Điều kiện để hình thành một cơn bão

– Cần một lượng hơi nước khổng lồ để ngưng tụ thành các đám mây lớn

– Cần một lực xoáy đủ mạnh để cuộn các đám mây thành một xoáy lớn (bão)

Điều kiện hình thành cơn bão, thang đo sức mạnh một cơn bão
Trái đất được bao phủ bởi 3/4 diện tích bề mặt là nước. Tại các vùng cận xích đạo nhận được năng lượng ánh sáng mặt trời nhiều nhất, kết hợp với các dòng hải lưu nóng khiến cho nước tại các vùng này bốc hơi nhanh. Do hiện tượng đối lưu, dòng không khí nóng sẽ di chuyển lên cao, dòng không khí lạnh di chuyển xuống dưới. Sự trênh lệch về nhiệt độ và áp suất đột ngột khiến hơi nước ở trên cao ngưng tụ thành mây
Thí nghiệm vật lí đơn giản để tạo ra một đám mây:
Điều kiện hình thành cơn bão, thang đo sức mạnh một cơn bão
Đổ một ít chất lỏng dễ bay hơi (rượu hoặc cồn) vào trong bình, sau đó nén khí vào trong bình và giữ chặt, đến khi áp suất đủ lớn mở bình ra thật nhanh khi đó hơi nước trong bình sẽ ngưng tụ lại thành “mây”. Trên đại dương khối không khí nóng ẩm này có thể bốc lên cao tới 15km hình thành nên các cột mây khổng lồ trên mặt biển.
Điều kiện hình thành cơn bão, thang đo sức mạnh một cơn bão
Trái đất tự quay quanh mình nó từ tây sang đông trong hệ qui chiếu chọn Mặt trời làm gốc, khí quyển của Trái đất tại các vùng khác nhau là khác nhau. Trái đất được coi gần đúng là hình cầu vì thế khối lượng của nó tập trung chủ yếu ở xích đạo. Khi Trái đất tự quay quanh mình nó sẽ sinh ra lực Coriolis (được đặt theo tên của Gaspard-Gustave de Coriolis-nhà toán học, vật lí học người Pháp – người tìm ra cách tính độ lớn của lực này), lực này có độ lớn thay đổi giảm dần từ xích đạo về hai cực. Lực Coriolis là lực làm cho các đám mây khổng lồ ở trên tạo thành xoáy hình thành nên các cơn bão trên đại dương do quán tính nó sẽ di chuyển vào đất liền.

 

Điều kiện hình thành cơn bão, thang đo sức mạnh một cơn bão
Ảnh chụp từ vệ tinh một cơn bão hình thành ngoài đại dương và đang tiến vào đất liền​

Thang đo Sức mạnh của một cơn bão

Bão cấp: 10 sức gió (89 – 102km/h) Làm đổ cây cối, cột điện gây thiệt hại nặng. Biển động dữ dội làm đắm tàu thuyền.
Bão cấp: 12 sức gió (118 – 133km/h) Gây nguy cơ vỡ đê không kiên cố. Sóng biển cao từ 7 – 9m (Không tính triều cường)
Bão cấp: 13 sức gió (134 – 149km/h) Sức tàn phá ghê gớm, các nhà mái tôn bị bay nóc, làm sập nhà gỗ tường bao. Lúc này mắt bão đã hiện rõ ràng
Bão cấp: 16 sức gió (184 – 201km/h) Sóng biển ngợp trời, sức phá hoại cực kỳ lớn. Làm chìm tàu có trọng tải lớn.
Bão cấp: 17 sức gió (202 – 220km/h) Bão lên cơn cuồng phong thịnh nộ, nhiều công trình xây dựng hư hại nặng nề. Mưa vũ bão, tầm nhìn hạn chế mức tối đa.
Bão cấp: 30 – Max sức gió (> 527km/h) Sức gió hủy diệt, xóa sổ san bằng toàn bộ khu vực… và không thể “miêu tả” được.

Điều kiện hình thành cơn bão, thang đo sức mạnh một cơn bão
Thang đo sức gió Beaufort mở rộng​

Hiện cả thế giới đang theo dõi siêu bão Irma (Cái tên Irma bắt nguồn từ tiếng Đức, mang nghĩa “Thần Chiến tranh”.) đổ bộ vào bang Florida của Mỹ vào 10/9 tới đây. Siêu bão Irma có thể gây ra sóng cao gần 3 m trong khi khu vực đảo ngoài khơi bang Florida chỉ nằm trên mặt nước biển khoảng 1,8 m. Bão Irma mạnh lên thành bão trên Đại Tây Dương, với sức gió tối đa lên đến 295km/h.

