giáo trình khí tượng nông nghiệp
Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
Tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp I
------------o0o------------
®oµn v¨n ®iÕm (chñ biªn)
gi¸o tr×nh
khÝ t−îng n«ng nghiÖp
c¸c t¸c gi¶: trÇn ®øc h¹nh
Lª quang vÜnh
NguyÔn thanh b×nh
Hµ Néi - 2008
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
i
GI I THI U GIÁO TRÌNH
1. ð i tư ng s d ng giáo trình:
Giáo trình KHÍ TƯ NG NÔNG NGHI P biên so n nh m ph c v cho các chuyên
ngành ñào t o v Ch n gi ng cây tr ng, Nông h c, B o v th c v t, Công ngh sinh h c, Môi
trư ng nông nghi p, Khoa h c ñ t, Sư ph m k thu t nông nghi p… thu c các trư ng ð i
h c Nông nghi p và Nông - Lâm nghi p. Giáo trình còn là m t tài li u tham kh o c n thi t
ñ i v i các H c viên cao h c, Nghiên c u sinh, Cán b gi ng d y và nghiên c u trong các
lĩnh v c thu c ngành Nông Lâm.
2. M c tiêu cu n giáo trình:
Trang b cho sinh viên ki n th c v th i ti t, khí h u, bi n ñ i khí h u và tác ñ ng c a
chúng ñ i v i cây tr ng và sâu b nh ngoài ñ ng ru ng, k năng kh o sát và ñánh giá các y u
t th i ti t, khí h u, nh hư ng c a chúng ñ i v i sinh v t và s n xu t nông nghi p.
3. Ki n th c tr ng tâm c a giáo trình:
Khái quát v khí tư ng nông nghi p, khí h u nông nghi p, phương pháp quan tr c,
thu th p s li u khí tư ng, phân tích ñ nh tính, ñ nh lư ng các y u t khí tư ng nh hư ng
ñ n tình hình sinh trư ng, phát tri n, năng su t c a cây tr ng, phát sinh c a sâu b nh và s n
xu t nông nghi p.
4. Phân công biên so n:
Ch biên và hi u ñính:
PGS.TS. ðoàn Văn ði m
Trư ng ð i h c nông nghi p I
1. PGS.TS. ðoàn Văn ði m, Trư ng ðHNN I biên so n các chương II, IV, VI,
VIII, IX, ph n m ñ u và th c t p.
2. PGS. TS. Tr n ð c H nh, Trư ng ðHNN I biên so n các chương X và XI.
3. TS. Lê Quang Vĩnh, Trư ng ðHNL Hu biên so n các chương III và VII.
4. ThS. Nguy n Thanh Bình, ðH Tây Nguyên biên so n các chương I và V.
5. Nh ng ñi m m i c a giáo trình:
Căn c vào nhi m v gi ng d y c a kh i ngành Nông - Lâm b c Ð i h c và khung
chương trình ñào t o m i ñư c H i ñ ng tư v n B Giáo d c và Ðào t o thông qua, trên cơ
s cu n Giáo trình Khí tư ng nông nghi p c a trư ng ÐHNNI xu t b n năm 1997 và các tài
li u trong và ngoài nư c cùng nhi u ý ki n ñóng góp c a các chuyên gia, giáo trình Khí
tư ng nông nghi p l n này ñã c p nh t các ki n th c m i, b sung các n i dung phù h p v i
m c tiêu ñào t o c a các ngành h c. Giáo trình ñã b sung thêm các chương v tác ñ ng c a
các y u t khí tư ng t i sinh v t ( chương VI), thiên tai khí tư ng nông nghi p (chương VII),
bi n ñ i khí h u (chương IX) và ph n th c t p khí tư ng nông nghi p (ph n E). Giáo trình
cũng ñã b sung n i dung v m i quan h gi a khí h u và s n xu t nông nghi p (m c I, ph n
A), Th c tr ng và gi i pháp s d ng h p lý tài nguyên khí h u Vi t Nam (m c 1 và 2,
chương X). Ngoài ra giáo trình l n này ñã hi u ñính chu n xác nhi u ki n th c, công th c
ñ nh lư ng và s li u khí tư ng… cung c p cho b n ñ c ngu n tài li u s d ng trong nghiên
c u khoa h c.
6. Hư ng d n s d ng Giáo trình:
Giáo trình vi t cho nhi u chuyên ngành, tùy t ng chuyên ngành khi s d ng có th
ch n l a các chương chuyên sâu phù h p ñ gi ng d y cho sinh viên. N u s d ng cho 3 ñơn
v h c trình (3 ðVHT), nên gi ng lý thuy t 35 ti t (2 ÐVHT) và th c t p 10 ti t (1 ÐVHT).
7. Tài li u tham kh o khi ñ c Giáo trình:
1. Tr n ð c H nh, Văn T t Tuyên, ðoàn Văn ði m, Tr n Quang T , Giáo trình khí tư ng
nông nghi p. NXB Nông nghi p, H. - 1997
2. Tr n ð c H nh, ðoàn văn ði m, Nguy n Văn Vi t, Lý thuy t v khai thác h p lý ngu n tài
nguyên khí h u nông nghi p, Giáo trình Cao h c, NXB Nông nghi p - 1997.
3. Lê Quang Huỳnh và c ng tác viên. Ðánh giá tài nguyên khí h u nông nghi p Vi t Nam,
Báo cáo khoa h c ñ tài c p nhà nư c, Mã s 42A-01. T ng c c KTTV, Hà N i - 1989.
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
ii
CÁC CH
Vi t t t
AcTS
ASEAN
ATS
BÐKH
BXMT
CF
ENSO
ETA
ETS
EW
FAO
Fc
GIS
GMT
ICRAF
IRRI
KA
Kcr
KTNN
KTTV
LMU
LUT
N,S ,E,W
NASA
PAR
PET
Reff
Rtot
SCACð
SLN
SOI
TCN
TPHCM
WMO
WR
VI T T T TRONG GIÁO TRÌNH
Ti ng Anh
Active Temperature Sum
Association of South-East Asian Nation
Average Temperature Sum
Climate Change
Solar Radiation
Coriolit Force
En Nino - Southern Oscilation
Actual Evapo-Transpiration
Effective Temperature Sum
Evaporation Water
Food and Agricultural Organization
Centrifugal Force
Geographic Information System
Greenwich Mean Time
International Centre for Research in
Agroforestry
International Rice Research Institute
Air Pressure
Crop Coefficient
Agro-Meteorology
Hydrometeorological Service of Vietnam
Land Mapping Unit
Land Use Type
North, South, East, West
National Aeronautics and Space
Administration
Photosynthesis Active Radiation
Potential Evapo-Transpiration
Effective Rainfall
Total Rainfall
NPC
Southern Oscilation Index
Before Christ (BC)
Ho Chi Minh City
World Meteorological Organization
Water Requirement
ð c là
Tích ôn ho t ñ ng
Các nư c ðông Nam Á
Tích ôn trung bình
Bi n ñ i khí h u
B c x m t tr i
L c Coriolit
En Nino - Dao ñ ng Nam bán c u
B c thoát hơi nư c th c t
Tích ôn h u hi u
Lư ng nư c b c hơi
T ch c nông - lương Th gi i
L c ly tâm
H th ng thông tin ñ a lý
Gi chu n kinh tuy n Greenwich
Trung tâm nghiên c u nông lâm
k t h p Qu c t
Vi n nghiên c u lúa Qu c t
Khí áp
H s cây tr ng
Khí tư ng nông nghi p
Khí tư ng th y văn
ðơn v b n ñ ñ t ñai
Lo i hình s d ng ñ t
Hư ng gió: B c, Nam, ðông, Tây
Cơ quan hàng không và vũ tr
qu c gia (M )
B c x quang h p
B c thoát hơi nư c ti m năng
Lư ng mưa h u hi u
Lư ng mưa t ng s
S c ch a m c c ñ i
S n lư ng nguyên
Ch s Dao ñ ng Nam bán c u
Trư c công nguyên
Thành ph H Chí Minh
T ch c Khí tư ng th gi i
Nhu c u nư c c a cây tr ng
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
ii
DANH M C CÁC B NG S
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
STT
ng 1.1.
ng 1.2.
ng 1.3.
ng 1.4.
ng 1.5.
ng 1.6.
ng 1.7.
ng 2.1.
ng 2.2.
ng 2.3.
ng 2.4.
ng 2.5.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
ng 3.1.
ng 3.2.
ng 3.3.
ng 3.4.
ng 3.5.
ng 3.6.
ng 3.7.
ng 3.8.
ng 3.9.
ng 3.10
ng 3.11
ng 3.12
ng 4.1.
ng 4.2.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
ng 5.1.
ng 6.1.
ng 6.2.
ng 6.3.
ng 6.4.
ng 6.5.
ng 6.6.
ng 6.7.
ng 7.1.
ng 7.2.
ng 7.3.
ng 7.4.
ng 7.5.
ng 7.6.
ng 7.7.
ng 8.1.
