Bài giảng Thời tiết khí hậu: Chương 9- Các khối khí và front

319 Ch€ơng 9 các khối khí vˆ front Không một ai nghĩ sẽ có những mùa đông ấm áp ở Alaska, nh‡ng đôi khi điều kiện thời tiết ở đây khắc nghiệt hơn cả thông th‡ờng. Điều ny đặc biệt đúng đối với những ngy cuối tháng 1 v đầu tháng 2 năm 1999, khi đó một thời kỳ lạnh cực đoan kéo di đã gây nên một đợt rét đột ngột tồi tệ nhất trong cả thập kỷ. Galena, nằm ở phần phía bắc của bang, đã phá kỷ lục về nhiệt độ tối thấp khi số đo nhiệt kế tụt xuống tới -53 oC (-64 oF) trong tháng 2. Tình hình khắc nghiệt đến nỗi chính quyền thnh phố phải chính thức ngừng mọi hoạt động, ngoại trừ các dịch vụ khẩn cấp. Nếu nh‡ vậy ch‡a đủ lạnh, hãy xem chỉ số lạnh do gió -75 oC (-103 oF) ở Kotzebue, gần bờ phía tây bắc. Tình trạng cũng không mấy dễ chịu ở Fairbanks, vo ngy 15 tháng 2 nhiệt độ tối thấp đã tụt xuống d‡ới -37 oC (-35 oF) trong một ngy của đợt rét kỷ lục liên tiếp 19 ngy. Khỏi cần nói thêm rằng, không khí cũng đặc biệt khô, bởi vì điều đó luôn luôn xảy ra trong điều kiện thời tiết lạnh. Hãy so sánh những điều kiện thời tiết ny với những gì m Texas đã trải qua nửa năm về tr‡ớc. Vùng College Station l một ví dụ, nơi ny có nhiệt độ trung bình các tháng 5, 6 v 7 cao nhất ch‡a từng thấy, nhiệt độ tối cao v‡ợt quá 38 oC (100 oF) đã xuất hiện 51 lần trong thời gian từ ngy 31/5 đến 3/9. Không khí nóng lại đi kèm với độ ẩm cao v m‡a ro hiếm bất th‡ờng trong suốt thời kỳ ny. Bạn đã bao giờ phân vân về những tình huống giống nh‡ hai tr‡ờng hợp trên đây ch‡a, khi m các vùng rộng lớn trải qua những điều kiện thời tiết ít nhiều giống nhau? Trong những dịp nh‡ vậy, những ng‡ời lm công tác truyền thông th‡ờng dùng những cụm từ nh‡ “khắp miền Midwest,” hoặc “trên khắp miền duyên hải phía đông”, hoặc “Hôm nay vùng tây bắc giáp Thái Bình D‡ơng đã trải qua...”. Nh‡ng trái lại, cũng th‡ờng hay xảy ra những tr‡ờng hợp có các khu vực chỉ cách nhau một giờ chạy xe lại có thời tiết rất khác nhau, gần nh‡ không có gì chung. Tại sao có những diễn biến nh‡ vậy? Vì sao đôi khi khí quyển tự sắp xếp nó thnh những vùng rộng lớn đồng nhất, rồi những lúc khác lại biến đổi rất nhanh qua những khoảng cách nhỏ? Ch‡ơng ny sẽ nói về những hiện t‡ợng đó v những vấn đề liên quan, sử dụng một số khái niệm rất đơn giản, nh‡ng rất tiện ích. Các tình huống ở Alaska v Texas vừa nói tới ở trên thể hiện hai tr‡ờng hợp thái cực, trong đó những khu vực rộng lớn bị bao phủ bởi một khối khí có nhiệt độ v độ ẩm ít nhiều đồng nhất. Những vùng không khí lớn đó đ‡ợc gọi l các khối khí. Thông th‡ờng, một vùng rộng cỡ nh‡ Bắc Mỹ sẽ bị phủ bởi một số khối khí trong cùng một lúc v do đó, lấy ví dụ, phần đông bắc n‡ớc Mỹ v phần đông nam Canađa có thể có điều kiện lạnh, khô, trong khi miền nam n‡ớc Mỹ không khí nóng, ẩm ngự trị. Kết quả l, một ng‡ời có thể lên máy bay ở Nashville cảm thấy hon ton thoải mái với chiếc áo sơ mi ngắn tay, để sau đó bị rét run khi hạ cánh ở Boston. Ngoi ra, các khối khí đó th‡ờng phân cách với nhau bởi những vùng biên ráp gianh khá hẹp, đ‡ợc