Tài liệu [123doc] giao trinh quan trac khi tuong be mat 1

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ************************* ThS. Phạm Minh Tiến GIÁO TRÌNH QUAN TRẮC KHÍ TƯỢNG BỀ MẶT 1 HÀ NỘI, NĂM 2013 3 LỜI NÓI ĐẦU Quan trắc khí tượng là nhiệm vụ đầu tiên của công tác phục vụ Khí tượng Thuỷ văn. Là cơ sở cho việc dự báo thời tiết, khí hậu cũng như những công tác nghiên cứu. Vì vậy, công tác quan trắc khí tượng hết sức quan trọng, chúng đòi hỏi có tính chính xác, đồng nhất và đặc trưng rất lớn. Để đảm bảo được các yêu cầu đó, quan trắc khí tượng bề mặt phải tuân thủ những qui định của ngành một cách chặt chẽ. Cuốn giáo trình này nêu nên những qui định trong công tác quan trắc khí tượng bề mặt, giới thiệu công tác xây dựng một vườn quan trắc khí tượng và các khái niệm, các nguyên nhân hình thành, cấu tạo vật lý của mây, của các hiện tượng khí tượng, các yếu tố khí tượng. Đồng thời cũng nêu nên cách cách quan trắc và cách chọn các mã số báo về các mây, các hiện tượng khí tượng, các yếu tố khí tượng nhằm giúp cho sinh viên những kiến thức cần thiết để trở thành một quan trắc viên. Tác giả cũng hy vọng rằng đây sẽ là một tài liệu góp phần vào công tác tra cứu có liên quan. Tác giả cũng xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Khoa Khí tượng Thuỷ văn và Tài nguyên nước, Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc Gia và các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ để tác giả có thể hoàn thành cuốn giáo trình này. Tác giả cũng rất mong sự góp ý của các bạn đồng nghiệp, anh chi em sinh viên, để cuốn giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Các tác giả 4 MỤC LỤC MỤC LỤC...................................................................................................................5 CHƯƠNG 1: TỔ CHỨC QUAN TRẮC KHÍ TƯỢNG..........................................7 1.1 Mạng lưới và nhiệm vụ của trạm khí tượng......................................................7 1.2 Vườn khí tượng..................................................................................................8 1.3 Qui định chung về quan trắc............................................................................11 CHƯƠNG 2: MÂY VÀ QUAN TRẮC MÂY........................................................17 2.1 Khái niệm về mây và sự hình thành mây.........................................................17 2.2 Phân tầng mây theo chiều thẳng đứng.............................................................22 2.3 Định nghĩa loại, dạng và tính của mây............................................................22 2.4 Mô tả mây.........................................................................................................72 CHƯƠNG 3: CÁCH QUAN TRẮC VÀ MÃ HÓA MÂY.................................143 3.1 Quan trắc mây................................................................................................143 3.2 Xác định lượng mây.......................................................................................143 3.3 Mã hóa lượng mây..........................................................................................145 3.4 Phân định mây (loại, dạng, tính, dạng phụ, mây phụ và mây nguồn gốc) và mã hoá mây...........................................................................................................146 3.5 Xác định độ cao chân mây.............................................................................161 3.6 Cách ghi kết quả quan trắc mây.....................................................................165 CHƯƠNG 4: QUAN TRẮC HIỆN TƯỢNG KHÍ TƯỢNG.............................166 4.1. Định nghĩa loại hiện tượng:..........................................................................166 4.2. Ký hiệu và mô tả hiện tượng khí tượng........................................................167 4.3. Nội dung và cách quan trắc hiện tượng khí tượng.......................................172 4.4 Cách phát báo hiện tượng khí tượng..............................................................176 4.5 Cách ghi kết quả quan trắc hiện tượng khí tượng..........................................191 CHƯƠNG 5: QUAN TRẮC THỜI GIAN NẮNG...............................................192 5.1 Quan trắc nắng bằng nhật quang ký Campbell Stokes..................................192 5.2 Quan trắc nắng bằng nhật quang ký Universal..............................................195 CHƯƠNG 6: QUAN TRẮC GIÓ..........................................................................196 6.1 Nội dung quan trắc gió:...................................Error! Bookmark not defined. 