Chương III. CHẾ ðỘ NHIỆT CỦA ðẤT VÀ KHÔNG KHÍ
4. SỰ NGƯNG KẾT HƠI NƯỚC
4.2. Các sản phẩm ngưng kết
Lớp khụng khớ tiếp xỳc với mặt ủất hoặc với cỏc vật thể lạnh trờn mặt ủất, cú thể bị giảm nhiệt ủộ xuống tới ủiểm sương, vỡ thế lớp khụng khớ này trở nờn bóo hũa hơi nước; nếu chỳng lạnh ủi thờm nữa thỡ lượng hơi ẩm dư thừa sẽ bắt ủầu ngưng kết. Khi ủú tựy theo những ủiều kiện lạnh mà hỡnh thành những sản phẩm ngưng kết: sương, sương muối. ủụng kết hoặc váng nước...
Sương là lớp nước mỏng hoặc những giọt nước nhỏ, thường bao phủ trờn mặt ủất, lỏ cõy, ngọn cỏ hoặc cỏc vật thể. Sương hỡnh thành trong ủiều kiện nhiệt ủộ khụng khớ > 00C.
Sương thường xuất hiện vào buổi chiều hoặc ban ủờm, khi mặt ủất và cỏc vật thể trờn mặt ủất lạnh ủi vỡ phỏt xạ, nhiệt ủộ hạ xuống dưới ủiểm sương. Lỳc ủú, quỏ trỡnh ngưng kết hơi nước xảy ra ngay trờn mặt ủất và trờn bề mặt cỏc vật thể.
Khi mặt ủất lạnh, sương cũng cú thể hỡnh thành khi hơi ẩm từ cỏc lớp ủất sõu bốc lờn.
Vì thế các giọt sương bám ở bề mặt dưới các vật thể.
Sương cú tỏc dụng tốt ủối với cõy trồng vỡ nú cung cấp một lượng ẩm cho cõy trồng, rất có ý nghĩa trong thời kỳ khô hạn. Hàng năm sương cung cấp một lượng nước từ 30 - 40mm cho cõy trồng. Ngoài ra, sự hỡnh thành sương kốm theo sự toả nhiệt làm cho mụi trường ủỡ lạnh do ủú ngăn cản sự hỡnh thành sương muối.
b) Sương muối
Sương muối cú kiến trỳc hạt trắng, xốp, ủược hỡnh thành trong ủiều kiện tương tự những ủiều kiện hỡnh thành sương trong ủiều kiện nhiệt ủộ mặt ủất và cỏc vật thể rất thấp, dưới 00C. Sương muối cú thể hỡnh thành ngay cả khi khụng khớ cú nhiệt ủộ >00C nhưng mặt ủất cú nhiệt ủộ rất thấp.
khớ ủó mất hơi ẩm vỡ ủó bị ngưng kết. Trời giú to gõy cản trở sự hỡnh thành sương muối.
Sương muối thường thấy nhiều ở những nơi cú ủộ ẩm khụng khớ khụng cao lắm, nhất là trong cỏc thung lũng, bồn ủịa và cỏc vựng ủất khụ, thấp, trũng.
Sương muối gõy nhiều tỏc hại cho cõy trồng, lỏ cõy bị hộo rũ do nhiệt ủộ thấp gõy ra. Lỏ cõy tiếp xỳc với sương muối, nước trong cỏc mụ lỏ bị ủúng băng lại, tế bào bị biến dạng, cỏc hoạt ủộng sinh lý bị tờ liệt. Nếu khụng cú biện phỏp phũng chống ccõy trồng sẽ bị chất hàng loạt, khụng cho thu hoạch (tỏc hại của sương muối và cỏc biện phỏp phũng chống sẽ ủược trình bày ở chương VII).
c) Sương mù
Sương mù là hiện tượng ngưng kết hơi nước ở lớp khí quyển dưới thấp, làm giảm tầm nhỡn xa. Khi nhiệt ủộ dương, sương mự là những hạt nước nhỏ, lơ lửng cú bỏn kớnh từ 2-5à.
Khi nhiệt ủộ õm, sương mự là những tinh thể băng rất lạnh. Sương mự làm giảm bức xạ mặt trời, cõy trồng thiếu ỏnh sỏng ủể quang hợp. Mặt khỏc cũn là ủiều kiện tốt cho sõu, bệnh phỏt triển.
