Sự hình thành siêu bão

Nguyễn Thơ Sinh

 

Gần đây hai siêu bão Harvey và Irma thổi vào Hoa Kỳ, sau đó là siêu bão Jose, người ta có cơ hội nhìn rõ sức tàn phá của thiên tai hơn. Trên thực tế thiên tai có nhiều hình thức khác nhau như: động đất, bão lụt, sóng thần, cháy rừng, núi lửa, sạt đất, hạn hán… Nhưng sau hai siêu bão Harvey và Irma, chúng ta tìm hiểu thêm về chúng.

Bão là hiện tượng gió thổi mạnh, mưa to, lốc cuốn, sức tàn phá từ sập nhà cho đến vỡ đê, lụt lội. Siêu bão lớn hơn, mạnh hơn. Hãy tưởng tượng, tầm bao phủ của bão Irma ban đầu được coi có diện tích ngang với Florida, nhưng cuối cùng nó lớn hơn cả tiểu bang này. Tàn phá về vật chất ước tính ngang ngửa với siêu bão Harvey.

Nói thì nói vậy, thực ra siêu bão được hình thành như thế nào ít người quan tâm đến. Chúng ta chỉ biết nó là thiên tai, sức hủy diệt lớn; đến nỗi nhiều người tin rằng siêu bão là hiện thân sự trừng phạt của thượng đế với tội lỗi con người. Dưới lăng kính khoa học, sự hình thành một siêu bão rất khác, rất địa lý, rất khoa học.

Đầu tiên, trước khi tìm hiểu sâu hơn quá trình hình thành một siêu bão, vài khái niệm vật lý cơ bản chúng ta cần nắm rõ như: Áp suất, hơi nước, mây, chiều gió, đường xích đạo, khí hậu nhiệt đới, cùng chiều kim đồng hồ, ngược chiều kim đồng hồ, nhiệt độ, áp thấp, áp cao, tầng khí quyển, tâm bão, hướng đi, cấp bão, mặt đại dương… Thoạt đọc qua những khái niệm này, bạn thấy chúng rất gần gũi. Tuy nhiên để một siêu bão hình thành, các khái niệm này phải hội tụ một số điều kiện cần thiết giúp chúng liên kết lại để trở thành siêu bão.

Xét về định nghĩa, siêu bão có sức tàn phá lớn nhất hành tinh. Trong tiếng Anh, để xác định vị trí địa lý khởi điểm một siêu bão, người ta đã sử dụng các từ ngữ khác nhau cho dễ nhận diện. Với dân a-ma-teur như chúng ta thì định nghĩa siêu bão đã đủ. Còn tại các tạp chí chuyên ngành Anh ngữ, tên chung của siêu bão là tropical cyclone (lốc xoáy nhiệt đới). Chi ly hơn, chúng còn có vài tên gọi khác như: hurricane, typhoons, cyclones, severe tropical cyclones, hay severe cyclonic storms nhằm thông báo lai lịch của chúng. Tra từ điển song ngữ thấy dịch là bão hoặc siêu bão. Còn giới chuyên môn (khi đọc chúng) họ nhận ra ngay nguyên quán của một siêu bão trong các bản tin tiếng Anh. Hurricane là thuật ngữ nói về những siêu bão xảy ra tại Đại Tây Dương và phía đông của Thái Bình Dương (tức bờ Đông của Hoa Kỳ – hai tiểu bang California và Washington). Còn typhoon là thuật ngữ siêu bão xảy ra tại phía tây của Thái Bình Dương như Nhật, Đại Hàn, Đông Nam Á, Trung Quốc… Còn cyclones là siêu bão xảy ra tại khu vực Ấn Độ Dương. Tuy khác nhau về tên gọi, nhưng điểm chung của siêu bão là những cơn bão lớn (giant storms) có sức hủy diệt tàn bạo nếu như con người dám cả gan đối đầu trực diện với nó.
Sở dĩ mang tên gọi khác nhau như hurricane, typhoon, hay cyclones, chúng đều có chung một đặc tính là bão nhiệt đới. Điểm khởi hành phát triển của chúng là vùng biển gần xích đạo có độ sâu nóng ấm. Đây chính là một yếu tố then chốt tạo ra các siêu bão. Vì thế siêu bão chỉ xuất hiện tại khu vực giữa đường xích đạo và các nước phía nam vành đai ôn đới. Những khu vực xa với xích đạo không có mực nước biển ấm đủ sẽ không có cơ hội hình thành siêu bão. Như vậy yếu tố đầu tiên là nước biển ấm nóng.

