong mùa Thu và mùa Đông càng lên vĩ độ cao ở Bắc bán cầu lượng tán xạ tăng lên. Tuy vậy, trong những trường hợp cụ thể tổng xạ có thể không tuân theo quy luật trên.

4. 
   Sự phản xạ bức xạ mặt trời (albedo)
   

Mức độ phản xạ tuỳ thuộc vào tính chất bề mặt của vật thể mà bức xạ mặt trời tiếp xúc (màu sắc, độ nhẵn, độ xốp, độ ẩm,...) và góc tới của chùm tia bức xạ.

* Khái niệm Albedo: Albedo (suất phản xạ) của bề mặt một vật thể được xác định băng tỷ lệ giữa toàn thể luồng bức xạ sóng ngắn phát đi từ một bề mặt (Rn) với tổng xạ chiếu lên bề mặt đó (Q).

A% = (R_n/Q)100%

Albedo của tất cả các bề mặt đều phụ thuộc vào:

- Tính chất bề mặt (độ nhẵn, độ xốp, lớp phủ thực vật,...)

- Độ cao mặt trời h0 : h0 càng nhỏ thì trị số albedo càng lớn.

Thông thường Albedo bé nhất thường xảy ra vào lúc giữa trưa, lớn nhất vào buổi sáng hoặc buổi chiều. Albedo vùng cực lớn hơn ở xích đạo. Trị số của albedo trong ngày thường lớn nhất vào lúc buổi sớm và buổi chiều, nhỏ nhất vào lúc giữa trưa.

Trung bình albedo của trái đất (albedo hành tinh) là 30%.

* Albedo của mặt đất phụ thuộc: tính chất và trạng thái của bề mặt đất, vào màu sắc và độ nhám của nó, vào lớp phủ thực vật và tính chất của lớp phủ đó.

Dựa vào trị số albedo ghi nhận được từ các bề mặt, người ta có thể xác định được bản chất của bề mặt, dự đoán tình trạng mùa màng, sâu bệnh, hạn hán, ngập lụt,...

5. 
   Bức xạ sóng dài của mặt đất (E_đ) và của khí quyển (E_kq)
   

+ Bức xạ sóng dài mặt đất phụ thuộc vào nhiệt độ mặt đất, khả năng phát xạ tương đối của bề mặt. Ở cùng một nhiệt độ, thông thường bức xạ mặt đất nhỏ hơn bức xạ từ vật đen tuyệt đối.

+ Mặt đất phát xạ cả ngày lẫn đêm. Song ban ngày sự phát xạ có thể được đền bù có dư bằng lượng nhiệt mặt trời chiếu xuống. Chỉ có ban đêm khi không còn luồng bức xạ mặt trời chiếu tới nữa thì sự phát xạ mới thể hiện hoàn toàn.

- Tương tự như mặt đất, không khí khi hấp thụ năng lượng mặt trời cũng nóng lên và bức xạ ra xung quanh (trong đó có phần hướng xuống mặt đất) dưới dạng sóng dài. Phát xạ sóng dài của khí quyển hướng về mặt đất gọi là phát xạ nghịch.

+ Cường độ bức xạ sóng dài khí quyển đến mặt đất phụ thuộc vào vĩ độ địa lý, lượng mây, lượng hơi nước, bụi khí quyển.

- Ở nước ta, trong mùa đông nếu lượng hơi nước trong khí quyển cao thì bức xạ sóng dài khí quyển lớn, làm cho thời tiết oi bức, khó chịu và ngược lại trời quang, độ ẩm thấp thì thời tiết trở nên lạnh giá.

E_hd vào ban ngày không đáng kể do được lấn át bởi nguồn năng lượng bức xạ mặt trời nên chúng ta chỉ quan tâm tới phát xạ hiệu dụng vào ban đêm. Trị số phát xạ hiệu dụng (E_hd) của một bề mặt phụ thuộc vào khả năng phát xạ của bề mặt đó, của khí quyển và độ ẩm không khí.

Phát xạ hiệu dụng phụ thuộc vào trạng thái thời tiết, độ ẩm không khí, nhiệt độ, lượng mây, hàm lượng CO2 và CO trong không khí,...

6. 
   Cân bằng bức xạ của bề mặt đất (bức xạ thuần, net radiation)
   

Trên mặt đất người ta thấy trong bất kỳ lúc nào cũng có sự nhập và xuất năng lượng bức xạ.

Phương trình cân bằng bức xạ được biểu diễn:

B = S’ + D + E_kq – R_n - E_đ = Q – E_hd – R_n

Trong đó:

B là cân bằng năng lượng bức xạ mặt đất (calo/cm².phút)

S’ là cường độ bức xạ mặt trời trực tiếp (calo/cm².phút)

D là cường độ bức xạ khuyếch tán (calo/cm² .phút)

E_kq là phát xạ sóng dài khí quyển (calo/cm².phút)

R_n là phản xạ sóng ngắn (calo/cm².phút)

E_đ là phát xạ sóng dài của bề mặt đất (calo/cm².phút)

Q là tổng xạ (calo/cm².phút)

E_hd là phát xạ hiệu dụng.

Do: E_kq - E_đ = – E_hd, R_n = A(S’ + D)

B = (S’ + D)(1-A) – E_hd (calo/cm².phút)

+ Nếu lượng nhiệt nhập lớn hơn lượng nhiệt xuất thì B>0: mặt đất nóng lên

+ Nếu lượng nhiệt nhập nhỏ hơn lượng nhiệt xuất thì B<0: mặt đất lạnh đi

Khi đến mặt đất, năng lượng bức xạ mặt trời sẽ được chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác. Hiện nay, cây trồng chỉ mới hấp thu khoảng từ 1,5 đến 2 % tổng bức xạ quang hợp (PAR) chiếu tới đồng ruộng. Theo A.A.Nhitrôpôvich nếu nâng hiệu suất hấp thụ bức xạ của cây trồng lên tới 4-5% thì có thể nâng cao năng suất cây ngũ cốc lên gấp đôi. Để nâng cao hiệu quả sử dụng bức xạ mặt trời trong sản xuất nông nghiệp tuỳ điều kiện, có thể cân nhắc sử dụng các biện pháp kỹ thuật sau đây:

- Cần đánh giá chính xác tiềm năng bức xạ quang hợp ở các vùng địa lý khác nhau theo thời gian và không gian. Khả năng đảm bảo yêu cầu cho cây trồng về năng lượng bức xạ quang hợp trong các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của chúng.

- Cần xác định yêu cầu về năng lượng bức xạ quang hợp của từng giống cây trồng trong từng giai đoạn sống khác nhau, đặc biệt yêu cầu về cường độ bức xạ, thời gian chiếu sáng trong ngày để có cơ sở bố trí thời vụ và phân vùng khí hậu nông nghiệp phù hợp nhằm đạt được năng suất cây trồng cao nhất.

- Cần chọn tạo những giống cây trồng có những đặc trưng hình thái thích hợp để có thể nhận được năng lượng bức xạ nhiều nhất như góc lá, sự phân bố cành, sự phân bố lá trên cây, diện tích lá, bề dày lá,...

- Nghiên cứu mật độ cây trên một đơn vị diện tích sao cho phù hợp nhất. Tuỳ từng điều kiện canh tác cụ thể để chúng ta xác định mật độ cây trên một đơn vị diện tích cho phù hợp.

- Những loại cây ưa sáng mạnh cần trồng ở nơi có khả năng chiếu sáng tốt. Cần đánh luống theo hướng thích hợp sao cho cây trồng trong ngày có thể nhận được năng lượng mặt trời nhiều nhất.

- Biện pháp trồng xen các loại cây có độ cao khác nhau, có nhu cầu ánh sáng khác nhau. Ví dụ: Xen cây dài ngày với cây ngắn ngày (cây ăn quả-dứa), cây ngắn ngày với ngắn ngày (Lạc- Rau),...

- Sử dụng các biện pháp kỹ thuật chăm sóc: như chặt, tỉa cành đối với cây dài ngày, xới xáo đất, bón phân, tưới nước thích hợp sẽ giúp cây tăng khả năng chống chịu với những điều kiện bất thuận của ngoại cảnh, tăng diện tích và tuổi thọ của lá làm tăng khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời dẫn tới năng suất tăng.

VI. CỦNG CỐ KIẾN THỨC VÀ CỦNG CỐ BÀI

1.

2.

VIII. NGUỒN TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.

Ngày soạn: ..../…/ 20...	Lớp dạy: …………...
Ngày giảng: ..../..../ 20...	Tiết dạy:…………...

GIÁO ÁN SỐ 4 (10 tiết)

CHƯƠNG III: CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT

- Kiến thức: Cung cấp cho sinh viên những kiến thức về tính chất nhiệt của đất, cân bằng nhiệt và diễn biến hàng ngày, hàng năm của nhiệt độ đất. Ảnh hưởng của nhiệt độ đất đối với sản xuất nông nghiệp. Các biện pháp kỹ thuật điều hoà nhiệt độ đất.

- Kỹ năng: Sinh viên có khả năng mô tả được diễn biến của nhiệt độ đất theo ngày và theo năm. Phân tích được ảnh hưởng của nhiệt độ đất đối với sản xuất nông nghiệp. Vận dụng được các kỹ thuật điều hoà nhiệt độ đất vào sản xuất.

- Thái độ: có thái độ nghiêm túc nắm bắt kiến thức trên lớp và vận dụng vào thực tế.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

Phương pháp thuyết trình, phát vấn.

III. PHƯƠNG TIỆN HỌC LIỆU

1. Đối với giảng viên

- Chương trình giảng dạy: học sinh hệ 03 năm

- Giáo án; đề cương bài giảng; giáo trình.

- Phương tiện, đồ dung dạy học: Phấn, bảng, máy chiếu, máy tính.

- Dự kiến hình thức đánh giá kiến thức: chuẩn bị câu hỏi, bài tập.

2. Đối với học sinh

- Tài liệu học tập: Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.

- Dụng cụ học tập: bút, vở ghi chép.

IV. MÔI TRƯỜNG HỌC TẬP

Cơ sở vật chất đầy đủ, phương tiện học đáp ứng được nhu cầu cho công tác giảng dạy. Đáp ứng được môi trường học tập cho sinh viên.

V. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

1. Ổn định tổ chức lớp và kiểm tra bài cũ

- Ổn định tổ chức lớp

+ Kiểm tra sỹ số:

Học sinh vắng: Có phép: ……………………..

Không phép: …………………..

2. Kiểm tra bài cũ

3. Giảng bài mới

Nội dung bài giảng

1. 
   Tính chất nhiệt của đất
   

1. 
   Nhiệt dung của đất
   

- Nhiệt dung khối lượng Cp (calo/g.độ) là lượng nhiệt cần thiết để làm 1gam đất nóng lên 1⁰C.

- Nhiệt dung thể tích Cv (calo/cm³.độ) là lượng nhiệt cần thiết để làm 1cm³ đất nóng lên 1⁰C.

Gọi d là tỷ khối của đất, mối quan hệ giữa nhiệt dung thể tích và nhiệt dung khối lượng được biểu diễn:

2. 
   Hệ số dẫn nhiệt của đất λ
   

Độ lớn của hệ số dẫn nhiệt quyết định bởi đặc tính vật lý của đất. Các loại đất khác nhau thì hệ số dẫn nhiệt của chúng cũng rất khác nhau và nó phụ thuộc vào:

- Thành phần cấu tạo của đất: đất có thành phần cấu tạo khác nhau thì hệ số dẫn nhiệt của chúng cũng khác nhau.

- Ẩm độ đất: nước trong đất có thể làm tăng thêm hệ số dẫn nhiệt của đất.

Nước và không khí trong đất là hai thành phần có tính chất đối kháng. Sự có mặt của nước và không khí trong đất nhiều hay ít đã ảnh hưởng đến tính dẫn nhiệt của đất. Chính vì vậy ở những loại đất có ẩm độ cao chế độ nhiệt ôn hoà hơn, ổn định hơn, biên độ nhiệt độ ngày đêm nhỏ, ngược lại đối với đất khô chế độ nhiệt ngày đêm biến động lớn, biên độ nhiệt độ ngày đêm cao.

- Độ xốp: đất càng xốp hệ số dẫn nhiệt càng kém. Kích thước của hạt đất càng lớn thì hệ số dẫn nhiệt càng nhỏ.

- Bốc hơi: hệ số dẫn nhiệt trong đất còn phụ thuộc nhiều vào sự bốc hơi.

3. 
   Hệ số truyền nhiệt của đất (k)
   

Hệ số truyền nhiệt độ của đất phụ thuộc vào độ ẩm và tỷ khối của đất. Kết quả nghiên cứu của A.I.Gupalo cho thấy tỷ khối của đất càng cao thì hệ số truyền nhiệt của đất càng lớn. Hệ số truyền nhiệt độ của đất đạt giá trị lớn nhất khi ẩm độ đất khoảng 18 – 20 %.

Hệ số truyền nhiệt độ của nước và không khí nhỏ hơn so với phần rắn trong đất cho nên đất ẩm và đất xốp truyền nhiệt xuống sâu và mất nhiệt trong không khí chậm hơn so với đất khô và cứng.

2. 
   Cân bằng nhiệt của mặt đất
   

1. 
   Cơ chế nhiệt của đất
   

Mặt trực tiếp nhận và phát nhiệt người ta gọi là mặt hoạt động. Bề mặt hoạt động có thể là rừng cây, mặt nước, đá, cát,… cho nên tính chất nhiệt của chúng rất khác nhau. Vì vậy, quá trình nóng lên, nguội đi và truyền nhiệt vào sâu trong đất của các bề mặt này cũng rất khác nhau, dẫn đến có biến thiên nhiệt độ ngày đêm và năm.

Như vậy, quá trình nóng lên của mặt đất là do sự nhận năng lượng và quá trình lạnh đi của chúng là do sự mất năng lượng của lớp bề mặt đất. Hai quá trình này xảy ra liên tục suốt ngày đêm, tạo nên một cân bằng động. Mặt đất chỉ nóng lên khi phần năng lượng nhận được lớn hơn phần năng lượng mất đi. Ngược lại khi phần năng lượng mất đi chiếm ưu thế thì mặt đất bị lạnh đi.

2. 
   Cân bằng nhiệt của bề mặt đất
   

Vào ban ngày bề mặt đất nhận được những nguồn nhiệt từ: Tổng xạ gồm trực xạ và tán xạ ( Q= S’+D ). Luồng phát xạ sóng dài của khí quyển (E_kq).

Đồng thời mất đi những nguồn nhiệt do phản xạ sóng ngắn (R_n), phát xạ sóng dài của bề mặt đất (E_đ), dòng thăng đi lên (V), lượng nhiệt truyền sâu vào lòng đất (P), quá trình bốc hơi (LE).

Vì vậy phương trình cân bằng nhiệt của mặt đất vào những ban ngày có dạng:

 B₁ = (S’ + D)(1 – A) – E_hd – P – V – LE

Ba lượng nhiệt P, V, LE mất đi không đáng kể so với năng lượng bức xạ mặt trời mà mặt đất nhận được. Vì vậy, cân bằng nhiệt của bề mặt đất vào ban ngày luôn có giá trị dương. Trừ những vùng cực vào mùa đông không có trực xạ thì cân bằng nhiệt độ của bề mặt đất vào ban ngày mang giá trị âm.

b. Cân bằng nhiệt của bề mặt đất vào ban đêm

Vào ban đêm không có bức xạ mặt trời nên không có trực xạ (S’) và tán xạ (D).

Mặt đất nhận được các nguồn nhiệt: do phát xạ sóng dài của bề mặt đất (E_đ), dòng giáng đi xuống (V), lượng nhiệt truyền ra từ lòng đất (P), sự ngưng kết hơi nước (LE).

Mặt đất mất đi các nguồn nhiệt: Tổng xạ, phát xạ sóng dài mặt đất.

Phương trình cân bằng nhiệt của bề mặt đất vào ban đêm có dạng:

B₂ = P + V + LE – E_d + E_kq

 B₂ = P + V + LE + E_hd

Do lượng nhiệt nhận được từ P, V, LE không đáng kể, nên cân bằng nhiệt vào ban đêm của mặt đất phụ thuộc vào bức xạ hiệu dụng.

Thông thường thì cân bằng nhiệt của mặt đất có giá trị âm, vì phần năng lượng nhận được về ban đêm rất nhỏ, không bù được phần năng lượng mất đi, do đó nhiệt độ của mặt đất về ban đêm giảm đi rất nhanh, dặc biệt vào những đêm trời quang mây, lặng gió hoặc có gió nhẹ làm xúc tiến quá trình phát xạ mặt đất, làm cho nhiệt độ mặt đất lạnh đi nhanh, nhất là vào mùa đông và không quá nóng vào những đêm mùa hè.

Cân bằng nhiệt của mặt đất về ban đêm chỉ lớn hơn 0 khi bức xạ hiệu dụng nhỏ hơn 0, nghĩa là Ek q > Eđ, điều này chỉ xảy ra vào những ngày trời nhiều mây.

3. 
   Sự diễn biến hàng ngày và hàng năm của nhiệt độ đất
   

1. 
   Sự diễn biến hàng ngày của nhiệt độ đất
   

Dao động hằng ngày của nhiệt độ mặt đất là một dao động đơn giản, có một trị số cực đại và một trị số cực tiểu.

- Cực đại của nhiệt độ mặt đất trong ngày thường xuất hiện vào giữa trưa (khoảng 13 giờ)

- Cực tiểu của nhiệt độ mặt đất thường xuất hiện vào trước khi mặt trời mọc khoảng 1 giờ.

Biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ mặt đất là hiệu số giữa trị số nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất trong ngày đó và được biểu diễn như sau:

Biên độ biến thiên hằng ngày của nhiệt độ mặt đất là yếu tố biến động rất lớn và nó phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Thời gian trong năm: mùa hè biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất lớn hơn mùa đông. Biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất vào mùa hè khoảng 20⁰Cvà trên nữa, mùa đông vào khoảng 10-11⁰C và dưới nữa tuỳ theo vĩ độ địa phương. Riêng trong điều kiện khí hậu gió mùa, biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất cao nhất ở những ngày cuối thu, đầu đông và nhỏ nhất trong những ngày giữa mùa đông.

- Vĩ độ địa phương: vĩ độ địa phương càng thấp thì biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất càng cao. Ở vùng xích đạo và vùng nhiệt đới biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất có giá trị lớn nhất. Vĩ độ càng cao, biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất càng giảm nhưng biên độ biến thiên hàng năm của nhiệt độ đất càng tăng.

- Lượng mây: lượng mây trên bầu trời càng ít thì biên độ biến thiên hằng ngày của nhiệt độ đất càng cao (vì lượng mây làm giảm trực xạ vào ban ngày và giảm phát xạ hiệu dụng vào ban đêm).

- Tính chất nhiệt của đất (nhiệt dung và hệ số dẫn nhiệt của đất):

+ Nhiệt dung của đất càng lớn thì biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất càng nhỏ.

+ Hệ số dẫn nhiệt càng lớn thì biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất càng nhỏ.

- Màu sắc của đất: biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất ở đất sẫm màu lớn hơn so với đất nhạt màu.

- Độ ẩm đất: biên độ hằng ngày của đất ẩm nhỏ hơn đất khô.

- Độ cứng: biên độ hằng ngày ở đất xốp nhỏ hơn đất cứng.

- Địa hình và hướng dốc:

+ Địa hình càng cao thì biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất càng lớn.

+ Biên độ biến thiên hằng ngày ở đất ghồ ghề lớn hơn đất bằng phẳng.

+ Hướng sườn dốc khác nhau thì mức độ nóng lên của đất khác nhau. Biên độ nhiệt độ hàng ngày của nhiệt độ đất ở sườn Tây lớn hơn sườn Đông.

-Lớp phủ thiên nhiên của đất: Đất có phủ thực vật (cỏ cây, rừng,…) biên độ biến thiên hằng ngày của mặt đất nhỏ hơn so với đất trơ trụi (do thực vật ngăn cản được rất nhiều bức xạ mặt trời tới được mặt đất).

- Độ trong suốt của khí quyển: biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất tăng lên khi độ trong suốt của khí quyển tăng.