Điều kiện hình thành cơn bão, thang đo sức mạnh một cơn bão
Ảnh siêu bão Irma được chồng lên bang Texas, Mỹ để so sánh kích thước.​
Tối 5/9, bão Irma rộng khoảng 1.265 km, tăng từ mức 645 km trước đó, theo nhà khí tượng học JD Rudd của bang Cleveland. Ngày 6/9, siêu bão Irma đi qua quần đảo Leeward trên biển Caribe với độ rộng khoảng 585 km. Mắt bão rộng khoảng 50 km.
Điều kiện hình thành cơn bão, thang đo sức mạnh một cơn bão
Ảnh vệ tinh hôm 6/9 chụp mắt bão Irma với đảo Barbuda ở ngay trung tâm.​

Trong quá trình di chuyển từ đại dương vào trong đất liền, nếu gặp điều kiện thuận lợi là các dòng nước nóng bốc hơi nhiều ở bờ biển sẽ làm tăng sức mạnh cho các cơn bão và ngược lại. Tuy nhiên vào sâu trong đất liền do gặp nhiều trướng ngại vật (nhà cửa, cây cối) lại thiếu điều kiện hơi nước bốc lên nên cơn bão sẽ dần bị suy yếu.

Điều kiện hình thành cơn bão, thang đo sức mạnh một cơn bão
Hình ảnh một cơn bão di chuyển trong đất liền gây mưa lớn.​

Vùng trung tâm của bão gọi là mắt bão, đây có thể coi là nơi yên bình nhất của cơn bão. Mắt bão thông thường có đường kính 40 km. Bão là khối khí vừa quay vừa di chuyển nên mắt bão cũng di chuyển theo. Sau khi mắt bão rời chỗ, tức thì mưa to gió lớn ập tới. Các chuyên gia khí tượng học cho biết, sự phân bố hướng gió ở mọi vị trí trong phạm vi hoạt động của cơn bão đều được thể hiện rất có quy luật. Khi không khí xung quanh đổ dồn về tâm bão, do ảnh hưởng của sự tự quay của trái đất, hướng đi của gió sẽ bị lệch đi. Sự lệch góc đó khiến gió xung quanh hướng tới tâm bão luôn ngược chiều kim đồng hồ. Càng đến gần tâm bão, phương tiếp tuyến càng lớn, gió càng tiếp cận với vận động quay tròn quanh tâm bão. Bởi vậy, góc tạo ra giữa hướng gió với tuyếp tuyến đường tròn tâm bão càng nhỏ. Trong phạm vi cơn bão, dù đứng ở bất kỳ vị trí nào, chỉ cần đứng quay lưng về hướng gió thì người ta có thể phán đoán chắc chắn rằng mắt bão nằm trong góc dao động 45-90 độ ở phía trước mặt và lệch sang trái.

Điều kiện hình thành cơn bão, thang đo sức mạnh một cơn bão
Mặt cắt cấu tạo bên trong một cơn bão​

Mắt bão là nơi có áp suất không khí rất thấp, còn xung quanh mắt bão thì không khí ở tầng thấp vừa xoáy nhanh vừa đổ về trung tâm áp thấp. Tốc độ dòng khí càng nhanh thì vận tốc gió càng mạnh, tạo nên lực ly tâm cực lớn khiến không khí bên ngoài càng khó lọt vào tâm bão. Do đó, mắt bão giống như một cái ống được xây bằng mây, bên trong dường như không khí không quay, gió rất yếu. Hơn nữa, vì không lọt được vào tâm bão, nên không khí bên ngoài mang nhiều hơi nước phải bốc lên, hình thành những đám mây xám xịt rồi ào ạt tuôn mưa. Trong khi đó, tại mắt bão lại xuất hiện dòng khí đi xuống, bởi vậy nơi đây trời quang, mây tạnh, thậm chí còn có thể trông thấy trăng sao vào buổi tối.

Vì vùng mắt bão khá tĩnh lặng nên để nghiên cứu về các cơn bão, các nhà khí tượng có thể sử dụng các chuyên cơ hạng nặng bay phía trên cơn bão sau đó di chuyển vào vùng mắt bão một cách an toàn. Đã có phương án đưa ra để hủy diệt một cơn bão ngoài đại dương ngay từ khi nó hình thành bằng cách sử dụng máy bay không người lái mang bom hạt nhân lao vào tâm bão và phát nổ. Tuy nhiên việc làm trên chỉ dừng lại ở cấp độ ý tưởng do sự nguy hiểm của nó khi thử nghiệm thất bại. Nếu sau khi phát nổ lượng bom hạt nhân không đủ lực để phá tan cơn bão thì lượng phóng xạ sinh ra sẽ được cơn bão mang “trả lại” vào đất liền khi đó hậu quả sẽ vô cùng khủng khiếp.