gọi l các front, ngang qua ranh giới front các điều kiện thời tiết thay đổi rất nhanh. Sự đi qua của các front l sự kiện thời tiết đáng chú ý, bởi vì nó th‡ờng kèm theo những thay đổi đột ngột về nhiệt độ, độ ẩm v gió. Nó còn tạo ra một cơ chế thăng trong không khí có thể dẫn tới hình thnh mây v giáng thủy. Trong ch‡ơng ny, chúng ta sẽ mô tả sự hình thnh v bản chất của các khối khí, các front phân cách chúng v ảnh h‡ởng của chúng đến thời tiết địa ph‡ơng. Sự hình th†nh của các khối khí Các đặc tr‡ng nhiệt độ, áp suất v độ ẩm của khí quyển đ‡ợc hình thnh chủ yếu nhờ sự trao đổi nhiệt v hơi n‡ớc liên tục ở gần bề mặt. Khi các l‡ợng nhiệt nhận đ‡ợc lớn hơn các l‡ợng nhiệt mất, nhiệt độ không khí tăng lên. Một cách t‡ơng tự, khi xảy ra bốc hơi nhiều hơn giáng thủy, trữ l‡ợng hơi n‡ớc của khí quyển giảm đi. Nh‡ng do nhiệt l‡ợng v n‡ớc phân bố không đồng đều trên Trái Đất, nên khí quyển bị lạnh đi hay nóng lên khác nhau giữa các nơi, dòng hơi n‡ớc ròng đi vo khí quyển cũng nh‡ vậy. Do đó, ví dụ, không khí trên khu vực xích đạo của Thái Bình D‡ơng có những đặc tr‡ng khác với không khí ở miền bắc Canađa. Các khu vực nguồn Những vùng trên Trái Đất m các khối khí hình thnh đ‡ợc gọi l những khu vực nguồn. Quá trình lm nóng hay lm lạnh những khối không khí lớn đòi hỏi nhiều ngy, thay đổi về trữ l‡ợng n‡ớc cũng nh‡ vậy, cho nên không khí phải tồn tại ổn định ở trên một vùng nguồn trong một khoảng thời gian khá di để cho một khối khí có thể hình thnh. Các vùng nguồn của khối khí chỉ xuất hiện ở các vĩ độ cao hoặc ở các vĩ độ thấp; khu vực các vĩ độ trung bình rất biến động, do đó không có những thời kỳ “bình lặng” cần thiết để một khối không khí có đ‡ợc những đặc tr‡ng của bề mặt ở d‡ới. Hơn nữa, một vùng cần phải khá rộng lớn, nhiều chục nghìn kilômét vuông, để có thể tác động nh‡ một vùng nguồn. Ví dụ, dù l ở gần cực, Iceland quá nhỏ để có thể hình thnh nên các khối khí. Mặc dù các khối khí có nhiệt độ v trữ l‡ợng ẩm khá đồng nhất theo ph‡ơng ngang, nh‡ng nhiệt độ v độ ẩm không đồng nhất từ bề mặt tới khí quyển tầng cao. Thật vậy, các građien thẳng đứng khá lớn của nhiệt độ có thể dễ xuất hiện trong một khối khí. Những khác biệt theo ph‡ơng đứng của nhiệt độ nh‡ vậy ảnh h‡ởng đến độ ổn định của khí quyển (ch‡ơng 6), đó l những mầm mống quan trọng về ph‡ơng diện khả năng giáng thủy. Do đó, một số khối khí với những tính chất tự nhiên của chúng, th‡ờng hay tạo ra giáng thủy hơn so với những khối khí khác. Các khối khí đ‡ợc phân loại theo các đặc tr‡ng nhiệt độ v độ ẩm của những vùng nguồn. Dựa vo dung l‡ợng ẩm, các khối khí có thể đ‡ợc phân chia thnh khối khí lục địa (khô) hay khối khí biển (ẩm). Dựa theo nhiệt độ, chúng đ‡ợc phân 321 loại thnh khối khí nhiệt đới (nóng), khối khí cực đới (lạnh) hay khối khí Bắc Băng Doơng (rất lạnh). Các nh khí t‡ợng học sử dụng một hệ thống hai chữ cái viết tắt để phân biệt các khối khí. Một chữ cái th‡ờng c hoặc m chỉ thị tính chất ẩm, tiếp sau l một chữ cái hoa T, P hoặc A để thể hiện nhiệt độ. Nh‡ vậy, ví dụ, khối khí lục địa cực đới