ng 8,2,
LI U
Tên b ng
Trang
14
Kh i lư ng khí quy n (m) tia sáng ñi qua ng v i ñ cao m t tr i (ho)
Lư ng b c x trung bình tháng (cal/cm2/tháng) vùng Postdum
16
Tr s albedo trên các lo i b m t (%)
20
Kh năng b c x tương ñ i c a các lo i b m t khác nhau (δ)
21
ð dài bư c sóng và năng lư ng c a thành ph n b c x m t tr i
24
ð dài ngày thiên văn tính theo vĩ ñ ñ a lý (ñơn v : gi , phút)
25
ð dài chi u sáng sinh lý các vĩ ñ khác nhau
25
Nhi t ñ không khí kh o sát lúc 7h (0h GMT) các ñ cao t i Hà N i
29
nh hư ng c a nhi t ñ và m ñ ñ n m t ñ không khí
31
Thành ph n không khí khô, không b ô nhi m
32
Thành ph n các ch t khí trong ñ t
38
nh hư ng c a bi n pháp tr ng cây che bóng ñ i v i sâu, b nh h i cà
39
phê chè Catimor huy n Hư ng hóa, Qu ng tr
Nhi t dung c a các ch t c u t o ñ t
41
Nhi t dung th tích c a m t s lo i ñ t có ñ m khác nhau
42
H s d n nhi t c a m t s v t ch t c u t o ñ t
42
nh hư ng c a t tr ng và ñ m ñ i v i h s truy n nhi t ñ c a ñ t
43
45
Bi n thiên nhi t ñ hàng ngày c a m t s lo i ñ t, ñá t i Hu (oC)
Biên ñ nhi t ñ ngày ñêm c a ñ t tr ng chè Phú H - Phú Th
47
nh hư ng c a vi c làm lu ng t i nhi t ñ ñ t
48
Bi n thiên nhi t ñ ngày theo kho ng cách t b bi n
52
55
Nhi t ñ t i cao tuy t ñ i các tháng mùa nóng và năm (0C)
Nhi t ñ t i th p tuy t ñ i các tháng mùa l nh và năm (0C)
56
T ng nhi t ñ trung bình, ho t ñ ng và h u hi u c a ngô Bioseed 9670
59
Ch ñ nhi t và b c x các vư n cà phê Khe Sanh (Qu ng Tr )
59
Cân b ng nư c trên trái ñ t hàng năm
62
H s tương quan gi a lư ng mưa v i th i gian sinh trư ng và các y u
t c u thành năng su t ngô LVN10 v ðông ðBSH
82
C p gió Beaufort (Theo Quy ph m quan tr c - T ng c c KTTV 1994)
98
Hi u su t s d ng b c x m t tr i trong ñi u ki n k thu t t i ưu
106
B c x quang h p các tháng m t s nơi
107
111
M t s ch tiêu nhi t ñ c a cây tr ng (oC)
112
Gi i h n nhi t ñ t i th p sinh v t h c ( B 0C) c a cây tr ng
Nhu c u nhi t ñ ñ t c a m t s h t gi ng cây tr ng th i kỳ n y m m
113
nh hư ng c a nhi t ñ ñ n t c ñ sinh trư ng chi u dài c a r ngô
113
T c ñ gió trong các lô cà phê có ñai r ng ch n gió Khe Sanh
118
T n s sương mu i trung bình m t s vùng .
121
Quan h gi a h s C và ñ m tương ñ i c a không khí
122
M c ñ gió khô nóng m t s ñ a ñi m vùng B c Trung B
123
Ch s khí tư ng c a các lo i h n không khí
125
T n su t h n hán trong mùa khô Qu ng Ngãi (%)
126
Thi t h i do lũ l t gây ra mi n Trung (Qu ng Bình - Bình Thu n)
128
T n s bão, áp th p nhi t ñ i nh hư ng tr c ti p (*) hay gián ti p (**)
132
Ngày m t tr i qua thiên ñ nh các vĩ ñ ñ a lý
135
Ð cao m t tr i và ñ dài ngày các vĩ ñ ñ a lý
136
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
iii
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
ng 8.3.
ng 8.4.
ng 8.5.
ng 8.6.
ng 8.7..
ng 8.8.
ng 8.9.
ng 8.10
ng 8.11
ng 8.12
ng 8.13
ng 8.14
ng 8.15
ng 8.16
ng 9.1.
ng 9.2.
ng 9.3.
ng 9.4.
ng 9.5.
ng 9.6.
ng 9.7.
ng 10.1
ng 10.2
ng 10.3
T ng lư ng b c x lý thuy t nh n ñư c hàng năm các vĩ ñ ñ a lý
M t s ñ c trưng th i ti t Hà N i khi có tín phong mùa ñông
M t s ñ c trưng c a không khí c c ñ i th i v Hà N i*
M t s ñ c trưng c a không khí v nh Bengan trên lãnh th Vi t Nam*
Ð c trưng khái quát c a gió mùa Ðông Nam Á trên lãnh th nư c ta*
So sánh các ñ c trưng khí h u m t s ñ a ñi m vùng n i chí tuy n
Các kh i không khí, th i kỳ nh hư ng và ph m vi tác ñ ng
T ng lư ng b c x m t tr i các tháng m t s ñ a ñi m
Nhi t ñ không khí trung bình các tháng (0C)
Biên ñ trung bình ngày c a nhi t ñ không khí (0C)
Lư ng mưa trung bình tháng (mm)
Ð m không khí tương ñ i trung bình
m t s nơi (%)
T n s bão ñ b vào b bi n Vi t Nam (cơn)
Các ñ c trưng khí h u trung bình năm m t s nơi
S thay ñ i vĩ ñ
m t s nơi trong các th i ñ i ñ a ch t
Ngày tan băng các th i kỳ trên các sông, h thu c B c Âu
Th i gian thu ho ch nho qua các th k
Dijion, Pháp
Bi n ñ i khí h u t sau Công nguyên ñ n th k XIX
S lư ng các tác nhân ô nhi m trên toàn th gi i trong năm 1992
Th ng kê hi n tư ng En Nino t 1949 ñ n nay
Chu n sai nhi t ñ trung bình c a th p k 1986 - 1995 (0C)
Ti m năng năng su t lúa tính theo các phương pháp khác nhau (t /ha)
Nhu c u nư c, lư ng nư c tư i và m c gi m năng su t do nư c gây ra
Năng su t khoai tây các th i v có b c x quang h p khác nhau
Ph n th c t p
B ng I.1. T n s và t n su t (%) các nhóm nhi t ñ
B ng II.1. Phương trình tương quan gi a s gi n ng và b c x quang h p
B ng III.1. L p b ng hi u chính gi n ñ nhi t ký
B ng IV.1. B ng tra s c trương hơi nư c bão hòa (Emb) và ñi m sương (τ 0C)
B ng VI.1. Xác ñ nh t c ñ gió theo vòng răng máy Wind-gauge
.
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
136
137
137
139
139
141
142
146
148
149
152
153
154
155
166
167
167
168
170
180
182
191
193
194
216
221
226
232
246
iv
DANH M C CÁC HÌNH V
STT
Hình 1.1.
Hình 1.2.
Hình 1.3.
Hình 1.4.
Hình 1.5.
Hình 1.6.
Hình 1.7.
Hình 1.8
Hình 2.1.
Hình 2.1.
Hình 3.1.
Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3
Hình 4.4
Hình 4.5
Hình 4.6
Hình 4.7
Hình 4.8
Hình 4.9
Hình 4.10
Hình 4.11
Hình 4.12
Hình 4.13
Hình 4.14
Hình 4.15
Hình 5.1
Hình 5.2
Hình 5.3.
Hình 5.4
Hình 5.5
Hình 5.6
Hình 5.7
Hình 5.8
Hình 5.9
Hình 5.10
Hình 5.11
Hình 5.12
Hình 5.13
Hình 5.14
Hình 5.15
Hình 5.16
Hình 5.17
Hình 5.18
Tiêu ñ
Sơ ñ h m t tr i - trái ñ t
Ph b c x m t tr i ñi qua khí quy n xu ng m t ñ t (Gates, 1965)
Sơ ñ ñư ng ñi c a tia sáng trong khí quy n
ð cao m t tr i và ñư ng ñi c a tia sáng trong khí quy n
Sơ ñ tr c x trên b m t n m ngang
Phân b trung bình năm c a t ng x (Kcal/cm2/phút)
S phân b cân b ng b c x trên trái ñ t (Kcal/cm2/phút)
Quang ph c a b c x m t tr i
Nhi t ñ và khí áp trung bình các t ng c u trúc c a khí quy n
Quang h p c a cây thông và n ng ñ CO2 trong không khí
Bi n thiên nhi t ñ ñ t feralit tr ng cà phê theo chi u sâu t i Tây Hi u,
Ngh An (Theo Fritland - 1968)
Vòng tu n hoàn nư c trong t nhiên
Vòng tu n hoàn nư c trong gi i h n l c ñ a
Ð th bi u di n ph thu c c a áp su t hơi nư c bão hòa vào nhi t ñ
Mây hình thành trên front l nh
Mây hình thành trên front nóng
Mây ti - Ci (Cirrus)
Mây ti t ng - Cs (Cirro - stratus)
Mây ti tích - Cc ( Cirro - cumulus)
Mây trung t ng - As (Alto - stratus)
Mây trung tích - Ac (Alto - cumulus)
Mây t ng - St (Stratus)
Mây t ng tích - Sc (Strato - cumulus)
Mây vũ t ng - Ns (Nimbo - stratus)
Mây tích - Cu (Cumulus)
Mây vũ tích - Cb (Cumulo - nimbus)
Bi n trình khí áp theo ñ cao
Khí áp k th y ngân
Sơ ñ bi n ñ i c a áp su t khí quy n
Sơ ñ chênh l ch b c khí áp
B n ñ các ñư ng ñ ng áp trên m c nư c bi n
Sơ ñ gi i thích nguyên nhân sinh ra gió
Sơ ñ gi i thích chênh l ch nhi t ñ d n ñ n chênh l ch khí áp
Sơ ñ gi i thích l c gradient khí áp
Tác d ng c a l c làm l ch hư ng do s t quay c a trái ñ t
Hư ng c a l c ma sát và hư ng chuy n ñ ng c a không khí
Sơ ñ gi i thích l c ly tâm
Hoa gió xác ñ nh hư ng gió
Xác ñ nh hư ng gió b ng góc ñ
Sơ ñ hoàn lưu ñ a c u
Sơ ñ gi i thích s hình thành gió ñ t - bi n
Gió núi - thung lũng (ban ngày)
Sơ ñ gi i thích s hình thành gió fohn
Hư ng gió trong vùng khí áp cao
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Trang
10
13
13
14
15
18
22
23
28
36
46
61
62
64
75
75
77
77
77
77
78
78
78
78
78
78
88
88
88
90
91
92
93
93
94
95
95
96
96
99
100
101
101
103
v
Hình 5.19
Hình 7.1
Hình 7.2
Hình 7.3
Hình 8.1
Hình 8.2
Hình 8.3
Hình 8.4
Hình 8.5
Hình 8.6
Hình 9.1
Hình 9.2
Hình 9.3
Hình 9.4
Hình 11.1.
Hình 11.2
Hình 11.3.
Hình 11.4.
Hình I.1.
