Nguyên nhân hình thành bão

Nguyên nhân hình thành bão

Sự hình thành bão nhiệt đới là sự phát triển và tăng cường của một xoáy thuận nhiệt đới trong bầu khí quyển.[1] Các cơ chế qua đó sự hình thành bão nhiệt đới diễn ra khác biệt rõ rệt với những cơ chế đưa đến sự hình thành các cơn bão ở vĩ độ giữa. Quá trình hình thành bão nhiệt đới liên quan đến sự phát triển của một cơn lốc xoáy ấm, do sự đối lưu đáng kể trong một môi trường khí quyển thuận lợi [2]. Có sáu yêu cầu chính đối với sự hình thành bão nhiệt đới: nhiệt độ mặt nước biển ấm áp, sự bất ổn định bầu khí quyển, độ ẩm cao ở tầng trung lưu của tầng đối lưu, lực Coriolis đủ để phát triển một trung tâm áp suất thấp, sự tập trung hoặc sự xáo trộn hiện tại ở mức thấp và gió đứt theo chiều dọc thấp.[3]
Xoáy thuận nhiệt đới có khuynh hướng phát triển vào mùa hè, nhưng đã được ghi nhận xảy ra tại hầu hết các lưu vực trong hầu hết mỗi tháng. Các chu trình khí hậu như ENSO và dao động Madden-Julian điều chỉnh thời gian và tần suất của sự phát triển của bão nhiệt đới [4][5]. Có một giới hạn về cường độ bão nhiệt đới liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ nước dọc theo tuyến đường của nó [6]. Trung bình có 86 cơn lốc xoáy nhiệt đới với cường độ bão nhiệt đới hình thành mỗi năm trên khắp thế giới. Trong số đó, 47 có thể đạt được sức mạnh của hurricane/typhoon, và 20 trở thành các cơn lốc xoáy nhiệt đới dữ dội (ít nhất là cường độ cấp 3 trên Thang bão Saffir-Simpson)

Điều kiện hình thành các cơn bão nhiệt đới

Độ sâu của đẳng nhiệt 26 ° C vào ngày 1 tháng 10 năm 2006

Có sáu điều kiện chính cho việc hình thành các cơn bão nhiệt đới: nhiệt độ mặt biển ấm, sự bất ổn định trong khí quyển, độ ẩm cao ở tầng giữa của tầng đối lưu, lực Coriolis đủ để duy trì một trung tâm áp suất thấp, sự tập trung hoặc sự xáo trộn đã tồn tại ở mức thấp, và gió đứt theo chiều dọc thấp.Trong khi những điều kiện này là cần thiết cho sự hình thành của xoáy thuận nhiệt đới, chúng không bảo đảm rằng một cơn bão nhiệt đới sẽ hình thành.

Nước nóng, sự bất ổn định và độ ẩm trung bình

Thông thường, nhiệt độ đại dương 26,5 °C (79,7 °F) trải dài độ sâu tối thiểu 50 mét (160 ft) được coi là nhỏ nhất để duy trì một cơn lốc xoáy đặc biệt là cơn xoáy thuận nhiệt đới.[3] Những vùng nước ấm này là cần thiết để duy trì cốt lõi ấm áp làm nhiên liệu cho các hệ thống nhiệt đới. Giá trị này cao hơn 16,1 °C (60,9 °F), nhiệt độ bề mặt toàn cầu trung bình của các đại dương [8].

Các cơn lốc xoáy nhiệt đới hình thành ngay cả khi điều kiện bình thường không được đáp ứng. Ví dụ, nhiệt độ không khí mát hơn ở độ cao (ví dụ, ở mức 500 hPa, hay 5,9 km) có thể dẫn đến sự hình thành bão nhiệt đới ở nhiệt độ nước thấp hơn, như một tỉ lệ giảm độ nhiệt nhất định đòi hỏi để bắt buộc bầu khí quyển không ổn định đủ để đối lưu. Trong điều kiện ẩm ướt, tỷ lệ này là 6,5 °C / km, trong khi ở trong không khí có độ ẩm tương đối nhỏ hơn 100% thì tỷ lệ giảm độ nhiệt là 9,8 °C / km [9].

