Giáng thủy

Giáng thủy là tên gọi chung các hiện tượng nước thoát ra khỏi những đám mây dưới các dạng lỏng (mưa) và dạng rắn (mưa tuyết, mưa đá, tuyết), nhằm phân biệt với các hiện tượng nước tách ra từ không khí (sương, sương móc, sương băng). Nó là cách chính để nước khí quyển quay trở lại Trái Đất. Phần lớn lượng giáng thủy là mưa.

Quá trình hình thành hạt mưa

Những đám mây trên bầu trời chứa hơi nước và những hạt nhân mây nhỏ, các hạt nhân mây này quá nhỏ để có thể rơi xuống thành mưa, nhưng nó cũng đủ lớn để hình thành nên các đám mây có thể nhìn thấy được. Nước vẫn tiếp tục bốc hơi và ngưng tụ hơi nước trong bầu trời. Nếu nhìn gần một đám mây, ta có thể nhìn thấy những phần đang biến mất (đang bốc hơi) trong khi những phần khác đang phát triển (ngưng tụ). Phần lớn lượng nước được ngưng tụ trong các đám mây không rơi xuống thành giáng thủy. Vì để giáng thủy xảy ra, trước tiên những giọt nước nhỏ phải được ngưng tụ. Những phân tử nước có thể kết hợp với nhau thành những giọt nước lớn hơn và đủ nặng để rơi thành mưa. Cần tới hàng triệu hạt mây để hình thành chỉ một hạt mưa nhỏ.