2. 
   Sự diễn biến hàng năm của nhiệt độ đất
   

Biên độ biến thiên hàng năm của nhiệt độ đất phụ thuộc vào:

- Vĩ độ địa phương: vĩ độ càng cao thì biên độ biến thiên hàng năm của nhiệt độ đất

càng lớn. Càng gần biển biên độ nhiệt độ càng giảm. Tại những vĩ độ trung bình biên độ hàng năm khoảng 30⁰C.

- Lớp phủ thực vật: biên độ nhiệt độ hàng năm của đất trơ trụi lớn hơn so với đất có phủ thực vật.

Biên độ biến thiên hàng năm cũng như hàng ngày của nhiệt độ đất giảm theo độ sâu và ở một độ sâu nào đó là lớp có nhiệt độ hàng ngày (hàng năm) bất biến. Tùy theo đặc điểm của đất mà biên độ nhiệt độ hàng năm (hàng ngày) triệt tiêu ở những độ sâu khác nhau. Tại những vùng nhiệt đới nơi biên độ nhiệt độ hàng năm bất biến ở độ sâu khoảng 5-10m, còn ở vùng vĩ độ trung bình lớp đất có nhiệt độ hàng năm bất biến ở độ sâu 15-20m.

Thời gian xảy ra nhiệt độ hàng năm cực đại (cực tiểu) chậm dần theo độ sâu. Vùng vĩ độ trung bình thường khoảng 20-30 ngày cho mỗi mét độ sâu.

4. 
   Ảnh hưởng của nhiệt độ đất đối với sản xuất nông nghiệp
   

- Các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của cây trồng, đặc biệt là giai đoạn nảy mầm của hạt giống.

Nhu cầu về nhiệt độ đất ở giai đoạn mọc mầm của các giống cây trồng khác nhau thì khác nhau. Muốn cho hạt giống nảy mầm được nhiệt độ đất phải cao hơn giới hạn tối thấp sinh vật học mà hạt giống đó yêu cầu. Nếu nhiệt độ quá thấp (dưới giới hạn tối thấp sinh vật học) hạt giống sẽ không nảy mầm được. Ví dụ lúa chỉ gieo khi nhiệt độ đất cao hơn 12-14⁰C; ngô gieo khi nhiệt độ cao hơn 8-10⁰C. Trong khoảng nhiệt độ thích hợp, nhiệt độ tăng sẽ rút ngắn thời gian từ gieo đến mọc mầm, chất lượng mầm tốt, tỷ lệ mầm cao. Ngược lại, nếu nhiệt độ quá cao (quá giới hạn tối cao sinh vật học) cũng làm cho hạt giống mất khả năng nảy mầm hoặc chất lượng mầm kém, cây phát triển yếu. Hạt giống nằm lâu ngày dưới đất sẽ bị thối do các loại nấm bệnh, vi sinh vật, côn trùng phá hoại. Đặc biệt là các loại hạt giống có hàm lượng dầu cao như vừng, lạc, bông, hướng dương,…

Các giai đoạn khác nhau của cây trồng cũng yêu cầu nhiệt độ đất khác nhau: những quá trình sinh lý chủ yếu của cây như quang hợp, hô hấp,… chủ yếu diễn ra ở nhiệt độ đất từ 30-35⁰C, quá trình sinh lý được tăng cường thêm khi nhiệt độ tăng, sau đó lại yếu đi và tới 40-45⁰C thì ngừng hẳn. Nhiệt độ đất trên 50⁰C thường đã có hại rõ rệt đối với cây. Khả năng chịu được nhiệt độ thấp cũng không giống nhau đối với từng loại cây. Các cây nhiệt đới có thể ngừng sinh trưởng ở điều kiện nhiệt độ đất 3-4⁰C và có khi ở nhiệt độ cao hơn nữa, lúc này quá trình vận chuyển chất dinh dưỡng từ rễ lên các bộ phận trên mặt đất bị đình trệ. Riêng các cây xứ lạnh có thể chịu được nhiệt độ thấp hơn tới -20⁰C, -30⁰Chay hơn nữa.

Ở nước ta, vụ Đông và vụ Xuân là những vụ trồng trọt có nhiệt độ thấp, do đó cần phải nghiên cứu để nắm vững được nhu cầu nhiệt cần cho sự mọc mầm của hạt giống, đồng thời cần nắm được sự diễn biến về nhiệt độ và ẩm độ đất tự nhiên ở thời kỳ gieo hạt nhằm xác định thời vụ gieo thích hợp, tạo điều kiện tốt ngay từ pha sinh trưởng đầu tiên.

- Ảnh hưởng đến sự phát sinh và phát triển của rễ.

Nhiệt độ đất ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phát sinh, phát triển của rễ và các bộ phận dưới mặt đất.

Trong khoảng nhiệt độ đất thích hợp thì nhiệt độ càng tăng, bộ rễ phát triển càng nhanh nhưng nếu nhiệt độ quá cao sẽ ảnh hưởng đến bộ rễ. Tại vùng nhiệt đới, nhiệt độ cao dưới đất làm hư củ khoai tây. Nhiệt độ đất tối thích cho cây trồng này là 17⁰C và khoai tây ngừng lớn hẳn ở nhiệt độ 28⁰C.

- Nhiệt độ đất ảnh hưởng tới qua trình hút nước, huy động và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây.

+ Nhiệt độ đất cao làm tăng khả năng hoà tan các chất dinh dưỡng trong đất, làm tăng hoạt tính của dung dịch đất giúp cho bộ rễ cây trồng hút được một cách thuận lợi

hơn.

- Nhiệt độ đất ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật đất.

+ Nhiệt độ đất thích hợp cường độ hoạt động của vi sinh vật đất mạnh, tốc độ phân giải các chất hữu cơ trong đất xảy ra nhanh chóng, tăng khả năng cung cấp chất hữu cơ cho cây.

+ Các loại sản phẩm phụ như thân lá, rễ cây sau thu hoạch, các loại phân hữu cơ, phân chuồng, phân xanh bón vào đất phải được phân giải thành các chất vô cơ dễ tiêu cây trồng mới sử dụng được.

- Ảnh hưởng đến sự phát sinh và phát triển của sâu bệnh: Nhiệt độ đất còn ảnh hưởng đến sự phát sinh, phát triển của một số loài sâu bệnh sống trong đất. Nếu nhiệt độ thích hợp chúng có thể tồn tại lâu trong đất.

Tóm lại, nhiệt độ đất ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất nông nghiệp, đến năng suất và chất lượng nông sản phẩm.

5. 
   Những biện pháp kỹ thuật điều hoà chế độ nhiệt của đất
   

1. 
   Những biện pháp kỹ thuật giữ và tăng nhiệt độ đất trong mùa đông
   

Có một số biện pháp kỹ thuật cần quan tâm sau:

- Che phủ mặt đất: có thể dùng những biện pháp sau: Rơm rạ, cỏ mục, mùn trấu,…Cây phân xanh: rong, bèo, muồng,….Ny lông. Rải tro trên mặt ruộng ở một số ruộng mới gieo trồng sẽ làm tăng khả năng hấp thụ nhiệt mặt trời của mặt đất.

- Tưới nước và giữ nước cho cây trồng cạn: tăng ẩm độ đất sẽ làm tăng nhiệt dung của đất, tăng hệ số dẫn nhiệt của đất sẽ làm tăng hệ số khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời. Như vậy đất sẽ có nhiệt độ cao hơn.

- Trồng cây theo luống, hàng và hướng: trồng cây theo luống có thể làm thay đổi trạng thái đất rất nhiều. Trong điều kiện trồng cây theo luống sẽ làm cho bề mặt hoạt động tăng lên 20-30% so với mặt đất phẳng. Cho nên ban ngày mặt đất trồng theo luống hấp thu năng lượng bức xạ mặt trời nhiều hơn so với mặt đất không có luống.

- Cải thiện thành phần cơ giới và kết cấu đất: giảm tỷ lệ cát, tăng tỷ lệ sét trong đất: Xới xáo, giữ cho đất tơi xốp, thoáng khí, bón phân hữu cơ làm cho đất tơi xốp, có kết cấu viên nhiều, lượng không khí trong đất tăng lên làm cho đất thoáng, nóng lên và lạnh đi chậm.

- Xác định thời vụ thích hợp: là biện pháp có hiệu quả nhất tránh được thời gian có nhiệt độ thấp. Việc gieo trồng vụ Đông, vụ Xuân chỉ được thực hiện khi nào nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối thấp sinh vật học mà hạt giống yêu cầu.

2. 
   Các biện pháp kỹ thuật giảm nhiệt độ đất trong mùa hè
   

+ Có thể dùng vật che tủ cho cây trong mùa hè bằng những giàn che đối với những cây non trong vườn ươm, vừa có tác dụng hạn chế sự tăng lên của nhiệt độ đất, lại có thể tránh mưa cho cây non.

+ Có thể dùng rơm rạ, cỏ mục hay cây phân xanh phủ trên mặt đất để giảm năng lượng bức xạ chiếu trực tiếp xuống mặt đất, làm tăng phản xạ của mặt đất và làm giảm nhiệt độ của chúng vào những giờ ban ngày.

- Tưới nước cho cây: dùng nước tưới cho cây trồng là biện pháp chóng nóng có hiệu quả cao. Đất có tưới trong điều kiện nhiệt độ cao cường độ bốc hơi nước trên mặt đất tăng lên và làm cho nhiệt độ mặt đất giảm đi đáng kể. Đối với cây trồng cạn, việc tưới nước giữ ẩm cho đất là biện pháp rất có hiệu quả. Thiếu nước cây trồng phát triển kém do không đủ nước cho các nhu cầu thoát hơi nước mạnh. Đối với cây trồng nướcnhư lúa và các loại rau trồng trong nước về mùa hè nhất thiết phải có lớp nước trên mặt đất.

- Xới xáo đất, san phẳng mặt ruộng, bón phân hữu cơ cho đất làm giảm khả năng hấp thụ nhiệt của đất, tăng sức chống chịu của cây.

- Trồng cây che bóng và trồng rừng phòng hộ: tác dụng làm giảm bức xạ trực tiếp, ngăn chặn gió nóng xâm nhập. Tuỳ theo mục đích sử dụng đất, tuỳ từng loại cây trồng người ta có thể trồng các loại cây che bóng (thường là những loại cây phân xanh như: muồng, cây cốt khí,…).