Yếu tố cấu thành thứ hai để hình thành một siêu bão là sức gió. Về mặt này, biển vùng xích đạo không hề vắng gió vì nhiệt độ không trung vùng này nhận nhiều ánh nắng mặt trời. Không khí tại đây bị hâm nóng bốc lên, tạo hiện tượng áp cao (tức áp suất giảm vì đã bị loãng), khí lạnh từ vùng ôn đới đậm đặc hơn (tức áp thấp) sẽ tràn vào vùng khí quyển áp cao tạo thành gió: Một hiện tượng di chuyển không khí từ vùng khí quyển đặc (áp thấp) chiếm chỗ của vùng không khí loãng (áp cao) bay lên. Đây chính là nguyên nhân thứ hai tạo ra một siêu bão trong tương lai.

Tóm lại: Nước biển nóng bốc hơi, gặp gió lớn là cơ hội tạo nên siêu bão.

Trở lại yếu tố nước biển ấm nóng, điều kiện đầu tiên là vùng biển muốn sinh sản ra một siêu bão phải có độ sâu ít nhất 50 mét (tức 165 feet) với nhiệt độ ấm nóng ít nhất 80 độ F (khoảng 26.7 độ C). Hơi nước bốc lên từ mặt biển, khi gió thổi qua bị đẩy lên không trung. Càng lên cao, lượng hơi nước này sẽ nguội dần, tụ lại thành những hạt nhỏ li ti sau khi đã tỏa vào khí quyển một lượng nhiệt năng. Sau đó chúng dồn lại, tạo thành những đám mây bão (cumulonimbus clouds), yếu tố thai nghén đầu tiên một siêu bão trong tương lai.

Sau đây là bốn giai đoạn phát triển của những đám mây bão cumulonimbus clouds vừa nêu trên hình thành các cấp độ bão với những đặc tính khác nhau. Bốn giai đoạn đó là: Biển động nhiệt đới (tropical disturbance), áp thấp nhiệt đới (tropical depression), bão nhiệt đới (tropical storm), sau cùng là siêu bão nhiệt đới (tropical cyclone).

Giai đoạn I: Biển động nhiệt đới xảy ra khi các đám mây cumulonimbus clouds (trong quá trình hình thành) trước đó đã phóng thích một lượng nhiệt năng khổng lồ hâm nóng tầng khí quyển chung quanh làm cho không khí nơi đây bốc lên, dẫn đến hiệu ứng áp suất giảm (hay áp cao). Một vùng không gian áp suất loãng được hình thành, cho phép các đám mây cumulonimbus clouds mới ra đời nhập cuộc, vun thành một cột mây cao hơn. Càng phát triển, xu hướng này càng tăng tốc; gió thổi chung quanh cột mây càng ra sức lôi kéo các vạt mây mới gia nhập cột mây chính, biến thành một hệ thống những đám mây bão bám chặt lấy nhau.

Giai đoạn II: Áp thấp nhiệt đới là bước kế tiếp. Khi hệ thống cột mây đùn lên một độ cao (thường có nhiệt độ khí quyển lạnh) khiến tình trạng cân bằng bị phá vỡ. Lúc này mây trên đỉnh cột sẽ nguội đi, vô tình phóng thích vào tầng khí quyển quanh nó một nguồn nhiệt lượng hâm nóng tầng khí quyển này. Khí quyển ấm sẽ loãng đi tạo hiện tượng áp cao. Khí quyển bên dưới sẽ ùa lên tầng trên (chỗ khí quyển có áp cao) theo xu hướng giống nham thạch phun lên từ miệng núi lửa tràn ra ngoài, khiến áp suất phần trên của cột mây cumulonimbus clouds liên tục bị giảm đi, cho phép khí quyển lạnh ở tầng dưới đặc hơn (tức áp thấp) bị đẩy lên, trám vào chỗ khí quyển ấm vừa tràn ra ngoài, vô tình càng lôi cuốn thêm nhiều vạt mây trẻ tham gian cột bão. Cứ thế, hiện tượng khí quyển lạnh đùn lên thế chỗ vùng khí quyển nóng tràn ra từ tâm bão tạo thành gió lốc quanh tâm bão tăng dần. Khi gió lốc đạt vận tốc 25-38 dặm/giờ, chúng ta sẽ chính thức có một áp thấp nhiệt đới. Cột mây càng lúc càng lớn, trông giống một đĩa bay dày.

