Tài liệu Sự phân bố nhiệt độ của không khí trên trái đất

SỰ PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA KHÔNG KHÍ TRÊN TRÁI ĐẤT Phần I. Mở Đầu Trong các kì thi học sinh giỏi Quốc gia gần đây thường đưa vào đề thi một số câu hỏi liên quan đến học phần khí quyển. Đây là một trong những nội dung khó, đòi hỏi học sinh phải tư duy rất nhiều khi trả lời câu hỏi. Trong chuyên đề “Sự phân bố nhiệt độ của không khí trên Trái Đất” tôi xin đưa ra một số nội dung kiến thức và các bài tập liên quan để làm tài liệu trong quá trình giảng dạy. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp để chuyên đề được hoàn thiện hơn . Phần Nội Dung I. Sự phân bố nhiệt độ của không khí trên Trái Đất 1. Bức xạ và nhiệt độ của không khí - Bức xạ Mặt Trời là dòng vật chất và năng lượng của Mặt Trời phát ra. Đây chính là nguồn cung cấp nhiệt chủ yếu cho mặt đất, nhiệt cung cấp chủ yếu cho không khí ở tầng đối lưu là nhiệt của bề mặt Trái Đất được Mặt Trời đốt nóng. - Nhiệt độ của không khí là lượng nhiệt khi mặt đất hấp thụ năng lượng nhiệt Mặt Trời rồi bức xạ lại vào không khí và chính các chất trong không khí hấp thụ. - Khi đo nhiệt độ không khí nguời ta dùng nhiệt kế để đo, ở các trạm khí tượng nguời ta thường đo nhiệt độ không khí mỗi ngày ít nhất 3 lần vào lúc 5 giờ, 13 giờ, 21 giờ. Nhiệt độ không khí luôn luôn thay đổi theo từng giờ, giữa các ngày, các tháng, các năm. Do đó, để nghiên cứu nhiệt độ không khí của một địa phương nào đó người ta phải tính nhiệt độ trung bình ngày, nhiệt độ trung bình tháng, nhiệt độ trung bình năm. Để tính nhiệt độ trung bình ngày nguời ta phải đo mỗi ngày ít nhất 3 lần rồi cộng lại chia trung bình, nhiệt độ trung bình tháng bằng cách cộng nhiệt độ các ngày trong tháng rồi lấy trung bình, để có nhiệt độ trung bình năm người ta lấy nhiệt độ các tháng cộng lại và chia cho 12. 2. Sự phân bố nhiệt độ của không khí trên Trái Đất Nhiệt độ của không khí có sự khác nhau ở khắp nơi trên thế giới, nhiệt độ không khí được thể hiện rõ nhất thông qua các đường đẳng nhiệt trên bản đồ thế giới. 1 Để xây dựng bản đồ các đường đẳng nhiệt, người ta lấy nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm của các tháng hay năm đã được đo ở các trạm, qui về độ cao mặt nước biển ghi các số này lên bản đồ, số liệu của trạm nào ghi đúng trạm đó, dùng phương pháp nội suy quy nhiệt độ tại các điểm đo về cùng nhiệt độ ở độ cao mực nước biển, nối các điểm có cùng một giá trị nhiệt độ lại sẽ được những đường đẳng nhiệt trên bản đồ. Lược đồ các đường đẳng nhiệt tháng 1 ở mực nước biển Lược đồ các đường đẳng nhiệt tháng 7 ở mực nước biển 2 Nhìn vào bản đồ nhiệt độ tháng 1 và tháng 7 ta thấy rằng, nhiệt độ không khí trên Trái Đất nhìn chung giảm dần từ xích đạo về hai cực, điều đó hoàn toàn phù hợp với qui luật phân bố của bức xạ Mặt Trời. Tại xích đạo, nhiệt độ trung bình của tất cả các tháng trong năm đều lớn hơn 250C. Ở vùng nhiệt đới, những tháng mùa hạ nhiệt độ cao hơn 300C, hướng giảm nhiệt độ từ xích đạo về hai cực nhưng giảm nhanh ở bán cầu mùa đông. Ví dụ: tháng 7 vĩ độ 400 Bán cầu Bắc có đường đẳng nhiệt 16 -200C, còn ở Bán cầu Nam là từ 8 -100C. Ngược lại, ở bản đồ tháng 1, cùng ở vĩ độ 400 Bán cầu Bắc có đường đẳng nhiệt 120C, Bán cầu Nam là 16 -200C. Một điều dễ thấy thông qua bản đồ, đó là các đường đẳng nhiệt thường không trùng với vòng tròn vĩ tuyến, nguyên nhân chính là do không có sự đồng nhất của bề mặt Trái Đất, sự khác nhau giữa lục địa và đại dương dẫn đến sự phản hồi và bức xạ của chúng khác nhau, nhiệt dung khác nhau nên sự nóng lên và lạnh địa cũng khác nhau. Vì thế, trên cùng một vĩ tuyến các địa điểm khác nhau có nhiệt độ khác nhau rất lớn chính điều này mà người ta phân ra làm hai kiểu khí hậu lục địa và khí hậu đại dương. Ở bán cầu Nam, biển và đại dương chiếm ưu thế, đặc biệt ở các vĩ tuyến vùng ôn đới lục địa hầu như không có, nên ở đây mùa hạ cũng như mùa đông, các đường đẳng nhiệt gần như không lệch ra khỏi vòng tròn vĩ tuyến, tại các vĩ tuyến nhiệt đới trên các lục địa Nam Phi, Nam Mĩ các đường đẳng nhiệt lệch khỏi vòng vĩ tuyến tạo thành những lưỡi nóng mùa hạ, lưỡi lạnh mùa đông Ở bán cầu Bắc những đường đẳng nhiệt lệch khỏi hướng vĩ tuyến rất lớn, đặc biệt vào tháng 1, trên các lục địa lạnh các đường đẳng nhiệt có xu hướng xuống phía nam nhất là các vĩ tuyến ôn đới, còn trên các đại dương ấm hơn thì các đường đẳng nhiệt lại được đẩy lên phía bắc. Trên các lục địa châu Á, Bắc Mĩ, tạo thành những vùng có đường đẳng nhiệt khép kín như những “đảo lạnh”. Bản đồ tháng 7 thì ngược lại, trên các lục địa nóng những đường đẳng nhiệt được đẩy lên phía bắc, còn trên các đại dương lạnh thì chúng lại lùi xuống phía nam tạo thành các “đảo ấm” ở Bắc Phi, Tiểu Á... 3. Các nhân tố ảnh hưởng tới sự phân bố nhiệt độ của không khí - Vĩ độ 3 + Nhiệt độ trung bình năm giảm dần từ xích đạo về hai cực + Biên độ nhiệt trong năm tăng dần từ xích đạo đến cực - Lục địa và đại dương + Đại dương có biên độ nhiệt nhỏ, lục địa có biên độ nhiệt lớn + Nhiệt độ trung bình năm cao nhất và thấp nhất đều ở lục địa - Địa hình + Trong tầng đối lưu, càng lên cao nhiệt độ không khí càng giảm, trung bình cứ lên cao 100m nhiệt độ giảm 0,60C + Hướng sườn: nhiệt độ khác nhau giữa hướng của sườn núi, sườn phơi nắng có nhiệt độ cao hơn sườn khuất nắng + Độ dốc khác nhau có nhiệt độ khác nhau. Nơi có độ dốc nhỏ sẽ có nhiệt độ cao hơn nơi có độ dốc lớn vì lớp không khí được đốt nóng có độ dày lớn hơn. + Bề mặt địa hình: bề mặt địa hình bằng phẳng nhiệt độ thay đổi ít hơn nơi có bề mặt thấp vì ở nơi đất trũng ban ngày ít gió, nhiệt độ cao, ban đêm khí lạnh trên cao dồn xuống làm cho nhiệt độ thấp. Trên các cao nguyên, không khí loãng hơn ở đồng bằng nên nhiệt độ thay đổi nhanh hơn đồng bằng. II. Hướng dẫn trả lời một số câu hỏi và bài tập liên quan đến nhiệt độ của không khí trên Trái Đất Câu 1. Cho bảng số liệu Bảng phân phối tổng lượng