VI. CỦNG CỐ KIẾN THỨC VÀ CỦNG CỐ BÀI

Nắm chắc phương pháp tính các chỉ tiêu phân tích dãy số thời gian

Kiểm tra định kỳ

VII. HƯƠNG DẪN TỰ HỌC, TỰ RÈN LUYỆN

Làm bài tập trong chương 4

VIII. NGUỒN TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.

Ngày soạn: ..../…/ 20...	Lớp dạy: …………...
Ngày giảng: ..../..../ 20...	Tiết dạy:…………...

GIÁO ÁN SỐ 5 (6 tiết)

CHƯƠNG IV: CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA KHÔNG KHÍ

- Kiến thức: Cung cấp cho sinh viên những kiến thức về những phương thức truyền nhiệt trong không khí, sự biến thiên của nhiệt độ không khí, ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đối với sản xuất nông nghiệp, những biện pháp sử dụng và cải thiện hợp lý nhiệt độ không khí phục vụ sản xuất nông nghiệp

- Kỹ năng: Sinh viên có khả năng phân biệt được các phương thức truyền nhiệt trong không khí, mô tả được sự biến thiên của nhiệt độ không khí theo không gian và thời gian, vận dụng các biện pháp kỹ thuật vào cải thiện hợp lý nhiệt độ không khí phục vụ sản xuất.

- Thái độ: có thái độ nghiêm túc nắm bắt kiến thức trên lớp và vận dụng vào thực tế.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

Phương pháp thuyết trình, phát vấn.

III. PHƯƠNG TIỆN HỌC LIỆU

1. Đối với giảng viên

- Chương trình giảng dạy: học sinh hệ 03 năm

- Giáo án; đề cương bài giảng; giáo trình.

- Phương tiện, đồ dung dạy học: Phấn, bảng, máy chiếu, máy tính.

- Dự kiến hình thức đánh giá kiến thức: chuẩn bị câu hỏi, bài tập.

2. Đối với học sinh

- Tài liệu học tập: Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.

- Dụng cụ học tập: bút, vở ghi chép.

IV. MÔI TRƯỜNG HỌC TẬP

Cơ sở vật chất đầy đủ, phương tiện học đáp ứng được nhu cầu cho công tác giảng dạy. Đáp ứng được môi trường học tập cho sinh viên.

V. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

1. Ổn định tổ chức lớp và kiểm tra bài cũ

- Ổn định tổ chức lớp

+ Kiểm tra sỹ số:

Học sinh vắng: Có phép: ……………………..

Không phép: …………………..

2. Kiểm tra bài cũ

3. Giảng bài mới

Nội dung bài giảng

1. 
   Quá trình nóng lên và lạnh đi của không khí
   

Mặt đất nhận được bức xạ mặt trời và nóng lên, một phần lượng nhiệt đó được nhường cho các lớp khí quyển ở phía trên. Trung bình bề mặt đất toả vào khí quyển 37% năng lượng bức xạ mà nó nhận được. Bề mặt cát nhường nhiệt cho khí quyển 49%. Mặt nước chỉ nhường cho khí quyển từ 0 - 4% năng lượng nhận được.

Quá trình trao đổi nhiệt giữa đất và không khí diễn ra suốt ngày đêm. Vào ban ngày khi nhận được năng lượng bức xạ mặt trời, mặt đất nóng hơn không khí, đất nhường nhiệt cho không khí. Ban đêm khi mặt đất lạnh đi không khí lại nhường nhiệt cho mặt đất.

2. 
   Những phương thức truyền nhiệt trong không khí
   

1. 
   Phương thức truyền nhiệt phân tử
   

2. 
   Phương thức đối lưu nhiệt
   

3. 
   Phương thức bình lưu
   

4. 
   Phương thức loạn lưu
   

5. 
   Phương thức phát xạ
   

6. 
   Phuương thức truyền nhiệt dưới dạng tiềm nhiệt
   

Trong những phương thức truyền nhiệt trên, phương thức truyền nhiệt đối lưu, loạn lưu, phương thức phát xạ và phương thức truyền nhiệt bình lưu đóng vai trò quan khối hơn nhiều so với hai phương thức còn lại.

3. 
   Sự biến thiên của nhiệt độ không khí
   

1. 
   Biến thiên hàng ngày và hàng năm của nhiệt độ không khí
   

Sự biến thiên của nhiệt độ không khí chủ yếu phụ thuộc vào sự biến thiên của nhiệt độ đất. Vì vậy càng xa mặt đất sự biến thiên của nhiệt độ không khí càng nhỏ dần và thời điểm xảy ra cực đại và cực tiểu càng chậm lại.

Biến thiên hàng ngày của nhiệt độ không khí là một dao động đơn giản với một cực đại và một cực tiểu. Thường nhiệt độ không khí thấp nhất xảy ra vào khoảng trước lúc mặt trời mọc khoảng 1 giờ đồng hồ. Cao nhất xuất hiện sau lúc mặt trời ở thiên đỉnh (trên lục địa vào khoảng từ 12-13 giờ, còn trên mặt biển vào lúc 14-15 giờ).

Biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ không khí luôn nhỏ hơn biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ đất và phụ thuộc vào những yếu tố sau:

+ Tại vùng cực đới biến thiên hàng ngày của nhiệt độ không khí biến mất trong thời kỳ mùa Đông.

+ Biên độ biến thiên hàng ngày của nhiệt độ không khí lớn nhất trong thời kỳ mùa Thu và mùa Xuân.

+ Tại các vĩ độ ôn đới, biên độ nhỏ nhất vào mùa đông (2-4⁰C), lớn nhất vào mùa hạ (8-12⁰C). Tại các vĩ độ nội nhiệt đới biến thiên hàng ngày thay đổi rất ít trong năm.

Biên độ biến thiên nhiệt độ năm là sự chênh lệch nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất

Trị số nhỏ nhất của biên độ hàng năm quan sát thấy tại vùng xích đạo, là nơi luồng nhiệt mặt trời quanh năm hầu như không thay đổi.

Biến thiên hàng năm phụ thuộc vào:

- Vĩ độ địa phương: vĩ độ càng tăng biên độ nhiệt độ năm càng tăng, nhỏ nhất là ở xích đạo và lớn nhất ở vùng cực. Vì những điều kiện thu nhiệt trong mùa hè và mùa đông càng khác nhau và biên độ hàng năm cũng tăng lên

- Đặc điểm của mặt đệm (đất liền, biển, mức độ gần và xa biển): càng xa biển biên độ nhiệt độ năm càng tăng. Ở những vùng ven biển biên độ nhiệt độ năm thấp.

- Độ cao so với mực nước biển: độ cao càng tăng thì biên độ biến thiên hàng năm của nhiệt độ không khí càng giảm.

- Lượng mây và mưa: lượng mây trong mùa hè hay trong mùa đông tăng đều làm cho biên độ nhiệt độ năm giảm hoặc ngược lại.

2. 
   Sự biến thiên nhiệt độ của không khí theo chiều thẳng đứng
   

Gradient nhiệt độ theo phương thẳng đứng là trị số biến thiên của nhiệt độ theo mỗi 100 m độ cao (lấy với dấu trái ngược).

γ = (t₂ – t₁)/(Z₂ – Z₁) = ∆t/Z∆

Trong đó:

t₁ là nhiệt độ tại độ cao Z₁

t₂ là nhiệt độ tại độ cao Z₂

ΔZ = 100m

- Lớp không khí có t₂ = t₁, γ = 0 gọi là lớp đẳng nhiệt

- Lớp không khí có t₂ > t₁, γ < 0 gọi là lớp nghịch nhiệt.

- Lớp không khí có t₂ < t₁, γ > 0 gọi là lớp biến thiên thuận.

Sự biến thiên nhiệt độ theo độ cao trong lớp có gradient nhiệt độ thẳng đứng là γ có thể biểu diễn bằng công thức:

t_Z = t₀ – γ(z/100)

Trong đó :

t_Z là nhiệt độ không khí đo ở độ cao z,

t₀ là nhiệt độ không khí ở mực nước biển.

b. Những quá trình đoạn nhiệt trong khí quyển

+ Quá trình đoạn nhiệt là những quá trình trong đó diễn ra sự biến thiên trạng thái của một vật nào hay một khối lượng không khí nào mà không thu hay xuất nhiệt ra môi trường xung quanh.

+ Quá trình đoạn nhiệt xảy ra trong không khí khô hay không khí ẩm chưa bảo hoà hơi nước gọi là quá trình đoạn nhiệt khô.

Gradient đoạn nhiệt khô γ là trị số biến thiên của nhiệt độ không khí khô hoặc chưa bảo hoà hơi nước khi không khí đó lên cao hoặc xuống thấp mỗi 100 mét (γ = 1⁰C/100m).

Gradient đoạn nhiệt ẩm (γ’) là trị số biến thiên của nhiệt độ không khí ẩm (đã

bảo hoà hơi nước) khi không khí đó lên cao hoặc xuống thấp mỗi 100 mét (γ’ <1⁰C/100m)

4. 
   Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đối với sản xuất nông nghiệp
   

Trong điều kiện nhiệt độ không khí thích hợp, thực vật sinh trưởng phát triển tốt, cho năng suất, phẩm chất tốt. Nhiệt độ không khí ngoài khoảng thích hợp sẽ tác động bất lợi đến đời sống của cây trồng. Đối với một quá trình sống của thực vật có 3 khoảng nhiệt độ không khí cần lưu ý:

- Nhiệt độ tối cao sinh vật học: là nhiệt độ cao mà tại đó các hoạt động sống của sinh vật bị ngừng lại.

Mỗi loại cây trồng khác nhau ở mỗi giai đoạn sống khác nhau có giới hạn tối thấp sinh vật học khác nhau. Ví dụ: nhiệt độ tối thấp sinh vật học của cây lúa ở giai đoạn đầu là 13⁰C, giai đoạn trổ bông là 20-22⁰C. Đối với cây Ngô giai đoạn từ gieo đến mọc của một số giống là 13-140C, giai đoạn phun râu, trổ cờ là 16-17⁰C.