đ‡ợc ký hiệu l cP, còn khối khí biển nhiệt đới l mT. Mặc dù tổ hợp các chữ cái ny về lý thuyết dẫn tới 6 kiểu khối khí khác nhau, song khối khí biển Bắc Băng D‡ơng không tồn tại trong tự nhiên, bởi vì các bồn n‡ớc ở đó không đủ lạnh để tạo ra không khí Bắc Băng D‡ơng (hơi n‡ớc trong không khí ở đó bị kết băng tại các nhiệt độ cực Bắc, lm mất đi phần lớn tính chất biển). Nh‡ vậy, có tất cả 5 kiểu khối khí. Các vùng nguồn chính của các khối khí hoạt động ở Bắc Mỹ đ‡ợc thể hiện trên hình 9.1. Hình 9.1. Các khu vực nguồn của những khối khí Bắc Mỹ Nếu biết rằng nhiệt độ v độ ẩm thực tế của không khí thay đổi trong một biên rộng, sự phân chia tùy tiện các khối khí thnh có 5 kiểu khối khí có thể tỏ ra có hạn chế nhất định. Ví dụ nh‡, bạn sẽ xếp loại nh‡ thế no đối với một ngy có nhiệt độ 20 oC (68 oF) v điểm s‡ơng 10 oC (50 oF)? Thực sự không có câu trả lời cho tr‡ờng hợp ny, bởi vì khó m xác định đó l không khí xích đạo hay không khí cực đới? Hay nếu nhìn nhận vấn đề theo một cách khác, vậy thậm chí tại sao phải phân loại các khối khí nh‡ vậy? Đáp án cho câu hỏi ny l khái niệm khối khí sẽ hữu ích khi chúng ta muốn phân định không khí ở hai bên của các biên ranh giới front, hoặc khi chúng ta chỉ cần một mô tả đơn giản về khối khí l đủ. Các khối khí không bị giữ vĩnh viễn ở các vùng nguồn của chúng; chúng có thể di chuyển tới những vùng có điều kiện thời tiết ít thái cực hơn. Sự di chuyển của một khối khí ra khỏi vùng nguồn của nó gây ra hai hệ quả: (1) khu vực m khối khí di chuyển tới bị thay đổi mạnh về nhiệt độ v độ ẩm v (2) khối khí trở nên ôn hòa hơn. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét một số kiểu khối khí, thời tiết m chúng tạo ra v sự biến tính của chúng khi di chuyển. Các khối khí lục địa cực đới (cP) v† khối khí lục địa Bắc Băng D~ơng (cA) Các khối khí lục địa cực đới (cP) đ‡ợc hình thnh trên các khối lục địa rộng lớn ở các vĩ độ cao, nh‡ miền bắc Canađa hoặc Siberia. Vo mùa đông, những khu vực ny có ngy ngắn v độ cao Mặt Trời nhỏ. Những vùng đó còn th‡ờng bị tuyết trong mùa đông v do đó, phản xạ phần lớn phần l‡ợng bức xạ Mặt Trời ít ỏi đạt tới bề mặt. Sự kết hợp những hon cảnh ny thực sự lm cho không khí sẽ mất năng l‡ợng bức xạ trong mùa đông nhiều hơn l nhận đ‡ợc. Sự lạnh đi của lớp không khí từ phía d‡ới không chỉ lm hạ nhiệt độ không khí, m còn tạo ra nghịch nhiệt bức xạ v những điều kiện ổn định cao. Ngoi việc có nền nhiệt độ rất thấp, các khối khí cP mùa đông cũng rất khô. Hãy nhớ lại từ ch‡ơng 5 rằng, không thể có nhiều hơi n‡ớc tồn tại trong không khí lạnh, v rằng điểm s‡ơng (hoặc điểm đóng băng) luôn thấp hơn hoặc bằng nhiệt độ không khí. Nh‡ vậy, nếu nhiệt độ không khí rất thấp, ví dụ -30 oC (-22 oF) – một kilôgam không khí ở độ cao mực n‡ớc biển chỉ có thể chứa tối đa 0,24 g hơi n‡ớc. Nếu nh‡ không khí ch‡a bão hòa, l‡ợng hơi n‡ớc thực tế sẽ còn thấp hơn. Sự kết hợp của các điều kiện không khí khô v độ ổn định cao bảo đảm rằng có rất ít mây nếu nh‡ có, hình thnh ở vùng nguồn của khối khí cP. Thêm nữa, sự thiếu hụt hơi n‡ớc