Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Bài 5: Tuần hoàn nước trong tự nhiên - Nguyễn Thị Bích Yên

1 
Tuần hoàn nƣớc trong tự nhiên 
1. Chu trình tuần hoàn nƣớc trong tự nhiên 
2. Độ ẩm không khí 
3. Sự bốc hơi nƣớc 
4. Sự ngƣng tụ hơi nƣớc 
5. Mƣa 
1. CHU TRÌNH TUẦN HOÀN 
NƯỚC TRONG TỰ NHIÊN 
Nƣớc 
• Hơi 
• Lỏng 
• Rắn 
Đơn vị của các con số trong hình trên là nghìn km3 nƣớc vận 
chuyển trên một năm. Bề mặt diện tích của trái đất là 510 x 106 km2 
Chu 
trình 
tuần 
hoàn 
nƣớc 
Vai trò của chu trình tuần hoàn nƣớc 
• Nƣớc chiếm tới 80-90% trọng lƣợng cơ thể 
thực vật 
• Vận chuyển nƣớc giữa khí quyển, đất liền 
và đại dƣơng 
• Vận chuyển năng lƣợng trong khí quyển: 
hoàn lƣu khí quyển và bão nhiệt đới 
• Điều hòa độ mặn của nƣớc biển và cung 
cấp nguồn dinh dƣỡng cho sinh vât biển 
(quyết định năng suất của hệ sinh thái biển) 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
2 
2. Độ ẩm không khí 
• Các đại lƣợng đặc trƣng cho độ ẩm không khí 
– Áp suất hơi nƣớc (sức trƣơng hơi nƣớc - e) 
– Áp suất hơi nƣớc bão hòa (es) 
– Độ ẩm riêng 
– Độ ẩm tuyệt đối 
– Độ ẩm tƣơng đối 
– Độ thiếu hụt bão hòa 
– Điểm sƣơng 
• Ảnh hƣởng của độ ẩm không khí đối với sản xuất 
nông nghiệp 
• Biện pháp điều tiết và sử dụng độ ẩm không khí 
Áp suất hơi nƣớc 
Vapor Pressure 
• Còn gọi là sức trƣơng hơi nƣớc – e 
• là phần áp suất do hơi nƣớc chứa trong 
không khí gây ra và đƣợc tính bằng miliba 
(mb) hay milimét của cột thuỷ ngân 
(mmHg) 
• Đơn vị quy đổi: 1mb = 10-3bar = 100 N/m2 
= 100Pa; 1mb = 3/4 mmHg 
Áp suất hơi nƣớc bão hòa 
(Saturation Vapor Pressure) 
Là áp suất hơi nƣớc ứng với giới hạn tối đa 
ở một nhiệt độ xác định 
es(T) = 6,1 x 10
7,6T/(242 + T) 
es(T) là áp suất hơi nƣớc bão hoà ở nhiệt độ T(
0C), đơn vị 
mb 
es (0
oC) = 6,1mb 
Các bƣớc dẫn tới sự bão hòa hơi 
nƣớc trong không khí 
Áp suất hơi nƣớc bão hòa 
es áp suất hơi nƣớc bão hòa 
ea áp suất hơi nƣớc của không khí 
Diễn biến hàng ngày của áp suất 
hơi nƣớc 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
3 
Diễn biến áp suất hơi nƣớc theo 
mùa Độ ẩm riêng và độ ẩm tuyệt đối 
• Độ ẩm riêng 
– Là lƣợng hơi nƣớc tính bằng gam chứa trong 1 kg 
không khí ẩm (g/kg) 
• Độ ẩm tuyệt đối 
– Là lƣợng hơi nƣớc chứa trong 1m3 không khí (g/m3) 
a (g/m3) = 
0,81 
1 + αt 
 x e 
α là hệ số dãn nở của không khí (0,00366) và e là áp suất hơi nƣớc (mb) 
Diễn biến của độ ẩm tuyệt đối 
• Nếu chúng ta có áp suất hơi nƣớc của không khí là ea ở nhiệt độ ta 
và áp suất hơi nƣớc bão hoà ở nhiệt độ ta là es(ta) thì độ ẩm tƣơng 
đối là tỷ lệ phần trăm giữa ea và es(ta) 
• Độ ẩm tƣơng đối đặc trƣng cho trạng thái ẩm của không khí. 