Lượng mưa

Lượng mưa là đại lượng thể hiện mức độ mưa nhiều hay ít. Nó được đo bằng độ sâu của nước mưa thu được trên một bề mặt phẳng. Lượng mưa thường được đo bằng đơn vị milimet. Dụng cụ để đo lượng mưa là máy đo lượng mưa. 
Ví dụ:
- Lớp nước mưa trong dụng cụ đo dày 1,5cm, có nghĩa là lượng mưa 15mm.
- Lớp nước mưa trong dụng cụ đo dày 5cm, có nghĩa là lượng mưa 50mm.
Lượng giáng thủy phân bố không đều trên thế giới, trong một nước hoặc thậm chí trong một thành phố. Ví dụ, tại Atlanta, Georgia, Mỹ, một trận mưa giông mùa hè có thể sản sinh ra một lớp nước mưa dày 2,5 cm hoặc nhiều hơn trên một con đường, trong khi đó ở một vùng khác cách đó vài km thì vẫn khô ráo. Nhưng, tổng lượng mưa một tháng tại Georgia thường nhiều hơn tổng lượng mưa năm tại Las Vegas, Nevada. Kỷ lục thế giới về lượng mưa năm trung bình thuộc về Đỉnh Waialeale, Hawaii với lượng mưa trung bình là 1.140 cm. Đặc biệt, tại Arica là 1.630 cm trong mười hai tháng (nghĩa là gần 5 cm mỗi ngày). Tương phản với lượng nước mưa dồi dào tại Arica, ở Chile đã từng không có mưa trong 14 năm.
Lượng giáng thủy tăng từ các vĩ độ cận nhiệt đới (600 mm ở 30-40 độ vĩ) về xích đạo (1800 – 2000 mm ở 0-10 độ vĩ) và giảm về phía bắc ở (50-60 độ vĩ) đến các vùng cực (thấp nhất). Ở Nam bán cầu, lượng mưa lớn nhất được ghi nhận ở quanh 50-60 vĩ độ Nam.
Dụng cụ đo mưa
Các dụng cụ đo mưa còn được gọi là vũ lượng kế. Có rất nhiều loại dụng cụ đo mưa, có thể tạm phân loại dụng cụ đo mưa như sau:
-     Vũ lượng kế đơn giản;
-     Vũ lượng kế tự ghi;
-   Vũ lượng kế tự động.
Hiện nay, người ta thường sử dụng các loại vũ lượng kế như sau:
Vũ lượng kế đơn giản
Nguyên lý đo: đo thủ công (người đo trực tiếp).
Dụng cụ chính gồm: thùng đo mưa và cốc đo mưa.
Thùng đo mưa
Vũ lượng kế đơn giản nhất và được sử dụng phổ biến nhất là thùng đo mưa.
Thùng đo mưa làm bằng tôn, gồm hai ngăn, được thông nhau bằng một cái phễu hình nón, có tác dụng làm giảm sự bốc hơi. Thùng có nắp để đậy khi thay thùng lúc quan trắc.
- Diện tích miệng thùng đo mưa: 200cm².
- Chiều cao thùng đo mưa: 40cm.
- Miệng thùng đo mưa đặt cách mặt đất: 1,5m.
- Thùng đo mưa phải đặt cách xa các vật cản như nhà cửa, cây cối từ 3 lần đến 4 lần chiều cao của vật cản.
Miệng thùng đo mưa hình tròn. Vì vậy, đường kính miệng thùng đo mưa có chiều dài xấp xỉ 16 cm.
Ảnh: Thùng đo mưa, cốc đo mưa P200 và trụ đo mưa.
* Cốc đo mưa
Khi đo lượng mưa, người ta không đo trực tiếp trong thùng đo mưa mà dùng cốc đo mưa để đo lượng mưa (có một phần tác dụng là phóng đại lớp nước mưa nhằm làm giảm sai số đo).
Có 2 loại cốc đo mưa phổ biến trên thị trường hiện nay là P200 và P500.
Loại cốc đo mưa thường được sử dụng nhất là cốc đo mưa P200 (Loại cốc đo dành cho thùng đo mưa có diện tích miệng thùng S = 200cm²).
Cốc đo mưa được làm bằng thủy tinh. Diện tích miệng cốc đo mưa P200 là 10cm², chiều cao để đo của cốc là 20cm. Trên cốc đo mưa được khắc thành 100 vạch nhỏ, mỗi vạch nhỏ có thể tích nước là 2cm³, tương ứng với thể tích lớp nước có chiều dày 0,1mm của thùng đo mưa.
Vũ lượng kế tự ghi
  Nguyên lý hoạt động: chao lật, cảm ứng từ và tự ghi lượng mưa trên giản đồ.
'  Các loại vũ lượng kế tự ghi hiện nay thường được sử dụng là SL3, SL1, SL 3-1.'
Lượng mưa được ghi lại trên giản đồ và sau đó được quy toán để biết lượng mưa.
Vũ lượng kế tự động
Nguyên lý hoạt động: chao lật và tự động ghi lượng mưa trên các thiết bị điện tử (Thường được đo kết hợp với các yếu tố khí tượng khác).
Tự ghi lượng mưa, lưu lại trong bộ nhớ và khi cần thì truy xuất dữ liệu mưa bằng các phần mềm chuyên dụng.
 Cách đo mưa thủ công
- Đến giờ quan trắc, mang thùng dự trữ thay cho thùng đang đo, đậy nắp thùng đang đo và đem vào phòng làm việc để đo. Trường hợp mưa to, đo ngay sau khi mưa hoặc trong khi mưa. Những ngày trời nắng, để tránh sự bốc hơi, nên đo ngay sau khi tạnh mưa.
- Nếu lượng mưa < 10mm chỉ đo 1 lần, nếu > 10mm thì phải đo nhiều lần (vì mỗi cốc đo P200 chỉ đo được 10mm nước mưa). Khi đo mở nắp thùng, nghiêng thùng đổ nước vào cốc đo mưa và đọc chính xác đến 0,1mm.
- Khi đọc, phải đưa mực nước trong cốc đo ngang tầm mắt của quan trắc viên.
- Ghi lượng mưa quan trắc được vào sổ đo mưa.
Tính lượng mưa
Lượng mưa ngày
Lượng mưa ngày được tính từ 19h ngày hôm trước đến 19h ngày hôm sau.
Lượng mưa trận
Lượng mưa trận được tính từ đầu trận mưa đến khi kết thúc trận mưa.
Lượng mưa đợt
Lượng mưa đợt được tính từ đầu đợt mưa đến khi kết thúc đợt mưa.
Chế độ đo mưa
Hàng ngày đo mưa 2 lần vào lúc 7 h và 19 h. Và tùy theo từng yêu cầu cụ thể, có thể đo mưa nhiều lần trong ngày.
Tuy nhiên, phải đảm bảo không để nước mưa đầy thùng thoát ra ngoài. Sau khi tạnh mưa, nếu trời nắng phải đo ngay (để tránh bị bốc hơi).
Ghi chép số liệu mưa
-   Hàng ngày phải ghi chép số liệu mưa đo được vào sổ ghi lượng mưa.
-   Đơn vị để tính lượng mưa là milimét và tính số lẻ đến 0,1 mm.
-   Khi đo mưa, nếu thùng khô thì ghi vào sổ bằng một gạch ngang ngắn  (-);
-   Khi đo mưa, nếu có mưa nhỏ nhưng trong thùng vẫn không có nước thì ghi vào sổ bằng 2 số 0 liền nhau ở giữa có dấu phẩy (0,0).
-   Lượng mưa đo lúc 7 h ghi vào cột mưa đêm.
-   Lượng mưa đo lúc 19 h ghi vào cột mưa ngày.
-  Cuối ngày phải ghi tổng lượng mưa ngày;
-   Cuối tuần (10 ngày) và cuối tháng phải ghi tổng lượng mưa tuần và tháng.