Hình I.2.
Hình II.1
Hình II.2.
Hình II.3.
Hình III.1.
Hình III.2.
Hình III.3.
Hình III.4.
Hình IV.1.
Hình IV.2.
Hình IV.3.
Hình IV.4.
Hình IV.5.
Hình IV.6.
Hình IV.7.
Hình V.1
Hình V.2.
Hình V.3.
Hình V.4.
Hình V.5
Hình V.6.
Hình V.7.
Hình V.8.
Hình VI.1.
Hình VI.2.
Hình VI.3.
Hình VI.4.
Hình VI.5.
Hư ng gió trong vùng khí áp th p
nh v tinh ch p cơn bão Andriu ñ b vào Florida (M ) năm 1992
Sơ ñ các dòng không khí và s phát tri n c a mây trong vùng bão
ðư ng ñi c a các cơn bão vào Vi t Nam qua các tháng
Sơ ñ v trí trái ñ t - m t tr i ngày 22/6
B n ñ phân b khí áp m t bi n và hoàn lưu khí quy n tháng I (mb)
B n ñ phân b khí áp m t bi n và hoàn lưu khí quy n tháng VII (mb)
B n ñ ñ a hình Vi t Nam
Toán ñ su t b o ñ m ngày b t ñ u và k t thúc mùa nóng (t0 > 250C)
Toán ñ su t b o ñ m ngày b t ñ u và k t thúc mùa l nh (t < 200C)
Nêm nhi t Thái Bình Dương trong ñi u ki n bình thư ng
Nêm nhi t Thái Bình Dương trong ñi u ki n El Ninô
Nh ng khu v c ch u tác ñ ng m nh c a El Ninô mùa ñông
Nh ng khu v c ch u tác ñ ng m nh c a El Ninô mùa hè
Mô hình xoáy thu n
Mô hình xoáy ngh ch
B n ñ th i ti t xoáy thu n
B n ñ Syn p
Ph n th c t p
Sơ ñ Vư n quan tr c khí tư ng
L u khí tư ng
Lux k EA - 505 - 092
Nh t quang ký
Gi n ñ nh t quang ký
Nhi t k thư ng (A); B u nhi t k t i cao (B); Vi qu n nhi t k t i th p
Giá ñ t nhi t bi u
Nhi t ký
Gi n ñ nhi t ký
Nhi t m bi u l u
Cách bu c v i
Nhi t m bi u Assman
m k tóc
ð th hi u chính (BKT-9)
m ký
C u t o chi ti t m ký
Vũ k và ng ño giáng th y
Vũ lư ng ký
Ru t vũ lư ng ký
Gi n ñ vũ ký
ng Piche
Thùng GGI 3000
ng ño lư ng b c hơi
Thùng ño giáng th y GGI-3000
Khí áp k th y ngân
Khí áp k h p r ng
Nhi t cao k
Máy ño gió Wind-gauge
Máy ño gió c m tay
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
103
130
131
132
135
138
140
144
147
151
175
176
177
177
198
198
199
200
214
214
219
220
221
224
225
225
225
229
229
230
231
231
231
232
235
236
236
237
239
239
240
240
243
244
244
245
246
vi
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
vi
i
A. NH NG V N ð CHUNG C A MÔN H C
1. M I QUAN H GI A KHÍ H U VÀ S N XU T NÔNG NGHI P
S n xu t nông nghi p b chi ph i r t nhi u b i ñi u ki n ngo i c nh vì ñ i tư ng c a
nó là sinh v t. Trong các y u t ngo i c nh như khí h u, ñ t, nư c, con ngư i và sinh v t khác
thì khí h u ñư c coi là y u t tác ñ ng tr c ti p và thư ng xuyên nh t ñ i v i sinh v t. Trong
th i ñ i ngày nay, do nh ng ho t ñ ng công nghi p ngày càng gia tăng, khí h u ñang bi n ñ i
theo chi u hư ng b t l i. Vì v y, v n ñ s d ng h p lý tài nguyên khí h u ñang là m t thách
th c v i con ngư i trư c m i ho t ñ ng trong ñó có s n xu t nông nghi p. ð hi u rõ t m
quan tr ng v n ñ s d ng b n v ng tài nguyên khí h u, chúng ta c n tìm hi u m i quan h
gi a khí h u và s n xu t nông nghi p.
1.1. S phân b sinh v t trên trái ñ t ph thu c vào ñi u ki n khí h u.
Như chúng ta ñã bi t, trên b m t trái ñ t các vùng khác nhau có nh ng ñ c ñi m khí
h u khác nhau. M i vùng khí h u ñư c quy t ñ nh do ñi u ki n ñ a lý và v t lý riêng c a
chúng. Ngư i ta ñã phân bi t các ñ i khí h u v i nh ng ñ c ñi m riêng bi t rõ nét v ch ñ
b c x , ch ñ nhi t, ch ñ mưa, m ... Ngay trong m i ñ i khí h u thì tùy thu c vào ñi u
ki n c a m i nư c, m i vùng... khí h u, th i ti t khác nhau r t xa... Do ñ c ñi m khí h u, sinh
v t ñư c phân b m t cách phù h p. Các loài sinh v t, ngay c các gi ng trong cùng m t loài
cũng có th ch sinh trư ng, phát tri n t t trong m i vùng khí h u nào ñó. Không ph i ng u
nhiên mà sinh v t ch l a ch n ñi u ki n khí h u cho riêng mình như v y. Ngư c l i, chính
ñi u ki n khí h u di n ra hàng ngàn năm nay ñã l a ch n ch ng lo i sinh v t phù h p cho nó.
Ngoài ra, sinh v t cũng tìm cách thích nghi d n v i ñi u ki n khí h u mà nó sinh s ng. Tuy
nhiên, nh ng bi n ñ i th t thư ng c a ñi u ki n khí h u ñã tiêu di t nhi u cá th có s c kh e
y u ñ d n d n l a ch n ñư c nh ng cá th và ch ng lo i sinh v t phù h p nêu trên... K t qu
là nhi u lo i sinh v t ch phân b h p trong nh ng ñi u ki n khí h u r t riêng mà khó có th di
chuy n sang nh ng vùng khí h u khác ñư c.
Theo nhà ch n gi ng cây tr ng ngư i Nga Vavil p, ngay t xa xưa trên trái ñ t ñã
hình thành nhi u Trung tâm kh i nguyên v gi ng cây tr ng các vùng khí h u khác nhau.
Theo các nhà khoa h c, vùng ðông Nam Á là vùng có khí h u nhi t ñ i, gió mùa v i tài
nguyên nhi t, b c x d i dào, lư ng mưa và ñ m cao ñã hình thành Trung tâm kh i nguyên
loài lúa nư c (Oryza Sativa). Tương t như v y, có r t nhi u cái nôi c a nh ng gi ng cây
tr ng, v t nuôi ñư c g i là các Trung tâm kh i nguyên như Trung Qu c, Trung Á, ð a Trung
H i, Trung ðông, Abixini, Trung M , Nam M ... Không ph i ng u nhiên mà các n n văn
minh t c ñ i ñ n hi n ñ i ch hình thành và phát tri n nh ng vùng ñ a lý riêng c a nó.
Cách ñây 5 - 6 ngàn năm, vùng C n ðông ñã t n t i n n văn minh Lư ng hà r c r , Trung
M là n n văn minh Maya..., s phát tri n và suy vong c a các n n văn minh ñó ñ u có bàn
tay c a khí h u. Các vùng sa m c c a vùng C n ð ng r ng l n ngày nay chính là nh ng khu
v c ñ t ñai màu m ngày xưa. Xyry trư c ñây là m t vùng nguyên li u cung c p cho Ai C p
nhi u lo i g quý và cho La Mã nho và c d u. Hy L p xưa kia ph n vinh và n i ti ng v i
c nh quan trù phú, núi xanh và ñ ng ru ng phì nhiêu... xã h i ñ t t i m t trình ñ văn minh
tuy t ñ nh. ðây chính là m t ch ng d ng chân c a con ñư ng tơ l a t ðông sang Tây. Ngày
nay, vùng này ch là m t vùng ñ a lý bình thư ng v i nh ng ng n ñ i trơ tr i, ñ t ñai khô c n
ñang sa m c hóa. M t nguyên nhân quan tr ng là s thay ñ i c a khí h u khu v c này trong
su t nhi u thiên niên k qua t m ư t sang khô h n. .
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
1
1.2. Khí h u là y u t quy t ñ nh ch t lư ng nông s n ph m.
Trên th gi i, trong m i Qu c gia ñ u có nh ng vùng cây tr ng ñ c s n. Do ñi u ki n
ñ t ñai, khí h u riêng mà thiên nhiên ñã ban t ng, lo i cây tr ng ñ c s n không nh ng cho
ph m ch t ñ c bi t mà năng su t cũng r t cao. Khí h u là môi trư ng g n li n v i ñ t ñai và
liên h t i cây tr ng. Các y u t khí h u như năng lư ng b c x m t tr i, nhi t ñ , ñ m
không khí, lư ng mưa, b c hơi... thư ng ñư c ph i h p tác ñ ng khá tinh vi ñ i v i các lo i
men sinh h c trong các t bào ñ t ng h p hay phân gi i các ch t h u cơ t o nên ch t lư ng
nông s n. B c x m t tr i là ngu n cung c p năng lư ng cho quá trình quang h p, t ng h p
các ch t. Nhi t ñ , ñ m và biên ñ ngày ñêm c a chúng trong nh ng trư ng h p thu n l i
ñã ñi u ch nh, gia gi m ñ t ng h p nên nh ng ch t thơm, alcaloid, tanin, vitamine, ñư ng
b t, protein, lipid hay m t ch t ho t tính riêng nào ñó. Trong ngh thu t n u ăn ngư i d u b p
ñã t ng gia gi m các ch t gia v ñ t o ra các món ăn n i ti ng c a ñ a phương mình. ð i v i
khí h u cũng như ngư i ñ u b p v y, nó c n m n ñi u ch nh chút n ng, chút gió, chút s c
nóng hay ñ l nh ñ có m t s n ph m riêng c a nó... Còn các lo i cây ñ c s n thì ti p nh n s
gia gi m tác ñ ng c a các y u t khí h u ñ t o nên nh ng trái thơm, qu ng t.