Nhiệt độ thấp làm cho hàm lượng nước trong nguyên sinh chất tế bào giảm đi, nồng độ dịch bào tăng lên, làm cho quá trình vận chuyển nước và chất dinh dưỡng trong cây bị cản trở gây ảnh hưởng đến quá trình sinh lý khác của cây. Nếu nhiệt độ xuống quá thấp dưới 00C nước trong không bào bị đóng băng gây hiện tượng co nguyên sinh chất, cây sẽ dần dần bị chết. Khả năng chịu rét của các loài khác nhau, thực vật ôn đới chịu rét tốt hơn so với thực vật vùng nhiệt đới và xích đạo.

Đối với cây trồng nhìn chung thời kỳ cây non và thời kỳ ra hoa kết quả kém chịu rét hơn cả. Nếu vào thời kỳ này cây gặp rét kéo dài sẽ ảnh hưởng xấu đến năng suất và phẩm chất của cây trồng. Sau đợt rét nếu nhiệt độ tăng lên từ từ thì mức độ hại sẽ thấp hơn so với nhiệt độ tăng lên đột ngột.

Hầu hết các loại cây trồng có nhiệt độ tối cao sinh học ở vào khoảng 35 - 40⁰C. Dưới ảnh hưởng lâu dài của nhiệt độ cao thời gian sinh trưởng của cây trồng rút ngắn lại, sự phát dục không bình thường, thời gian sinh trưởng ngắn không đủ cho cây tích luỹ sản phẩm năng suất, dẫn tới năng suất kém.

- Nhiệt độ cao xúc tiến quá trình thoát hơi nước của cây, nếu trong thời kỳ hạn sẽ làm cho cây thiếu nước và chết.

- Nhiệt độ cao làm tăng quá trình hô hấp của thực vật, làm giảm khả năng tích luỹ chất khô trong cây, dẫn tới năng suất và phẩm chất giảm.

- Nhiệt độ cao ảnh hưởng xấu đến quá trình thụ phấn thụ tinh, thụ phấn của cây, làm giảm năng suất.

- Trong điều kiện nhiệt độ cao kéo dài thì thời gian sinh trưởng của cây bị rút ngắn lại, cây sinh trưởng không bình thường sớm ra hoa, kết qủa. Dẫn đến ảnh hưởng năng suất, phẩm chất.

Một số kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ không khí đến đời sống cây trồng như sau: Ở phần lớn các cây trồng, khi nhiệt độ không khí tăng lên 20⁰C, quá trình sống tăng lên 1-2 lần; nếu nhiệt độ tiếp tục tăng lên quá 35⁰C, các quá trình sống của thực vật sẽ bị yếu đi hoặc bị ngừng lại. Nếu trên 40-50⁰C, quá trình sống hầu như ngừng hẳn.

5. 
   Những biện pháp sử dụng và cải thiện hợp lý nhiệt độ không khí phục vụ sản xuất nông nghiệp
   

- Sử dụng phương pháp trồng cây trong nhà kính: ở các nước có vĩ độ cao mùa đông lạnh có tuyết phủ muốn có hoa, rau quả tươi trong mùa đông phải trồng cây trong nhà kính.

lượng giúp cho cây trồng có sức đề kháng tốt với thời tiết bất lợi...

VI. CỦNG CỐ KIẾN THỨC VÀ CỦNG CỐ BÀI

Nắm chắc phương pháp tính các chỉ tiêu phân tích dãy số thời gian

Kiểm tra định kỳ

VII. HƯƠNG DẪN TỰ HỌC, TỰ RÈN LUYỆN

Làm bài tập trong chương 4

VIII. NGUỒN TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.

GIÁO ÁN SỐ 6 ( tiết)

- Kiến thức: Cung cấp cho sinh viên những kiến thức về chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiên, diễn biến của độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tuyệt đối theo thời gian, ảnh hưởng của độ ẩm không khí đối với sản xuất nông nghiệp, các biện pháp kỹ thuật sử dụng và cải thiện độ ẩm của không khí. Sự ngưng kết hơi nước, mưa và ảnh hưởng của mưa đến sản xuất nông nghiệp.

- Kỹ năng: Sinh viên có khả năng phân biệt độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối, mô tả chính xác sự biến thiên của các đại lượng này theo thời gian, vận dụng các kỹ thuật cải thiện độ ẩm của không khí vào sản xuất nông nghiệp. phân biệt được các sản phẩm của quá trình ngưng kết hơi nước. Mô tả được quá trình hình thành mưa.

- Thái độ: có thái độ nghiêm túc nắm bắt kiến thức trên lớp và vận dụng vào thực tế.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

Phương pháp thuyết trình, phát vấn

III. PHƯƠNG TIỆN HỌC LIỆU

1. Đối với giảng viên

- Chương trình giảng dạy: học sinh hệ 03 năm

- Giáo án; đề cương bài giảng; giáo trình.

- Phương tiện, đồ dung dạy học: Phấn, bảng, máy chiếu, máy tính.

- Dự kiến hình thức đánh giá kiến thức: chuẩn bị câu hỏi, bài tập.

2. Đối với học sinh

- Tài liệu học tập: Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.

- Dụng cụ học tập: bút, vở ghi chép.

IV. MÔI TRƯỜNG HỌC TẬP

Cơ sở vật chất đầy đủ, phương tiện học đáp ứng được nhu cầu cho công tác giảng dạy. Đáp ứng được môi trường học tập cho sinh viên.

V. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

1. Ổn định tổ chức lớp và kiểm tra bài cũ

- Ổn định tổ chức lớp

+ Kiểm tra sỹ số:

Học sinh vắng: Có phép: ……………………..

Không phép: …………………..

2. Kiểm tra bài cũ

3. Giảng bài mới

Nội dung bài giảng

1. 
   Chu trình tuần hoàn nước trong tự nhiên
   

Vòng tuần hoàn nước trong tự nhiên gồm 3 khâu chính: bốc hơi, ngưng kết, giáng thuỷ (mưa). Nước từ đại dương, sông ngòi, đất, thực vật bốc hơi vào không khí. Hơi nước gặp lạnh ngưng kết thành mây rồi hình thành mưa rơi xuống. Nước mưa rơi xuống bề mặt trái đất, rồi lại tiếp tục của vòng tuần hoàn kế tiếp.

2. 
   Các đại lượng đặc trưng cho độ ẩm không khí
   

1. 
   Sức trương hơi nước (e)
   

- Đơn vị tính bằng milimét (1mm = 1,33mb) hoặc miliba (1mb = 0,75mm).

Sức trương hơi nước bảo hoà là trị số giới hạn của sức trương mà hơi nước có thể có nhiệt độ đã cho. Sức trương hơi nước bảo hòa được tính theo công thức sau:

6,1 là sức trương bảo hòa ở 00C

7,6 và 242 là các hệ số thực nghiệm

t là nhiệt độ không khí

2. 
   Độ ẩm tuyệt đối (a)
   

Giữa độ ẩm tuyệt đối và sức trương hơi nước có mối liên hệ:

- Nếu e tính bằng mm thì độ ẩm tuyệt đối sẽ bằng:

a = 1,06e/(1+ α.t) (g/m³)

- Nếu e tính bằng mb thì độ ẩm tuyệt đối sẽ bằng:

α là hệ số giản nở của khối không khí ( α =0,0036)

t là nhiệt độ không khí

3. 
   Độ ẩm tương đối (r)
   

r = (e/E).100

Độ ẩm tương đối cho biết không khí ẩm đang ở xa hay gần trạng thái bảo hoà. Khi hơi nước trong không khí đạt tới mức bảo hoà e = E thì r = 100%.

4. 
   Độ thiếu hụt bão hoà của không khí d (độ hụt ẩm)
   

3. 
   Diễn biến hàng ngày và hàng năm của độ ẩm tương đối và độ ẩm tuyệt đối
   

1. 
   Diễn biến hàng ngày và hàng năm của độ ẩm tuyệt đối
   

Biến thiên theo thời gian hàng ngày của độ ẩm tuyệt đối được quy định bởi hai nhân tố:

- Độ bốc hơi từ mặt đất làm cho không khí có thêm hơi nước.

- Sự trao đổi thẳng đứng làm cho hơi nước chuyển vận lên các lớp trên cao.

Có hai kiểu diễn biến hàng ngày của độ ẩm tuyệt đối:

* Kiểu thứ nhất là dạng diễn biến hàng ngày đơn. Dạng diễn biến này gần như song song với diễn biến của nhiệt độ. Có một cực đại vào lúc 14-15 giờ và một cực tiểu vào lúc trước khi mặt trời mọc. Dạng diễn biến này thường xảy ra ở những vùng hơi nước bốc hơi nhiều, đảm bảo hơi nước liên tục nhập vào khí quyển.

* Kiểu thứ hai là dạng diễn biến kép có hai cực tiểu (vào lúc trước khi mặt trời mọc và vào lúc 15-16 giờ), có hai cực đại (vào lúc 8-9 giờ và lúc 20-21 giờ). Dạng này thường xảy ra trên lục địa vào thời kỳ mùa hè.

Nhìn chung, dao động (hàng ngày và hàng năm) của ẩm độ không khí tuyệt đối có liên quan với biến thiên của nhiệt độ và phụ thuộc vào bản chất của bề mặt:

- Trên mặt biển và đại dương, ở các bờ biển và trong lục địa vào mùa đông độ ẩm tuyệt đối dao động trùng với sự biến thiên nhiệt độ (dạng diễn biến đơn).

- Trên lục địa vào mùa hè, mỗi ngày ẩm độ tuyệt đối có 2 cực đại (khoảng 8-9 giờ và trước lúc mặt trời lặn) và hai cực tiểu ( trước mặt trời mọc và khoảng 14-15 giờ) (dạng diễn biến kép)

- Tại những vùng ôn đới nơi có độ bốc hơi ban ngày lớn, đối lưu và loạn lưu ban ngày nhỏ nên cực đại vào buổi sáng kéo dài đến 10-11 giờ và cực tiểu ban ngày cao hơn sáng sớm.

- Trong những vùng khí hậu khô nóng như khí hậu ở Bắc Phi và Trung Á, đất khô và đối lưu, loạn lưu ban ngày lớn nên cực đại buổi sáng quan sát thấy vào lúc 6-7 giờ sáng và cực tiểu ban ngày rất thấp.

Dao động hàng năm của độ ẩm tuyệt đối thường trùng với sự biến thiên của nhiệt độ. Cực tiểu xảy ra vào tháng I, cực đại xảy ra vào tháng VII.

