Bài tập môn Khí tượng biển

Bài 1

Xác định sức trương hơi nước bão hòa của một khối khí ở 30°C.

Bài 2

Một khối khí ở 35°C có độ ẩm tương đối 80% thì sức trương hơi nước bằng bao nhiêu?

Đáp số: 45,0 mb

Bài 3

Hãy xác định điểm sương ứng với điều kiện thực tế là: nhiệt độ 20°C, độ ẩm 75%.

Đáp số: 16,3°C

Bài 4

Tại một sa mạc với độ cao ngang mực nước biển, nhệt độ là 30°C; hãy xác định mật độ không khí.

Ví dụ

So sánh năng lượng bức xạ phát ra từ Mặt trời và Trái đất (giả sử đều là vật đen tuyệt đối).

Bài 5

Hãy tính tỉ lệ hỗn hợp và độ ẩm riêng khi biết sức trương hơi nước 18 mb, tại vị trí mực nước biển.

Bài 6

So sánh mật độ của không khí khô và không khí ẩm ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất. Giải thích sự khác biệt, nếu có.

Bài 7

Với điều kiện áp suất 1000 mb, nhiệt độ 15°C và độ ẩm 50%, hãy tính mật độ của không khí.

Bài 8

Căn cứ vào hình vẽ (Ahrens D., Meteorological Today) hãy xác định:

• trực xạ, tán xạ, bức xạ tổng cộng
• hệ số Albedo
  

Bài 9

Biên độ nhiệt độ bề mặt đất trong ngày là 6°C. Hãy tính biên độ nhiệt tại độ sâu 1 m trong lòng (a) đất, và (b) nước. Nhiệt độ cao nhất tại độ sâu này chậm pha bao nhiêu so với nhiệt độ bề mặt?

Bài 10

Ở Tam Đảo, độ cao 1000 m, nhiệt độ sẽ như thế nào so với ở chân núi (100 m)?

Gợi ý: sử dụng gradient tầng kết môi trường. Nhiệt độ thấp hơn khoảng 5,4°C.

Bài 11

Khối không khí lạnh 18°C từ cao nguyên (áp suất 900 mb) giáng đoạn nhiệt dọc sườn núi xuống đồng bằng (áp suất 1000 mb).
a) Nhiệt độ không khí tăng hay giảm, giải thích?
b) Tính nhiệt độ khối khí ở đồng bằng chân núi.

Gợi ý: 27°C

Bài 12

Tại mặt đất, khối không khí (khô) 30°C thăng đoạn nhiệt lên độ cao 400 m. Tính nhiệt độ khối khí tại độ cao này?

Đáp số: 26°C.

Bài 13

Nhiệt độ một khối không khí tại áp suất 850 mb là 15°C. Tính nhiệt độ thế vị của nó.

Đáp số: 28,8°C

Bài 14

Tại Hà Nội, khí áp bằng 1000 mb và độ cao +10 m so với mực nước biển. Một khối không khí ở độ cao +410 m và nhiệt độ 16°C sẽ có nhiệt độ thế vị bằng bao nhiêu?

Bài 15

Xét sự phân bố nhiệt độ theo độ cao như biểu đồ sau. Coi khối không khí là chưa bão hòa trong suốt quá trình thăng giáng đoạn nhiệt. Hỏi tại các tọa độ Z₁, Z₂, trạng thái khối khí là gì, giải thích?

Gợi ý: ổn định hay bất ổn định?

Bài 16

Khối không khí có nhiệt độ 20°C, ban đầu ở mặt đất, tham gia quá trình thăng đoạn nhiệt khô. Biết rằng nhiệt độ mặt đất là 17°C và gradient tầng kết môi trường là 6 K/km. Hãy xác định độ cao kết thúc đối lưu.

Bài 17

Khối không khí ẩm chưa bão hòa có độ ẩm riêng 0,7; nhiệt độ 20°C ở mức áp suất 980 mb. Xác định nhiệt độ tương đương và nhiệt độ thế vị tương đối của khối khí này.

Bài 18

Vẫn khối không khí ở bài 17 thăng đoạn nhiệt trong môi trường có gradient tầng kết 6 K/km. Tại mức 980 mb nhiệt độ môi trường là 16°C. Hãy tính năng lượng không ổn định khi đưa khối không khí trên tới mức khí áp 950 mb.

Bài 19

Với bản đồ trường áp như sau, hãy xác định vec tơ gió địa chuyển tại A. Bỏ qua ma sát; khu vực ở vĩ độ 20 Bắc.

Bài 20

Tại vĩ độ 20 Bắc, một xoáy thuận nhiệt đới có áp tâm 970 hPa với bán kính đường đẳng áp 1000 hPa là 60 km. Hãy xác định vec-tơ vận tốc gió địa chuyển tại bán kính nêu trên.
Gợi ý: tốc độ gió 48,9 m/s. Xác định thêm hướng gió.