• Nếu ea < es(ta) không khí chƣa bão hoà hơi nƣớc. 
• Nếu ea = es(ta) không khí bão hoà hơi nƣớc và khi đó r = 100% 
• Nếu ea > es(ta) không khí quá bão hòa hơi nƣớc 
Độ ẩm tƣơng đối 
R (%) = 
ea 
es (ta) 
x 100 
Diễn biến độ ẩm tƣơng đối 
• Độ thiếu hụt bão hoà hay độ hụt ẩm (d) là 
hiệu số giữa áp suất hơi nƣớc bão hoà và 
áp suất hơi nƣớc trong không khí ở một 
nhiệt độ xác định 
• Độ d cho biết độ ẩm của khối không khí xa 
hay gần trạng thái bão hòa 
Độ thiếu hụt bão hòa 
D = es(ta) – ea 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
4 
Diễn biến hàng ngày của độ 
thiếu hụt bão hòa 
Diễn biến hàng năm của độ 
thiếu hụt bão hòa 
• Điểm sƣơng  là nhiệt độ mà tại đó hơi 
nƣớc chứa trong không khí đạt tới trạng 
thái bão hoà 
• Khi ta = , khối độ ẩm không khí đạt tới 
trạng thái bão hòa, khoảng cách giữa ta và 
 càng lớn, không khí càng xa trạng thái 
bão hòa 
Điểm sƣơng 
ea = es() 
Điểm sƣơng và áp suất hơi 
nƣớc 
Diễn biến hàng ngày của điểm 
sƣơng và nhiệt độ không khí 
Mối quan hệ giữa áp suất hơi nƣớc bão hòa 
và độ ẩm tƣơng đối với nhiệt độ 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
5 
Ảnh hƣởng của độ ẩm không khí đối 
với sản xuất nông nghiệp 
• Cƣờng độ thoát hơi nƣớc của cây 
– Tăng lên năm lần khi độ ẩm không khí 90-95% giảm xuống còn 
50% 
• Các loại cây trồng khác nhau có nhu cầu ẩm khác nhau: 
bông và hồ tiêu?? 
• Độ ẩm không khí cao kéo dài thời gian sinh trƣởng và thu 
hoạch của cây 
• Độ ẩm quá cao hoặc quá thấp làm giảm sức sống của hạt 
phấn. Độ ẩm quá cao làm giảm sự lan truyền của hạt phấn 
• Ảnh hƣởng đến quá trình bảo quản nông sản 
– Hạt ngũ cốc: yêu cầu độ ẩm không khí thấp; độ ẩm cao kết hợp với 
nhiệt độ cao làm giảm chất lƣợng và trọng lƣợng của hạt nghiêm 
trọng. 