2. 
   Diễn biến hàng ngày và hàng năm của độ ẩm tương đối
   

- Trong dạng diễn biến hàng ngày cực đại xảy ra vào lúc trước khi mặt trời mọc và cực tiểu vào lúc 14-15 giờ.

- Trong dạng diễn biến hàng năm cực đại xảy ra vào những tháng lạnh nhất và cực tiểu xảy ra vào những tháng nóng nhất.

4. 
   Ảnh hưởng của độ ẩm không khí đối với sản xuất nông nghiệp
   

- Độ ẩm không khí cao kéo dài thời gian sinh trưởng ảnh hưởng đến sản lượng thu hoạch.

- Ảnh hưởng đến quá trình thụ phấn, thụ tinh, hút khoáng và nước trong đất, làm giảm sức sống của hạt phấn, gây khó khăn cho sự truyền phấn đặc biệt là những cây thụ phấn nhờ gió.

- Nhìn chung sâu, bệnh ưa điều kiện ẩm độ cao, song độ ẩm quá cao (trên 95%) thường làm yếu hoạt động của chúng. Đặc biệt trong điều kiện kiện kết hợp với nhiệt độ cao sâu bệnh phát triển khác nhau. Độ ẩm cao, nhìn chung làm cho sâu bệnh phát triển mạnh gây tổn thất cho mùa màng (không những ngoài đồng mà cả trong phòng).

Độ ẩm không khí liên quan đến tốc độ bốc hơi nước của cơ thể côn trùng, đến thân nhiệt và hoạt động sinh sản của chúng. Độ ẩm cao quá hoặc thấp quá có thể làm côn trùng tê liệt và chết. Độ ẩm không khí cao, hàm lượng nước trong cây lớn, đặc biệt hạt ngũ cốc hút ẩm mạnh, phơi lâu khô, dễ mọc mầm. Khi độ ẩm cao, nhiệt độ cao làm chất béo, chất đường bị phân giải, khó bảo quản. Rau và hoa quả tươi được bảo quản tốt nhất trong điều kiện độ ẩm không khí từ 80-90%. Hạt giống sẽ mất sức nảy mầm nghiêm khối khi độ ẩm vượt quá 14%.

- Độ ẩm cao, chuồng trại ẩm thấp là điều kiện gây ra nhiều bệnh.

5. 
   Những biện pháp sử dụng và cải thiện chế độ ẩm của không khí
   

Những nơi thường xuất hiện gió nóng cần trồng những đai rừng phòng hộ để hạn chế mức độ hại của gió, đồng thời cải thiện khí hậu đồng ruộng: giảm năng lượng bức xạ của mặt trời, giảm nhiệt độ đất và không khí, giảm khả năng bốc hơi nước từ bề mặt đất,....

- Các biện pháp kỹ thuật như trồng xen, trồng gối, xác định thời vụ hợp lý đều có ảnh hưởng rất lớn đến chế độ ẩm trên đồng ruộng.

Để sử dụng hợp lý chế độ ẩm của đồng ruộng cần hiểu rõ tiềm năng của chế độ ẩm trong từng vùng, từng vụ, sự biến động độ ẩm trong thời kỳ.

Xác định nhu cầu về chế độ ẩm của từng loại cây trồng, trong từng giai đoạn sống của cây. Trên cơ sở đó vạch ra những biện pháp thích hợp nhằm đảm bảo nhu cầu ẩm cho cây để đạt năng suất cây trồng cao nhất.

6. 
   Sự ngưng kết hơi nước
   

Quá trình biến chuyển của nước từ thể hơi sang thể lỏng gọi là sự ngưng kết hơi nước. Sự biến chuyển của hơi nước trực tiếp sang thể rắn bỏ qua giai đoạn nước gọi là quá trình thăng hoa.

1. 
   Điều kiện ngưng kết hơi nước
   

- Mặt đất và các lớp không khí sát mặt đất lạnh đi do phát xạ.

- Sự tiếp xúc của không khí nóng với mặt đệm lạnh.

- Sự xáo trộn của hai khối không khí đã bảo hòa hoặc gần bảo hòa hơi nước nhưng

có nhiệt độ khác nhau.

- Sự bốc hơi lên cao đoạn nhiệt và sự giãn nở không khí tương ứng kèm theo sự

giảm nhiệt độ.

Trong điều kiện khí quyển thực tế để ngưng kết hơi nước cần điều kiện nữa là phải có hạt nhân ngưng kết.

Hạt nhân ngưng kết là những phần tử nhỏ ở thể rắn, lỏng hoặc thể hơi luôn có trong khí quyển (hạt đất, hạt cát, hạt bụi,...). Nếu không có hạt nhân ngưng kết thì sự ngưng tụ rất khó xảy ra (chỉ xảy ra khi không khí quá bảo hòa hơi nước).

Có 2 loại hạt nhân ngưng kết:

- Hạt nhân hút ẩm: là những hạt muối rất nhỏ nhập vào khí quyển do kết quả bốc hơi của nước biển. Ngoài ra còn có những hạt dung dịch axít, những sản phẩm của sự cháy,... Trên những hạt nhân hút ẩm những giọt nước mới sinh hình thành nhanh.

- Hạt nhân không hút ẩm nhưng có dính nước: là những hạt bụi đất đá lơ lửng trong không khí và cả những hạt chất hữu cơ, bụi phấn hoa, vi sinh vật,...

Sự ngưng kết hơi nước trên những hạt nhân không hút ẩm khó hơn so với trên hạt nhân hút ẩm. Sự ngưng kết chỉ xảy ra khi kích thước của hạt nhân không hút ẩm dính nước lớn hơn kích thước hạt nhân hút ẩm.

Trong không khí thường là không thuần khiết, có chứa những hạt không hút ẩm dính nước và những hạt nhân hút ẩm thì sự ngưng kết xảy ra khi độ ẩm tương đối là 110 - 120% và đôi khi còn thấp hơn 100%. Nếu trong khí quyển không có hạt nhân ngưng kết thì sự ngưng kết chỉ xảy ra khi độ ẩm không khí phải rất lớn, sức trương hơi nước phải lớn gấp 4 - 6 lần sức trương hơi nước bảo hòa, nghĩa là độ ẩm tương đối phải bằng 400 - 600%.

2. 
   Các sản phẩm ngưng kết hơi nước
   

Sương được hình thành là do lớp không khí tiếp xúc với mặt đất lạnh hoặc với các vật lạnh trên mặt đất làm cho nhiệt độ có thể giảm nhiệt độ xuống tới điểm sương.

Những lớp không khí này trở nên bảo hoà hơi nước. Nếu chúng lạnh đi thêm nữa thì lượng hơi ẩm dư thừa sẽ bắt đầu ngưng kết. Khi đó tuỳ theo những điều kiện lạnh mà hình thành những sản phẩm ngưng kết sau đây: sương, sương muối, váng nước,...Sương thường hình thành vào buổi chiều hoặc ban đêm, khi mặt đất và các vật trên mặt đất lạnh đi tới hoặc dưới điểm sương.

- Sương móc (sương đêm): là những giọt nước nhỏ, chúng thường hoà trộn với nhau phủ trên mặt đất hoặc cành cây ngọn cỏ. Sương thường hình thành vào buổi chiều hoặc ban đêm, khi mặt đất và các vật trên mặt đất bị lạnh đi tới hoặc dưới điểm sương.

+ Sương mù hợp bởi những hạt nước rất nhỏ, có thích thước từ 2 - 5μ.

+ Những hạt nước tạo thành mù thì vô cùng nhỏ, bán kính của chúng nhỏ hơn 1μ.

Khi những hạt mù lớn lên, mù có thể trở thành sương mù. Khi những hạt sương mù bốc hơi đi thì sương mù có thể trở thành mù.

Tùy theo tầm nhìn ngang mà mù và sương mù được đánh giá theo các cấp sau:

- Mù nhẹ khi tầm nhìn xa là 2 - 10 km.

- Mù vừa khi tầm nhìn xa là 1 - 3 km.

- Sương mù nhẹ khi tầm nhìn xa là 500 - 1000 m.

- Sương mù vừa khi tầm nhìn xa là 50 - 100 m.

- Sương mù dày khi tầm nhìn xa là 50 m.

Mây là tập hợp nhữ ng sản phẩm ngưng kết hay thăng hoa của hơi nước trong không khí tại những độ cao nào đó trong khí quyển tự do.

Dựa vào độ cao của mây người ta phân mây ra thành bốn tầng và 10 lớp chính sau:

* Mây tầng cao:

Mây tầng cao được hình thành ở độ cao lớn hơn 6 km. Các nguyên tố mây đều là những tinh thể băng có kích thước rất nhỏ.

Loại mây này được chia làm 3 lớp mây chính:

Là những đám mây xốp biệt lập, có dạng tơ sợi, trắng, không có bóng, thường óng ánh như tơ. Những mây này rất mảnh, đôi khi có hình kén. Thường lượng mây này trên bầu trời rất ít, ít làm giảm bức xạ mặt trời, không cho mưa. Trước lúc mặt trời mọc và sau lúc mặt trời lặn, mây ti đôi khi nhuộm màu vàng tươi hay đỏ.

Mây này hợp thành đám hay từng dải hoặc thành những khối hình kén nhỏ, trắng. Đôi khi chúng có dạng hình cầu hoặc dạng hình sóng lăn tăn, không cho bóng xuống mặt đất.

Là những màn mây màu trắng mờ hoặc xanh mờ, hơi có kiến trúc tơ sợi, lượng mây khá nhiều thông thường phủ kín bầu trời, không cho mưa.

Tầng mây này nằm ở độ cao từ 2 - 6 km, được phân thành 2 lớp:

Lớp mây có dạng sóng hợp bởi những dải hay cuộn, phần lớn có màu trắng, đôi khi có màu xanh mờ hay xám mờ.

Màn mây có dạng tơ sợi, phần lớn có màu xám hoặc hơi xanh, thông thường màn mây dần dần che kín bầu trời. Đôi khi mặt dưới của màn mây có thể thấy mờ mờ dạng sóng.

Mây tầng thấp nằm ở độ cao từ mặt đất đến 2 km .