Giai đoạn III: Bão nhiệt đới xảy ra khi vận tốc gió lốc quanh tâm bão của đĩa áp thấp nhiệt đới đạt mức 39 dặm/giờ trở lên. Lúc này chúng sẽ được đặt tên, chẳng hạn như Katrina, Sandy, Harvey, Irma, hay Jose. Đây là những cơn bão nhiệt đới có vận tốc gió lốc từ 39 dặm/giờ trở lên. Khá thú vị, chiều quay vận tốc gió lốc của những siêu bão phía bắc đường xích đạo sẽ ngược kim đồng hồ. Còn siêu bão phía nam xích đạo sẽ có chiều gió cùng chiều kim đồng hồ.

Giai đoạn IV: Siêu bão. Vâng. Lúc này gió lốc tăng lên 74 dặm/giờ. Nó chính thức biến thành một tropical cyclone. Về không gian, bây giờ nó có chiều cao 50.000 feet (so với độ cao lớn nhất của các chuyến bay xuyên lúc địa 30.000 feet). Diện tích bao phủ của nó có đường kính khoảng 125 dặm, trong đó tâm bão là một khoảng trống có đường kính 5-30 dặm. Coi TV, bạn sẽ thấy tâm bão là một lỗ đen. Khi di chuyển, gió lốc sẽ cuốn một lượng nước biển theo nó. Càng di chuyển vào đất liền, siêu bão sẽ giảm dần. Lý do? Như đã bàn, hai yếu tố cấu thành cơ bản tạo ra siêu bão: (a) vùng biển phải có độ sâu và ấm đủ và (b) có gió thổi. Khi siêu bão đổ vào bờ, không còn nước biển ấm nóng để tạo mây, nó sẽ chết dần. Nhưng trước khi chết, nó vẫn gây ra những thảm họa khốc liệt cho con người.

Bão nhiệt đới được xếp thành năm cấp: Từ I đến V dựa vào vận tốc của sức gió cuốn quanh tâm bão. Cấp I: vận tốc gió 74-95 dặm/giờ, sức tàn phá đổ vào đất liền thường nhỏ. Cấp II: 96-110 dặm/giờ, sức tàn phá tương đối lớn hơn. Cấp III: sức gió 111-129 dặm/giờ, sức tàn phá lan rộng hơn. Cấp IV: sức gió 130-156 dặm/giờ, sức tàn phá đáng sợ như Harvey hay Irma chúng ta đã thấy. Cấp V: sức gió 157 dặm/giờ hoặc lớn hơn, sức tàn phá rất đáng sợ.

Xin giải thích thêm, vận tốc di chuyển tâm bão và vận tốc gió lốc cuốn xoáy quanh tâm bão là hai khái niệm độc lập hoàn toàn khác nhau. Vận tốc di chuyển tâm bão trung bình trong khoảng 15-20 dặm. Còn vận tốc gió lốc quanh tâm bão dao động khác nhau tùy theo cấp bão. Giống như trên xe chở một đĩa quay với vận tốc nhanh (80 mph như siêu bão Harvey) trong khi tài xế lái xe chậm hơn với vận tốc chỉ 17 mph.

Vâng. Những cơn siêu bão đã đi qua. Nhìn trên màn ảnh chúng là một đĩa quay với một lỗ đen khổng lồ. Thực ra bề dày của nó không mỏng như bạn nghĩ vì nó cuốn theo biết bao nhiêu sự tàn phá, và để lại trong ký ức nạn nhân sự kinh khủng lâu dài…

 

Nguyễn Thơ Sinh

 

 

 

Tropical cyclone categories:

Category Wind Speed (mph) Damage at Landfall
1 74-95 Minimal
2 96-110 Moderate
3 111-129 Extensive
4 130-156 Extreme
5 157 or higher Catastrophic

 

Here is a GOES-12 movie of Hurricane Katrina, which struck the coast of Louisiana and Alabama on August 29, 2005, as a Category 4. In the movie you can see the storm starting to form in the Atlantic on August 24 and becoming more and more structured as it gains energy over the warm waters of the Gulf of Mexico.

 

More Stories...