Không ph i ng u nhiên mi n núi l i có nh ng lo i dư c li u ch t lư ng cao t cây
tr ng, v t nuôi. ð có s n ph m hàng hóa, con ngư i ñã ti n hành s n xu t dư c li u ngay
vùng ñ ng b ng khí h u ôn hòa v i năng su t cao nhưng ñã không t o ra ñư c s n ph m ch t
lư ng cao. Khí h u kh c nghi t ñ i v i ch t lư ng dư c li u cũng gi ng như ñ c tính ch a
b nh c a dư c li u là “ thu c ñ ng” thì “dã t t”. mi n núi, các y u t khí h u thư ng bi n
ñ ng r t nhi u: ban ngày tr i n ng, nóng, ban ñêm tr i l nh; ñ m không khí lúc cao, lúc
th p. ð c bi t trong ch ñ mưa, m thì phân bi t rõ th i kỳ mưa nhi u, th i kỳ mưa ít...
Chính do hình thành và tích lũy các ch t dư c ho t tính trong nh ng ñi u ki n ñó mà cây
dư c li u ñã cho ch t lư ng cao.
mi n B c ñ i v i cây mía, nông dân ñã t ng k t: “Mía tháng b y ñư ng ch y lên
ng n”. T tháng b y âm l ch, khí h u mi n B c b t ñ u chuy n sang ti t heo may ( nh
hư ng c a trung tâm khí áp cao c n chí tuy n): tr i trong xanh, không m t g n mây, ban ngày
tròi n ng, ban ñêm se l nh, ñ m không khí th p... T ñ ti t Thu sang thì cây c i bư c vào
th i kỳ tích lũy các ch t dinh dư ng, ch t lư ng mía và hoa qu ñ u tăng lên ñáng k . Biên ñ
nhi t ñ ngày ñêm cao ñã t o ñi u ki n cho các lo i men t ng h p ñư ng saccaroza ho t ñ ng
t t còn men hô h p, phân gi i thì ho t ñ ng y u ñi.
Còn m t ví d n a v s chi ph i c a khí h u ñ i v i ch t lư ng nông s n ph m.
các t nh vùng ð ng b ng B c B thư ng bi t r t rõ v ch t lư ng c a cơm, g o lúa v mùa.
ð c s n m t s nơi ñã n i ti ng v “cơm niêu ñ t, th i g o mùa”. ð có th cơm ñó ngư i
ta thư ng ph i ch n lo i g o h t trong, không b b c b ng, ñó là g o lúa v mùa. Do th i gian
làm h t vào tháng 9, tháng 10 có th i ti t heo may như trên mà ch t lư ng cơm g o lúa mùa
hơn h n so v i lúa v chiêm, xuân (xét cùng m t gi ng). Lúa v chiêm, xuân thì làm h t vào
tháng 4, tháng 5, v i th i ti t nhi u mây, nóng n c, biên ñ nhi t ñ ngày ñêm th p mà ñ m
không khí cao... ðó là ñi u ki n thư ng làm cho cây tr ng tích lũy dinh dư ng kém, hô h p
m nh.
Khi bư c t i vư n cây ăn qu , n u b n mu n hái m t qu thơm ngon thì hãy ch n
nh ng qu
ñ u cành, trên m t cây gi a vư n nhi u n ng, nhi u gió, không b che khu t
b i tán c a nh ng cây khác. ðó chính là ch t lư ng mà khí h u ñã ban t ng b n.
1.3. Quan h gi a khí h u và ñ t ñai
Theo các tiêu chu n ñành giá ñ t ñai c a T ch c Nông nghi p, lương th c Qu c t
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
2
(FAO) thì khí h u là ch tiêu hàng ñ u c n ñư c nghiên c u. Trong Quy trình ñánh giá ñ t
Vi t Nam, các công ño n t xây d ng b n ñ ñơn v ñ t ñai (LMU), xác ñ nh lo i hình s
d ng ñ t (LUT)... cũng c n ph i nghiên c u r t k ñi u ki n khí h u. Khí h u hàng ngày,
hàng gi có nh hư ng t i ñ t ñai. Trong quá trình hình thành ñ t, các y u t khí h u như b c
x m t tr i, nhi t ñ , lư ng mưa, ñ m... ñã tác ñ ng không ch t i thành ph n nông hóa mà
còn nh hư ng t i c u trúc ñ t, thành ph n cơ gi i c a ñ t... ð t không xu t hi n ñ t ng t t
ñá m mà phát tri n t t dư i nh hư ng c a khí h u và sinh v t s ng trên ñó. Tùy theo các
vùng khí h u khác nhau mà hình thành nhi u lo i ñ t khác nhau. vùng nhi t ñ i, s phân
h y ñá m x y ra v i cư ng ñ m nh hơn nhi u so v i các vùng ôn ñ i. ð t nhi t ñ i có
khuynh hư ng r a trôi r t m nh dioxit silic và tích t các ôxit s t, nhôm, mangan làm cho ñ t
có màu vàng ñ . Cùng v i dioxit silic, các ch t d tan, ch t màu m cũng b r a trôi, xói mòn
làm cho ñ t tr nên nghèo dinh dư ng ñ i v i cây tr ng. Các lo i ñ t feralit c a vùng nhi t
ñ i có các ti u ph n riêng bi t r t m nh nhưng thư ng ñư c g n ch t v i nhau thành nh ng
h t nh như cát (h t cát gi ) nên ít d o, nh , ít trương khi b th m nư c và r t d cày. Các lo i
ñ t này n u g p ñi u ki n khí h u khô h n thì r i r c, không có k t c u và gây ra hi n tư ng
b xói mòn do gió. Ví d , kho ng năm 1935 Hoa kỳ, ngư i ta ñã ph i kéo còi báo ñ ng vì
nh ng cơn l c b i (dust bowls). Trên nh ng ñ ng b ng r ng l n vùng Têchzat b khô h n
nghiêm tr ng, ñ t ñai b v v n dư i chân c a ñàn gia súc và bi n thành b i, b gió tung lên
mù m t không trung. Các khu ñ t màu m trư c ñó ñã bi n thành nh ng ñ n cát trên sa m c.
ð t thư ng ñư c che ph b i th m th c v t nên nư c mưa không rơi tr c ti p làm phá
v k t c u ñât. t ng canh tác, ñ t ñư c b o v b i h th ng r cây, t o thành m t “mi ng
b t bi n” kh ng l hút vào và gi l i nư c mưa ñ chúng có th ng m d n xu ng m ch nư c
ng m r i m i ch y ra sông, ra su i. N u th c bì b tiêu di t thì nư c sau nh ng tr n mưa s
không ñư c gi l i mà ch y tràn trên m t ñ t, gây ra s xói mòn ñ t. Theo s li u ñi u tra c a
FAO, trong m i th k có trên 1/4 ñ t nông nghi p ñã b thoái hóa do khí h u và s s d ng
không h p lý c a con ngư i. Hàng năm nư c mưa có th cu n trôi hơn 3 t t n ch t h u cơ
trên m t ñ t. Trung Qu c, hàng năm hi n tư ng xói mòn ñã mang ñi kho ng 2,5 t t n ñ t
màu m ñ vào các con sông Hoàng Hà, Hoàng H i. nư c ta, m i năm nh ng tr n mưa rào
cũng ñã cu n ñi hàng tri u t n ñ t vào các dòng sông r i ñ ra bi n. Lư ng ñ t này b m t ñi
mà không bao gi có th hoàn l i ñư c...
1.4. Khí h u và mùa v s n xu t.
Khác v i s n xu t công nghi p, s n xu t nông nghi p có tính th i v . Do yêu c u khác
nhau v ñi u ki n khí h u c a m i lo i cây tr ng mà nó ch sinh trư ng, phát tri n t t và cho
năng su t cao m t giai ño n khí h u nào ñó trong m t năm. N u gieo tr ng trái mùa v thì
con ngư i s không ñ t ñư c nh ng mong mu n c a h . Trong quá trình s n xu t ngư i nông
dân ñã có nh ng kinh nghi m canh tác ñ i v i m i lo i cây tr ng trên nh ng th i v nh t
ñ nh. Vi t Nam, hàng năm ngư i ta thư ng ti n hành t 2 ñ n 4 v tr ng tr t ñ i v i lo i
cây lương th c và cây công nghi p ng n ngày. ð i v i các lo i cây ăn qu lâu năm thì hàng
năm thư ng ñư c m t mùa thu hái. Th i v ñư c hình thành như v y và y u t ch y u quy t
ñ nh th i v cây tr ng là khí h u.
Do s n xu t nông nghi p mang tính th i v nên m i ho t ñ ng khác c a ngư i nông
dân cũng d n d n hình thành tính th i v . Chúng ta ñ u bi t ñ n v n ñ s d ng lao ñ ng
nông thôn thư ng g p nhi u khó khăn do tính th i v . M i năm, nông thôn thư ng có th i
kỳ “ñông v ” r t căng th ng v lao ñ ng và th i kỳ “nông nhàn” dư th a lao ñ ng. ði u này
nh hư ng không nh ng nông thôn mà ngay c t i các thành ph n a. Vào th i kỳ “nông
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
3
nhàn” ngư i nông dân thư ng ñ ra các thành ph ñ tìm vi c làm ñã gây ra các hi n tư ng
xã h i nan gi i như ùn t c giao thông, gia tăng các t n n khác...
Tính th i v c a s n xu t nông nghi p ñã hình thành nên các phong t c, t p quán
m i làng quê. T xa xưa vùng ñ ng b ng B c B ñã truy n mi ng nh ng t p quán t t, x u
g n li n v i th i kỳ nông nhàn như: “Tháng giêng là tháng ăn chơi, tháng hai c b c, tháng ba
h i hè...”.
Ngư i ta cũng ñã nh n th y r ng, ngay trong các lĩnh v c văn hóa, văn h c, ngh thu t
cũng có bóng dáng c a khí h u. Chúng ta ch c cũng ñã nghi m th y trong các bài thơ hay các
tác ph m văn h c, ngh thu t n i ti ng thư ng mang nh ng nét ñ c s c riêng c a nh ng vùng
xu t x c a nó. Cu i cùng trong m i tác ph m ñó cũng ñã cho ta th y rõ ñi u ki n khí h u c a
chính nơi xu t x c a nó.