6.2. Quan trắc bằng máy gió Vild:.........................Error! Bookmark not defined. 6.3 Quan trắc gió bằng máy gió Young.................Error! Bookmark not defined. 6.4 Quan trắc gió bằng phương pháp ước lượng theo bảng cấp gió cấp Bô-pho (Beaufort)...............................................................Error! Bookmark not defined. 6.5. Quan trắc gió bằng máy gió EL......................Error! Bookmark not defined. 6.6 Quan trắc gió bằng máy gió Tavid..................Error! Bookmark not defined. 6.7 Quan trắc gió bằng máy gió WRS-91..............Error! Bookmark not defined. 6.8 Quan trắc gió bằng máy gió Munro.................Error! Bookmark not defined. 6.9 Quan trắc gió bằng máy gió cầm tay...............Error! Bookmark not defined. 6.10 Cách phát báo về gió......................................Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 7: QUAN TRẮC NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ.........Error! Bookmark not defined. 7.1. Nội dung quan trắc..........................................Error! Bookmark not defined. 7.2. Phương pháp quan trắc nhiệt độ, độ ẩm không khí bằng nhiệt kế:........Error! Bookmark not defined. 5 7.3 Phương pháp quan trắc nhiệt độ, ẩm độ không khí bằng máy tự ghi (nhiệt ký, ẩm ký):....................................................................Error! Bookmark not defined. 7.4 Quan trắc độ ẩm không khí bằng ẩm kế thông gió Assman Error! Bookmark not defined. 7.5 Phát báo nhiệt độ và độ ẩm không khí............Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 8: QUAN TRẮC GIÁNG THUỶ.........Error! Bookmark not defined. 8.1. Nội dung quan trắc giáng thuỷ.......................Error! Bookmark not defined. 8.2. Quan trắc giáng thuỷ bằng vũ kế....................Error! Bookmark not defined. 8.3. Quan trắc giáng thuỷ bằng vũ lượng ký.........Error! Bookmark not defined. 8.4 Phát báo lượng giáng thủy...............................Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 9: QUAN TRẮC ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN........Error! Bookmark not defined. 9.1 Nội dung quan trắc khí áp................................Error! Bookmark not defined. 9.2. Quan trắc khí áp bằng khí áp kế thủy ngân....Error! Bookmark not defined. 9.4 Quan trắc áp suất khí quyển bằng khí áp kế hiện số (Digital) PA-11.....Error! Bookmark not defined. 9.5 Quan trắc áp suất khí quyển bằng khí áp kế hộp..........Error! Bookmark not defined. 9.6 Phát báo khí áp trong bản tin synop................Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 10: QUAN TRẮC TẦM NHÌN NGANG...........Error! Bookmark not defined. 10.1 Định nghĩa......................................................Error! Bookmark not defined. 10.2 Thiết lập tầm nhìn ngang ở trạm khí tượng...Error! Bookmark not defined. 10.3. Quan trắc tầm nhìn ngang.............................Error! Bookmark not defined. 10.3. Cách ghi kết quả quan trắc và phát báo tầm nhìn ngang:.Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 11: QUAN TRẮC LƯỢNG BỐC HƠI Error! Bookmark not defined. 11.1 Quan trắc bốc hơi bằng ống Piche.................Error! Bookmark not defined. 11.2 Quan trắc bốc hơi bằng chậu bốc hơi CLASS-A........Error! Bookmark not defined. 11.3 Quan trắc bốc hơi bằng thùng bốc hơi GGI-3000.......Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 12: QUAN TRẮC NHIỆT ĐỘ ĐẤT VÀ TRẠNG THÁI MẶT ĐẤT ....................................................................................Error! Bookmark not defined. 12.1. Nội dung quan trắc nhiệt độ đất....................Error! Bookmark not defined. 12.2. Phương pháp quan trắc nhiệt độ đất.............Error! Bookmark not defined. 12.3 Phương pháp quan trắc nhiệt độ các lớp đất dưới sâu Error! Bookmark not defined. 12.4. Quan trắc trạng thái mặt đất.........................Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 13: MÃ LUẬT KHÍ TƯỢNG BỀ MẶT...........Error! Bookmark not defined. 13.1 Dạng mã và quy tắc sử dụng bản tin synop, ship, synop mobil............Error! Bookmark not defined. 13.2 Dạng mã và quy tắc sử dụng bản tin TYPH..Error! Bookmark not defined. 13.3. Dạng mã và quy tắc sử dụng bản tin METAR, SPECI.....Error! Bookmark not defined. 