sẽ lm suy giảm quá trình hấp thụ của khí quyển đối với bức xạ tới của Mặt Trời. Do đó, mặc dù nhiệt độ thấp, ở các vùng nguồn của khối khí cP th‡ờng có bầu trời trong v có nắng. Mặt khác, độ ổn định của khí quyển cản trở quá trình xáo trộn thẳng đứng, cho nên những chất ô nhiễm đi lên từ bề mặt sẽ tập trung ở gần mặt đất. Do điều kiện thời tiết lạnh lm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu cấp nhiệt (th‡ờng l than v dầu), cho nên không có gì ngạc nhiên l không khí cP th‡ờng gắn liền với chất l‡ợng không khí thấp trên các khu vực đô thị. Các khối khí cP mùa hè cũng t‡ơng tự, nh‡ng ít khắc nghiệt hơn. Tức l, chúng ấm hơn v ẩm hơn so với mùa đông. Chúng có xu h‡ớng giữ ổn định ở các vĩ 323 độ cao hơn so với các khối khí cP mùa đông, nên chúng không ảnh h‡ởng nhiều tới nhiều phần của Trái Đất nh‡ những phiên bản của chúng trong mùa đông. Nghịch nhiệt không hình thnh, bởi vì khối khí phát triển trên một mặt đệm không bị phủ băng tuyết trong khi thời gian ban ngy di. Thực tế, không phải l hiếm thấy chuyển động thăng đối l‡u, tạo ra những đám “mây tích thời tiết đẹp” (những đám mây mảnh mai rải rác trong một bầu trời nói chung l trong xanh). Ngoi ra, những khối khí ny đ‡ợc hình thnh trên đất liền v vì vậy, không có đủ độ ẩm để cho giáng thủy đáng kể. Không khí lục địa Bắc Băng D€ơng (cA) lạnh hơn so với không khí lục địa cực đới, nh‡ng khác biệt giữa hai khối khí không chỉ l vấn đề về mức độ nhiệt độ lạnh hơn. Quan trọng hơn, không khí cA v cP bị phân cách bởi một vùng chuyển tiếp t‡ơng tự nh‡ front cực đới (ch‡ơng 8), đ‡ợc gọi l front Bắc Băng Doơng. Không nh‡ front cực đới có thể mở rộng lên cao đến vi kilômét tính từ bề mặt, front Bắc Băng D‡ơng nông v th‡ờng không cao quá 1 hoặc 2 km bên trên bề mặt (hình 9.2). Do đó, chúng ta có thể cảm nhận sự thay đổi nhiệt độ khi có front Bắc Băng D‡ơng đi qua, nh‡ng front t‡ơng đối nông ny không tạo ra một chuyển động thăng mạnh có thể gây m‡a tuyết. Trong một vi tr‡ờng hợp hiếm hoi, không khí cA có thể mở rộng xa về phía nam, nh‡ tới vùng biên giới Canađa – Mỹ. Hình 9.2. Front Bắc Băng D~ơng phân cách một lớp mỏng không khí Bắc Băng D~ơng cực lạnh với không khí lạnh cực đới. Nó khác với front cực đới ở quy mô thẳng đứng hạn chế hơn của nó Sự biến đổi của các khối khí cP. Khi rời khỏi vùng nguồn, các khối khí cP đem theo thời tiết lạnh xuống những vĩ độ ô hòa hơn. Hình 9.3 minh họa sự di chuyển của một khối không khí lục địa cực đới giả định. Trong hình 9.3a, biên front nằm ở phía bắc của Minneapolis, v các nhiệt độ ô hòa hiện diện ở hầu khắp miền trung n‡ớc Mỹ. 24 giờ sau (hình 9.3b), biên của khối khí lục địa cực đới đã đi qua Minneapolis, khiến cho nhiệt độ ở đây giảm đi 20oC (36 oF). Xa hơn về phía nam, St. Louis v Birmingham có nhiệt độ ít thay đổi so với hôm tr‡ớc, bởi vì không khí lạnh ch‡a lấn xa về phía nam. Tuy nhiên, đến ngy thứ ba (hình 9.3c), không khí lạnh đã xâm nhập tới vùng bờ vịnh Mexico v gây nên giảm nhiệt độ đáng kể tại St. Louis v Birmingham, còn Minneapolis thì chịu ảnh h‡ởng của