– Rau quả: yêu cầu độ ẩm không khí cao và nhiệt độ thấp 
• Ảnh hƣởng tới sự phát triển của sâu bệnh 
Biện pháp điều tiết và sử dụng độ ẩm 
không khí 
• Điều tiết 
– Trồng đai cây bảo vệ trên cánh đồng nhằm ngăn gió 
khô và hạn chế tốc độ phân tán hơi ẩm 
– Xây dựng hệ thống tƣới tiêu hoàn chỉnh tạo điều kiện 
cho cây trồng đƣợc tƣới đầy đủ 
– Trồng xen hoặc tăng mật độ cây trồng làm tăng độ 
ẩm không khí 
– Trồng rừng và đào hồ để cải thiện độ ẩm không khí 
trên quy mô rộng 
• Cần nắm vững diễn biến độ ẩm không khí theo 
không gian và thời gian, đồng thời nắm vững 
nhu cầu độ ẩm của các loại cây khác nhau 
nhằm bố trí cây trồng cho hợp lý 
3. Sự bốc hơi nƣớc 
• Khái niệm 
• Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự bốc hơi 
– Bốc hơi từ mặt nƣớc 
– Bốc hơi từ mặt đất 
– Thoát hơi nƣớc từ thực vật 
Khái niệm 
• Bốc hơi nƣớc (Evaporation) là 
quá trình nƣớc từ trạng thái 
lỏng hoặc rắn chuyển sang 
trạng thái hơi 
• Bốc hơi nƣớc xảy ra bằng 
nhiều cách 
– Bốc hơi trên mặt nƣớc thoáng 
– Thoát hơi nƣớc từ lá thực vật 
(Transpiration) 
– Bốc hơi nƣớc từ mặt đất 
Bốc thoát hơi 
nước - 
Evapotranspiration 
Sự bốc và thoát hơi nƣớc (Evaporation 
and transpiration) 
• Khái niệm 
• Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự bốc hơi 
– Bốc hơi từ mặt nƣớc 
– Bốc hơi từ mặt đất 
– Thoát hơi nƣớc từ thực vật 
• Bốc hơi nƣớc và sự thay đổi khí hậu 
Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự 
bốc hơi 
• Năng lƣợng nhiệt cung cấp tiềm nhiệt 
(latent heat) cho quá trình bốc hơi (bức xạ 
thuần, nhiệt độ không khí) 
• Khả năng vận chuyển hơi nƣớc ra khỏi bề 
mặt bốc hơi (gió, độ ẩm) 
• Sự sẵn có của nƣớc để cung cấp cho quá 
trình bốc hơi (độ ẩm đất) 
• Bốc hơi tiềm năng là sự bốc hơi khi nƣớc 
cung cấp không bị giới hạn 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
6 
Bốc hơi từ mặt nƣớc 
• Trạng thái vật bốc hơi: nƣớc ở trạng thái 
lỏng bốc hơi mạnh hơn ở trạng thái rắn 
• Diện tích mặt ngoài lớn sẽ bốc hơi nhanh 
hơn 
• Nhiệt độ vật bốc hơi càng cao thì tốc độ 
bốc hơi càng lớn vì động năng phân tử lớn 
• Nƣớc có nhiều tạp chất sẽ bốc hơi chậm 
hơn nƣớc tinh khiết do làm giảm diện tích 
bề mặt bốc hơi. 
Bốc hơi từ mặt đất 
• Đất cát bốc hơi nhanh hơn đất giàu mùn, đất sét 
• Đất càng ẩm bốc hơi càng nhiều 
• Mặt đất gồ ghề bốc hơi nhiều hơn mặt đất bằng 
phẳng. Nơi có đất cao bốc hơi mạnh hơn nơi 
đất thấp, đất lõm. 
• Khi ẩm, mặt đất màu sẫm bốc hơi mạnh hơn đất 
màu nhạt 
• Đất có kết cấu cục bốc hơi mạnh hơn đất có kết 
cấu đoàn lạp 
• Đất có mạch nƣớc ngầm càng cao bốc hơi càng 
mạnh 
• Tốc độ bốc hơi trực tiếp từ mặt đất có thực vật 
che phủ chậm hơn so với đất trống 
Thoát hơi nƣớc từ thực vật 
• Điều kiện vật lý khí quyển 
– Nhiệt độ 
– Độ thiếu hụt bão hòa 
– Tốc độ gió 
• Chủng loại cây trồng 