6 7 CHƯƠNG 1: TỔ CHỨC QUAN TRẮC KHÍ TƯỢNG 1.1 Mạng lưới và nhiệm vụ của trạm khí tượng 1.1.1 Mạng lưới trạm khí tượng ở Việt Nam Để đảm bảo nhiệm vụ phục vụ cho công tác dự báo thời tiết cũng như nghiên cứu khí tượng, khí hậu góp phần củng cố, phát triển nền kinh tế quốc dân. Hiện nay, chúng ta có một mạng lưới trạm quan trắc khí tượng bề mặt với khoảng 178 trạm. Trong đó, có các loại: - Trạm quan trắc khí tượng phát báo quốc tế, - Trạm quan trắc khí tượng phát báo Quốc gia, - Trạm quan trắc khí tượng được giao thêm nhiệm vụ khác, - Trạm tổng hợp nghiên cứu có quan trắc khí tượng bề mặt, Trạm quan trắc khí tượng nông nghiệp, khí tượng cao không, khí tượng hải văn, môi trường có quan trắc khí tượng bề mặt. Hiện nay nước ta có 25 trạm quan trắc khí tượng phát báo quốc tế và khu vực, cung cấp số liệu khí tượng cho khu vực và thế giới. Các trạm khí tượng của nước ta đã quan trắc được những chuỗi số liệu khá dài, một số trạm có độ dài trên 100 năm như Phủ Liễn, SaPa… Cũng có những trạm mới được đưa vào sử dụng như trạm Trường Sa, trạm Hoàng Liên Sơn…. Các trạm được phân bố đều khắp trên cả nước, từ các vùng núi cao (như trạm quan trắc khí tượng Sapa, Mù Cang Chải) trung du đến đồng bằng, một số trạm được đặt trên các hải đảo như trạm khí tượng Trường Sa, Song Tử Tây, Bạch Long Vĩ... 1.1.2 Nhiệm vụ của trạm khí tượng 1.1.2.1 Quan trắc khí tượng Trạm khí tượng trong mạng lưới khí tượng đều có nhiệm vụ làm quan trắc để thu thập số liệu khí tượng. Những yêu cầu cơ bản là các quan trắc phải đảm bảo tính tiêu biểu, tính liên tục, tính chính xác, tính đồng nhất và so sánh được với nhau. Quan trắc khí tượng được gọi là tiêu biểu khi được tiến hành trong điều kiện vật lí điển hình của khu vực đó. Quan trắc khí tượng được gọi là liên tục khi ta không bỏ qua dù chỉ là một lần quan trắc, đồng thời luôn luôn chú ý đến trạng thái khí quyển, kịp thời nhận ra sự xuất hiện và kết thúc của các hiện tượng khí tượng. Quan trắc được gọi là chính xác khi các dụng cụ, máy móc hoạt động tốt, - 8 quan trắc đúng theo qui trình, qui phạm, xác định, đọc đúng các trị số và chỉ ghi những gì mắt thấy tai nghe. Quan trắc được gọi là đồng nhất khi những điều kiện quan trắc ở nơi đặt trạm không thay đổi. Số liệu quan trắc so sánh được với nhau nếu tất cả yêu cầu quan trắc trên được tiến hành đầy đủ. Số kỳ quan trắc nhiều hay ít do Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia qui định. Hàng ngày, khi quan trắc, tính toán các yếu tố khí tượng xong, nếu là trạm phát báo thì phải thảo mã điện theo đúng mã luật và thời gian về Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia theo đúng qui phạm. Hàng tháng phải lập bảng số liệu khí tượng (báo cáo tháng) gửi về bộ phận quản lí và kiểm soát đúng thời gian quy định. Tất cả những công việc trên gọi là công tác điều tra cơ bản khí tượng. 1.1.2.2 Công tác phục vụ Công tác phục vụ bao gồm: - Phục vụ số liệu: Cung cấp số liệu khí tượng cho các ngành, các cấp lãnh đạo địa phương và trung ương khi có yêu cầu và đúng theo nguyên tắc bảo mật.. - Phục vụ việc tuyên truyền và phổ biến kiến thức khoa học khí tượng. - Phục vụ tuyên truyền thời tiết nguy hiểm. - Phục vụ theo hợp đồng dịch vụ. 1.2 Vườn khí tượng Công việc quan trắc khí tượng phần lớn được tiến hành tại vườn khí tượng. Số liệu quan trắc phản ánh đặc điểm thời tiết, khí hậu tại vườn khí tượng. Trong một thời gian nhất định, nếu quan trắc không theo đúng qui phạm, dùng máy không đủ tiêu chuẩn, vườn khí tượng đặt không đặc trưng cho một vùng thì số liệu quan trắc không có giá trị. Do đó điều kiện làm vườn khí tượng phải đạt được những yêu cầu sau: 1.2.1 Địa điểm xây dựng vườn khí tượng - Muốn vườn khí tượng đặc trưng cho một vùng để đảm bảo phục vụ và nghiên cứu tốt, nơi đặt vườn khí tượng phải quang đãng, không có những chướng ngại vật ảnh hưởng đến số liệu quan trắc. - Muốn vậy, cây cối nhà cửa phải xa vườn khí tượng ít nhất là 10 lần so với chiều cao của chúng. Phố xá, rừng cây, công trình lớn phải cách xa ít nhất là 20 lần chiều cao của chúng. Khoảng cách từ sông hồ tới vườn khí tượng ít nhất là 100m. 9 - Nơi đặt vườn khí tượng không đặt cạnh nhà máy lớn, lò ghạch, lò vôi, đường xe qua lại hay gần bến ô tô. Nơi đặt vườn khí tượng được bố trí gần cấp lãnh đạo của địa phương để thực hiện sự chỉ đạo và làm tốt công tác phục vụ. Nơi đặt vườn khí tượng phải phù hợp qui hoạch xây dựng lâu dài của địa phương. Nơi đặt vườn khí tượng phải thuận tiện liên lạc và sinh hoạt cho cán bộ Tuy nhiên tuỳ theo yêu cầu phục vụ của từng trạm mà tiêu chuẩn chọn địa điểm vườn khí tượng có thể thay đổi. 1.2.2 Xác định vị trí của vườn khí tượng Việc xác định vị trí đặt vườn khí tượng là xác định vị trí hướng Bắc (N), vị trí địa lí (kinh, vĩ độ) và độ cao nơi đặt trạm để làm cơ sở xây dựng trạm đảm bảo cho công việc quan trắc sau này. 1.2.2.1 Các phương pháp xác định hướng bắc của vườn khí tượng  Phương pháp dùng la bàn (là phương pháp chính được sử dụng hiện nay): Hướng của kim chỉ trong la bàn là hướng bắc nam. Do đó muốn tìm hướng bắc ta đặt la bàn lên trên một tấm gỗ bằng phẳng ở giữa vườn khí tượng quay la bàn sao cho kim chỉ đúng vị trí chỉ hướng bắc trên la bàn. Khi đặt la bàn chú ý cách xa những vật bằng kim loại sắt.  