bức xạ Mặt Trời ở các vĩ độ (Đơn vị: cal/cm2/ngày) ngày 00 100 200 500 700 900 21/3 672 659 556 367 132 0 22/6 577 649 728 707 624 634 23/9 663 650 548 361 130 0 22/12 616 519 286 66 0 0 a. Cho biết bảng số liệu trên nói về tổng bức xạ Mặt trời phân phối ở bán cầu nào? Vì sao b. Nhận xét và giải thích sự phân phối tổng lượng bức xạ trên các vĩ độ đã cho Trả lời a. Bảng số liệu thuộc Bán cầu Bắc - Giải thích 4 + Ngày 22/6 tổng bức xạ ở vĩ độ 200 cao nhất, góc nhập xạ lớn (Mặt Trời lên thiên đỉnh ở chí tuyến Bắc) +Ngày 22/6 tổng xạ ở 900 cao còn các ngày khác dều bằng 0 + Ngày 22/12 từ 700 – 900 tổng xạ bằng 0, góc nhập xạ bằng 0 ( Mặt Trời lên thiên đỉnh ở chí tuyến Nam) + Dẫn chứng khác b. Nhận xét, giải thích - Tổng bức xạ Mặt Trời thay đổi theo vĩ độ và theo thời gian - Nhìn chung tổng xạ giảm dần từ xích đạo về cực (trừ ngày 22/6), góc nhập xạ giảm dần + Ngày 22/6 tổng xạ lớn nhất ở 200 do Mặt Trời lên thiên đỉnh ở chí tuyến 23027’, các vĩ độ 500, 700, 900 có tổng xạ cao hơn xích đạo do thời gian chiếu sáng Mặt Trời nhiều hơn. + Ngày 22/12 tổng xạ mặt trời thấp nhất ở các vĩ độ 100, 20, 500, 700, 900 thấp hơn ở xích đạo, thấp nhất các ngày do góc nhập xạ nhỏ, thời gian chiếu sáng ngắn. + Tại xích đạo: ngày 21/3 và 23/9 tổng xạ cao nhất do Mặt Trời lên thiên đỉnh tại đây, ngày 22/6 và 22/12 tổng xạ thấp nhất do vị trí Mặt Trời ở thấp nhất so với mặt phẳng xích đạo. Câu 2. Phân tích tác động của địa hình đến nhiệt độ Trả lời + Trong tầng đối lưu, càng lên cao nhiệt độ không khí càng giảm, trung bình cứ lên cao 100m nhiệt độ giảm 0,60C + Hướng sườn: nhiệt độ khác nhau giữa hướng của sườn núi, sườn phơi nắngcó nhiệt độ cao hơn sườn khuất nắng + Độ dốc khác nhau có nhiệt độ khác nhau. Nơi có độ nhỏ sẽ có nhiệt độ cao hơn nơi có độ dốc lớn vì lớp không khí được đốt nóng có độ dày lớn hơn. + Bề mặt địa hình: bề mặt địa hình bằng phẳng nhiệt độ thay đổi ít hơn nơi có bề mặt thấp . Trên các cao nguyên không khí loãng hơn ở đồng bằng nên nhiệt độ thay đổi nhanh hơn đồng bằng. 5 Câu 3. Dựa vào bản đồ đường đẳng nhiệt dưới đây, hãy nêu nhận xét và giải thích sự phân bố nhiệt dọc theo vĩ tuyến 450B Trả lời - Đường đẳng nhiệt 00C và 100C vồng lên cao về phía cực trên các đại dương và võng về xích đạo trên các lục địa, chứng tỏ đại dương có nhiệt độ cao hơn lục địa. Nguyên nhân do nước nhận nhiệt chậm hơn nhưng toả nhiệt chậm hơn đất liền, vì vậy đại dương mùa hạ mát hơn mùa đông ấm hơn đất liền. - Đường đẳng nhiệt 00C và 100C ở bờ đông đại dương vồng lên cao về phía cực hơn bờ tây chứng tỏ bờ đông đại dương ấm hơn bờ tây. Nguyên nhân do dòng biển nóng chảy từ chí tuyến về cực làm nhiệt độ bờ đông cao hơn. Câu 4. Sự phân hoá nhiệt độ theo độ cao đã gây ra hiện tượng chênh lệch nhiệt độ giữa chân và đỉnh của một địa hình là 1,80C. a. Hãy tìm độ cao tương đối của hình này b. Khí áp ở chân đỉnh thường xuyên đo được là 710mm Hg. Vậy khí áp ở đỉnh địa hình này là bao nhiêu biết