Bài giảng Thời tiết khí hậu: Chương 15- Khí hậu trái đất

Phần 6 – khí hậu hiện tại, quá khứ v} t{ơng lai Ch€ơng 15 Khí hậu trái đất Mặc dù không phải bao giờ chúng ta cũng biết tr‡ớc kiểu thời tiết no sẽ xảy ra ở nơi cụ thể vo một ngy cụ thể no đó, nh‡ng chúng ta có ý t‡ởng no đó về kiểu thời tiết no đ‡ợc xem l bình th‡ờng đối với một địa ph‡ơng. Ví dụ, Florida điển hình có những mùa hè nóng, ẩm v những mùa đông ôn hòa – mặc dù những đợt bột phát lạnh đôi khi vẫn xuất hiện. Tuy nhiên, có những lần khi những sự kiện thời tiết thực sự dị th‡ờng xảy ra tại địa ph‡ơng cụ thể no đó, những sự kiện ngoi mọi dự đoán của chúng ta. Những sự kiện đó có thể có dạng của một đợt nóng hoặc lạnh bất th‡ờng, nh‡ng chúng cũng có thể xuất hiện nh‡ những sự kiện thời tiết cực đoan, không phổ biến đối với một vùng cụ thể. Một sự kiện nh‡ vậy đã xảy ra ở Salt Lake City, Utah vo ngy 11/8/1999, khi một cơn lốc xoáy F2 trn qua khu trung tâm. Những cơn lốc không phải l lạ Utah; chúng xuất hiện trung bình khoảng hai lần một năm, nh‡ng chúng gần nh‡ luôn luôn đ‡ợc phân loại “yếu”, F0 hoặc F1. Trận lốc ở Salt Lake City l một trận lốc F2, ảnh h‡ởng trên quãng đ‡ờng di 3 km. Lốc ny mang theo gió trên 180 km/h đến khu trung tâm, lm đổ cây cối, xe tải v lm h‡ trên 120 tòa nh. Trung tâm Delta (trụ sở của đội bóng chuyền Utah Jazz) v Trung tâm Hội nghị Salt Palace thuộc số những công trình nổi tiếng bị hủy hoại. David Gross, một ng‡ời đã ở trong sảnh của Trung tâm Hội nghị khi đó, đã thuật lại rằng: “Mái nh tung lên v gió cuốn phăng cửa ra vo. Hiện t‡ợng chỉ xảy ra 15 hoặc 20 giây, nh‡ng lúc đó cảm giác lâu hơn thế nhiều”. Một ng‡ời đn ông đã chết do những mảnh vỡ bay trong một cái lều lớn dùng cho một cuộc họp ngoi trời của các th‡ơng gia. Đây l nạn nhân đầu tiên do lốc trong lịch sử ở Utah. 100 ng‡ời khác bị th‡ơng v 40 trong số ny phải nhập viện. Tất nhiên, khí hậu của một vùng bao gồm nhiều thứ hơn l chỉ có thời tiết cực đoan; nó liên quan tới cả một chuỗi những điều kiện thời tiết trong vùng. Khí hậu liên quan đến những điều kiện di hạn, ng‡ợc lại với những sự kiện thời tiết hng ngy diễn ra. Trong ch‡ơng ny chúng ta xét những vấn đề liên quan đến phân loại khí hậu v mô tả các vùng khí hậu lớn trên Trái Đất. Định nghĩa khí hậu 538 Chúng ta định nghĩa khí hậu một cách hình thức l những tính chất thống kê của khí quyển. Điều ny phù hợp với nhận xét rằng những chi tiết của một sự kiện riêng lẻ hay một thời khắc l không đ‡ợc quan tâm – thay vo đó, khí hậu liên quan tới diễn biến di hạn, hay những điều kiện nh‡ mong đợi (điển hình). Vì vậy, ví dụ, nhiệt độ trung bình l một giá trị khí hậu, v bằng cách so sánh các nhiệt độ trung bình ng‡ời ta có thể có đ‡ợc thông tin về những khác biệt về khí hậu. Nh‡ng khí hậu còn hơn l những giá trị trung bình. Ví dụ, hai nơi có thể có l‡ợng m‡a trung bình hạn di t‡ơng tự. Nh‡ng nếu một nơi điển hình có cả các giá trị rất cao v rất thấp, còn nơi kia có xu thế nhận đ‡ợc gần nh‡ cùng một tổng l‡ợng m‡a vo năm ‡ớt v năm khô, chắc chắn chúng ta