không khí cực lạnh. Hãy chú ý rằng, tại mỗi địa ph‡ơng nối tiếp, mức độ giảm nhiệt độ do front đi qua đều ít hơn so với vị trí lân cận ở phía bắc. Nói cách khác, Minneapouis bị giảm nhiệt độ nhiều nhất, còn St. Louis v Birmingham bị lạnh đi ít hơn. Đó l do không khí cP dần dần biến tính khi rờ bỏ vùng nguồn của nó. Hình 9.3. Một chuỗi bản đồ thời tiết mặt đất cho thấy sự di chuyển xuống phía nam của khối khí lục địa cực đới 325 Các khối khí biển cực đới (mP) Khối khí biển cực đới t‡ơng tự nh‡ khối khí lục địa cực đới, nh‡ng ôn ho hơn về nhiệt độ cũng nh‡ tính chất khô. Không khí biển cực đới hình thnh trên Bắc Thái Bình D‡ơng khi không khí cP di chuyển ra khỏi phần bên trong của lục địa châu á. Hải l‡u nóng Nhật Bản bổ sung nhiệt v hơi n‡ớc cho không khí lạnh, khô v chuyển nó từ cP thnh mP. Các khối khí đang phát triển ny di c‡ về phía đông ngang qua Thái Bình D‡ơng, một bộ phận lớn đi qua vịnh Alaska tr‡ớc khi đạt tới miền bờ phía tây của Bắc Mỹ. Chúng tiếp cận đến phía bắc của bờ tây Bắc Mỹ trong suốt năm, nh‡ng ảnh h‡ởng đến vùng bờ tây California chủ yếu trong mùa đông. Không khí biển cực đới cũng ảnh h‡ởng đến nhiều vùng của miền bờ phía đông, nh‡ng cung cách tiếp cận miền bờ phía đông thì có khác. Kiểu không khí ny gắn liền với hon l‡u của không khí quanh các xoáy thuận vĩ độ trung bình sau khi chúng đi qua một vùng xoáy thuận. Do không khí xoay theo kiểu xoáy thuận (ng‡ợc chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu), nó quét qua hệ thống áp thấp v tiếp cận vùng ven biển từ phía đông bắc. Gió kết quả l những tro gió đông bắc quen thộc, gây nên những cơn gió lạnh v tuyết rơi dy (xem chuyên mục 9-1: Chuyên đề: Các khối khí biển xâm nhập miền đông của Bắc Mỹ). 9-1 Chuyên đề: Các khối khí biển xâm nhập miền đông Bắc Mỹ Sự di chuyển của các khối khí gây ra rất nhiều biến động đột ngột v nghiêm trọng trong thời tiết. Các ví dụ về những đợt chuyển đổi nh‡ vậy không bao giờ kể hết v luôn mới mẻ. Ba tr‡ờng hợp xảy ra gần đây ở vùng đông bắc Hoa Kỳ v đông Canađa cho thấy các đợt thay thế những khối khí có thể ảnh h‡ởng mạnh mẽ tới môi tr‡ờng địa ph‡ơng nh‡ thế no: những cơn bão lớn trong mùa đông các năm 1994, 1995 v 1996. Đợt bão các ngˆy 2-4/3/1994 Dân c‡ vùng bờ phía đông còn nhớ nh‡ in mùa đông năm 1993–1994 nh‡ một mùa đông băng giá nhất trong lịch sử. Ngy 3/3, trận bão tuyết lớn thứ 15 của mùa đông năm đó đã đổ bộ đến vùng đông bắc n‡ớc Mỹ, tờ báo New York Times gọi đó l “gió đông bắc mẫu mực”. Cơn bão đã bắt đầu ở vùng đông nam n‡ớc Mỹ vo sáng ngy 2/3 (hình 1a v 1b). Một front lạnh kéo di từ áp thấp vĩ độ trung bình xuống phía nam đến vịnh Mexico v một front nóng chạy dọc theo miền duyên hải đến mũi Hatteras, Bắc Carolina. Hon l‡u ng‡ợc chiều kim đồng hồ trên khu vực đông nam n‡ớc Mỹ mang theo không khí biển cực đới từ Đại Tây D‡ơng cùng với m‡a từ Maryland đến Giorgia. Đến ngy thứ hai (hình 1c v 1d), hệ thống đ‡ợc tăng c‡ờng v di chuyển đến miền bờ New Jersey. Gió đông bắc mạnh mang không khí nóng, ẩm từ ngoi khơi vo, nó bị hội tụ khi nhập vo