Gồm 3 lớp chính:

- Mây tầng (Stratus-St):

Lớp mây đồng nhất màu xám hay vàng giống như sương mù, nhiều khi mặt dưới của mây có dạng tơi tả xơ xác. Mây tầng thường hợp thành màu xám che phủ khắp bầu trời. Mây tầng thường cho mưa phùn.

Lớp mây họp bởi phần tử khá lớn, có dạng những đợt sóng hay gò đống, xen kẻ những đám mây dày đặc màu xám có những khoảng sáng.Thông thường mây này thường thấy đồng thời với mây tích.

Lớp mây có màu xám thẩm đôi khi có màu vàng đục hay xanh đục, mặt dưới của mây bao giờ cũng lồi lõm vì những màn mưa. Mây này thường cho mưa phùn hoặc mưa rào với cường độ nhỏ.

Loại mây này có chân mây nằm ở độ cao từ 500 - 1000m nhưng đỉnh mây có thể đạt tới độ cao 8 - 9 km. Mây tầng phát triển được phân thành 2 lớp mây chính:

Là những đám mây dày biệt lập, phát triển theo chiều thẳng đứng, cả chân mây và đỉnh mây màu trắng, cuộn tròn và có đường viền rõ rệt. Đỉnh mây hình vòm và lồi lên, chân mây hầu như nằm ngang.

Khối mây màu trắng lớn có chân màu thẩm. Loại mây này thường là những khối mây biệt lập, lượng mây thay đổi đột ngột. Sau khi xuất hiện, mây phát triển rất nhanh chỉ trong thời gian ngắn có thể che kín bầu trời. Loại mây này thường cho mưa rào và mưa dông.

7. 
   Mưa
   

1. 
   Các dạng mưa
   

Thường rơi từ mây tầng (St), mây tầng tích (Sc). Mưa phùn gồm những giọt mưa rất nhỏ, đường kính không quá 0,5 mm.

Thường rơi từ các đám mây vũ tầng (Ns), mây trung tầng (As) và đôi khi từ mây tầng tích (Sc). Đặc điểm của mưa dầm là cường độ mưa ít thay đổi, thời gian mưa kéo dài, kích thước giọt mưa trung bình. Mưa dầm thường gắn theo sự tràn qua của front nóng.

Đặc điểm của mưa rào là cường độ mưa lớn (trên 1mm/phút) và thay đổi nhiều, đường kính hạt mưa lớn, bắt đầu và kết thúc đột ngột, thời gian mưa ngắn. Giọt mưa to, rơi từ đám mây tích vũ (Cb), thường kèm theo giông. Mưa rào thường xuất hiên vào mùa hè, vào thời kỳ chuyển mùa có thể kèm theo mưa đá

2. 
   Quá trình hình thành mưa
   

- Kích thước của giọt nước trong đám mây phải đủ lớn (>0,05 mm).

- Những đám mây không bền vững giao trạng thể.

b. Sự lớn lên của giọt nước trong đám mây

Muốn đạt tới kích thước để rơi từ đám mây xuống, giọt nước trong đám mây phải đủ lớn. Các nguyên tố mây có thể lớn lên được phải nhờ 2 quá trình: lớn lên do ngưng kết và lớn lên do tập hợp.

Trong đám mây gồm những hạt nhỏ có kích thước khác nhau. Sức trương hơi nước bảo hòa trên các giọt nước nhỏ lớn hơn trên các giọt nước lớn. Vì vậy, với điều kiện về độ ẩm như nhau, không khí có thể chưa bảo hòa trên mặt các giọt nhỏ nhưng đã bảo hòa trên mặt các giọt lớn. Trong trường hợp đó sẽ phát sinh ra điều kiện bốc hơi từ các giọt nhỏ và ngưng kết trên mặt các giọt lớn và làm cho các giọt lớn, lớn dần lên.

Nhưng sự lớn lên do ngưng kết chỉ xảy ra nhanh khi kích thước giọt nước nhỏ (r <0,01mm). Khi thích thước giọt nước lớn hơn 0,01mm thì chúng lớn lên chậm dần. Để đạt được kích thước của giọt mưa cần phải có thời gian dài. Vì vậy, sự lớn lên do ngưng kết đóng vai trò cơ bản để hình thành giọt nước mới sinh như ng không thể dẫn tới sự hình thành những giọt nước mưa đủ lớn.

Để thành những giọt mưa, những giọt nước mới sinh ra cần phải trãi qua quá trình tập hợp.

Kết quả của chuyển động Brao- nơ (chuyển động phân tử nhiệt học vô trật tự) nhưng quá trình này xảy ra chậm.

Những chuyển động loạn lưu làm cho những giọt nước va chạm vào nhau nhiều hơn, làm cho quá trình lớn lên của giọt nước nhanh hơn.

Do khối lực các giọt nước luôn có xu hướng rơi về phía mặt đất. Trong quá trình rơi, do kích thước của các giọt nước khác nhau nên tốc độ rơi của chúng khác nhau. Giọt nước lớn có tốc độ rơi nhanh hơn đuổi kịp giọt nước nhỏ và nhập lại thành những giọt nước lớn. Sự tập hợp này gọi là tập hợp khối lực.

Ngoài ra trong những điều kiện nhất định sự tập hợp có thể là sự hấp dẫn thủy động lực hoặc do lực hút tĩnh điện của những giọt nước mang điện trái dấu.

c. Sự hình thành mưa

Sự rơi của những giọt mưa từ đám mây phụ thuộc vào mức độ bền vững giao trạng thể của đám mây.

- Những đám mây băng tầng cao Ci, Cc, Cs thì đồng nhất về kiến trúc và hơn nữa có một trữ lượng hơi nước nhỏ. Vì vậy chúng là những đám mây bền vững giao trạng thể cho nên hầu như chúng không cho mưa.

- Những đám mây tầng trung bình trong mùa đông cũng có thể liệt vào loại mây băng. Trong những đám mây băng tầng giữa này có những điều kiện thuận lợi cho sự hình thành giáng thuỷ.

- Các mây St, Sc thường là bền vững giao trạng thể. Vì độ phát triển theo chiều thẳng đứng của chúng nhỏ nên các giọt nước kích thước lớn không hình thành được

trong đám mây này.

- Những mây hỗn hợp Cb, Ns thuộc vào loại mây hỗn hợp, không bến vững giao trạng thể nhất. Trong đám mây hỗn hợp giáng thuỷ hình thành cả khi độ phát triển theo chiều thẳng đứng của mây tương đối không lớn.

- Mây tích (Cu) không cho mưa vì lượng nước trong mây ít, phát triển chậm, được hình thành vào ngày đẹp trời, khi hình thành nó không hề dịch chuyển, sự xáo trộn loạn lưu trong đám mây yếu.

Lượng mưa (mm) được tính bằng chiều cao của lớp nước mưa trên mặt phẳng nằm ngang trong điều kiện nước không bốc hơi, không thấm đi và không chảy mất.

Cường độ mưa (mm/phút) là lượng mưa trong một phút.

3. 
   Mưa và ảnh hưởng của nó đến sản xuất nông nghiệp
   

Mưa là nguồn nước chủ yếu cung cấp cho cây trồng. Trong suốt quá trình sinh trưởng cây cần rất nhiều nước, thành phần nước trong cây có thể thay đổi từ từ 50-98% tùy từng loại cây.

Mưa lớn ảnh hưởng đến quá trình thụ phấn, thụ tinh, gây gãy, dập hoa, rách lá,...kìm hãm sự phát triển của cây, kéo dài thời gian sinh trưởng.

Đối với sản xuất nông nghiệp sự ảnh hưởng của mưa phụ thuộc vào lượng mưa và tính chất, đặc điểm của mưa:

- Mưa phùn mặc dù lượng nước ít nhưng cũng đóng vai hết sức quan khối trong thời kỳ ít mưa. Khi xuất hiện mưa phùn thời tiết thường âm u cho nên giảm được sự bốc hơi nước và phần nào tính chất khô hạn của thời kỳ khô. Song thời tiết âm u cũng là điều kiện thuận lợi để cho sâu, bệnh phát triển.

- Mưa dầm có thể gọi là mưa hữu hiệu. Bởi mưa rất thuận lợi cho trồng trọt. Hầu như toàn bộ lượng nước mưa rơi xuống được đất hấp thụ và được cây sử dụng có hiệu quả nhất.

- Mưa rào là loại mưa chủ yếu cung cấp nước cho cây. Mưa cung cấp cho cây trồng một lượng đạm đáng kể. Song do tính chất mưa, mưa rào đã gây hiện tượng xói mòn mạnh, dễ gây úng lụt. Mưa lớn làm dập, rách lá, trôi phấn hoa. Mưa gây dí dẽ đất, hạn chế hoạt động của vi sinh vật đất và rễ cây trong đất. Mưa kéo dài trong thời kỳ thu hoạch cũng ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và phẩm chất của sản phẩm nông nghiệp.

Mưa nhỏ và phân bố đều cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp. Mưa quá lớn, tập trung trong thời gian ngắn: gây rửa trơi, xói mòn,... có hại cho sản xuất nông nghiệp. Mưa quá nhỏ dễ gây hạn hán.

Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.

GIÁO ÁN SỐ 7 ( tiết)

- Kiến thức: Cung cấp cho sinh viên những kiến thức về áp suất khí quyển, gió và ảnh hưởng của gió đến sản xuất nông nghiệp.

- Kỹ năng: Sinh viên có khả năng phân biệt được các loại gió thường gặp, vận dụng được vào sản xuất nông nghiệp.

- Thái độ: có thái độ nghiêm túc nắm bắt kiến thức trên lớp và vận dụng vào thực tế.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

Phương pháp thuyết trình, phát vấn

III. PHƯƠNG TIỆN HỌC LIỆU

1. Đối với giảng viên

- Chương trình giảng dạy: học sinh hệ 03 năm

- Giáo án; đề cương bài giảng; giáo trình.

- Phương tiện, đồ dung dạy học: Phấn, bảng, máy chiếu, máy tính.

- Dự kiến hình thức đánh giá kiến thức: chuẩn bị câu hỏi, bài tập.

2. Đối với học sinh

- Tài liệu học tập: Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.

- Dụng cụ học tập: bút, vở ghi chép.