Tuỳ theo ủiều kiện hỡnh thành, người ta chia sương mự ra nhiều loại: sương mự bức xạ, sương mù bình lưu, sương mù bốc hơi, sương mù hỗn hợp và sương mù front. Phổ biến nhất trong các loại sương mù là sương mù bức xạ và sương mù bình lưu.
- Sương mự bức xạ: thường xuất hiện do kết quả lạnh ủi về ban ủờm của mặt ủất và lớp khụng khớ gần mặt ủất vỡ bức xạ nhiệt. éộ dày sương mự bức xạ cú thể từ vài một ủến vài chục mét, bao trùm một khoảng không gian rộng lớn hàng chục ha. Sương mù bức xạ thường thấy vào ban ủờm, buổi sỏng trong mựa xuõn, mựa thu hay mựa ủụng. Sau khi mặt trời mọc sương mự tan dần ủi, nhưng cũng cú thể tồn tại tới buổi trưa.
- Sương mù bình lưu: Sương mù bình lưu hình thành khi không khí nóng ẩm chuyển dịch trờn mặt ủệm lạnh (mặt ủệm là bề mặt ủất, mặt nước...), chỳng phỏt triển lờn tới ủộ cao vài trăm mét và bao trùm những khoảng không gian rộng lớn. Sương mù bình lưu xuất hiện vào mựa thu, mựa ủụng và cả mựa hạ. Cỏc khối khụng khớ mang ủặc ủiểm nhiệt, ẩm cao hoà trộn với không khí lạnh trên các vùng lãnh thổ tạo thành sương mù bình lưu. Sương mù bình lưu thường thấy ở vùng ven biển, ven các hồ nước lớn. Trong sương mù bình lưu tầm nhìn xa bị hạn chế nghiêm trọng nên thường xảy ra các tai nạn giao thông.
- Sương mự bốc hơi: Sương mự bốc hơi quan sỏt thấy trong những trường hợp nhiệt ủộ bề mặt bốc hơi lớn hơn nhiệt ủộ khụng khớ. Chỳng hỡnh thành do sự lạnh ủi và ngưng kết của hơi nước bốc lên từ mặt nước. Sương mù bốc hơi thường hình thành vào mùa thu hoặ mùa ựông trên bbề mặt sông, ngòi, ao và hồ. đó là loại sương mù rất mỏng, màu trắng thường quấn quanh núi non bộ, gốc cây ở quanh ao, hồ…
- Sương mù hỗn hợp: Hình thành do nhiều nguyên nhân khác nhau, khi có sự xáo trộn của khối khụng khớ cú ủộ ẩm gần ủạt ủến trạng thỏi bóo hoà với khối khụng khớ cú nhiệt ủộ khỏc biệt hoặc cũng cú thể do sự bức xạ mất nhiệt vào ban ủờm.
- Sương mù front: Sự hình thành của sương mù front có liên quan tới bề mặt phân giới giữa hai khối không khí.
- Sương mù thành phố: Tại những thành phố lớn, nhiều bụi bẩn của các nhà máy tung vào không khí, trở thành những hạt nhân ngưng kết. Hơi nước bám vào góc, cạnh của các hạt
d) Mây:
Sản phẩm ngưng kết hơi nước của lớp khớ quyển cú ủộ cao vài trăm một trở lờn gọi là mây. Mây tập hợp bởi những giọt nước nhỏ li ti hoặc những tinh thể băng có kích thước rất nhỏ (ủường kớnh giọt nước từ 2 - 8à, kớch thước hạt băng lớn hơn, khoảng vài chục ủến hàng trăm à). Những phõn tử mõy tụ lại thành từng ủỏm, lơ lửng trong khụng khớ.
Mõy ủược hỡnh thành do những nguyờn nhõn sau:
- Do hiện tượng ủối lưu nhiệt (ủối lưu chỉ chuyển ủộng của cỏc dũng khụng khớ di chuyển ngược chiều nhau theo phương thẳng ủứng). Kết quả của cỏc chuyển ủộng ủối lưu trong khớ quyển ủó sinh ra nhiều dạng mõy. Dạng và ủộ dày của mõy ủối lưu phụ thuộc vào tốc ủộ dũng thăng của khụng khớ.