sẽ nói hai nơi ny có khí hậu khác nhau. Độ biến thiên năm đến năm l một tính chất thống kê khác v do đó nó l một số đo của khí hậu. Ngoi độ biến thiên, chúng ta còn có thể quan tâm tới mức độ m các giá trị cao hơn trung bình hoặc thấp hơn trung bình có xu thế sẽ xảy ra theo hay l chúng phân tán thnh các nhóm ở các năm tiếp nhau. Chẳng hạn, các thời kỳ khô có xu thế xuất hiện tiếp theo sau các thời kỳ ẩm hay không? Hay các pha cực nóng v cực lạnh có phải l một hiện t‡ợng phổ biến không? Đó l những câu hỏi về một tính chất thống kê khác, cụ thể l sự t‡ơng quan giữa các giá trị ở các năm liên tiếp nhau. Một lần nữa, đây l một phần của khí hậu. Vấn đề m chúng ta muốn nêu ra ở đây l: khí hậu gồm tất cả các tính chất thống kê. Với những mục tiêu của chúng ta, chỉ xét các giá trị trung bình sẽ l đúng, nh‡ng mô tả đầy đủ về khí hậu còn bao gồm nhiều thứ hơn nữa. Mặc dù việc mô tả các kiểu khí hậu nhất định có thể có vẻ nh‡ l một công việc đơn giản, song việc xác lập ra những tiêu chí để theo đó m mô tả kiểu khí hậu thì đòi hỏi nỗ lực lớn. Hãy cân nhắc xem bạn sẽ lm gì nếu nh‡ bạn phải vẽ một sơ đồ m theo đó bề mặt của Trái Đất sẽ đ‡ợc chia thnh những vùng khí hậu khác biệt, mỗi vùng có những tính chất lm cho nó khác với các vùng khác. Công việc ny sẽ đòi hỏi bạn phải dựng những đ‡ờng biên phân cách một vùng khí hậu với những vùng khác. Nh‡ng trong tự nhiên, các biên nh‡ vậy th‡ờng hiếm. Do đó, có một sự khác nhau đáng kể về nhiệt độ v l‡ợng m‡a dọc theo bờ đông của Bắc Mỹ từ Florida đến Maritime Provinces của Canada, v bạn chắc sẽ không muốn đặt Saint Johns, Newfoundland vo cùng một vùng khí hậu nh‡ Tallahassee, Florida. Nh‡ng chính xác ở đâu bạn sẽ vẽ ra các đ‡ờng chia tách các kiểu khí hậu khác nhau? V lm thế no để bạn quyết định có bao nhiêu kiểu khí hậu? Nếu nh‡ quá nhiều sẽ lm cho hệ thống quá phức tạp, nh‡ng quá ít thì sẽ không thâu tóm đ‡ợc những hình thế m bạn muốn tách biệt. Các nh khí hậu học nhiều năm nay đã rất nỗ lực để xác lập ra những sơ đồ phân loại khí hậu hữu ích. Một số sơ đồ dựa vo những tính chất biểu kiến của nhiệt độ v l‡ợng m‡a. Một số khác sử dụng tần suất m các kiểu khối không khí trn tới những vùng khác nhau, những khác biệt giữa các thnh phần của cân bằng năng l‡ợng, hoặc các đặc tr‡ng mùa của cân bằng n‡ớc trên bề mặt. Mỗi sơ đồ có những ‡u việt riêng của nó, tùy thuộc vo mục đích phân loại. Ví dụ, các nh nông 539 học có lẽ rất thích sử dụng kiểu phân loại cho thông tin về l‡ợng n‡ớc liên quan đến nhu cầu của cây trồng, phản ánh l‡ợng n‡ớc nhận v mất trong phẫu diện đất trồng trọt (l‡ợng m‡a, thoát bốc hơi, chảy đi v mất vo n‡ớc ngầm). Hệ thống phân loại của Koeppen Đối với nhiều ng‡ời, một sơ đồ phân loại khí hậu dựa trên nhiệt độ v l‡ợng m‡a l hữu ích, vì nó cung cấp thông tin về hai biến khí t‡ợng đ‡ợc quan tâm rộng nhất. Những hệ thống đ‡ợc dùng phổ biến nhất dựa trên những biến ny l theo g‡ơng công trình của Vladimir Koeppen, một công dân Đức gốc Nga. Hệ thống Koeppen đã đ‡ợc phát triển trong một giai đoạn từ 1918 đến 