Phương pháp xác định bằng sao bắc đẩu: Hướng của sao Bắc Đẩu về mặt định hình trùng với hướng Bắc địa lí. Những đêm ít hoặc quang mây ta nhìn lên bầu trời thấy hai chòm sao “Đại Hùng Tinh” và “Tiểu Hùng Tinh”. Chiếu thẳng gáo Đại Hùng Tinh sang đuôi Tiểu Hùng Tinh. Ta thấy một ngôi sao sáng nhất đó là sao Bắc Đẩu. Vào đêm tối trời, ít hoặc quang mây ta dùng dây rọi. Thả dây rọi vào thùng nước để làm giảm dao động. Lấy một cái bàn hoặc tấm ván và đặt sao cho mặt của chúng ở vị trí nằm ngang. Dùng một cái đinh hoặc một cái kim to cắm thẳng góc với mặt bàn sao cho sao Bắc Đẩu, dây rọi và kim cùng nằm trên một mặt phẳng giao tuyến của mặt phẳng đó và mặt bàn, đó chính là đường bắc nam. Ta làm một cột mốc bắc nam trong vườn khí tượng để sử dụng. 1.2.2.2 Cách xác định kinh vĩ độ nơi đặt trạm Dùng bản đồ có tỉ lệ xích tương đối lớn, có thể bản đồ của huyện hoặc của tỉnh. Muốn biết vĩ độ (kinh độ) địa phương ta chỉ việc đem chia trung bình hai phương vĩ độ (kinh độ). Sau đó đối chiếu với nơi cần đặt trạm, ta sẽ biết vĩ độ (kinh độ) địa phương là bao nhiêu. Phương pháp này được sử dụng nhiều và 10 yêu cầu chính xác tới từng phút. 1.2.2.3 Xác định độ cao khi đặt trạm Bằng phương pháp mốc chuẩn. Cách sử dụng đơn giản và thuận tiện nhất hiện nay là sử dụng mốc độ cao chuẩn Quốc gia. 1.2.3 Sơ đồ bố trí thiết bị đo các yếu tố khí tượng 2 1 6 6 6 4 6 5 6 6 8 7 10 11 9 12 14 13 15 17 16 16 Hình 1-1 Vườn khí tượng có kích thước 36m x36m 1- Hàng rào 2-Cửa ra vào 3-Đường đi 4-Máy gió Vild bảng nặng 5-Máy gió EL 6-Mố cáp - Kích thước của vườn 7-Lều máy tự ghi 13-Nhiệt kế đất (tầng mặt) 8-Lều nhiệt ẩm kế 14-Nhiệt kế đất (tầng sâu) 9-Vũ lượng ký 15-GGI-3000 (Class – A) 10-Vũ lượng kế 16-Mốc bắc nam 11-Mốc độ cao 17-Bức xạ 12-Nhật quang ký khí tượng tuỳ theo yêu cầu nghiên cứu và sử dụng số liệu. Thông thường vườn khí tượng có kích thước như sau: 36 x 36m; 11 - - - 26 x 26m; 16m x 20 m; 16 x 16m. Các máy, các thiết bị đo đạc các yếu tố khí tượng được đặt trong vườn sao cho thuận tiện lúc quan trắc, đồng thời không che chắn lẫn nhau. Thông thường máy này cách máy kia 4 - 6m. Độ cao của máy trong vườn thường ở độ cao 1,5m trở lên so với mặt đất, riêng máy gió cao từ 11 đến 12m (hình 1.1). Máy gió đặt ở phía bắc của vườn, sau đó đến lều khí tượng, dụng cụ đo giáng thuỷ, nhật quang ký. Ở phía nam của vườn là vườn nhiệt kế đo nhiệt độ đất, thùng đo bốc hơi, máy đo bức xạ…. Cửa lều phải quay về hướng bắc, cửa vườn thường quay về hướng bắc, tuy nhiên, tùy từng vị trí đặt trạm mà cửa vườn có thể mở ở vị trí hướng tây. Sơ đồ bố trí dụng cụ quan trắc tại một trạm khí tượng phải được cơ quan quản lí mạng lưới của ngành xét duyệt, không được thay đổi nếu không hoặc chưa được phép. 1.3 Qui định chung về quan trắc Khi xác định vị trí đặt trạm và các dụng cụ, máy móc cùng các phương tiện quan trắc xong, phải tiến hành các công việc sau: Viết hồ sơ kỹ thuật, - - Làm quan trắc và phát báo theo qui định của Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia, Lập bảng số liệu khí tượng hàng tháng (báo cáo tháng) và dự định kế hoạch phục vụ địa phương. 1.3.1 Lập hồ sơ kỹ thuật Hồ sơ kỹ thuật là một mẫu biểu do Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Quốc gia qui định để ghi lại những trang thiết bị máy móc đã đưa vào sử dụng và người làm quan trắc tại một trạm khí tượng, toàn bộ sơ đồ trạm, ngày tháng xây dựng trạm, các chỉ số đặc trưng. - - Mỗi lần có sự thay đổi dụng cụ, máy móc do hư hỏng hoặc không phù hợp, thay đổi người làm quan trắc hoặc có biến động xung quanh trạm đều phải ghi bổ sung về sự thay đổi đó. 1.3.2 Kì quan trắc và nội dung quan trắc Số liệu quan trắc khí tượng phải phản ánh được những đặc trưng của thời tiết khí hậu ở một vùng, trong một thời gian nhất định. Nếu quan trắc không đúng qui trình, qui phạm và dùng những máy móc không đúng tiêu chuẩn kỹ thuật thì số liệu quan trắc sẽ không 12 có giá trị. - Các trạm khí tượng phải thực hiện 4 kỳ quan trắc cơ bản vào các giờ: 0, 6, 12, 18 giờ GMT (tức 7, 13, 19 và 1 giờ Hà Nội). Một số trạm được chỉ định thực hiện thêm 4 kỳ quan trắc phụ vào các giờ: 3, 9, 15, 21 giờ GMT (tức 10, 16, 22 và 4 giờ Hà Nội). Ngoài