– Số lƣợng khí khổng và sự đóng mở khí khổng 
(stomatal conductance) 
– Hiệu quả sử dụng nƣớc cây trồng 
– Hệ số thoát hơi nƣớc cây trồng 
Hiệu quả sử dụng nƣớc 
 Water Use Efficiency (WUE) 
WUE = 
TRỌNG LƢỢNG CHẤT KHÔ (Kg) 
LƢỢNG NƢỚC THOÁT HƠI QUA BỀ 
MẶT LÁ (Kg) 
Hệ số thoát nƣớc cây trồng 
 Crop Coefficients (kc) 
ETo – bốc thoát hơi nƣớc tiềm năng, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết 
Etc tƣơng ứng với bốc thoát hơi nƣớc thực tế trên quần thể cây trồng 
Kc phụ thuộc vào loại cây trồng 
Bốc thoát hơi nƣớc tiềm năng đƣợc tính bằng sự bốc 
thoát hơi nƣớc của một thảm cỏ có chiều cao 0,12 m 
đƣợc cung cấp đầy đủ nƣớc. ETo sẽ thay đổi theo 
mùa phụ thuộc vào điều kiện thời tiết 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
7 
Hệ số thoát hơi nước cây trồng 
– Sự hấp thụ ánh sáng 
– Diện tích bề mặt tán quần thể thực vật (mức 
độ ghồ ghề) 
– Sinh lý cây trồng 
– Tuổi 
Etc – đo thực tế 
ETo – ƣớc tính dựa vào công thức 
Hệ số sử dụng nƣớc ở các giai 
đoạn sinh trƣởng cây trồng 
Kc của một số loại cây trồng 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
8 
Sự bốc và thoát hơi nƣớc (Evaporation 
and transpiration) 
• Khái niệm 
• Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự bốc hơi 
– Bốc hơi từ mặt nƣớc 
– Bốc hơi từ mặt đất 
– Thoát hơi nƣớc từ thực vật 
• Bốc hơi nƣớc và sự thay đổi khí hậu 
4. Sự ngƣng kết hơi nƣớc 
• Khái niệm 
• Các sản phẩm ngƣng tụ 
– Sƣơng và sƣơng muối 
– Sƣơng mù 
– Mây 
Khái niệm 
• Là quá trình hơi nƣớc từ thể hơi chuyển 
sang thể lỏng hoặc thể rắn. 
• Điều kiện ngƣng kết 
– ea ≥ E(ta) khi ta   
• chuyển động ngang (bình lƣu) tràn lên bề mặt đệm 
lạnh hơn 
• mất nhiệt về ban đêm do bức xạ 
• xáo trộn các khối không khí đã bão hoà hoặc gần 
tới bão hoà có nhiệt độ khác nhau. 
• không khí chuyển động lên cao 
– Có hạt nhân ngƣng kết hơi nƣớc 
– Nếu không có hạt nhân ngƣng kết, sự ngƣng 
tụ chỉ xảy ra khi r = 400-600% 
Sự ngƣng kết hơi nƣớc 
• Khái niệm 
• Các sản phẩm ngƣng tụ 
– Sƣơng và sƣơng muối 
– Sƣơng mù 
– Mây 
• Mƣa khí quyển 
• Mƣa hữu hiệu 
– Sƣơng và sƣơng muối 
– Sƣơng mù 
Sƣơng và sƣơng muối 
• Hình thành trên mặt đất hay trên các vật thể 
ngay trên mặt đất lạnh 
• Do bức xạ mặt đất 
• Sƣơng đƣợc hình thành trong điều kiện ≥0oC 
còn sƣơng muối hình thành khi ≤0oC 
• Sự hình thành sƣơng có lợi cho cây trồng còn 
sƣơng muối thí ngƣợc lại 
• Sự hành thành sƣơng sẽ ngăn cản sự hình 
thành sƣơng muối 
• Điều kiện thuận lợi cho sƣơng và sƣơng muối 
hình thành: 
– trời quang mây và gió nhẹ 
– Thƣờng thấy ở các thung lũng và vùng trũng 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
9 
• Hình thành ở lớp không khí gần mặt đất 
• Hạt sƣơng mù có kích thƣớc 2-5 
• Sƣơng mù đƣợc hình thành khi không khí bị 
lạnh đi hoặc lƣợng hơi nƣớc đƣợc tăng lên gây 
ra sự bão hòa hơi nƣớc 
• Các loại sƣơng mù 