1936 liên tục xét lại v tinh chỉnh. Koeppen đã phân tích sự phân bố các loại thực vật tự nhiên của thế giới, phân định những đ‡ờng biên phân cách cho chúng v xác định những tổ hợp nhiệt độ v l‡ợng m‡a trung bình tháng no có liên quan đến các đ‡ờng biên ny. Nh‡ vậy, mặc dù các kiểu khí hậu đ‡ợc xác định bằng nhiệt độ v l‡ợng m‡a, song hệ thống Koeppen gắn bó từ gốc với thực vật tự nhiên. Trái với gì m ng‡ời ta có thể nghĩ, nó không xuất phát từ ý t‡ởng về các chế độ nhiệt độ/l‡ợng m‡a “tự nhiên”. Các đ‡ờng biên liên quan tới những quần thể thực vật, chúng có thể hoặc không trùng khớp với những gì có vẻ nh‡ hiển nhiên hoặc nét nổi trội của građien nhiệt độ v l‡ợng m‡a. Ch‡ơng ny sẽ dùng một phiên bản của hệ thống Koeppen giống nh‡ phiên bản do Trewartha cải biên. Mỗi phiên bản của hệ thống Koeppen đặt các tên khác nhau cho mỗi kiểu khí hậu v có thể có các chỉ tiêu hơi khác để phân biệt các kiểu khí hậu. Vì vậy, các bản đồ v diễn tả của chúng ta chắc chắn có phần khác so với những diễn tả khác của sơ đồ Koeppen. Ngoi ra, sơ đồ ny có tính chất mô tả hon ton v không toan tính giải thích nguyên nhân của các kiểu khí hậu khác nhau. Koeppen đã dùng một hệ thống phân loại đa lớp có các kiểu khí hậu nguyên sinh đ‡ợc phân biệt bằng những chữ cái in hoa từ A đến E. Năm loại lớn ny có xu thế tự sắp xếp trên bề mặt Trái Đất theo vĩ độ, tính lục địa v địa ph‡ơng liên quan với những thnh tạo địa hình chính. Ngoi năm loại khí hậu ny, phiên bản m chúng ta dùng còn bao gồm một kiểu khí hậu nữa cho các môi tr‡ờng vùng núi cao, đ‡ợc ký hiệu l H. Những nhóm khí hậu chính (đ‡ợc ký hiệu bằng chỉ một chữ cái) thể đ‡ợc mô tả ngắn gọn nh‡ sau: A – Khí hậu nhiệt đới. Đó l những kiểu khí hậu, trong đó nhiệt độ trung bình trong tất cả các tháng lớn hơn 18oC (64oF). Hầu nh‡ nằm gọn ở vùng giữa xích đạo v các chí tuyến Bắc v Nam. B – Khí hậu khô. L‡ợng bốc hơi tiềm năng lớn hơn giáng thủy. C – Khí hậu ôn hòa vĩ độ trung bình. Tháng lạnh nhất trong năm có nhiệt độ trung bình cao hơn –3oC (27oF) nh‡ng thấp hơn 18oC (64oF). Mùa hè có thể nóng. D – Khí hậu khắc nghiệt vĩ độ trung bình. Mùa đông ít nhất có thảm tuyết ngẫu nhiên, tháng lạnh nhất có nhiệt độ trung bình d‡ới -3oC (27oF). Mùa hè điển hình ôn hòa. 540 E – Khí hậu cực. Tất cả các tháng có nhiệt độ trung bình d‡ới 10oC (50oF). Bảng 15.1. Các kiểu khí hậu theo Koeppen Kiểu Phụ kiểu Mã chữ cái Đặc trong Nhiệt đới ẩm Af Không có mùa khô Nhiệt đới gió mùa Am Mùa khô ngắn A - Nhiệt đới Nhiệt đới ẩm vw khô Aw Mùa đông khô Hoang mạc cận nhiệt đới BWh Khô vĩ độ thấp Thảo nguyên cận nhiệt đới BSh Bán khô hạn vĩ độ thấp Hoang mạc vĩ độ trung bình BWk Khô vĩ độ trung bình B - Khô Thảo nguyên vĩ độ trung bình BSk Bán khô hạn vĩ độ trung bình Địa Trung hải Csa Mùa hè khô, nóng Vĩ độ trung bình Csb Mùa hè khô, ấm Cfa Mùe hè nóng, không có mùa khô Cận nhiệt đới ẩm Cwa Mùa hè nóng, mùa khô ngắn vwo mùa đông Cfb Ôn hòa trong cả năm, không có mùa khô, mùa hè ấm C - ôn hòa Vùng bờ phía tây Cfc Ôn hòa trong cả năm, không có mùa khô, mùa