ra, một số trạm được chỉ định thực hiện quan trắc 1 giờ hoặc 1/2 giờ phục vụ bão (TYPH), hàng không (BATHK) hay các mục đích khác. 1.3.2.1 Kỳ quan trắc cơ bản Tại các kỳ quan trắc khí tượng cơ bản, phải quan trắc đầy đủ và lần lượt các yếu tố sau: - Quan trắc thời tiết hiện tại, thời tiết đã qua; - Quan trắc gió gồm có: quan trắc hướng gió, tốc độ gió, đặc điểm của gió, gió mạnh nhất; Quan trắc mây gồm có: Quan trắc lượng mây, loại mây, dạng mây, tính - mây, mây phụ, mây nguồn gốc, độ cao chân mây; Quan trắc tầm nhìn ngang; - - Quan trắc nhiệt độ không khí gồm có: Quan trắc nhiệt độ lúc quan trắc, quan trắc các cực trị của nhiệt độ; Quan trắc độ ẩm không khí; - Quan trắc áp suất khí quyển gồm có: Quan trắc khí áp hiện tại, đặc điểm - - biến thiên khí áp, biến thiên khí áp 3 giờ và 24 giờ qua; Quan trắc giáng thuỷ gồm có: Quan trắc lượng giáng thuỷ, tính chất và cường độ giáng thuỷ; Quan trắc trạng thái mặt đất, nhiệt độ mặt đất và nhiệt độ các lớp đất - dưới sâu; Quan trắc lượng bốc hơi. - Các yếu tố sau khi quan trắc được ghi ngay vào sổ SKT-1 và SKT-3. 1.3.2.2 Kỳ quan trắc phụ Tại các kỳ quan trắc này, phải quan trắc đầy đủ các yếu tố sau: - Quan trắc thời tiết hiện tại, thời tiết đã qua; - Quan trắc gió gồm có: Hướng gió, tốc độ gió, đặc điểm của gió, gió mạnh nhất, gió giật; Quan trắc mây gồm có: Lượng mây, loại mây, dạng mây, tính mây, mây - phụ, mây nguồn gốc và độ cao chân mây; Quan trắc tầm nhìn ngang; - 13 - Quan trắc nhiệt độ không khí: Nhiệt độ lúc quan trắc; - Quan trắc độ ẩm không khí; - Quan trắc áp suất khí quyển gồm có: Khí áp hiện tại, đặc điểm biến thiên khí áp, biến thiên khí áp 3 giờ và 24 giờ qua; Quan trắc giáng thuỷ. - Các yếu tố sau khi quan trắc được ghi ngay vào sổ SKT-2. 1.3.2.3 Quan trắc từng giờ hoặc nửa giờ: Tại các kỳ quan trắc này, phải quan trắc các yếu tố sau: - Quan trắc thời tiết hiện tại; - Quan trắc gió gồm có: Hướng gió, tốc độ gió, đặc điểm của gió, gió - mạnh nhất, gió giật; Quan trắc mây gồm có: Lượng mây, loại mây, dạng mây, tính mây, mây phụ, mây nguồn gốc và độ cao chân mây; Quan trắc tầm nhìn ngang; - Quan trắc nhiệt độ không khí: Nhiệt độ lúc quan trắc; - Quan trắc độ ẩm không khí; - Quan trắc áp suất khí quyển: Khí áp hiện tại, biến thiên khí áp 24 giờ; - Ngoài ra còn xác định khí áp thấp nhất, gió mạnh nhất do bão gây ra tại - trạm nếu là quan trắc phục vụ bão (TYPH). Các yếu tố sau khi quan trắc được ghi ngay vào sổ SKT-2. 1.3.3 Trình tự quan trắc 1.3.3.1 Kỳ quan trắc cơ bản  Trước giờ tròn 30 phút: - Kiểm tra máy móc thiết bị, chuẩn bị sổ sách, bút, mực, giản đồ, dụng cụ chiếu sáng, thông tin liên lạc. Dự kiến về một số hạng mục như: Trạng thái mặt đất, tầm nhìn ngang, mây, hiện tượng thời tiết ....  Trước giờ tròn 15 phút đến 11 phút: - Quan trắc tuyết (nếu có); Quan trắc gió: Quan trắc hướng gió, tốc độ gió, đặc điểm gió bằng máy gió EL, máy gió Tavid, WRS-91 và Young. + Trường hợp Trạm có máy gió Munro, thì quan trắc gió vào thời điểm trước khi đọc khí áp kế. - 14 + Trường hợp các máy gió EL hoặc Tavid hoặc WRS-91 hoặc Munro hoặc Young hỏng phải quan trắc gió bằng máy gió Vild, thì quan trắc gió sau quan trắc mây.  Trước giờ tròn 10 phút đến trước giờ tròn 1 phút: - Quan trắc trạng thái mặt đất; - Quan trắc nhiệt độ mặt đất và các lớp đất sâu. Trường hợp đo nhiệt độ đất dưới sâu bằng nhiệt kế hiện số, đọc số liệu trong nhà trước khi quan trắc gió; Quan trắc mây: Lượng mây tổng quan, lượng mây dưới, lượng của từng - - loại mây, loại mây, dạng mây, tính mây, dạng phụ và mây phụ, mây nguồn gốc, độ cao chân mây; Quan trắc nhiệt độ, độ ẩm không khí, đọc ống bốc hơi Piche, đánh mốc nhiệt ký, ẩm ký; Đổi thùng đo mưa, đánh mốc vũ lượng ký; - Xác định tầm nhìn ngang, hiện tượng thời tiết hiện tại và đã qua; -  Đúng giờ tròn: - Quan trắc khí áp kế, đánh mốc khí áp ký, xác định đặc điểm biến thiên - khí áp; Đo lượng giáng thuỷ (nếu có), tính toán số liệu, thảo mã điện và chuyển điện vào 4 đến 5 phút sau giờ tròn.  Thay giản đồ các máy tự ghi sau quan trắc 7 giờ, nhưng không chậm quá 7 giờ 20 phút. Chú ý: Các hạng mục: tuyết (nếu có), trạng thái mặt đất, lượng bốc hơi, chỉ quan trắc lúc 7 và 19 giờ (giờ Hà Nội). Lượng mưa: Đối với kỳ quan trắc 1 giờ, ghi lượng mưa từ 19 giờ đến 1 giờ, kỳ quan trắc 7 giờ ghi tổng lượng mưa từ 19 giờ đến 7 giờ, kỳ quan trắc 13 giờ ghi tổng lượng mưa từ 19 giờ đến 13 giờ và kỳ quan trắc 19 giờ ghi tổng lượng mưa từ 19 giờ hôm trước đến 19 giờ hôm sau. 1.3.3.2 Kỳ quan trắc phụ - Tuân theo trình tự quan trắc như ở kỳ quan trắc chính, không đảo lộn thứ tự, các hạng mục không quan trắc trong kỳ quan trắc phụ thì bỏ qua; Thời gian không kéo dài hay rút ngắn lại, khí áp vẫn đọc đúng giờ tròn. - 1.3.3.3 Kỳ quan trắc từng giờ  Trước giờ tròn 20 phút: chuẩn bị sổ sách, bút, dụng cụ chiếu sáng, 15 thông tin liên lạc,  Trước giờ tròn 10 phút đến giờ tròn: - Lần lượt tiến hành quan trắc gió, mây, nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, tầm nhìn ngang, hiện tượng khí tượng, khí áp. Nếu quan trắc phục vụ bão, không quan trắc độ ẩm không khí.  