Sa mạc hình thành như thế nào và tại sao ban ngày lại nóng và ban đêm lại lạnh đến vậy?

Đối với bất kỳ vị trí nào, nhiệt độ thay đổi liên tục trong ngày khi ngày và đêm thay đổi. Vào ban ngày, khi mặt trời mọc, nhiệt độ tiếp tục tăng. Nhiệt độ cao nhất trong ngày thường đạt vào lúc 2 giờ chiều. Giảm dần, về đêm do năng lượng bức xạ mặt trời không đủ nên nhiệt độ tiếp tục giảm, nhìn chung nhiệt độ thấp nhất trong ngày sẽ đạt được vào lúc mặt trời mọc.

Sa mạc Sahara

Sa mạc Sahara

Cái gọi là "nhiệt độ trung bình hàng ngày" dùng để chỉ nhiệt độ trung bình trong một ngày. Có hai phương pháp tính toán. Một là nhiệt độ trung bình của bốn thời điểm đã lên lịch: 2:00, 8:00, 14:00 và 20:00; thứ hai là phương pháp trung bình 24 giờ, cộng nhiệt độ trung bình của 24 giờ rồi lấy giá trị trung bình. Độ chênh lệch giữa nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất trong ngày gọi là “chênh lệch nhiệt độ ngày”. Chúng tôi nhận thấy rằng phạm vi nhiệt độ ban ngày rất khác nhau giữa các vùng. Ví dụ, ở những vùng sa mạc nhiệt đới có khí hậu sa mạc nhiệt đới phân bố, chúng ta sẽ nghĩ rằng vì là vùng nhiệt đới, nghĩa là ở vùng có nhiệt độ cao quanh năm nên nhiệt độ sẽ rất cao dù vào buổi sáng hay vào ban đêm.

Bản đồ phân bố sa mạc nhiệt đới

Tuy nhiên, không phải vậy. Hãy lấy sa mạc Sahara, sa mạc nhiệt đới lớn nhất thế giới làm ví dụ. Đây là một trong những khu vực trên thế giới có chênh lệch nhiệt độ ngày rất lớn, với mức chênh lệch nhiệt độ trung bình ngày là 17,5°C. Tại một trạm thời tiết phía nam Tripoli ở Bắc Phi, vào ngày 25 tháng 12 năm 1978, nhiệt độ ban ngày cao nhất là 37,2°C, trong khi nhiệt độ ban đêm thấp nhất giảm xuống -0,6°C, với chênh lệch nhiệt độ hàng ngày lên tới mức đáng kinh ngạc là 37,8°C. Nó thực sự khiến người ta trải nghiệm bốn mùa “xuân, hạ, thu, đông” trong một ngày! Vậy tại sao các sa mạc nhiệt đới lại nóng vào ban ngày và lạnh vào ban đêm? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần phân tích nó từ góc độ hiệu ứng nhiệt động lực học của khí quyển.

Có hai yếu tố chính ảnh hưởng đến nhiệt độ tại các khu vực sa mạc nơi đây, đó là “nhiệt dung riêng” và “thời tiết”. Về “nhiệt dung riêng”, do vùng sa mạc có thảm thực vật thưa thớt và nhiệt dung riêng nhỏ nên nhiệt độ tăng nhanh vào ban ngày và nguội đi vào ban đêm. Về “thời tiết”, vùng sa mạc bị chi phối bởi những ngày nắng nên ban ngày thời tiết quang đãng, bầu khí quyển làm suy yếu bức xạ mặt trời ít hơn, bức xạ mặt trời tới mặt đất nhiều hơn nên nhiệt độ trong ngày tăng nhanh hơn; có ở giữa ít hơi nước hơn, khí quyển hấp thụ ít bức xạ mặt đất, bức xạ ngược khí quyển yếu, tác dụng cách nhiệt khí quyển kém nên nhiệt độ giảm nhanh vào ban đêm.