hè mát Dfa Mùa đông khắc nghiệt, không có mùa khô, mùa hè nóng Dfb Mùa đông khắc nghiệt, không có mùa khô, mùa hè ấm Dwa Mùa đông khắc nghiệt, mùa khô vwo mùa đông, mùa hè nóng Lục địa ẩm Dwb Mùa đông khắc nghiệt, mùa khô vwo mùa đông, mùa hè ấm Dfc Mùa đông khắc nghiệt, không có mùa khô, mùa hè mát Dfd Mùa đông cực khắc nghiệt, không có mùa khô, mùa hè mát Dwc Mùa đông khắc nghiệt, mùa khô vwo mùa đông, mùa hè mát D - Khắc nghiệt vĩ độ trung bình Cận cực Dwd Mùa đông cực khắc nghiệt, mùa khô vwo mùa đông, mùa hè mát Đwi nguyên ET Không có mùa hè đích thực E - Cực Mũ băng cực EF Băng vĩnh cửu F - Núi cao Núi cao H Núi cao 541 Hình 15.1. Bản đồ phân vùng khí hậu thế giới theo Koeppen Các đới khí hậu A, C, D v E dựa trên các đặc tr‡ng nhiệt độ. Những kiểu khí hậu A (nhiệt đới) có xu thế bao lấy các vùng xích đạo; các kiểu khí hậu C, D v E th‡ờng diễn ra tiếp sau các chí tuyến về phía các vùng cực. Đới khí hậu nguyên sinh duy nhất có xét tới l‡ợng m‡a l khí hậu B, chỉ các vùng hoang mạc v bán hoang mạc. Các khí hậu từ A đến E đ‡ợc chia nhỏ thnh những đới nhỏ hơn, đ‡ợc biểu diễn bằng một chữ cái thứ hai, v những đới nhỏ lại đ‡ợc chia nhỏ tiếp. Chúng ta sẽ chỉ sử dụng những tiểu vùng đến ba chữ cái; vậy, mỗi kiểu khí hậu đ‡ợc biểu diễn bằng một tổ hợp ba chữ cái mô tả các đặc tr‡ng nhiệt độ v l‡ợng m‡a của nó. Mô tả đối với từng kiểu khí hậu ba chữ cái đ‡ợc dẫn trong bảng 15.1 v phân bố của chúng đ‡ợc thể hiện trên hình 15.1. Hệ thống ny đã đ‡ợc giảng dạy cho rất nhiều sinh viên trong những năm qua, việc nhắc lại những giá trị nhiệt độ v l‡ợng m‡a quyết định ranh giới kiểu khí hậu sẽ không lm rõ gì hơn mấy, do đó các giá trị tới hạn bị bỏ qua trong bảng. Đối với các kiểu khí hậu A, các chữ cái thứ hai f, m hay w chỉ rằng nếu v có một mùa khô xảy ra. Khí hậu Af hon ton không có mùa khô. Khí hậu Am l khí 542 hậu gió mùa, trong đó một mùa khô th‡ờng ngắn, thời gian còn lại của năm có m‡a. Khí hậu Aw có một mùa khô rõ rệt, th‡ờng trùng khớp với sự hiện diện theo mùa của áp cao cận nhiệt đới của hon l‡u Haddley. Các kiểu khí hậu khô ny đ‡ợc chia ra thnh hai lớp: hoang mạc đích thực (BW) v bán hoang mạc (BS). Chữ cái thứ hai của các khí hậu C v D diễn tả thời gian kéo di của mùa khô. Chữ cái f chỉ hon ton không có mùa khô (giống nh‡ với khí hậu A), còn s v w tuần tự biểu diễn mùa hè v mùa đông khô. Chữ cái thứ hai của khí hậu E (chữ in hoa) phân biệt các vùng đi nguyên cực (ET) với vùng băng vĩnh cửu (EF). Chữ cái thứ ba của mỗi kiểu khí hậu biểu diễn chế độ nhiệt. Nh‡ bạn có thể thấy, ý nghĩa của kí hiệu thứ ba khác nhau giữa các nhóm chính. Các kiểu khí hậu nhiệt đới Tên gọi của nhóm khí hậu ny không thể no đơn giản v chính xác hơn đ‡ợc nữa. Các nền khí hậu nhiệt đới tồn tại ở hầu khắp khu vực giữa chí tuyến Bắc v chí tuyến Nam. Nhóm khí hậu nhiệt đới bao gồm ba kiểu, mỗi kiểu th‡ờng ấm quanh năm, biến thiên nhiệt độ năm nhỏ v trong một số tr‡ờng hơp - tối thiểu. Ba kiểu khí hậu ny khác nhau về tính chất mùa của m‡a. Khí hậu nhiệt đới ẩm có l‡ợng m‡a