- Khi cú bức xạ trong ủiều kiện thời tiết ổn ủịnh, mõy hỡnh thành do kết quả của lớp không khí chứa nhiều hơi nước và bụi bức xạ mất nhiệt (thường là mây tằng - St).
- Kết quả trượt lên của khối không khí trên bề mặt front nóng. Thường khi không khí núng chuyển ủộng trượt lờn bề mặt tiếp xỳc dốc của khối khụng khớ lạnh ủó sinh ra nhiều loại mây như NS, AS, CS, Ci ...
Hình 4.4. Mây hình thành trên front lạnh Hình 4.5. Mây hình thành trên front nóng ( Nghĩa các chữ tiếng Anh trên hình: Cool air: không khí lạnh; warm air: không khí nóng.)
-Trên bề mặt khối không khí lạnh tiếp xúc với khối không khí nóng khi có front lạnh mõy cũng ủược hỡnh thành.
- Ngoài cỏc nguyờn nhõn trờn, nguyờn nhõn hỡnh thành mõy cũn do chuyển ủộng dạng súng của khụng khớ trong khớ quyển, quỏ trỡnh chuyển ủộng loạn lưu (chuyển ủộng khụng theo phương nhất ủịnh) của khụng khớ, do khối khụng khớ bị nõng lờn bởi ủịa hỡnh dốc.
Túm lại khi xảy ra cỏc nhiễu ủộng khớ quyển thỡ mõy sẽ ủược hỡnh thành trong tầng ủối lưu. Vỡ thế cỏc nhiễu ủộng khớ quyển là nguyờn nhõn trực tiếp làm thay ủổi thời tiết ở mỗi khu
Dựa vào ủộ cao của chõn mõy người ta chia ra một số loại mõy:
* Mây tầng cao:
Chân mây cao trên 6km. Hoàn toàn cấu tạo bởi những tinh thể băng, có màu trắng, sáng như bạc, mây này không gây mưa. Mây tầng cao gồm các loại:
- Mõy ti (Cirrus - Ci). Là những ủỏm mõy trắng xốp, biệt lập, cú dạng tơ sợi, khụng in búng trờn mặt ủất. Số lượng khụng nhiều, nhưng cũng cú khi chiếm cả một phần bầu trời, mõy ti rất mỏng, không làm giảm bức xạ mặt trời.
- Mõy ti tớch (Cirro-cumulus - Cc). Loại mõy này hỡnh thành từng ủỏm, từng dải, hoặc hình thành những khối nhỏ, màu trắng. Ðôi khi chúng có dạng hình cầu hoặc dạng sóng lăn tăn. Mõy này cũng khụng in búng trờn mặt ủất.
- Mây ti tằng (Cirro-stratus - Cs). Là loại mây màu trắng mở hoặc xanh mờ, có kiến trúc tơ sợi, qua mõy cú thể nhỡn thấy rừ ủường viền của mặt trời và mặt trăng. Thụng thường mõy này phát triển thành màn mây, bao phủ ở góc bầu trời.
* Mây tầng giữa
Chõn mõy cú ủộ cao từ 2 - 6 km. Khỏc với mõy ti ở chỗ phần tử mõy lớn hơn, dày ủặc hơn. Mây tầng giữa cấu tạo bởi những giọt nước hoặc những tinh thể băng. Mây này thường cú màu xỏm và cú búng rõm trờn mặt ủất. Mõy tầng giữa cú cỏc loại.
- Mây trung tích (Alto-cumulus - Ac). Là loại mây có dạng sóng, tạo thành những dải mõy, luống mõy hoặc cuộn mõy, phần lớn cú màu trắng, ủụi khi cú màu xanh mờ hoặc xỏm mờ. Hiện tượng tiêu biểu của loại mây này là tán mặt trời, mặt trăng và hiện tượng ánh sáng ngũ sắc.
- Mây trung tằng (Alto-stratus - As). Ðám mây có kiến trúc tơ sợi, phần lớn có màu xám hoặc hơi xanh. Thụng thường mõy này bao phủ khắp cả bầu trời, ủụi khi quan sỏt thấy hiện tượng tán trong mây.