Tính toán số liệu, thảo mã điện, chuyển điện từ 4 phút đến 5 phút - sau giờ tròn. 1.3.4 Xác định thời gian ở trạm Mỗi trạm phải có ít nhất hai đồng hồ tốt, chính xác tới từng phút. Hàng - ngày phải hiệu chính giờ theo giờ chính thức của Việt Nam (Hà Nội). Khi đồng hồ nhanh hoặc chậm quá 5 phút trong ngày phải hiệu chỉnh lại. Nếu đồng hồ nhanh chậm thất thường phải thay thế. - Giờ địa phương: Muốn tính giờ địa phương phải biết kinh độ nơi cần tính. + Những nơi có kinh độ < 105 0E, cứ mỗi độ lấy giờ Hà Nội trừ đi 4 phút, mỗi phút trừ đi 4 giây. + Những nơi có kinh độ > 105 0E, cứ mỗi độ cộng thêm 4 phút, mỗi phút cộng thêm 4 giây. Ví dụ: Trạm Khí tượng Móng Cái ở kinh độ 107058’E, lúc ở Hà Nội là 13 giờ thì ở Móng Cái là 13h 11 ’52’’. - Giờ Quốc tế (GMT): lấy giờ Hà Nội trừ đi 7. 1.3.5 Qui định quan trắc  Mọi quan trắc viên phải tuân theo trình tự quan trắc đã qui định, - Trước khi quan trắc phải kiểm tra tình trạng các thiết bị máy móc, nếu có sai lệch phải chấn chỉnh kịp thời và phải ghi vào sổ quan trắc. Dụng cụ hỏng phải thay thế, không có dự trữ phải báo cáo xin thay thế. Chỉ được ghi những điều quan trắc được, cấm bịa số liệu. Triệt để tuân thủ, thực hiện giờ nào việc đấy, không làm sớm, chậm, bỏ sót hoặc làm sai.  Ghi kết quả quan trắc: kết quả quan trắc được phải ghi vào sổ và bảng số - liệu theo mẫu của ngành. Các sổ quan trắc phải ghi các hạng mục ở đầu trang như tên trạm, ngày tháng năm, các chỉ dẫn về dụng cụ quan trắc… Số liệu ghi ngay vào sổ quan trắc bằng bút chì đen, đúng chỗ qui định, chữ viết rõ ràng. Trường hợp cần sửa chữa không được tẩy xoá, chỉ được 16 gạch số cũ đi bằng một gạch thanh sao cho sau khi gạch vẫn còn đọc được số liệu và ghi số chữa ở góc trên bên phải của số gạch.  Tính toán kết quả quan trắc và lập bảng số liệu - - - Các số liệu cần được tính toán ngay sau khi quan trắc. Các giản đồ phải được qui toán ngay sau khi thay. Các bảng số liệu phải được ghi cập nhật, đủ số lượng với chất lượng cao đáng tin cậy. Trước khi gửi về Đài, Trung tâm phải kiểm tra kỹ và có ý kiến của trưởng Trạm. Bản số liệu sao thành 2, 3 bản (tuỳ theo yêu cầu) gửi về Đài vào ngày 5 hàng tháng kèm theo sổ quan trắc và giản đồ. Hàng tháng Trạm phải gửi BCT2, riêng tháng 1 và tháng 7 gửi thêm BCT3 về Đài Khí tượng Thuỷ văn khu vực và Trung tâm Mạng lưới Khí tượng Thuỷ văn và Môi trường. Khi có hiện tượng thời tiết đặc biệt, dụng cụ quan trắc hư hỏng hay - những lý do đột xuất khác có liên quan đến hoạt động của trạm, phải báo cáo riêng và gửi về các địa chỉ như trên. 1.3.6 Kỷ luật quan trắc Trong ca trực, quan trắc viên phải kiểm tra công việc của ca trực trước, qui toán số liệu, ghi sổ, thảo mã điện, bảo quản dụng cụ thiết bị…. Những nhận xét được ghi vào sổ giao ca. - Trưởng Trạm có trách nhiệm phân công, chỉ đạo, kiểm tra đôn đốc mọi - - hoạt động của Trạm. Mỗi lần thay ca, người giao ca và người nhận ca cùng phải kiểm soát lại các hạng mục liên quan. Đặc biệt chú ý các thiết bị dụng cụ quan trắc và những diễn biến của quan trắc. Nhận xét kết quả kiểm tra và ghi vào sổ giao ca, có ký nhận của hai bên. Khi chưa có người thay thế, dù đã hết phiên trực, người trực ca vẫn phải - tiếp tục công tác. Ngoài sổ SKT, BKT và các tài liệu chuyên môn khác trạm còn phải có: - + Hồ sơ kỹ thuật, + Sổ lưu bản chính các chứng từ máy và chứng từ kiểm định, + Sổ giao ca, sổ nhận công văn và các tập lưu công văn đi và đến, + Sổ biên bản họp trạm. Chú ý: + Những số liệu quan trắc trong sổ SKT, BKT, giản đồ là tài sản của nhà nước, trạm phải bảo quản cẩn mật, không được để hỏng, mất tài liệu. + Cấm cho người không có phận sự nghiên cứu hoặc sao chép. 17 CHƯƠNG 2: LOẠI, DẠNG VÀ TÍNH MÂY 2.1 Khái niệm về mây và sự hình thành mây 2.1.1 Khái niệm về mây Mây là tập hợp những giọt nước nhỏ hoặc những tinh thể băng nhỏ hoặc vừa hạt nước vừa hạt băng tập hợp lại, do kết quả của sự ngưng kết hơi nước trong khí quyển tạo thành ở cách mặt đất một độ cao nào đó. 2.1.2 Sự hình thành mây Ở nhiệt độ cao hơn 0 0C mây có cấu tạo gồm những giọt nước. Khi nhiệt độ xuống dưới 0 0C, mây gồm