đáng kể trong các từng tháng, khí hậu nhiệt đới ẩm vˆ khô có một mùa khô rõ nét, còn khí hậu gió mùa bị khô t‡ơng đối từ 1 đến 3 tháng, nh‡ng nhận đ‡ợc đủ ẩm cho thực vật không cần phải thích nghi với sự khô hạn theo mùa. Tất cả ba kiểu khí hậu nhiệt đới ny đều chịu ảnh h‡ởng của sự di chuyển theo mùa của các nhân Hadley đã mô tả ở ch‡ơng 8. Khí hậu nhiệt đới ẩm (Af) Ba nền khí hậu nhiệt đới ẩm lớn nhất gặp thấy ở l‡u vực Amazon của Nam Mỹ, trên miền tây châu Phi xích đạo v trên quần đảo Đông ấn (xem hình 15.1). Nh‡ đã thấy trên bản đồ, đa phần các địa ph‡ơng ny nằm trong phạm vi 10o của hai phía xích đạo, mặc dù một số địa điểm namừ xa hơn về phía cực đến 20o. Các nền khí hậu nhiệt đới ẩm không có thời kỳ khô bởi vì vị trí gần xích đạo lm cho chúng luôn chịu ảnh h‡ởng của đới hội tụ giữa hai chí tuyến. Vì lý do ny, m‡a hầu nh‡ luôn luôn thuộc loại m‡a đối l‡u, bề mặt bị đốt nóng bức xạ Mặt Trời mạnh kích thích m‡a dông vo buổi tr‡a v chiều tối. ở những khu vực xa hơn về phía cực, nơi có khí hậu Af, m‡a th‡ờng do quá trình thăng địa hình của gió mậu dịch thịnh hnh. Khí hậu nhiệt đới ẩm trên vùng bờ Đại Tây d‡ơng của Trung Mỹ l một ví dụ tuyệt vời về hiện t‡ợng ny. Hình 15.2 thể hiện hai biểu đồ khí hậu (biểu đồ khí hậu diễn tả nhiệt độ v l‡ợng m‡a trung bình tháng bằng các đ‡ờng v cột đ‡ợc vẽ đồng thời) của Singapore v Belém, Brazil, đó l các trạm khí hậu nhiệt đới ẩmđiển hình. L‡u ý rằng, l‡ợng m‡a phân bố hầu nh‡ đồng đều trong cả năm đối với phần lớn các vị trí Af (mặc dù Belém có tính mùa mạnh hơn Singapore) v tất cả các tháng trung bình ít nhất l 22 cm. Tính đồng nhất của các nhiệt độ trung bình tháng thậm chí còn rõ rệt hơn nữa, ở hai nơi ny chúng chỉ biến thiên khoảng 2oC. 543 Hình 15.2. Biểu đồ khí hậu của Belém, Brazil v† Singapore, đại diện của khí hậu nhiệt đới ẩm. Các cột thể hiện l~ợng m~a trung bình tháng (thang chia ở trục tung bên phải). Các đ~ờng liên tục thể hiện nhiệt độ trung bình tháng (thang chia ở trục tung bên trái) Mặc dù nhiệt độ th‡ờng cao suốt năm, những nền khí hậu ny không phải l nóng nhất trên Trái Đất. Độ ẩm th‡ờng xuyên có tại bề mặt cho phép phần lớn bức xạ đi tới từ Mặt Trời đ‡ợc dùng cho bay hơi chứ không lm tăng nhiệt độ bề mặt. H‡n nữa, đối l‡u không khí ẩm khuyến khích hình thnh mây tích phát tán phần lớn bức xạ tới từ Mặt Trời ng‡ợc vo không gian. Vì vậy, các nhiệt độ cực đại không bao giờ gần với nhiệt độ vẫn thấy ở các vùng hoang mạc cận nhiệt đới. Mặt khác, độ ẩm cao lm chậm quá trình lạnh đi ban đêm, nên các biên độ ngy của nhiệt độ th‡ờng thấp so với những nơi khí hậu khô. Khác với phần lớn các nền khí hậu, biên độ ngy của khí hậu nhiệt đới ẩm th‡ờng lớn hơn biên độ năm. Các nhiệt độ tối thấp v tối cao th‡ờng từ khoảng d‡ới 20oC (70oF) vo buổi sáng đến gần 30oC (80oF) vo buổi chiều. Ngoi sự phong phú về nhiệt độ v l‡ợng m‡a, các vùng có khí hậu nhiệt đới ẩm có xu h‡ớng có cùng một kiểu thực vật tự nhiên – các rừng m‡a nhiệt đới, với nhiều tán cây dy đặc v đa dạng loi. Khí hậu gió mùa (Am) Khí hậu gió mùa có thể xem l một trung gian giữa khí hậu nhiệt đới ẩm v khí hậu nhiệt đới ẩm v khô. Khí hậu gió mùa th‡ờng xuất hiện dọc theo những vùng nhiệt đới ven bờ chịu ảnh h‡ởng của các tr‡ờng gió thịnh hnh thổi từ biển vo cung cấp không khí nóng, ẩm vo cho khu vực trong hầu hết thời gian của năm. Những vùng nh‡ vậy thấy dọc theo miền đông bắc của Nam Mỹ, tây nam ấn Độ, 544 gần phía đông vịnh Bengal v quần đảo Philippine.