* Mây tầng thấp
Chõn mõy dưới 2km. Mõy tầng thấp gồm những ủỏm mõy cú phần tử lớn, kớch thước cú thể ủạt tới từ 0,05 ủến 0,5mm, ủỏm mõy khụng cú ủường viền rừ rệt. Là dấu hiệu của thời tiết xấu.
- Mõy tằng (Stratus - St): Lớp mõy ủồng nhất, màu xanh hoặc màu vàng, giống như sương mù, từ trên mây có thể có mưa phùn rơi xuống. Mây tằng che phủ hầu khắp cả bầu trời, ủụi khi phõn bố thành từng ủỏm, tơi tả.
- Mõy tằng tớch (Strato-cumulus - Sc). Hợp bởi những phần tử mõy khỏ lớn, ủỏm mõy có dạng hình nấm, hình sóng hoặc hình luống.
- Mõy vũ tằng (Nimbo-stratus - Ns). Là loại mõy màu xỏm thẫm, ủụi khi cú màu vàng ủục hoặc xanh ủục. Mõy vũ tằng cũng thường che phủ khắp cả bầu trời, khụng ủể lộ những khoảng sáng.
dưới 2 km. Tuy nhiờn ủỉnh của những ủỏm mõy này cú thể ủạt tới 8 - 10km.
- Mõy tớch (Cumulus - Cu). Là những ủỏm mõy dày ủặc, biệt lập, phỏt triển theo chiều thẳng ủứng, cú ủỉnh hỡnh vũm, lồi lờn, chõn mõy hầu như nằm ngang, cú ủường viền rừ rệt, nhưng ủụi khi cú bờ ngoài rỏch tơi tả.
Mõy tớch cú màu trắng, hoặc màu ủen thường xuất hiện vào buổi sỏng mựa hố, ở phớa chõn trời, ủến khoảng giữa trưa thỡ phỏt triển rất mạnh, buổi chiều tỏa rộng ra hoặc phỏt triển thành khối ủồ sộ như trỏi nỳi.
- Mây vũ tích (Cumulo-nimbus - Cb). Khối mây màu trắng rất lớn, có chân màu xám thẫm. Mây vũ tích là sự tiếp tục phát triển của mây tích Cu. Mây vũ tích có hình dạng như quả nỳi hoặc ngọn thỏp, phần trờn ủỉnh mõy cú kiến trỳc tơ sợi. Ở chõn mõy Cb thường quan sỏt thấy màn mưa (Virga).
Hình 4.6: Mây ti - Ci (Cirrus) Hình 4.7. Mây ti tằng - Cs (Cirro - stratus)
Hình 4.8. Mây ti tích - Cc ( Cirro - cumulus) Hình 4.9. Mây trung tằng - As (Alto - stratus)
Hình 4.10. Mây trung tích - Ac (Alto - cumulus) Hình 4.11. Mây tằng - St (Stratus)
Hình 4.12. Mây tằng tích - Sc (Strato - cumulus) Hình 4.13. Mây vũ tằng - Ns (Nimbo - stratus)
Hình 4.14. Mây tích - Cu (Cumulus) Hình 4.15. Mây vũ tích - Cb (Cumulo - nimbus)
Do kết quả của sự ngưng kết hơi nước trong khớ quyển tự do mà mõy ủược hỡnh thành.
Một ủỏm mõy cú thể chỉ gồm những giọt nước hoặc chỉ gồm những hạt băng, nhưng cũng cú ủỏm mõy cú cấu tạo cả nước, cả băng. Vỡ cú lực cản của khụng khớ, vả lại cỏc phần tử mõy kích thước quá nhỏ (giọt nước, hạt băng) nên không rơi xuống, ở trạng thái lơ lửng trong khụng khớ. Nếu trong ủỏm mõy cú dũng khụng khớ ủi lờn, thỡ cỏc phần tử mõy sẽ bị ủẩy lờn cao hơn trong khí quyền. Các phần tử mây chỉ rơi xuống thành mưa trong trường hợp kích thước của chỳng lớn lờn rất nhiều, ủến mức ủộ cú thể thắng ủược cỏc dũng khụng khớ ủi lờn và lực cản của không khí.