IV. MÔI TRƯỜNG HỌC TẬP

Cơ sở vật chất đầy đủ, phương tiện học đáp ứng được nhu cầu cho công tác giảng dạy. Đáp ứng được môi trường học tập cho sinh viên.

V. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC

1. Ổn định tổ chức lớp và kiểm tra bài cũ

- Ổn định tổ chức lớp

+ Kiểm tra sỹ số:

Học sinh vắng: Có phép: ……………………..

Không phép: …………………..

2. Kiểm tra bài cũ

3. Giảng bài mới

Nội dung bài giảng

1. 
   Áp suất khí quyển
   

1. 
   Đơn vị đo áp suất khí quyển
   

Khái niệm áp suất tiêu chuẩn: Áp suất tiêu chuẩn là áp suất khí quyển cân bằng với cột thuỷ ngân cao 760mm ở nhiệt độ 0⁰C, tại vĩ độ 45⁰ ở mực nước biển. Khi đó áp suất khí quyển sẽ bằng 760mmHg = 1013,25mb.

2. 
   Sự thay đổi của áp suất khí quyển theo độ cao
   

Theo nhiệt độ: nhiệt độ không khí giảm thì áp suất tăng. Trong cùng một nơi nếu nhiệt độ giảm thì áp suất tăng, do vậy mùa đông áp suất không khí lớn hơn mùa hè, ban đêm áp suất không khí cao hơn ban ngày.

3. 
   Những đại lượng đặc trưng cho áp suất khí quyển
   

- Địa hình khí áp: là sự phân bố áp suất biểu diễn bằng các đường đẳng áp.

- Vùng áp cao: là vùng càng vào tâm thì áp suất càng cao. Không khí di chuyển theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Hướng của gradient khí áp từ tâm ra ngoài.

- Vùng áp thấp: là vùng càng vào tâm thì áp suất càng thấp. Gradient khí áp đi từ ngoài vào trong.

- Rảnh áp thấp là vùng áp suất thấp nhô ra có trục (đường trung tâm) nằm xen giữa hai vùng có áp suất cao hơn.

- Lưỡi áp cao là vùng áp suất cao nhô ra có trục (đường trung tâm) nằm xen giữa hai vùng có áp suất thấp hơn.

- Yên là vùng khí áp nằm giữa 2 xoáy thuận và 2 xoáy nghịch

2. 
   Gió
   

1. 
   Khái niệm
   

2. 
   Nguyên nhân sinh ra gió
   

3. 
   Các đại lượng đặc trưng cho gió
   

- Tốc độ gió được tính theo mét trong 1 giây (m/s) hoặc kilomét trong 1 giờ km/h. Hướng gió còn có thể biểu thị bằng góc giữa địa điểm đã cho và hướng gió. Các góc được tính ra độ từ điểm Bắc, theo chiều kim đồng hồ. Lấy hướng bắc là 0⁰, hướng Đông là 90⁰, hướng Nam là 180⁰, hướng Tây là 270⁰

4. 
   Những loại gió thường gặp
   

Gió mùa là gió thổi ổn định theo mùa. Nguyên nhân sinh ra gió mùa là do sự chênh lệch nhiệt độ không khí dẫn tới sự chênh lệch khí áp trên đất liền và trên biển.

- Về mùa đông gió mùa hướng từ đất liền ra biển (gió mùa mùa đông).

- Về mùa hạ gió mùa hướng từ biển vào đất liền ( gió mùa mùa hạ).

Gió mùa là những luồng không khí có quy mô rất rộng lớn, gió mùa bao trùm những khu vực rộng lớn và phát triển tới độ cao 1km về mùa đông và 4-5km về mùa hạ.

Gió mùa mùa đông thổi từ áp cao Xibiri. Gió mùa mùa hạ thổi từ áp cao nam

Thái bình dương. Dưới tác dụng của lực Côriôlít, ở Bắc bán cầu gió mùa bị lệch về bên phải, và ở nam Bán cầu bị lệch về bên trái.

b. Gió địa phương

Gió địa phương là những gió xuất hiện dưới ảnh hưởng của các điều kiện vật lý, địa lý địa phương. Phần lớn gió địa phương là do kết quả của hoàn lưu nhiệt địa phương của không khí. Những gió này thổi trên những khu vực rộng lớn và nói chung không kéo dài.

- Gió đất-biển (gió Brizơ ven biển):

Gió đất, gió biển là gió quan sát thấy ở ven biển vào những ngày thời tiết tốt.

Gió thổi ban ngày từ biển vào đất liền gọi là gió biển, còn gió đất thổi vào ban đêm từ đất liền ra biển.

Nguyên nhân xuất hiện gió đất-biển là do sự nóng lên và lạnh đi không đều của đất liền và mặt nước trong quá trình một ngày.

- Gió biển: ban ngày mặt đất nóng lên mạnh hơn mặt nước làm cho không khí trên bề mặt đất có nhiệt độ cao hơn không khí trên bề mặt biến gây ra sự chênh lệch về áp suất giữa đất liền và biển, nơi có nhiệt độ cao thì áp suất thấp, nơi có nhiệt độ thấp thì áp suất cao. Kết quả là ở một dải gần bờ, xuất hiện một dòng hoàn lưu đóng kín của không khí.

+ Ban ngày trong lớp không khí ở gần mặt đất, không khí di chuyển từ biển vào đất liền. Trong các lớp trên cao, gió thổi từ đất liền ra biển.

+ Gió biển thổi bắt đầu từ 8-10 giờ sáng, mạnh lên và đạt cực đại vào buổi trưa (khoảng 13 giờ). Sau đó yếu dần và ngừng thổi sau khi mặt trời lặn.

+ Tốc độ gió biển trung bình khoảng 2,5m/s, đôi khi gió mạnh đến 6-7 m/s.

+ Phạm vi ảnh hưởng của gió biển vào sâu trong đất liền phụ thuộc vào điều kiện địa hình, trung bình khoảng 30-40 km và ảnh hưởng lên cao khoảng 3-4 km.

- Gió đất: ban đêm đất liền lạnh đi mạnh hơn mặt nước điều này cũng làm cho không khí trên đất liền có nhiệt độ thấp hơn không khí trên bề mặt biển, gây ra sự chênh lệch về áp suất giữa đất liền và biển, lúc này sẽ hình thành một hoàn lưu khí quyển ngược chiều: ở gần mặt đất gió thổi từ đất liền ra biển, trong các lớp trên cao gió thổi theo chiều ngược lại từ biển vào đất liền.

Gió đất bắt đầu thổi từ sau khi mặt trời lặn và kéo dài cho đến 8-9 giờ sáng ngày hôm sau.

Vận tốc trung bình của gió đất khoảng 1,5-2 m/s. Phạm vi ảnh hưởng của gió đất ra biển 8-10 km và ảnh hưởng lên cao khoảng 800 mét.

Gió biển thường mạnh hơn gió đất, vì ban ngày chênh lệch về nhiệt độ giữa mặt nước và mặt đất lớn hơn nhiều so với ban đêm. Ở vùng nhiệt đới vận tốc gió đất và gió biển lớn hơn ở vùng ôn đới.

Gió đất biển mạnh nhất ở gần bờ, càng xa bờ gió càng yếu dần rồi ngừng hẳn. Tại vùng nhiệt đới gió đất-biển thổi quanh năm, còn vùng ôn đới chỉ thổi trong thời kỳ mùa hạ.

Gió núi-thung lũng là thứ gió đổi chiều một cách tuần hoàn, chỉ xuất hiện ở vùng núi trong những ngày trời quang và ổn định, đặc biệt vào những ngày hè.

Ban ngày do trên núi nóng hơn thung lũng, nên từ dưới thung lũng gió thổi lên cao dọc theo sườn núi. Vào ban đêm, trên núi lại hình thành gió thổi về phía thung lũng dọc theo sườn núi.

c. Gió Phơn (Foehn)

Gió Phơn cũng là thứ gió địa phương, tuy nguyên nhân gây ra không phải là hoàn lưu nhiệt mà là hoàn lưu động lực, không có vòng tuần hoàn đóng kín của không khí.

- Khái niệm: gió Phơn là thứ gió khô và nóng thổi từ trên núi xuống.

- Điều kiện hình thành:

+ Có sự chênh lệch áp suất lớn ở hai khu vực.

+ Gió phải vượt qua nhữ ng dãy núi kế tiếp nhau.

5. 
   Gió và sản xuất nông nghiệp
   

Gió đóng vai trò vô cùng quan khối trong quá trình sản xuất nông nghiệp. Lợi ích của gió rất lớn song tác hại cũng nhiều.

- Giúp cho những loại cây thụ phấn nhờ gió truyền phấn được dễ dàng, tỉ lệ đậu quả cao.

- Gió phát tán hạt giống đi xa.

- Gió giúp cây điều hoà thân nhiệt trong thời kỳ nóng.

- Giúp cho sự trao đổi không khí từ nơi này đến nơi khác, có sự trao đổi không khí ở trên mặt đất và trong đất giúp hoạt động sống của sinh vật trên mặt đất và trong đất được dễ dàng.

- Gió là nguồn cung cấp năng lượng quan khối và là nguồn năng lượng không bao giờ cạn. Có thể sử dụng gió để sản xuất nông nghiệp như tưới, tiêu, xay,… sử dụng sức gió để sản xuất điện công nghiệp, điện dân dụng.

- Gió là một trong các nguyên nhân gây xói mòn đất, cuốn đi những hạt đất nhỏ, màu mỡ để lại sỏi đá làm đất cằn cỗi, nhất là đối với những vùng cao.

- Gió đưa cát từ bờ biển vào vùng nội địa, dồn thành những đụn cát làm giảm diện tích trồng trọt. Đó là hiện tượng cát lấn ruộng ở vùng biển.

- Gió mang cát đi xa gây tác hại cho lá cây và chồi non.

- Gió mạnh có thể làm đổ cây, gãy cành, rụng lá, rách lá, rụng quả,… trong thời kỳ thụ phấn gió to làm cho cây không thụ phấn được. Gió cũng là nguyên nhân gây lẫn tạp giống. Gió mạnh kìm hãm quá trình sinh trưởng, phát triển, năng suất và phẩm chất cây trồng.

V. CỦNG CỐ KIẾN THỨC VÀ CỦNG CỐ BÀI

Giáo trình khí tượng nông nghiệp, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 2005.