* Các vùng ny không lan rộng vo trong đất liền nh‡ khí hậu nhiệt đới ẩm, bởi vì sự tồn tại của chúng phụ thuộc nhiều vo hiệu ứng của sự hội tụ vận tốc xảy ra khi không khí ngoi khơi đạt tới bờ. L‡ợng m‡a trong các vùng khí hậu ny cũng gia tăng do quá trình chuyển động thăng địa hình. Vì vậy, sự hội tụ cục bộ nhờ đốt nóng bề mặt l một nhân tố gây m‡a yếu hơn nhiều so với nhân tố ny ở những vùng khí hậu nhiệt đới ẩm. Trong mùa đông, có thể có m‡a thoảng hoặc do các xoáy thuận vĩ độ trung bình bất th‡ờng di chuyển sâu xuống phía xích đạo đi qua. Gần cuối mùa hè v đầu mùa thu, các xoáy thuận nhiệt đới v bão có thể gây lũ lụt nặng. Nh‡ đã thấy trên hình 15.3, m‡a không diễn một cách ổn định trong suốt năm ở một vùng khí hậu gió mùa nh‡ l ta thấy ở một vùng khí hậu nhiệt đới ẩm. Một số tháng có thể có m‡a ro cực lớn, trong khi các tháng khác hầu nh‡ l khô. Trong nhiều tr‡ờng hợp, các tháng ẩm trong khí hậu gió mùa cho l‡ợng m‡a nhiều hơn nhiều so với tháng ẩm nhất của khí hậu nhiệt đới ẩm. Thực tế, tổng l‡ợng m‡a năm ở một số vùng gió mùa thuộc loại cao nhất trên thế giới, với giá trị l‡ợng m‡a tháng trong các thời kỳ m‡a đỉnh điểm dễ dng v‡ợt trội 80 cm. Tổng l‡ợng m‡a mùa có thể thậm chí v‡ợt ng‡ỡng 10 m! Hình 15.3. Biểu đồ khí hậu của Akyab, Myannar v† Monrovia, Liberia, đại diện cho khí hậu gió mùa Các nhiệt độ trung bình tháng trong khí hậu gió mùa t‡ơng đ‡ơng với nhiệt độ ny trong khí hậu nhiệt đới ẩm; tất cả các tháng đều ấm v có biến thiên chút ít giữa các tháng. Dù biến thiên nhiệt độ nh‡ thế no, nó đều liên quan đến thời gian m‡a. Điển hình l, những tháng nóng nhất xuất hiện ngay tr‡ớc khi bắt đầu của mùa m‡a chính. Tại thời gian ny có t‡ơng đối ít mây, nó cho phép một l‡ợng lớn * Hãy l‡u ý rằng tên gọi khí hậu gió mùa không đồng nghĩa với những nơi chịu ảnh h‡ởng của sự chuyển đổi gió đã bn luận ở ch‡ơng 8. 545 hơn bức xạ Mặt Trời đạt tới bề mặt. Dù có một mùa khô ngắn, những vùng khí hậu gió mùa th‡ờng hỗ trợ các rừng rậm. Trong môi tr‡ờng đó, đất giữ đủ ẩm để duy trì thực vật t‡ơi tốt thậm chí khi không có m‡a lớn trong một phần thời gian của năm. Nói khác đi, tổng l‡ợng m‡a năm đủ lớn để thực vật không bị áp lực về n‡ớc đáng kể trong mùa khô; do đó thực vật th‡ờng không yphải thích nghi với khô hạn. Nh‡ vậy, khí hậu Am có thể nói l có một mùa khô “không bù trừ”, không giống nh‡ khí hậu nhiệt đới ẩm v khô. Dù không đ‡ợc xa xỉ hoặc phong phú về đa dạng loi nh‡ các môi tr‡ờng nhiệt đới ẩm, những nơi ny chứa nhiều vật chất sống hơn nhiều so với các vùng khí hậu nhiệt đới ẩm v khô khô hơn. 15-1 Chuyên đề: Những sơ đồ phân loại