2. SƠ LƯ C L CH S
PHÁT TRI N KHÍ TƯ NG NÔNG NGHI P
2.1. Lư c s Khí tư ng Th gi i
Nông nghi p là ho t ñ ng s n xu t xu t hi n s m nh t c a loài ngư i. Ngay t bu i
ban ñ u trong lao ñ ng s n xu t nông nghi p con ngư i ñã ph i ñ i m t v i thiên nhiên vô
cùng kh c nghi t, ñ c bi t là th i ti t và khí h u. ð ng trư c nh ng hi n tư ng thiên nhiên kỳ
vĩ, con ngư i c xưa chưa th hi u bi t ñư c b n ch t c a nó nên ñã gi i thích b ng nh ng
s c m nh c a ð ng t i cao. Trên th gi i, h u như t t c m i n n văn minh c ñ i ñ u t n t i
nh ng v th n linh cai qu n các công vi c c a tr i ñ t trong tín ngư ng c a loài ngư i như
Th n m t tr i, Th n gió, Th n mưa, Th n s m... Con ngư i r t c n s giúp ñ c a các v Th n
ñó ñ t o ni m tin chi n th ng m i s c m nh c a thiên nhiên. Bên c nh ñó, trong s n xu t
nông nghi p t xa xưa con ngư i cũng ñã tích lu ñư c nhi u kinh nghi m v d ñoán th i
ti t, b o v mùa màng, ch ng thiên tai. Có th coi nh ng cao dao, t c ng v th i ti t, khí
h u... là nh ng m m m ng ñ u tiên c a công cu c nghiên c u khí h u h c c a loài ngư i tuy
nh ng kinh nghi m như v y còn r t thô sơ và có th còn nhi u sai l m do nh hư ng c a tôn
giáo...
Nh ng nhà tư tư ng Hy l p là nh ng ngư i ñ u tiên ñưa ra ñư c s gi i thích logic v
các hi n tư ng t nhiên, v th gi i và ngu n g c c a nó. Th k VI TCN, nhà thông thái
ngư i Hy l p Thales ñã bi t tính trư c nh t th c. M t th k sau, Anarxagore ñã kh ng ñ nh
m t tr i, m t trăng không ph i là nh ng Th n linh. Ngay t năm 384 trư c công nguyên
G.Aristot ñã vi t cu n sách “B u tr i” (The Sky) cho r ng m i v t ñ u do các y u t c u t o
thành, ñó là ñ t, không khí, nư c và l a. Ông cho r ng m i y u t ñ u có v n ñ ng riêng.
Th i ti t là nh ng bi n tư ng c a các y u t x y ra hàng ngày quanh chúng ta. Chúng ta có
th coi ñây là m t tác ph m khí h u ñ u tiên c a loài ngư i m c dù nhi u hi n tư ng th i ti t
ñư c mô t và gi i thích theo quan ñi m ñã l i th i c a Aristot. Năm 130 Ptôlêmê ñưa ra
“Thuy t ñ a tâm” cho r ng trái ñ t là trung tâm c a vũ tr , quay xung quanh trái ñ t là vành
ñai các vì sao c ñ nh, ngoài cùng là Thư ng ñ t i cao ñi u khi n m i ho t ñ ng c a m t ñ t
và các vì sao. Thuy t Ptôlêmê t n t i 14 th k ñã giúp cho các tôn giáo c ng c th l c c a
h . Th i gian này nh ng t ng l p th ng tr như gi i quý t c và nhà th Thiên chúa giáo ñã
ngăn ch n m i ti n b c a khoa h c. Th i Trung c nh ng th l c này ñã d a vào th n quy n
ñ trình bày nh ng ý ki n c a h như là nh ng chân lý do Chúa mách b o.
Cơn gió l n th i Ph c Hưng ñã quét s ch nh ng ñi u kh ng ñ nh c a Tôn giáo. Năm
1543 nhà thiên văn h c ngư i Ba Lan là Nicolas Copécnic (1473 - 1543) ch vài ngày trư c
khi ch t ñã ñưa ra “Thuy t Nh t tâm” cho r ng m t tr i là trung tâm c a vũ tr , có 9 hành tinh
quay xung quanh m t tr i trong ñó có trái ñ t. Thuy t nh t tâm ñã ñ phá quan ñi m sai l m
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
4
c a Ptôlêmê và ch ng l i uy quy n c a Tôn giáo. Phát hi n gây ch n ñ ng này ñã b các nhà
tư tư ng bác b vì nó trái v i giáo lý c a nhà th . T th i Ph c Hưng tr ñi các “chân lý” c a
nhà th ñư c xem xét l i và khoa h c l i ti p t c nh ng bư c ñi kh ng l c a nó.
Th k th XVI, Galilê ñã sáng ch ra kính thiên văn và nhi t k . Năm 1644 Torixenly ch
t o ra khí áp k và ch ng minh ñư c không khí có tr ng lư ng. 1649 Torixenly ñã quan sát
th y khi áp su t khí quy n gi m thì sau ñó th i ti t thư ng là không n ñ nh, có gió và mưa.
Năm 1783 t i Pháp, anh em nhà Montgolfier ñã ch t o ra khí c u b ng không khí nóng. Sau
này ngư i ta dúng hydro ñ thay không khí nóng và ñ n 1930 thì khinh khí c u tr thành
nh ng phi thuy n chuyên ch hành khách trên tuy n ñư ng gi a châu Âu và Nam M . Th k
XVIII (năm 1785) Lavoisier ñã phát hi n ra ôxy và khí cacbonic.
Nhà bác h c Nga vĩ ñ i Lômônôx p t th k XVIII ñã ch t o ra nhi u thi t b khí tư ng.
Ông ñã có nhi u công trình nghiên c u v v t lý khí quy n, khí h u ñ i v i s n xu t và ñ i
s ng.
Ti p theo nhi u nhà bác h c Nga khác như P.I. Brơunôp, A.I. Vôâycôp ñã t ch c
m ng lư i nghiên c u khí tư ng nông nghi p kh p nư c Nga vào kho ng cu i th k XIX và
sau ñó cho toàn Liên bang Xô Vi t. Liên Xô r t thành công trong vi c ñánh giá ti m năng khí
h u ñ t nư c ñ i v i nông nghi p, phân vùng khí h u nông nghi p, s d ng tài nguyên khí
h u ph c v các ngành kinh t qu c dân; ð c bi t các nhà khoa h c Liên Xô có nhi u thành
công trong vi c phòng ch ng thiên tai như băng giá, bão tuy t, d báo khí tư ng nông nghi p.
M , nhà bác h c B.Lêvingstơn ñã có nhi u công trình nghiên c u v ñánh giá và x lý ti m
năng khí h u ñ t nư c ph c v s n xu t và ñ i s ng, ñ c bi t trong lĩnh v c d báo khí tư ng
nông nghi p. Các nhà khoa h c M ñã ñ t ñư c ñ chính xác t i trên 90% ñ i v i d báo sâu
b nh h i, d báo năng su t bông, lúa mì và hàng lo t cây tr ng khác.
Pháp nhà bác h c Gasparene ñã thành công trong vi c nghiên c u các phương
pháp s d ng ti m năng khí h u ph c v s n xu t như b c x m t tr i. Nhi u ngành s n xu t
nông nghi p c a Pháp nh áp d ng các thành t u v khí tư ng nông nghi p ñã có nh ng bư c
phát tri n m nh m v s n lư ng và ph m ch t như nho, hư ng dương, lúa mì và c c i
ñư ng.
Nhà bác h c Ý Assi ñã mô hình hoá m i quan h ph c t p gi a ñi u ki n khí tư ng và sinh
v t, ng d ng r t có hi u qu trong vi c d báo khí tư ng nông nghi p, xác ñ nh vùng sinh
thái cho các lo i cây tr ng.
Ngành Khí tư ng Nông nghi p th gi i chính th c ñư c thành l p t năm 1921, ñ t
tr s t i Rome (Italia). ð ho t ñ ng ph c v s n xu t nông nghi p có hi u qu , T ch c Khí
tư ng Nông nghi p th gi i ñư c ñ t trong cơ quan Lương th c và Nông nghi p th gi i
(Food and Agricultural Organization - FAO) dư i s h p tác v chuyên môn c a T ch c Khí
tư ng th gi i (World Meteorological Organization - WMO).
Sau này, m ng lư i nghiên c u c a T ch c Khí tư ng Nông nghi p th gi i ñư c
phát tri n r ng kh p các châu l c như: Vi n nghiên c u lúa Qu c t (IRRI) t i Philippin,
Israel, M , Ucraina... Nh m ng lư i nghiên c u này, Khí tư ng Nông nghi p ñã ph c v ñ c
l c cho s n xu t nông nghi p các khu v c. ð n nay, H i th o khoa h c v Khí tư ng Nông
nghi p ñã ñư c t ch c nhi u nư c. Trong các cu c h i th o này, các nhà khoa h c các
nư c ñã ñ t ñư c nhi u tho thu n v phương pháp nghiên c u Khí tư ng Nông nghi p, t
ch c m ng lư i nghiên c u các qu c gia, n i m ng thông tin và ñào t o cán b ...
Cùng v i s phát tri n m nh m c a các ngành khoa h c khác như toán h c, v t lý,
thiên văn h c... ngành vũ tr h c cũng t ng bư c phát tri n r c r . Ngày 4 tháng 10 năm 1957
Liên Xô ñã phóng V tinh nhân t o ñ u tiên vào thăm dò vũ tr . Ngày 12 tháng 4 năm 1961
nhà du hành ngư i Nga Iuri Gagarin ñã bay vào vũ tr , m ñ u cho k nguyên chinh ph c vũ
tr c a con ngư i. Nga và M là nh ng nư c tiên phong ñ t chân lên m t trăng và phóng các
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
5
v tinh thăm dò sao h a, sao kim, sao m c.. ñ thu th p các tài li u khoa h c v vũ tr . Các
chương trình Qu c t nghiên c u vũ tr và khí h u b m t trái ñ t ph c v con ngư i như
chương trình COSPAS SARSAT, chương trình NASA... Hi n nay nh các b c nh thu ñư c
t v tinh chúng ta có th nghiên c u sâu hơn v th i ti t và khí h u trên b m t trái ñ t. V n
ñ trang b k thu t hi n ñ i cho nghiên c u Khí tư ng Nông nghi p ngày càng ñư c chú ý.