– Sƣơng mù bức xạ (radiation fog): mặt đất lạnh đi do 
bức xạ mặt đất 
– Sƣơng mù bình lƣu (advection fog): không khí ẩm, 
nóng chuyển động trên mặt đất lạnh 
– Sƣơng mù bốc hơi (steam fog): lƣợng hơi nƣớc gia 
tăng khi không khí đi qua mặt sông, hồ 
– Sƣơng mù thành phố 
Sƣơng mù 
Sƣơng mù bốc hơi (steam fog) 
Sƣơng mù thành phố 
• Là tập hợp những sản phẩm ngƣng kết 
hay thăng hoa ở các độ cao khác nhau 
trong khí quyển 
• Các cơ chế bốc lên cao của không khí dẫn 
đến sự ngƣng tụ tạo thành mây 
– Đối lƣu 
– Địa hình 
– Front 
– Trong vùng áp thấp 
Mây 
Các cơ chế thăng lên cao của không khí 
Các loại 
mây chính 
và độ cao 
của chúng 
(Mây ti) 
(Ti tích) 
(Ti tằng) 
(Trung tích) 
(Trung tằng) 
(Vũ tằng) 
(Mây tằng) 
(Tằng tích) 
(Mây tích) 
(Vũ 
tích) 
Slide 2 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
10 
5. Mƣa khí quyển 
• Định nghĩa 
• Một số quy định về mƣa 
• Phân bố mƣa 
– Không gian 
– Thời gian 
Định nghĩa 
• Là tên gọi chung của nƣớc ở trạng thái 
lỏng hay rắn rơi từ các đám mây xuống 
mặt đất dƣới dạng mƣa nƣớc, mƣa tuyết 
hay mƣa đá. 
Một số quy định 
• Lƣợng mƣa đƣợc xác định bằng bề dầy của lớp 
nƣớc tính bằng mm đã rơi xuống bề mặt trái đất 
nằm ngang, chƣa chảy đi nơi khác, chƣa thấm 
xuống đất và chƣa bốc hơi trong một khoảng 
thời gian xác định (mm/năm, mm/tháng hoặc 
mm/ngày). 
• Cƣờng độ mƣa là lƣợng mƣa tính ra mm rơi 
trong một phút. Cƣờng độ mƣa vƣợt quá 
1mm/phút gọi là mƣa rào. 
• Quy định về diện mƣa: 
– Mƣa vài nơi: số trạm có mƣa  1/3 tổng số trạm có 
mƣa trong khu vực 
– Mƣa rải rác: số trạm có mƣa từ 1/3 -1/2 tổng số trạm 
có mƣa trong khu vực 
– Mƣa nhiều nơi: số trạm có mƣa > 1/2 tổng số trạm có 
mƣa trong khu vực 
• Quy định về lƣợng mƣa 
– Mƣa không đáng kể : <0,5 mm 
– Mƣa nhỏ: 0,5-10 mm 
– Mƣa vừa: 10,0-50,0 mm 
– Mƣa to: 50,0-100,0 mm 
– Mƣa rất to: >100 mm 
• Theo thời gian: 
– Chu kỳ ngày đêm: trên các lục địa thƣờng mƣa 
vào nửa ngày buổi chiều. Trên đại dƣơng thƣờng 
mƣa vào ban đêm và sáng sớm. 
– Chu kỳ năm: 
• ở khu vực xích đạo, mƣa nhiều vào xuân phân và thu 
phân, mƣa ít vào sau hạ chí và đông chí. 
• ở các khu vực gió mùa, mƣa lớn vào mùa hè và mƣa ít 
vào mùa đông. 
• Miền á nhiệt đới, mƣa phần lớn rơi vào mùa đông, mùa 
hè mƣa ít. 
Phân bố lƣợng mƣa Phân bố lƣợng mƣa 
• Theo không gian 
– Lƣợng mƣa tăng theo chiều cao. Sƣờn đón 
gió mƣa nhiều hơn sƣờn khuất gió 
– Từ xích đạo đến hai cực: 
• Khu vực xích đạo lƣợng mƣa rất phong phú, trung 
bình năm trên 2000 mm. 
• Đến khu vực á nhiệt đới và các vùng hoang mạc 
nội địa ôn đới bắc bán cầu mƣa rất ít. Trung bình 
năm chỉ khoảng 100 - 250mm. 
• Khu vực ôn đới lƣợng mƣa lại tăng lên, trung bình 
năm 500-1000 mm. ở các vĩ độ cao lƣợng mƣa lại 
giảm xuống chỉ còn 200-300 mm/năm. 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/