tâm áp thấp. Sự kết hợp giữa độ ẩm phong phú v hội tụ mạnh đã tạo nên m‡a tuyết lớn, ở Martinsburg, Tây Virginia lên đến 34 cm. Cơn bão ny còn đ‡ợc c‡ờng hóa tiếp khi nó di chuyển về phía bắc đến New England v các tỉnh ven biển của Canađa (hình 1e v 1f), gây nên tổng l‡ợng m‡a tuyết mùa hơn 215 cm ở khu vực Boston. Cuối cùng, hệ thống ny đã di chuyển ra Đại Tây D‡ơng. Đợt bão ngˆy 5/2/1995 Khác với mùa đông năm tr‡ớc, nửa đầu mùa đông năm 1994–1995 ôn hòa một cách bất th‡ờng ở vùng đông bắc của Hình 1. Trận bão tới từ phía đông bắc tháng 3 năm 1994. Các bản đồ ở mạn bên trái v ảnh mây vệ tinh ở mạn bên phải cho thấy vị trí bão lúc 7 giờ sáng theo giờ chuẩn của miền đông n‡ớc Mỹ, với nhiệt độ nhìn chung dễ chịu v ít tuyết. Tình hình đó kết thúc đột ngột vo ngy 5 tháng 2 (hình 2). Giống nh‡ đợt bão tháng 3 năm 1994, hệ thống ny di chuyển về phía bắc dọc theo bờ Đại Tây D‡ơng v lôi cuốn theo không khí biển cực đới từ ngoi khơi vo. Tâm của hệ thống nằm ở gần vịnh Chesapeake vo 327 Hình 2. Trận bão tới từ phía đông bắc tháng 2 năm 1995 sáng ngy 4 (hình 2a v 2b) v mạnh lên rất nhiều khi nó di chuyển trên New England v các tỉnh ven biển của Canađa vo ngy 5 (hình 2c v 2d). Trong khoảng thời gian 24 h, áp suất tại tâm áp thấp đã giảm từ 995 mb xuống 962 mb. ở khu vực thnh phố New York, New Jersey, tuyết bắt đầu rơi ngay từ giữa đêm v đến sáng tổng l‡ợng tuyết đo đ‡ợc ở Princeton, New Jersey l 38 cm. Mặc dù m‡a tuyết mạnh chỉ kéo di một giờ kể từ khi bắt đầu, song gió bão lớn kèm những cơn gió giật mạnh đến 80 km/h (50 dặm/h) đã gây nên lốc tuyết mạnh. Dân chúng buộc phải ngừng đi lại trong ngy hôm sau khi các đội bảo d‡ỡng đ‡ờng dọn tuyết v băng, v hng nghìn hnh khách đã bị kẹt ở các sân bay trong vùng do các chuyến bay trì hoãn ở khắp miền đông bắc. Đợt bão các ngˆy 6–8/1/1996 Không sự kiện lớn no trong các năm 1994 v 1995 có thể so sánh với đợt bão dữ dội tháng 1/1996. Nó đã bắt đầu vo ngy 6/1 nh‡ một rãnh thấp trải di từ Louisiana đến phía tây Mariland v đông Kentucky (hình 3a v 3b). Trong vòng 24 giờ, bão đã mạnh lên v di chuyển về phía đông đến Georgia – vùng bờ Nam Carolina (hình 3c v 3d), v tuyết rơi từ cỡ vừa đến mạnh trên một bộ phận lớn của miền đông n‡ớc Mỹ. Đến sáng ngy 8/1 (hình 3e v 3f), tuyết đã tích tụ dy đến 1 m ở Virginia v Bắc Carolina. Vậy nh‡ng một diện tích rộng lớn của vùng đông bắc vẫn phải tiếp tục hứng chịu những gì tồi tệ nhất m một cơn bão có thể gây nên. Các sân bay ở Hình 3. Cơn bão tới từ phía đông bắc tháng 1 năm 1996 khắp miền đông n‡ớc Mỹ phải đóng cửa, v ng‡ời dân ở các thnh phố xa bão nh‡ St. Louis đã phải qua những đêm bất tiện sau khi các chuyến bay nối với vùng bờ miền đông bị hủy. Tất cả có 7600 chuyến bay – một phần ba trong số đó đã có lịch khởi hnh ở n‡ớc Mỹ – đã bị hủy bỏ do hậu quả của cơn bão. Độ dy lớp tuyết đặc biệt lớn một phần l do tuyết trong đợt bão ny đặc biệt nhẹ v xốp – ở một số nơi, tỉ lệ tuyết – n‡ớc v‡ợt quá 18:1; nói một cách khác, 329 18 cm tuyết t‡ơng đ‡ơng với 1 cm giáng thủy thực, cao hơn rất nhiều so