Vi c ng d ng k thu t vi tính vào công vi c kh o sát, qu n lý s li u là m t bư c phát tri n
quan tr ng c a Khí tư ng Nông nghi p.
Nh ng k t qu nghiên c u ng d ng Khí tư ng Nông nghi p ñã giúp cho nhi u qu c
gia t gi i quy t n n thi u lương th c khu v c sa m c Sahara (Châu Phi). các nư c này
hàng năm mưa r t ít, lư ng b c hơi nư c nhi u, tình tr ng h n hán nghiêm tr ng x y ra liên
t c, làm th t thu nông nghi p d n ñ n thi u lương th c, th c ph m. D báo mùa màng d a
vào ñ m ñ t và nh ng gi i pháp kh c ph c ñã giúp các nư c này h n ch ñư c tác h i c a
h n hán, t túc khá n ñ nh t i 50% nhu c u lương th c hàng năm. Nh ng k t qu nghiên c u
ñó ñã góp ph n xây d ng và làm phong phú kho tàng lý lu n c a Ngành Khí tư ng Nông
nghi p th gi i. khu v c ðông Nam Á, v i s giúp ñ c a FAO, WMO mà tr c ti p là các
nhà khoa h c như M. Frère, G.F. Popôp, L.K. Oldeman... Khí tư ng Nông nghi p ñã có
nh ng ñóng góp quan tr ng vào vi c tăng năng su t cây tr ng, gi v ng m c an toàn lương
th c, th c ph m cho vùng. ðáng chú ý là k t qu nghiên c u phát tri n H th ng canh tác n n
lúa các ñ a bàn ñ nư c và thi u nư c c a Thái Lan, Inñônexia, Malaixia, Philippin... b ng
nh ng gi i pháp v th i v và s d ng cây tr ng ch u h n...
Ngày nay, m t v n ñ l n ñ t ra ñó là khí h u trái ñ t ñang có nh ng bi n ñ i không
thu n l i ñ i v i s n xu t và ñ i s ng như vi c nhi t ñ không khí tăng lên, dâng m c nư c
bi n, gi m sút ngu n nư c ng t... Hơn n a, dân s th gi i l i ñang bùng n mãnh li t, n n
ñói ñang ñe do trên ph m vi toàn c u. Con ngư i ph i làm gì ñ ñ i phó v i các bi n ñ i khí
h u, gi v ng cân b ng sinh thái ? ðó là câu h i l n ñ t ra trư c các nhà khoa h c, các nhà
khí tư ng nông nghi p th gi i.
2.2. Lư c s phát tri n Khí tư ng nông nghi p
Vi t Nam
Vi t Nam, t xa xưa ngư i nông dân ñã có nhi u kinh nghi m v s n xu t và th i
ti t ph c v cho ngh tr ng tr t, ngh chài lư i và ngh làm mu i. T th k XIII, trong Binh
thư y u lư c c a Tr n Hưng ð o ñã có nh ng ghi chép và nh n ñ nh v tình hình khí h u, ñ a
lý. Tác ph m Dư ñ a chí c a Nguy n Trãi (th k XV) ñã mô t chi ti t ñi u ki n ñ a lý, khí
h u, nhân văn nhi u ñ a phương trong c nư c như Thăng Long, Ph hi n, Thiên Trư ng...
Nhi u tài li u còn lưu gi l i c a các nhà bác h c như Lê Quí ðôn, Ngô Th i S , Nguy n
Nghi m... ñã cho th y trư c ñây vi c quan sát khí h u và th i ti t, ñ c bi t là v n ñ nông l ch
và mùa v ñã ñư c chú ý r t nhi u. ð c bi t là 2 cu n “ Vi t s thông giám cương m c” và
“L ch tri u hi n chương lo i chí” ñã ghi chép v khí h u, thiên tai và hi n tư ng th i ti t ñ c
bi t. Th k XVIII H i Thư ng Lãn Ông ñã có sáng ki n l p m ng lư i quan sát khí h u và
nghiên c u nh hư ng c a khí h u t i sinh lý, b nh lý. Các tài li u ñó cho ñ n ngày nay v n
còn nguyên giá tr . Vi c kh o sát khí h u Vi t Nam ñã ñư c ti n hành t trên m t trăm năm
nay b ng các máy ño ñ c ñ nh lư ng. Vi c l p ra các tr m khí tư ng ñ u tiên do ngư i Pháp
ti n hành nh ng nơi có nhi u ti m năng phát tri n kinh t nh m m c ñích khai thác thu c
ñ a. Ph n l n các tr m khí tư ng ñ n nay ñã có dãy s li u quan tr c trên 60 năm.
Vi t Nam công tác nghiên c u khí tư ng nông nghi p ñã ñư c b t ñ u t lâu. ð c
bi t t năm 1954, Nhà nư c Vi t Nam Dân ch C ng hòa ñã thành l p cơ quan Khí tư ng
Qu c gia v i h th ng các ñài tr m nghiên c u khí tư ng. Lúc ñ u, nh ng nghiên c u khí
tư ng nông nghi p ñư c ti n hành b i các chuyên gia thu c phòng Nghiên c u khí h u. Năm
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
6
1960, Ph Th tư ng ñã ký quy t ñ nh thành l p phòng Khí tư ng nông nghi p thu c Nha
khí tư ng. Phòng Khí tư ng nông nghi p vì th ñã ñư c tách ra t phòng Nghiên c u khí h u.
Phòng Khí tư ng nông nghi p có m t m ng lư i quan tr c khí tư ng nông nghi p trên c
nư c và m t ñ i ngũ cán b nghiên c u chuyên sâu khá hùng h u. Nhi u quy trình kh o sát
cơ b n v khí tư ng nông nghi p ñã ñư c phòng Khí tư ng nông nghi p thu c Nha khí tư ng
ho c T ng c c Khí tư ng - Th y văn trư c ñây, Trung tâm nghiên c u Khí tư ng nông
nghi p, Vi n Khí tư ng - Thu văn ngày nay so n th o và áp d ng. các t nh có các ñài tr m
khí tư ng nông nghi p quan tr c các ñi u ki n khí tư ng và v t h u. Ngành khí tư ng nư c ta
ñã gia nh p T ch c Khí tư ng th gi i (WMO), ñã ñư c T ch c khí tư ng th gi i tài tr
kinh phí ñ nghiên c u và xây d ng cơ b n. M t s d án ñã ñư c xây d ng và ñang tri n
khai. S giúp ñ c a Liên Xô (cũ) ñ i v i ngành khí tư ng nư c ta, trong ñó có khí tư ng
nông nghi p r t có hi u qu . Vi n nghiên c u khí tư ng nhi t ñ i và bão ñư c xây d ng nh
s h p tác v i Liên Xô ñã ti n hành nhi u chương trình l n như nghiên c u bão và tác h i c a
nó ñ i v i s n xu t và ñ i s ng.
Bên c nh ñó, nhi u ñ tài khí tư ng nông nghi p ñã ñư c th c hi n như nghiên c u
ñi u ki n khí tư ng ñ i v i m t s cây tr ng chính (lúa, ngô, ñ u tương, l c, bông, cao su, cà
phê). M t s ñ tài l n ñư c th c hi n như ñánh giá ti m năng khí h u nông nghi p ñ t nư c,
phân vùng khí h u nông nghi p, bư c ñ u l p ra ñư c nh ng b n tin d báo khí tư ng nông
nghi p ñ t ñ chính xác cho phép ñ i v i nhi u vùng.
Thành t u l n nh t c a ngành khí tư ng thu văn Vi t Nam là:
- Kh o sát ñánh giá tài nguyên khí h u, thu văn. Xây d ng Atlat qu c gia và Tuy n t p s
li u khí tư ng - thu văn ph c v ñ c l c cho vi c quy ho ch phát tri n kinh t .
- D báo th i ti t ng n h n và h n v a có ñ chính xác cho phép. ð c bi t là d báo nhi t ñ
và th i ti t mùa ñông, d báo thiên tai, h n hán, bão, l t, gió mùa và sương mu i, gi i pháp
kh c ph c.
- Nghiên c u khí tư ng ph c v s n xu t nông nghi p như cơ c u mùa v , th i v gieo c y,
chăm sóc, phòng tr sâu b nh và thu ho ch.
- Nghiên c u v s ô nhi m môi trư ng, ki m kê khí hi u ng nhà kính, bi n ñ i khí h u và
h qu c a bi n ñ i khí h u, nh ng gi i pháp ng phó.
Nhi m v ñ t ra ñ i v i ngành khí tư ng nông nghi p r t l n nh m góp ph n xây
d ng n n s n xu t nông nghi p nhi t ñ i, h n ch tác h i c a thiên tai, ñưa s n xu t nông
nghi p nư c ta t i bư c phát tri n cao hơn.
3. N I DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U
3.1. N i dung c a môn h c
Khí tư ng nông nghi p là m t môn khoa h c nghiên c u nh hư ng c a ñi u ki n th i
ti t, khí h u ñ i v i s n xu t, các bi n pháp khai thác và b o v ngu n tài nguyên khí h u
ph c v s n xu t nông - lâm - ngư nghi p.. ð ñ t ñư c m c tiêu ñó, Khí tư ng nông nghi p
quan tâm t i các v n ñ sau ñây:
1. Nghiên c u quá trình sinh trư ng, phát tri n (phenology) c a cây tr ng, v t nuôi và s tác
ñ ng c a ñi u ki n khí h u, xác ñ nh yêu c u v ñi u ki n khí tư ng ñ i v i m i lo i sinh v t.