Các phân tử mây lớn lên do hai nguyên nhân chính:
a) Các phần từ mây lớn lên do ngưng kết hơi nước diễn ra liên tục:
Trong ủỏm mõy cú những giọt nước kớch thước khụng giống nhau thỡ ỏp suất hơi nước bão hoà trên bề mặt các hạt nước nhỏ thấp hơn các hạt nước lớn. Bởi vậy hơi nước sẽ chuyển từ các giọt nước nhỏ sang ngưng kết trên bề mặt các hạt nước lớn làm cho các hạt nước lớn càng to thờm, cũn cỏc hạt nước nhỏ thỡ bị húa hơi hết. Nếu ủỏm mõy cú lẫn cả những hạt nước và những tinh thể băng thì hơi nước chuyển dần từ các hạt nước sang các tinh thể băng vì áp suất hơi nước bão hoà trên bề mặt các tinh thể băng lớn hơn, làm cho các tinh thể băng ngày càng lớn. Cỏc hạt mõy tăng kớch thước ủến mức ủộ trọng lực của nú cú thể thắng ủược cỏc dũng khụng khớ ủi lờn và sức cản của khụng khớ.
Các phần tử mây lớn lên bằng phương pháp ngưng kết rất chậm.
b) Các phân tử mây lớn lên do tụ hợp:
- Sự tụ hợp ủược thực hiện do sự chuyển ủộng của cỏc phần tử mõy (chuyển ủộng Brao- nơ) làm cho các hạt nước nhỏ va chạm, nhập lại với nhau. Quá trình này xảy ra chậm.
- Sự tụ hợp ủược thực hiện do khụng khớ chuyển ủụng loạn lưu làm cỏc hạt nước (hạt băng) tiếp xúc với nhau và nhập lại. Quá trình này phần tử mây lớn lên nhanh hơn.
- Sự tụ hợp ủược thực hiện do cỏc phần tử mõy tớch ủiện trỏi dấu, hỳt nhau làm tăng kớch thước.
- Sự tụ hợp trong ủỏm mõy xảy ra mạnh nhất là do cỏc phần tử mõy cú kớch thước khỏc nhau, dẫn ủến tốc ủộ rơi khỏc nhau. Cỏc phần từ mõy lớn rơi nhanh hơn ủuổi kịp cỏc phần tử mây nhỏ, quyện lấy các phần tử nhỏ và lớn lên. Người ta gọi cách tụ hợp này là tụ hợp trọng lực.
Cỏc ủỏm mõy tầng cao Ci, Cs, Cc chỉ cấu tạo bởi cỏc hạt băng kớch thước nhỏ và ủều, trữ lượng hơi nước nhỏ nờn khụng tạo ra mưa ủược.
Cỏc ủỏm mõy tầng giữa Ac, As và cả mõy Cu cấu tạo bởi cỏc giọt nước kớch thước ủồng ủều, nờn cũng khụng gõy mưa (hón hữu cú mưa tuyết).
Cỏc ủỏm mõy tầng thấp St, Sc cú ủộ phỏt triển theo chiều thẳng ủứng nhỏ, nờn cỏc phõn tử mõy khụng ủủ trọng lượng ủể rơi. Vỡ dũng ủi lờn trong cỏc ủỏm mõy yếu, cỏc phần tử mõy khú tăng kớch thước nờn chỉ ủụi khi những mõy này cú mưa nhỏ hoặc mưa phựn.
Những ủỏm mõy hỗn hợp Ns, Cb thường cú ủộ dày lớn. Phần ủỉnh trờn của ủỏm mõy gồm những tinh thể băng, phần giữa gồm những giọt nước hỗn hợp với những tinh thể băng, phần dưới gồm những giọt nước nhỏ nên rất dễ cho mưa.
Như vậy, trong ủỏm mõy hỗn hợp bao gồm cả nước và băng thỡ giọt nước sẽ bay hơi chuyển sang ngưng tụ trên các tinh thể băng. Hơi nước tiếp tục bám vào các góc của các tinh thể băng, tinh thể băng lớn dần lên các cạnh kéo dài thành hình sao gọi là sao tuyết. Hơi nước
khụng khớ giữa ủỏm mõy và ở gần mặt ủất cao thỡ cỏc hoa tuyết tan ra thành những giọt nước rơi xuống ủất dưới dạng mưa nước. Khi nhiệt ủộ khụng khớ trờn ủường rơi quỏ thấp thỡ mưa dưới dạng tuyết mà ta thường thấy ở cỏc xứ lạnh về mựa ủụng.