khí hậu với mục tiêu khác nhau Hệ thống Koeppen chắc chắn đ‡ợc dùng phổ biến nhất để phân biệt v lập bản đồ khí hậu thế giới, chủ yếu l do nó dựa trên dữ liệu dễ thu thập v vẽ đ‡ợc các đ‡ờng biên khớp với ranh giới thực vật quan trắc. Thực sự không có gì huyền bí, đó l một trong các sơ đồ đ‡ợc phát triển qua nhiều năm. Giống nh‡ các sơ đồ khác, nó l một sáng chế của con ng‡ời, đ‡ợc tạo nên nhằm những mục tiêu nhất định. Do đó suy ra rằng, những kiểu khí hậu xuất hiện từ các quy tắc phân loại của Koeppen cũng l những sáng chế của con ng‡ời, chứ không phải l những tồn tại khách quan có sẵn chờ để đ‡ợc phát minh bởi Koeppen v những kế tục ông. Nói cách khác, mặc dù nghệ thuật phân loại khí hậu bao gồm việc phát triển v sử dụng các quy nguyên lý khách quan, theo nghĩa rộng hơn, phân loại khí hậu l một quá trình rất chủ quan. Một hệ phân loại no l “tốt” rất tùy thuộc vo quan điểm v mục đích. Vậy, không bao giờ đ‡ợc xem sơ đồ của Koeppen l “đúng” hay thậm chí “tốt nhất”. Trong thực tế, thậm chí những ng‡ời hâm mộ nó cũng dễ vấp phải một số sai sót. Một trong những nh‡ợc điểm quan trọng nhất của hệ thống l nó dựa vo các đ‡ờng biên thực vật đã liên hệ với những giá trị tháng của nhiệt độ trung bình v l‡ợng m‡a. Điều đó có vấn đề, bởi vì riêng hai biến ny không trực tiếp quyết định những giới hạn địa lý của thực vật tự nhiên. Một hệ thống tốt hơn phải dựa trên những nhân tố có một vai trò trực tiếp hơn trong việc quyết định các giới hạn địa lý của thực vật, ‡u tú nhất trong số đó l l‡ợng m‡a v l‡ợng bốc thoát hơi tiềm năng. Cùng với nhau, những tác động ng‡ợc chiều của bốc thoát hơi v giáng thủy quyết định cân bằng noớc. Một khi bốc thoát hơi v‡ợt l‡ợng m‡a, l‡ợng ẩm trong đất giảm, vì l‡ợng n‡ớc mất đi không đ‡ợc bù lại bằng những l‡ợng nhập vo đất. Khi l‡ợng v‡ợt l‡ợng bốc thoát hơi, độ ẩm đất tăng lên cho tới khi nó đạt l‡ợng n‡ớc cực đại đất có thể giữ đ‡ợc chống lại trọng lực (sức chứa cánh đồng). Sơ đồ điển hình về các cán cân n‡ớc hng tháng phản ánh các l‡ợng đến v đi đ‡ợc biểu diễn trên hình 1. Hệ thống phân loại Thornthwaite dựa trên nguyên lý cân bằng n‡ớc, phát triển qua nhiều thập niên v đạt tới dạng cuối cùng vo năm 1955. Hệ thống ny sử dụng bốn tiêu chí để phân chia các vùng khí hậu. Tiêu chí thứ nhất l chỉ số ẩm, nó so sánh l‡ợng m‡a trung bình của mỗi tháng với l‡ợng bốc thoát hơi tiềm năng. Giá trị sau rút ra từ một công thức dùng các nhiệt độ trung bình v các giá trị tháng của chu kỳ thời gian sáng trung bình (l hm của vĩ độ) của từng trạm để 546 Hình 1. Biểu đồ cân bằng n‡ớc của Irkutsk, Nga v Memphis, Tennesse xác định một chỉ số ẩm tháng. Các giá trị tháng ny sau đó đ‡ợc cộng lại để tạo thnh một chỉ số ẩm năm, giá trị của nó phân định đ‡ợc các kiểu khí hậu khô hạn, bán khô hạn, bán ẩm, ẩm v d‡ ẩm. Các cấp độ ny dựa trên những l‡ợng biến đổi phần trăm tùy ý của chỉ số ẩm (biến đổi 20% đối với khí hậu ẩm, biến đổi 33% đối với khí hậu khô), chứ không phải từ những quan hệ với thực vật hay các hiện t‡ợng phi khí hậu khác. Tiêu chí