những giọt nước quá lạnh và các tinh thể băng. Trường hợp nhiệt độ xuống tới -39 0C đến -410C hoặc thấp hơn nữa thì mây có cấu tạo hoàn toàn là các tinh thể băng. Như vậy, về cấu trúc vật lý của mây tồn tại một trong ba dạng sau: - Mây nước: Mây có cấu tạo bởi các giọt nước, - Mây băng: Mây có cấu tạo bởi các tinh thể băng, - Mây hỗn hợp: Mây có cấu tạo bởi hỗn hợp các giọt nước quá lạnh và các tinh thể băng. Tuy nhiên, theo kết quả quan trắc, mây nước có thể tồn tại ngay cả khi nhiệt độ giảm xuống rất thấp đến -20 0C  -250C. Khi nhiệt độ hạ xuống thấp hơn -200C bắt đầu xuất hiện các đám mây hỗn hợp, nhưng thường không bền vững vì khi xuất hiện một ít tinh thể băng thì quá trình tinh thể hoá toàn bộ đám mây diễn ra rất nhanh. Khi nhiệt độ giảm xuống đến -41 0C các đám mây chủ yếu là mây băng. Mây băng là các mây tầng cao như mây Ci, Cc, Cs. Các loại mây nước vào mùa nóng trong năm là mây St, Sc và phần dưới của mây Cu, Cb. Loại mây hỗn hợp vào mùa lạnh thường là mây Ns, Ac, As, Cb. Hơi nước luôn luôn tồn tại trong khí quyển, gặp điều kiện thuận lợi sẽ ngưng kết tạo thành mây. Hơi nước trong khí quyển ngưng kết khi có đủ hai điều kiện sau: - Nhiệt độ đạt tới nhiệt độ điểm sương, - Có những hạt nhân ngưng kết.  Nhiệt độ điểm sương: Nhiệt độ của khối không khí mà tại đó sự ngưng kết bắt đầu xuất hiện, được gọi là nhiệt độ điểm sương. Nhiệt độ của khối không khí khi chưa đạt đến nhiệt độ điểm sương thì sự ngưng kết chưa xảy ra. Lên cao nhiệt độ giảm dần, khi nhiệt độ đạt tới nhiệt độ 18 điểm sương, hơi nước đạt trạng thái bão hoà (độ ẩm độ không khí tương đối đạt 100%) và bắt đầu ngưng kết, xuất hiện những hạt nước rất nhỏ và mây hình thành.  Hạt nhân ngưng kết: Hạt nhân ngưng kết đóng vai trò quan trọng trong quá trình ngưng kết hơi nước trong khí quyển. Thí nghiệm cho thấy khi không khí hoàn toàn trong sạch, hiện tượng ngưng kết trong khí quyển không xảy ra ngay cả khi nó đã quá bão hoà hơi nước (400 - 500%). Khi đó chỉ cần trong không khí có một số hạt bụi hoặc khói là sự ngưng kết bắt đầu xuất hiện. Ngưng kết chỉ xảy ra khi lượng hơi nước trong khí quyển đạt tới trạng thái bão hoà (nhiệt độ đạt tới nhiệt độ điểm sương) và có hạt nhân ngưng kết. Cũng có trường hợp hơi nước không ngưng kết qua thể lỏng mà chuyển thẳng sang thể rắn gọi là ngưng hoa. Sự ngưng tụ hơi nước trong khí quyển được gọi là sự ngưng kết. Nguyên nhân của sự hình thành mây là do sự ngưng kết hơi nước trong khí quyển, khi có đủ các điều kiện về nhiệt độ, độ ẩm và hạt nhân ngưng kết. Sự hình thành mây trong khí quyển có liên quan đến sự lạnh đi vì đoạn nhiệt hoặc vì bức xạ. Trong trường hợp này, sự lạnh đi vì đoạn nhiệt có ý nghĩa lớn nhất đối với sự hình thành mây. Khi không khí chưa bão hoà hơi nước thì nhiệt độ thay đổi 1,0 0C/100m gọi là quá trình đoạn nhiệt khô. Khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ điểm sương, hơi nước trong khí quyển bắt đầu ngưng kết, xuất hiện những hạt nước rất nhỏ, nhiệt độ không khí tiếp tục giảm gọi là quá trình đoạn nhiệt ẩm. Sự hình thành mây, cấu tạo nội bộ của mây có liên quan đến vị trí của một số mực độ cao quan trọng trong khí quyển sau: - Mực ngưng kết là mực độ cao mà ở đó nhiệt độ của khối không khí giảm tới nhiệt độ điểm sương, tại đó sự ngưng kết bắt đầu xuất hiện. Trong thực tế mực ngưng kết khá trùng với độ cao chân mây. - Mực đẳng trị nhiệt độ 0 0C, là mực mà nhiệt độ trên đó có giá trị 0 0C. - Mực hạt nhân băng (mực nhiệt độ -12 0C). - Mực đối lưu (mực giới hạn trên của mây được gọi là mực đối lưu) ảnh hưởng rất lớn đến cấu tạo nội bộ của mây, độ dày của mây, sự phát triển của mây. Mực đối lưu luôn thay đổi theo cả không gian và thời gian. Đối lưu (chuyển động đi lên của khối không khí) là nguyên nhân chính của hình thành mây. Bởi vì quá trình đối lưu đã vận chuyển hơi nước, các hạt nhân ngưng kết vào trong khí quyển và làm giảm nhiệt độ của khối không khí, gây bất ổn định trong khí quyển. Ngoài ra quá trình loạn lưu cũng dẫn đến việc hình thành mây. 19 - Có ba nguyên nhân cơ bản dẫn đến việc hình thành mây: Sự giãn nở đoạn nhiệt của không khí khi có chuyển động thăng. - Quá trình trao đổi rối (loạn lưu). - Quá trình mất nhiệt do bức xạ. Trên thực tế mây được hình thành do một số nguyên nhân như: 2.1.2.1 Mây đối lưu nhiệt Mây đối lưu nhiệt là những khối mây riêng biệt, tách rời nhau có kích thước theo chiều ngang nhỏ hơn so với các loại mây khác, song chúng phát triển theo chiều thẳng đứng rất mạnh. Đối lưu nhiệt phát sinh từ những vùng không khí bị đốt nóng không đồng đều, tầng kết khí quyển không ổn