2. Nghiên c u khí quy n, các quá trình v t lý x y ra trong khí quy n, các ñ c trưng th i ti t,
khí h u có nh hư ng t i cây tr ng, v t nuôi, ñ t ñai, ngu n nư c và sâu b nh. ðánh giá m i
tương quan gi a khí h u v i sinh v t và các y u t môi trư ng khác, xác ñ nh các ngư ng khí
h u c a m i gi ng nh m xây d ng cơ c u cây tr ng, v t nuôi h p lý các vùng sinh thái khác
nhau.
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
7
3. Nghiên c u ñ c ñi m khí h u, ti m năng và hư ng s d ng h p lý tài nguyên khí h u các
vùng. Phân vùng khí h u nông nghi p, ñánh giá kh năng ñ m b o ñi u ki n khí h u ñ i v i
các ñ i tư ng c a s n xu t nông nghi p.
4. Nghiên c u các phương pháp d báo khí tư ng nông nghi p, cung c p các thông tin d báo
chi ti t cho m i vùng s n xu t. D báo v kh năng áp d ng các bi n pháp k thu t nông
nghi p trong ñi u ki n th i ti t khác nhau.
5. Nghiên c u s bi n ñ i khí h u, v n ñ ô nhi m không khí và các bi n pháp h n ch s ô
nhi m gây ra bi n ñ i khí h u. Nghiên c u thiên tai, các bi n pháp phòng ch ng thiên tai
nh m h n ch ñ n m c th p nh t tác h i ñ i v i s n xu t và ñ i s ng.
3.2. Phương pháp nghiên c u môn h c
V i nh ng n i dung nêu trên, Khí tư ng nông nghi p c n s d ng các phương pháp
nghiên c u sau ñây:
1. Phương pháp v t lý và toán h c: Khí tư ng nông nghi p áp d ng phương pháp này ñ ño
ñ c, kh o sát và ñánh giá các y u t th i ti t, khí h u.
2. Phương pháp quan sát song song: Phương pháp này ñư c dùng trong nh ng nghiên c u v
sinh trư ng, phát tri n c a sinh v t và nh ng tác ñ ng c a các y u t khí h u ñ i v i sinh v t.
N i dung c a phương pháp quan sát song song như sau: gieo tr ng các gi ng vào các th i v
khác nhau, thông thư ng các th i v cách nhau 5, 10, 15 ngày, sau ñó theo dõi sinh trư ng,
phát tri n, năng su t và ñi u ki n khí tư ng tương ng. Ngư i ta cũng có th gieo tr ng các
gi ng cùng m t th i ñi m nhưng b trí các vùng ñ a lý khác nhau. Vi c kh o sát sinh
trư ng, phát tri n c a cây tr ng và ñi u ki n khí tư ng cũng ñư c ti n hành tương t như
trên. K t qu c a phương pháp quan sát song song là tài li u ñư c s d ng ñ xác ñ nh th i v
ho c phân tích tìm các ch tiêu khí h u c a sinh v t.
3. Phương pháp th ng kê tài li u l ch s : ti n hành ñi u tra th ng kê tài li u c a 2 nhóm ñ i
tư ng là sinh v t và khí h u trong nhi u năm. các vùng ñ a lý khác nhau ngư i ta nghiên
c u các ch tiêu sinh h c trên các gi ng ho c các ch ng lo i cây tr ng... t ñó tìm ra quy lu t
di n bi n và tác ñ ng c a khí h u ñ i v i sinh v t... ki m ch ng các mô hình th ng kê th c
nghi m, ph c v cho s n xu t di n r ng.
4. Phương pháp nghiên c u riêng r : ñư c ti n hành trong phòng thí nghi m hay trong các
nhà khí h u nhân t o, các y u t khí tư ng ñư c ñi u ch nh th ng nh t, ch cho m t y u t
nào ñó thay ñ i. Vi c theo dõi tình hình sinh trư ng, phát tri n c a cây tr ng cũng ñư c ti n
hành thư ng xuyên như trên. Phương pháp này ñòi h i nhi u trang thi t b ñ t ti n, nghiên
c u mang tính cơ b n, k t qu thu ñươc có nhi u ý nghĩa v lý thuy t nhưng thư ng xa r i
th c t s n xu t.
5. Phương pháp GIS: s d ng các thông tin t nh v tinh, nh hàng không ñ tìm hi u di n
bi n khí h u và các h sinh thái. Phương pháp này ñã ñư c nghiên c u ng d ng trong nhi u
lĩnh v c khoa h c như D báo th i ti t, Nghiên c u bi n ñ i khí h u, Nghiên c u bão....
Vi t Nam, các nh v tinh thu ñư c t v tinh "ð a tĩnh" ñã ñư c s d ng trong vi c d báo
th i ti t, tìm ki m các tai n n và d báo khí tư ng nông nghi p v s n xu t.
Ngày nay nh s phát tri n m nh m c a công ngh thông tin, K t qu thu ñư c b ng các
phương pháp nghiên c u nêu trên ngày càng ñáp ng ñư c nhi u v n ñ c p bách c a s n
xu t và ñ i s ng.
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
8
B. KHÍ TƯ NG Ð I CƯƠNG
Chương I. NĂNG LƯ NG B C X M T TR I
B c x m t tr i là ngu n năng lư ng nguyên thu c a h u h t các quá trình v n
ñ ng vô sinh và h u sinh trên trái ñ t. Các quá trình vô sinh như ho t ñ ng c a máy
móc, các quá trình v t lý khí quy n..., các quá trình h u sinh như sinh trư ng, phát tri n
và v n ñ ng c a sinh gi i... mu n x y ra ñư c thì c n ph i có năng lư ng. Xét v ngu n
g c thì các ngu n năng lư ng ñó ñ u là năng lư ng b c x m t tr i. Các ñ c trưng c a
b c x m t tr i như cư ng ñ năng lư ng, quang chu kỳ, quang ph và các d ng b c x
m t tr i là nh ng y u t t o nên ñi u ki n th i ti t, khí h u và tác ñ ng tr c ti p t i ñ i
s ng cây tr ng.
1. M T S
ð C TRƯNG V T LÝ, THIÊN VĂN C A M T TR I
M t tr i là m t qu c u l a kh ng l có ñư ng kính kho ng 1.392.000 km, th tích
1,41.1018 km3 . c u t o ch y u g m hyñrô,heli và ôxy tr ng thái plasma. Trong h m t tr i
g m có m t ngôi sao là m t tr i ñ ng v trí trung tâm (ñ nh tinh) là v t duy nh t phát sáng
và 9 hành tinh khác không phát sáng quay xung quanh m t tr i.
Theo h th ng phân lo i sao trong thiên văn h c thì m t tr i có tên g i là " sao lùn
vàng". Trong Thiên hà c a chúng ta, m t tr i ch là m t ngôi sao dư i trung bình v công
su t b c x , kích thư c và nhi t ñ so v i hàng t ngôi sao khác.
M t s thông s v t lý chung c a m t tr i
• M t tr i có c u trúc ph c t p, tâm c a m t tr i là nhân ho c lõi ti p ñ n là vùng b c
x , kho ng cách cách tâm ch ng 0,7-0,8 bán kính m t tr i là vùng ñ i lưu, ngoài cùng
là b m t m t tr i. nhân m t tr i nơi x y ra ph n ng h t nhân nhi t ñ lên t i 15 tri u
ñ . Nhi t ñ b m t c a m t tr i ph n quang c u vào kho ng 6000oK, ph n s c c u
kho ng 20.000oK, ph n nh t hoa vào kho ng 2.000.000oK ( tính theo ñ ng năng trung
bình c a các phân t ).
• Trái ñ t chuy n ñ ng xung quanh m t tr i theo qu ñ o elíp (hình 1) do v y kho ng
cách t m t tr i ñ n trái ñ t luôn thay ñ i tuỳ thu c vào v trí c a nó trên qu ñ o.
Kho ng cách trung bình t m t tr i ñ n trái ñ t vào kho ng 149,6 tri u km, kho ng cách
này g i là 1 ñơn v thiên văn (ñvtv). Kho ng cách ng n nh t 147 tri u km (ngày 3/I)
b ng 0,983 ñvtv, kho ng cách dài nh t kho ng 152 tri u km (ngày 5/VII ) b ng
1,017ñvtv. Xem hình 1.1
• Thành ph n hoá h c c a m t tr i: Hyñrô chi m kho ng 70-71% v kh i lư ng, hêli t
27-29% , còn l i t 1-3% là các nguyên t n ng hơn như cacbon, ôxy ...
• C m i giây m t tr i tiêu hao trên 4 t n hyñrô ñ t o ra năng lư ng.
• Gió m t tr i là dòng các h t prôton và electron xu t phát t b m t m t tr i bay vào
không gian. Khi các dòng h t trên th i t i các l p trên cùng c a khí quy n trái ñ t v i
v n t c kho ng 400-500 km/s gây ra hi n tư ng bão t và c c quang. Vào nh ng ngày
gió m t tr i ho t ñ ng m nh vi c thông tin vô tuy n ñi n trên trái ñ t b c n tr ho c
không th c hi n ñư c.
Năng lư ng b c x m t tr i
• Trong lòng m t tr i có nhi t ñ r t cao vì th t i ñó luôn luôn x y ra ph n ng nhi t
h ch còn g i là ph n ng t ng h p h t nhân bi n hiñrô (H2) thành hêli (He) và gi i
phóng m t năng lư ng vô cùng l n. Ph n ng t ng h p h t nhân có th bi u di n theo
sơ ñ sau:
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
9
H 1 + H1
H2 + H1
He3 + He3
H2 + e + γ
He3 + γ
He4 + 2H1
Trong sơ ñ trên: H1 - hyñrô ( prôton); H2 - ñơteri (ñơtron ) ; He3 , He4 là các ñ ng v c a
heli; e - electron; γ - b c x gama.
Xuân phân (21/III)
152. 106 km (5/VII)
H chí (22/VI)
147.106 Km (3/I)
Thu phân (23/IX)
ðông chí (22/XII)
Hình 1.1. Sơ ñ H m t tr i - trái ñ t
Do kh i lư ng c a 4 h t nhân H1 l n hơn kh i lư ng c a 1 h t nhân He3. ð h t kh i
lư ng trong ph n ng là cơ ch sinh ra năng lư ng theo công th c Anhxtanh: E = ∆mc2.