thứ hai l hiệu quả nhiệt của một địa ph‡ơng, hoặc tổng l‡ợng bốc thoát hơi tiềm năng. Hai tiêu chí còn lại dựa trên tính chất mùa của m‡a v bốc thoát hơi tiềm năng. Khi kết hợp với nhau, cả bốn tiêu chí ny tạo thnh một sơ đồ phân loại khí hậu có cơ sở vật lý hơn so với hệ thống của Koeppen. Vậy tại sao hệ thống Thornthwaite không thay thế hệ thống Koeppen nh‡ một hệ thống phổ biến nhất? Một phần l do nó phức tạp hơn. So với hệ thống của Koeppen, những tính toán cân bằng n‡ớc cần trong ph‡ơng pháp của Thornthwaite khó v do đó các vùng kết quả ít đi vì thiếu số liệu khí hậu. Do đó, sơ đồ khí hậu thu đ‡ợc rất khó lý giải về ph‡ơng diện các quá trình vĩ mô. Hơn nữa, mặc quan niệm cơ sở về bốc thoát hơi tiềm năng đ‡ợc nhiều ng‡ời chấp nhận, song ph‡ơng pháp do Thornthwaite đề xuất không rút ra từ các nguyên lý vật lý, m dựa vo số liệu thu thập chủ yếu ở phần miền đông n‡ớc Mỹ. Số liệu đã dùng để thiết lập các ph‡ơng trình kinh nghiệm (dựa trên số liệu quan trắc) cho bốc thoát hơi tiềm năng. Đáng tiếc, Thornthwaite đã không công bố các chi tiết về các ph‡ơng trình đã xây dựng nh‡ thế no, v có những nghi vấn các ph‡ơng trình ny có đúng với những nơi khác không. Vậy, nếu ph‡ơng pháp Thornthwaite đ‡ợc áp dụng cho ton cầu, thì ch‡a biết đ‡ợc các vùng đ‡ợc phân loại sẽ có ý nghĩa ra sao. 547 Khí hậu nhiệt đới ẩm v† khô (Aw) Các kiểu khí hậu nhiệt đới ẩm v khô th‡ờng xảy ra ở các vùng rìa nhiệt đới h‡ớng về phía cực v các vùng khí hậu khô trên ở về một bên v các vùng khí hậu nhiệt đới ẩm ở một bên còn lại. Chúng đ‡ợc phát triển nhiều nhất ở Nam v Trung Mỹ v phần phía nam của châu Phi. Do ở xa với xích đạo hơn, các các kiểu khí hậu ny chịu ảnh h‡ởng tính chất mùa mạnh hơn của nhiệt độ v l‡ợng m‡a so với các khí hậu nhiệt đới ẩm v các khí hậu gió mùa. Cũng nh‡ với hai kiểu khí hậu nhiệt đới ẩm khác, khí hậu nhiệt đới ẩm v khô tồn tại d‡ới sự ảnh h‡ởng của các nhân Hadley. Trong mùa mặt trời cao, đới hội tụ nội chí tuyến tạo thuận lợi cho sự hình thnh những trận m‡a dông buổi chiều. Tuy nhiên, khi vị trí của mặt trời th‡ợng đỉnh chuyển tới bán cầu đối lập, cao áp cận nhiệt đới xuất hiện để gây nên không khí giáng v giảm giáng thủy. Những chu kỳ khô hạn ở đây thể hiện rõ hơn v kéo di hơn so với trong khí hậu gió mùa bởi vì khoảng cách tới xích đạo xa nên các vùng khí hậu ny nằm gần sát hơn với vị trí trung bình cao áp cận nhiệt đới. Hình 15.4. Biểu đồ khí hậu của Bamaco, Mali v† Acapulco, Mexico, đại diện của khí hậu nhiệt đới ẩm v† khô Đối l‡u cục bộ do Mặt Trời lm nóng trong phạm vi dải hội tụ nhiệt đới không phải l quá trình duy nhất gây m‡a cho kiểu khí hậu nhiệt đới ẩm v khô. Các rãnh thấp nhiệt đới có thể gây m‡a quy mô rộng. Dọc theo các vùng bờ, dông v bão nhiệt đới bất th‡ờng có thể lm tăng l‡ợng m‡a tích lũy trung bình. Hình 15.4 minh họa tính chất theo mùa của nhiệt độ v l‡ợng m‡a của các vùng khí hậu nhiệt đới ẩm v khô điển hình. Ví dụ, ở Acapulco mỗi tháng từ tháng 5 đến tháng 10 nhận đ‡ợc l‡ợng m‡a trung bình ít nhất l 12 cm. Tháng 9 l tháng nhiề