định. Nơi mặt đất hấp thụ nhiều nhiệt nóng lên không khí thăng lên, đến độ cao ngưng kết, hơi nước ngưng kết và sinh ra mây, trường hợp này được gọi là mây nhiệt, đó là các đám mây Cu và Cb. 2.1.2.2 Mây front Khi front đi qua, thời tiết xấu đi rõ rệt, trời đầy mây, có thể có mưa. Mây front thường bao phủ một diện tích rộng lớn và lớp mây khá dầy, tạo thành một hệ thống mây khá đặc trưng. Do có nhiều nét khác nhau về đặc tính và tốc độ di chuyển giữa front nóng và front lạnh, nên hệ thống mây trong front nóng và front lạnh cũng khác nhau, phân chia thành hai loại mây front nóng và mây front lạnh. a. Mây front nóng Do không khí nóng chuyển động nhanh hơn không khí lạnh nên nó trượt lên trên nêm không khí lạnh dọc theo mặt front. Do chuyển động đi lên mà nhiệt độ giảm dần theo quy luật đoạn nhiệt, dẫn đến hình thành một lớp mây dày, kéo dài dọc theo front. Hệ thống mây này có đặc trưng theo tầng, ở dưới là mây Ns, trên là As, cao hơn nữa là Cs và Ci. Như vậy trước khi front đến, ta thấy các loại mây tầng cao trước. Hệ thống mây front nóng không tồn tại lâu, sẽ tan ngay sau khi front đi qua. b. Mây front lạnh Do tốc độ di chuyển của khối không khí lạnh lớn hơn khối không khí nóng, nên không khí nóng bị không khí lạnh đẩy lên cao. Những lớp không khí lạnh ở dưới do ảnh hưởng của ma sát mặt đất, nên chuyển động chậm hơn các lớp không khí bên trên. Vì vậy, ở gần mặt đất mặt front dốc hơn, do đó không khí trước mặt front bốc lên cao hầu như theo chiều thẳng đứng và khá mạnh, dẫn đến trước front lạnh hình thành một bức tường mây Cb. Theo tốc độ di chuyển của front có thể hình thành hai loại hệ thống mây front lạnh như sau:  Hệ thống mây front lạnh loại 1: Do trong front lạnh loại 1, tốc độ di 20 chuyển của không khí đủ chậm, nên ngoài không khí nóng bốc lên cao ngay trước front, còn có không khí nóng trượt trên nêm không khí lạnh. Như vậy, bên cạnh mây Cb còn hình thành các loại mây giống như ở front nóng, đó là mây Ns, As, Cs, nhưng xếp theo thứ tự ngược lại.  Hệ thống mây front lạnh loại 2: Trong front lạnh loại 2, tốc độ di chuyển của không khí lạnh khá mạnh, đã kích không khí nóng ngay trước front chuyển động thẳng đứng lên phía trên. Do vậy, không khí nóng trước front bốc lên khá mạnh, không khí phía sau nó trườn xuống thay thế, nên trong front lạnh loại 2 hình thành chủ yếu là mây Cb ngay trước front. Phía sau nó có thể có các front lạnh phụ nên cũng xuất hiện các dạng mây như Cu, Sc, Cb. 2.1.2.3 Mây nhiễu động Những mây này có dạng lớp kéo dài theo phương nằm ngang như những dải, những luồng, những cuộn mây… Mây hình sóng có mặt cả ở ba tầng: tầng cao là mây Cc, tầng giữa là mây Ac, tầng dưới là mây Sc, mây có bề dày không lớn. Hoàn lưu cơ sở phát triển trong những lớp có gradient nhiệt độ thẳng đứng vượt quá 0.820C/300m, khi xuất hiện hoàn lưu như vậy trong khí quyển, nơi không khí đi lên sẽ xuất hiện mây, nơi không khí đi xuống sẽ không có mây, kết quả tạo thành mây Sc, mây Ac và mây Cc. 2.1.2.4 Mây loạn lưu Các chuyển động loạn lưu nhiều khi cũng là nguyên nhân hình thành mây. Trong các trường hợp đó có thể hình thành các loại mây sau: - Nếu không khí gần bão hoà thì mọi sự chuyển động thẳng đứng của các khối không khí riêng biệt đều kèm theo sự ngưng kết và dẫn đến hình thành các khối mây riêng biệt. Loại mây này không có đường viền rõ rệt như khi có đối lưu nhiệt, đó là các mây mảnh, thường chúng ở dưới mây Ns và Cb. - Nếu loạn lưu xảy ra trong một lớp khí quyển có tầng kết nhiệt ổn định thì sự giảm nhiệt độ có thể dẫn đến hình thành các đám mây xếp thành lớp liên tục kéo dài theo phương ngang. Do mức độ xáo trộn ở các vị trí có khác nhau, nên bề dày của lớp mây cũng khác nhau. Nơi nào xáo trộn mạnh thì mây ở đó dày hơn và ngược lại. Loại mây hình thành dạng này thường là Ac, Sc hoặc St. Bề dày của lớp loạn lưu này thường gắn liền với lớp nghịch nhiệt và nằm dưới chân lớp nghịch nhiệt. 2.1.2.5 Mây địa hình Khi khối không khí chuyển động theo chiều ngang, gặp địa hình đồi núi 21 cao, không khí theo sườn núi chuyển động đi lên và cũng sinh ra mây, được gọi là mây địa hình. 2.1.2.6 Mây bão và áp thấp nhiệt đới Khi trong khí quyển trường khí áp phân bố không đều nhau, có một vùng áp thấp như áp thấp nhiệt đới hay bão, không khí chuyển động từ nơi áp cao đến nơi áp thấp theo chiều xoáy và đi lên tạo ra mây gọi là mây áp thấp nhiệt đới hoặc mây bão. Ngoài ra còn một số nguyên nhân khác cũng tác động đến quá trình hình thành mây, như hoạt động của núi lửa, cháy rừng, khói công nghiệp, khói máy Hình 2-1 Sự phân bố mây theo chiều thẳng đứng 22