Bài 21

Vẽ đường di chuyển của gió địa chuyển trong trường hợp các đường đẳng áp song song, cách đều nhau.

---

Các bài 22-27 trong sách An Introduction to Dynamic Meteorology của James Holton.

Bài 22

[Holton 1.12] Tính độ dày lớp khí áp 1000 hPa - 500 hPa cho điều kiện đẳng nhiệt với các nhiệt độ tương ứng là 273 K và 250 K.

Gợi ý: Áp dụng công thức $\Delta z = \frac{ R \bar{T} }{ g } \ln \left( \frac{p_1}{p_2} \right)$

Đáp số: 5536 m và 5070 m.

Bài 23

[Holton 1.13] Các đường đồng mức độ dày lớp khí áp 1000 hPa - 500 hPa được vẽ trên bản đồ thời tiết với các khoảng đồng mức bằng 60 m. Bước nhiệt độ trung bình tương ứng của lớp bằng bao nhiêu?

Gợi ý: Áp dụng công thức tương tự bài 22. Được $\Delta \bar{T}$ = 3 K.

Bài 24

[Holton 1.16] Chứng minh rằng khí quyển có gradient đoạn nhiệt không đổi γ thì độ cao địa thế vị ở mức áp suất p₁ được cho bởi $Z = \frac{T_0}{\gamma} \left[ 1 - \left( \frac {p_0}{p_1} \right)^{-R\gamma /g} \right]$
trong đó $T_0$ và p₀ lần lượt là nhiệt độ và khí áp tại mực nước biển.

Gợi ý: Áp dụng định luật khí lí tưởng, + phương trình khí áp tĩnh $dP/dz = -\rho g$, và công thức $T = T_0 - \gamma z$.

Bài 25

[Holton 1.17] Tính độ dày khí áp 1000 hPa - 500 hPa cho khí quyển có gradient nhiệt hằng số γ = 6.5 K km^-1 và T₀ = 273 K. So sánh kết quả tính được với kết quả bài 22.

Gợi ý: Áp dụng công thức bài C để tính được 5187 m. So với kết qủa bài 22.

Bài 26

[Holton 2.7] Thiết lập biểu thức tính mật độ ρ của khối khí ban đầu với áp suất p_s và mật độ ρ_s dãn đoạn nhiệt đến áp suất p.

Gợi ý: với công thức nhiệt độ thế vị (3-16) với θ = T_s, và phương trình+ PT khí lí tưởng.

$\frac{\rho}{\rho_s} = \left( \frac{P_s}{P} \right) ^ {\frac{AR}{Cp} - 1}$

Bài 27

Khối không khí 20^oC ở mức 1000 mb được nâng đoạn nhiệt lên mức 500 mb. Hỏi mật độ khối này ở mức 500 mb?

Gợi ý: Sử dụng công thức Bài 26, nhưng trước hết tính cần tính được mật độ khí ở mức 1000 mb (là ρ_s).
Đáp số: 0,725 kg/m³

Bài 28

(Sương mù hỗn hợp) Trộn hai khói không khí có cùng thể tích. Khối 1 có nhiệt độ 16°C, độ ẩm tương đối 95%. Khối 2 có nhiệt độ 24°C, bão hòa ẩm. Hỏi khối khong khí sau khi trộn có bão hòa không?

Bài 29

Vẽ và xác định các hướng gió, phương vị gió, đường bờ, góc bờ trong các trường hợp tự đặt ra. Nếu không cho bản đồ đường bờ mà cho góc bờ thì xác định đường bờ như thế nào?

Bài 30

(Bài tập sách giáo trình Khí tượng biển của Phạm Đức Nghĩa & Bùi Xuân Thông).
Hãy xác định hướng và tốc độ của dòng chảy gió trong điều kiện gió mùa đông bắc ổn định với tốc độ 11 m/s cho các trường hợp sau:

• Trường hợp 1: Tại vùng gần bờ với 2 điểm: ① và ② có độ sâu tương ứng 8 m và 13 m; góc đường bờ so với hướng Bắc (góc phương vị) là 5°
• Trường hợp 2: Tại vùng xa bờ với 2 điểm: ③ và ④ cách xa bờ tương ứng là 5 km và 11 km; độ sâu không xác định; góc phương vị là 35°.

Bài 31

(Dòng chảy gió Ekman) Gió đông-đông bắc (ENE) thổi vào vùng bờ Nghệ An. Đường bờ chạy hướng Bắc-Nam và độ dốc ven bờ là 1:100. Hãy xác định vec-tơ dòng chảy gió ở vị trí cách bờ 1 km. Biết tốc độ gió 12 m/s.

Bài 32

Giải thích tại sao kết hợp hai bản đồ OT₁₀₀₀⁵⁰⁰ và AT₇₀₀ lại có thể thu được thông tin về nhiệt độ khí quyển?