Năng lư ng t ng h p 4 h t nhân H1 thành 1 h t nhân He3 là E = (4mH - mHe).c2 . Trong ñó:
∆m = (4mH - mHe); c = 107 Jun. N u có 1 g h t nhân H1 chuy n thành He3 thì ∆m = 0,01g và
năng lư ng gi i phóng là 10 12 Jun.
• Công su t b c x m t tr i là năng lư ng toàn ph n c a m t tr i chi u trên di n tích m t
c u có tâm là m t tr i, bán kính (d/2) là 1 ñvtv trong 1 giây. N u h ng s m t tr i là I0
thì W = I0 . 4πd2 /60 = 3,86.1026 W ( t c 3,86.1026 J/s) nói cách khác c m i phút m t
tr i phát vào không gian xung quanh m t lư ng năng lư ng vào kho ng 5,5.1024 Kcal
nhưng trái ñ t ch nh n ñư c m t ph n r t nh năng lư ng ñó ( kho ng 0,5 ph n t công
su t b c x năng lư ng toàn ph n c a m t tr i).
• M t tr i không nh ng phát ra b c x dư i d ng các tia sóng ñi n t mà t m t tr i còn
phát ra dòng liên t c các h t ( ch y u là electron và pozitron). Ngoài ra ngư i ta còn
nh n th y ph b c x ñi n t c a m t tr i r t r ng, t tia gama ñ n sóng vô tuy n.
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
10
Năng lư ng b c x m t tr i là ngu n năng lư ng ñ u tiên c a m i quá trình chuy n
hoá năng lư ng trên b m t trái ñ t. Năng lư ng b c x m t tr i chi u t i trái ñ t có th
chuy n sang các d ng khác như nhi t năng và công năng t o ra các quá trình v t lý trên b
m t trái ñ t, các hi n tư ng th i ti t, khí h u. ð c bi t, b c x m t tr i là ngu n năng lư ng
g n như duy nh t ñư c th gi i th c v t s d ng trong quá trình quang h p bi n các ch t
vô cơ (CO2, H2O) thành ch t h u cơ ñ u tiên, ñó là glucoza. T glucoza có th t ng h p
hàng lo t các ch t t o thành m t th gi i h u cơ phong phú.
ð hi u ñ y ñ v năng lư ng b c x m t tr i chúng ta c n nghiên c u s bi n ñ i
cư ng ñ và m t s ñ c trưng c a nó.
2. CƯ NG ð
B C X M T TR I
2.1. Khái ni m và ñơn v ño:
Cư ng ñ b c x m t tr i (I) là năng lư ng b c x chi u t i m t ñơn v di n tích ñ t
vuông góc v i nó trong m t ñơn v th i gian.
Theo ñ nh nghĩa, ta có th dùng ñơn v ño cư ng ñ b c x m t tr i là : calo/cm2/phút,
calo/cm2/ngày, Kcal/cm2/tháng, Kcal/cm2/năm.
Calo (cal) là lư ng nhi t c n thi t làm cho nhi t ñ c a 1 gam (1 ml) nư c nóng lên 1oC
nhi t ñ nư c t 14,5oC ñ n 15,5oC
Kilocalo (Kcal) là lư ng nhi t c n thi t làm cho 1 kg nư c (1lít) tăng lên 1oC nhi t ñ
nư c t 14,5oC ñ n 15,5oC. 1 Kcal = 1000 cal.
M t khác, năng lư ng b c x m t tr i có th chuy n hoá thành nhi t năng và công năng,
do v y có th dùng các ñơn v ño năng lư ng ñ làm ñơn v ño cư ng ñ b c x m t tr i.
M t s ñơn v cơ s ño năng lư ng b c x m t tr i
1 Jun = 0,24 calo
1 watt = 1J/s = 14,3 calo
1 B.T.U ( British Thermal Unit) = 251,9 calo ( B.T.U là lư ng nhi t c n thi t làm cho
1 funt nư c nóng lên 1oF)
1 lengli = 1 cal/cm2
1Watt/m2 = 10 microeinsteins/m2/s = 100 lux
1 cal/cm2/phút = 69 930 lux.
2.2. H ng s m t tr i ( Io)
H ng s m t tr i là năng lư ng b c x toàn ph n c a m t tr i truy n th ng góc ñ n di n
tích 1 cm2 trong 1 phút kho ng cách trung bình t m t tr i t i trái ñ t (1 ñvtv). T i gi i h n
trên c a khí quy n cư ng ñ b c x m t tr i tương ñ i n ñ nh ñư c g i là h ng s m t tr i
(Solar constant). Th c ra do kho ng cách t m t tr i ñ n trái ñ t thay ñ i theo th i gian
trong năm nên h ng s m t tr i cũng có s thay ñ i ít nhi u ( t 1308 W/m2 ñ n 1398 W/m2
, dao ñ ng kho ng 3,5%). Nh ng l n ño g n ñây b ng thi t b ñ t trên v tinh ñ a tĩnh thì
h ng s m t tr i là 1,95 cal/cm2/phút.
H ng s m t tr i (I0) có th xác ñ nh theo bi u th c sau:
r20
I0
=
(1)
1,88
r2
Trong ñó :
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
11
r0 là kho ng cách trung bình t trái ñ t ñ n m t tr i (r0 = 149.600.000 km)
r là kho ng cách th c t
Vì trái ñ t có tr c nghiêng v i m t ph ng hoàng ñ o m t góc 66o33' cho nên h ng s
m t tr i các vĩ ñ ñ a lý cũng bi n ñ ng ít nhi u.
Châu Âu I0 = 1,88 cal/cm2.phút
Châu M I0 = 1,96 cal/cm2.phút
Vi t Nam I0 = 1,98 cal/cm2.phút
2.3. S suy y u c a b c x m t tr i khi ñi qua khí quy n.
Khí quy n bao b c xung quanh qu ñ a c u g m có các thành ph n t o nên như nitơ,
oxy, acgôn, hơi nư c, ôzôn, b i (sol khí)... B c x m t tr i ñi qua khí quy n b suy y u ñi do
m t s nguyên nhân như:
• M t ph n b c x m t tr i b m t s ch t như ôxy, ôzon, cacbonic, hơi nư c, b i... h p
th có ch n l c, nghĩa là m i ch t ch h p th nh ng tia b c x có bư c sóng nh t ñ nh.
ð i v i oxy (O2) : Oxy có các d i h p th trong kho ng ph nhìn th y và c c tím.
Trong ph nhìn th y, d i h p th
bư c sóng 0,69 - 0,76 µ. M c ñ h p th các tia b c x
trong d i này không l n nên s suy gi m b c x do oxy h p th không ñáng k . Oxy h p th
các tia c c tím v i bư c sóng nh hơn 0,2 µ khá m nh. S h p th các tia c c tím các l p
khí quy n trên cao d n ñ n s phân ly phân t oxy ñ t o thành ozôn.
ð i v i ozôn (O3) : D i h p th b c x quan tr ng nh t c a ozôn có bư c sóng λ =
0,2 - 0,32 µ. Các tia b c x trong d i sóng này khi ñi qua l p ozon bi suy gi m ñi m t n a.
Nh có l p ozon h p th các tia b c x c c tím c a m t tr i mà s s ng trên trái ñ t ñư c
b o v . Ngoài ra d i các tia b c x có bư c sóng λ = 0,43 - 0,75 µ cũng b ozôn h p th .
ð i v i khí cacbonic (CO2) : D i b c x b h p th m nh nh t là bư c sóng kho ng
2,05 ñ n 2,7µ và 4,3 µ, tuy nhiên quan tr ng hơn c là d i có bư c sóng t 12,9 ñ n 17,1 µ.
Như v y khí cacbonic h p th d i sóng dài nên nó có tác d ng làm nóng trái ñ t.
ð i v i hơi nư c (H2O): Hơi nư c có nhi u d i b c x h p th như 0,58-0,61 µ,
0,68 - 0,73 µ, ñ c bi t t 4 - 40 µ. Tuy nhiên, d i b c x t 8-12 µ ñư c g i là c a s c a khí
quy n, không b hơi nư c h p th và l i là vùng phát x c a m t ñ t và khí quy n m nh nh t,
nh ñó trái ñ t ngu i nhanh do thoát nhi t vào không gian vũ tr .
ð i v i sol khí (b i): S h p th b c x r t ph c t p tuỳ thu c vào b n ch t, kích
thư c và hàm lư ng... c a b i. Tuy nhiên, b i quá nhi u có th làm gi m tr c x . Khi cháy
r ng trên di n r ng ho c núi l a ho t ñ ng phun tro b i vào khí quy n ñã làm gi m cư ng
ñ b c x m t tr i, nhi t ñ không khí cũng có th ñ t ng t gi m xu ng.
• M t ph n b c x m t tr i b các ph n t không khí, hơi nư c, b i và mây làm khu ch
tán do v y b c x m t tr i khi ñi qua khí quy n cũng b suy y u ñi. Khi b c x m t tr i
ñi qua khí quy n ñã g p ph i các ph n t gây khu ch tán nêu trên thì t o ra các dao ñ ng
cư ng b c. Sau ñó chính các ph n t khu ch tán l i tr thành ngu n phát sóng ñi n t
th c p cùng t n s v i b c x m t tr i. Do ñó b c x m t tr i ñã b m t ñi m t ph n
năng lư ng.
• M t ph n b c x m t tr i b ngăn c n b i các ñám mây ho c b ph n x tr l i khí
quy n nên b suy y u ñi.
Reifsnyder và Lull (1965) d n theo Gates, vào nh ng ngày tr i n ng, năng lư ng ánh
sáng mà m t ñ t nh n ñư c g m 10% b c x t ngo i, 45% b c x trông th y và 45% b c
x h ng ngo i (hình 1.2)
Khi ñi qua khí quy n do ch u tác d ng c a các quá trình h p th , khu ch tán và ph n
x nên b c x m t tr i b suy y u ñi. ðư ng ñi c a tia b c x trong khí quy n càng dài thì
Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
12
- Xem thêm -
.PDF 
225 
47 
94 