với tỉ lệ thông th‡ờng l 10:1. Đến thời điểm bão tan, Philadelphia đã trải qua đợt tuyết rơi kỷ lục ch‡a từng thấy, tới 73 cm trên mặt đất. Providence, Rhode Island đã hứng chịu một đợt tuyết rơi lớn thứ hai của vùng, còn Washington v New York ghi nhận l‡ợng tuyết dy đứng thứ ba trong lịch sử. ít nhất 86 ng‡ời chết do hậu quả của cơn bão. Song ngoi sự mất mát về ng‡ời, sự việc còn có thể trở nên tồi tệ hơn. Cũng may l các dự báo đối với khu vực ny của Cơ quan Thời tiết Quốc gia đã rất chính xác về thời gian, vị trí v c‡ờng độ bão. Điều đó đã tạo cho dân chúng địa ph‡ơng v các cơ sở bị hại có đủ thời gian đối phó với sự tấn công điên cuồng của không khí biển. Hãy chú ý l các đặc tr‡ng của khối khí l những yếu tố quan trọng trong tất cả những cơn bão ny, nh‡ng ch‡a phải l tất cả. Trong mỗi tr‡ờng hợp, đã có những kiểu hon l‡u đặc tr‡ng xung quanh một nhân áp thấp (xoáy thuận), nó vận chuyển các khối khí theo một cách có hệ thống. Mối liên hệ giữa các khối khí, các front v các xoáy thuận l một chủ đề quá lớn không thể đề cập ở đây – nh‡ng không sao, nó sẽ đ‡ợc đề cập ở ch‡ơng tiếp sau. Các khối không khí lục địa nhiệt đới (cT) Không khí lục địa nhiệt đới (cT) hình thnh trong thời gian mùa hè trên các vùng vĩ độ thấp, nóng, ví dụ nh‡ vùng tây nam n‡ớc Mỹ v bắc Mexico. Các vùng hoang mạc, nơi những khối khí cT hình thnh, có rất ít n‡ớc bề mặt v một l‡ợng thực vật cực tiểu có thể hút n‡ớc từ trong đất ở phía d‡ới. Nhập l‡ợng bức xạ Mặt Trời cực cao trong mùa hè. Điều ny cộng với sự thiếu hụt hơi n‡ớc sẽ tạo nên các nhiệt độ đất rất cao đốt nóng lớp không khí phía trên thông qua quá trình vận chuyển nhiệt hiện. Kết quả l các khối khí ở đây vô cùng nóng v khô, th‡ờng quang mây. Các nhiệt độ mặt đệm cực kỳ cao lm cho không khí sát mặt đất bị đốt nóng mạnh, gây nên tốc độ giảm nhiệt độ rất cao v điều kiện bất ổn định. Tuy nhiên, cho dù bất ổn định, các khối khí cT th‡ờng quang mây do tính chất khô của nó. Ví dụ, ta xét một khối khí nóng, khô ở gần bề mặt, với nhiệt độ tới 45 oC (113 oF) v điểm s‡ơng 0 oC (32 oF). Do nhiệt độ của một phần tử không khí ch‡a bão hòa đang nâng lên sẽ tiến dần đến điểm s‡ơng với tốc độ 0,8 oC/100 m, cho nên không khí phải bị nâng lên 5,6 km nó mới có thể trở nên bão hòa *. Nh‡ng độ dy của lớp bất ổn định có xu h‡ớng nhỏ hơn nhiều so với độ cao ny, có nghĩa rằng, các phần tử tại bề mặt có thể không đ‡ợc nâng lên đủ cao để mây phát triển. Mặt khác, nếu nh‡ lớp bất ổn định dy, hoặc nếu nh‡ có l‡ợng ẩm no đó trong không khí, thì dông tố mạnh có thể phát triển. Dông còn có thể đ‡ợc hình thnh ở gần các đỉnh núi, nơi đây chuyển động thăng đ‡ợc thúc đẩy nhờ các gió thung lũng hội tụ. * Nhớ lại rằng DALR = 1,0 oC/100 m, nh‡ng đồng thời tốc độ giảm điểm s‡ơng = 0,2 oC/100 m. Do đó, một phần tử không khí ch‡a bão hòa đang nâng lên sẽ tiến dần tới điểm s‡ơng với tốc độ 0,8 oC/100 m. Các khối khí biển nhiệt đới (mT) Các khối khí biển nhiệt đới (mT) phát triển trên các vùng n‡ớc đại d‡ơng nhiệt đới nóng. Chúng nóng (tuy không nóng nh‡ cT), ẩm v bất ổn