rằng cứ lên cao 100m khí áp giảm 10mm Hg. c. Với các điểm đã xác định ở trên địa hình này được xếp vào địa hình gì? Trả lời a. Trong tầng đối lưu càng lên cao nhiệt độ càng giảm với 0,60/100m, biết nhiệt độ chênh lệch giữa chân núi và đỉnh là 1,80C nên độ cao địa hình = 100 x 1,8/0,6 = 300m. 6 b. Càng lên cao không khí càng loãng nên sức nén càng nhỏ, khí áp giảm trung bình 100 mm Hg/100m. Từ chân lên đỉnh khí áp giảm 30 mm Hg, vậy khí áp ở đỉnh là 680 mm Hg. Trên mặt biển khí áp trung bình là 760 mm Hg. Vậy độ chênh cao giữa đỉnh và mực nước biển là 50 x10 = 500 m Vậy độ cao tuyệt đối địa hình là 800 m c. Địa hình trên được xếp vào địa hình núi Câu 5. Cho bảng số liệu sau Biên độ năm của nhiệt độ không khí ở các vĩ độ (đơn vị: 0C) Vĩ độ bán cầu Bắc bán cầu Nam vĩ độ bán cầu Bắc bán cầu Nam 0 0 80 31 28,7 40 17,7 4,9 0 0 70 32,2 19,5 30 13,3 7,0 0 0 60 29 11,8 20 7,4 5,9 0 0 50 23,8 4,3 0 1,8 1,8 Dựa vào bảng số liệu trên và những kiến thức đã học, nhận xét và giải thích sự thay đổi về biên độ nhiệt năm ở các vĩ độ trên. Trả lời - Từ 00-300 cả hai bán cầu diện tích lục địa đều tăng nên biên độ nhiệt tăng, bán cầu Bắc có biên độ nhiệt tăng nhanh hơn vì diện tích lục địa tăng nhanh hơn - Từ 300 – 500 Bắc và Nam + Diện tích lục địa ở bán cầu Bắc tiếp tục tăng nhanh, biên độ nhiệt độ tăng nhanh + Diện tích lục địa bán cầu Nam giảm nhanh nên biên độ nhiệt giảm nhanh - Tư 500 – 700 Bắc và Nam + Diện tích lục địa ở bán cầu Bắc tăng dần tới mức cao nhất nên biên dộ nhiệt tiếp tục tăng + Chênh lệch ngày đêm và góc chiếu ngày càng lớn do xuất hiện các đảo và bán đảo ở Nam Cực - Từ 70 – 80 0 Bắc và Nam + Bán cầu Bắc xuất hiện Bắc Băng Dương nên biên độ nhiệt giảm + Bán cầu Nam gặp lục địa Nam cực nên biên độ nhiệt tăng Câu 6. Dựa vào bảng số liệu sau. 7 Vĩ độ bờ Tây đại dương bờ Đông đại dương Chênh nhau 0 57 B 0 29 B Trạm Nên (Canađa) Kennơđi Nhiệt độ -308 +15 0 Trạm Abớc-đin Nhiệt độ +802 120 (Anh) Tar-Fay-a +120 30 (Hoa Kì0 (Maroc) Nhận xét và giải thích về nhiệt độ trung bình và chênh lệch nhiệt độ của 4 trạm khí tượng trên. Trả lời - Các trạm năm ở vùng ôn đới ( trạm Nên, Abớc-đin), cận nhiệt đới (Kennơđi, Tar-Fay-a) - Vùng vĩ độ cao; Nhiệt độ trung bình ở bờ đông Đại Tây Dương ấm hơn bờ Tây Đại Tây Dương, nhiệt độ trạm Abớc-đin cao hơn trạm Nên. * Nguyên nhân do dòng biển nóng bắc Đại Tây Dương làm ấm bờ đông Đại Tây Dương, dòng biển lạnh Labrado làm lạnh bờ Tây Đại tây Dương. - Vùng vĩ độ thấp Nhiệt độ trung bình của bờ đông Đại Tây Dương lạnh hơn bờ tây Đại Tây Dương, nhiệt độ trạm Tar-Fay-a thấp hơn trạm Kennơđi. * Nguyên nhân do dòng biển lạnh Canary làm giảm nhiệt độ bờ đông Đại Tây Dương, dòng biển nóng Gơn-xtrim làm ấm bờ tây Đại Tây Dương. Phần Kết Luận Trong thời gian ngắn, chuyên đề “Sự phân bố nhiệt độ của không khí trên Trái Đất” chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để chuyên đề được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! 8