định ở gần bề mặt – lý t‡ởng đối với sự phát triển mây v giáng thủy. Không khí biển nhiệt đới có một ảnh h‡ởng to lớn đến vùng đông nam n‡ớc Mỹ, đặc biệt trong mùa hè. Những khối khí ny hình thnh trên Đại Tây D‡ơng v vịnh Mexico rồi di chuyển tới Bắc Mỹ. Khi không khí thổi vo đất liền, quá trình đốt nóng do bề mặt nóng lm tăng tốc độ giảm nhiệt độ v khiến không khí thậm chí cng bất ổn định hơn. Sự kết hợp giữa trữ l‡ợng ẩm cao v độ bất ổn định gia tăng thuận lợi cho sự phát triển của m‡a mạnh nh‡ng ngắn, th‡ờng l trên những khu vực t‡ơng đối hẹp, d‡ới dạng các trận m‡a dông. Sự đi qua của một xoáy thuận vĩ độ trung bình có thể cũng gây giáng thủy trong khối khí mT. M‡a dạng ny th‡ờng phủ những khu vực rộng hơn v kéo di lâu hơn so với những trận m‡a phát sinh từ chuyển động thăng cục bộ. Tuy nhiên, trong cảc hai tr‡ờng hợp, một khối khí mT đang di chuyển về phía cực dần dần bị biến đổi vì nó bị mất hơi n‡ớc bởi giáng thủy. Do đó, điểm s‡ơng giảm dần khi lên phía bắc. Điều ny không có nghĩa rằng không khí trở nên khô khi nó đạt đến Chicago hay Toronto, nh‡ng nó chắc chắn bớt ngột ngạt hơn so với ở New Orleans hay Miami. Vùng tây nam n‡ớc Mỹ thỉnh thoảng phải chịu ảnh h‡ởng của không khí mT bình l‡u vo đất liền từ vùng nhiệt đới Đông Thái Bình D‡ơng. Ngoi khơi Nam California, dòng hải l‡u lạnh lm dịu không khí phía bên trên, khiến nó không còn độ ẩm cao hoặc nhiệt độ cao nh‡ không khí trên vùng đông nam n‡ớc Mỹ. Tuy nhiên, vo cuối mùa hè, hơi n‡ớc đôi khi đ‡ợc đ‡a lên phía đông bắc d‡ới dạng dòng phân kỳ mực cao từ các hệ thống bão nhiệt đới hoặc bão cấp hurricane ngoi khơi bờ phía tây của Mexico. Tình huống ny có thể dẫn đến một lớp mây cao v độ ẩm tăng lên ở phía nam California. Nó cũng có thể gây ra những cơn m‡a dông địa ph‡ơng. Những hiện t‡ợng ny th‡ờng xảy ra bên trên các dãy núi v hoang mạc nằm sâu trong đất liền, những cũng có khi lm chấm dứt nạn khô hạn mùa hạ th‡ờng thấy ở vùng duyên hải. Xa hơn về phía đông, ở Arizona v Đông California, sự xuất hiện của khối khí mT trên các hoang mạc gây nên hiện t‡ợng m ở địa ph‡ơng ng‡ời ta gọi l gió mùa Arizona (tuy tên gọi ny không thật chính xác). Nh‡ chúng tôi đã nhấn mạnh ở đầu ch‡ơng ny, việc phân loại các khối không khí th‡ờng không dễ dng. Khái niệm về một khối khí có ý nghĩa nhất khi áp dụng cho những khối khí lớn, đ‡ợc phân cách bởi các đới ranh giới rộng tới hng chục (có khi lên tới vi trăm) kilômét. Những đới ranh giới ny đ‡ợc phân chia thnh bốn kiểu front. Front Các front l những đ‡ờng ranh giới phân cách các khối khí với nhiệt độ v các đặc tr‡ng khác khác nhau. Thông th‡ờng chúng thể hiện các ranh giới giữa khối 331 khí cực đới v không khí xích đạo. Chúng quan trọng không chỉ vì gây nên những biến đổi nhiệt độ, m còn gây nên chuyển động thăng. Không khí lạnh th‡ờng l đậm đặc hơn không khí nóng, nên khi một khối khí lấn tới một khối khí khác, thì hai khối khí không xáo trộn với nhau. Ng‡ợc lại, không khí đặc tiếp tục duy trì ở gần bề mặt v c‡ỡng bức khối khí nóng hơn tr‡ợt lên phía trên. Những chuyển