Ở mức 500 hPa, nhiệt độ không khí trung bình -7 °C (18 °F) trong vùng nhiệt đới, nhưng không khí ở vùng nhiệt đới thường khô ở mức này, cho không khí có chỗ cho bầu ướt (nhiệt độ bầu ướt), hoặc mát mẻ khi nó ẩm, đến một nhiệt độ thuận lợi hơn mà sau đó có thể hỗ trợ đối lưu. Cần có nhiệt độ bầu ướt ở 500 hPa trong khí hậu nhiệt đới -13,2 o C để bắt đầu sự đối lưu nếu nhiệt độ nước là 26,5 o C và đòi hỏi về nhiệt độ này tăng hoặc giảm một cách tương ứng 1 o C ở nhiệt độ mặt biển cho mỗi 1 o C thay đổi ở 500 hpa. Dưới bão lốc xoáy lạnh, nhiệt độ 500 hPa có thể giảm xuống thấp đến -30oC, có thể bắt đầu sự đối lưu thậm chí ở môi trường khô nhất. Điều này cũng giải thích lý do tại sao độ ẩm ở giữa tầng của tầng đối lưu, khoảng ở mức 500 hPa, thường là một đòi hỏi cho sự phát triển. Tuy nhiên, khi không khí khô được tìm thấy ở cùng độ cao, nhiệt độ ở 500 hPa thậm chí còn lạnh hơn khi bầu khí quyển khô đòi hỏi tỷ lệ mất đi lớn hơn đối với sự bất ổn so với bầu khí quyển ẩm ướt.[10][11] Ở độ cao gần cuối tầng đối lưu, nhiệt độ trung bình 30 năm (được đo trong khoảng thời gian từ 1961 đến 1990) là -77 °C (-105 °F).[12] Một ví dụ gần đây về một cơn lốc xoáy nhiệt đới duy trì chính nó ở những vùng nước mát hơn là hurricane Epsilon của mùa bão nhiệt đới Đại Tây Dương năm 2005.[13]

Vai trò của cường độ tiềm năng tối đa (MPI)

Kerry Emanuel đã tạo ra một mô hình toán học khoảng năm 1988 để tính toán giới hạn phía trên của cường độ xoáy thuận nhiệt đới dựa trên nhiệt độ mặt biển và các thành phần khí quyển từ mô hình toàn cầu mới nhất. Mô hình của Emanuel được gọi là cường độ tiềm năng tối đa, hoặc MPI. Các bản đồ được tạo ra từ phương trình này cho thấy các vùng có thể tạo ra cơn bão nhiệt đới và siêu bão, dựa trên nhiệt động lực học của khí quyển tại thời điểm chạy mô hình cuối cùng (0000 hoặc 1200 UTC). Điều này không tính đến cơn gió đứt dọc

Biểu diễn giản đồ dòng chảy quanh khu vực có áp suất thấp (trong trường hợp này là Hurricane Isabel) ở Bắc bán cầu. Lực thang độ áp suất được biểu diễn bằng các mũi tên màu xanh, tăng tốc Coriolis (luôn trực giao với vận tốc) bằng các mũi tên đỏ

Lực Coriolis

Khoảng cách tối thiểu 500 km (310 dặm) từ đường xích đạo thường là cần thiết cho cyclogenesis nhiệt đới [1]. Lực Coriolis truyền đạt độ xoáy vào dòng chảy và phát sinh khi gió bắt đầu chảy về phía áp suất thấp tạo ra bởi sự xáo trộn đã có sẵn. Trong các khu vực có lực Coriolis rất nhỏ hoặc không tồn tại (ví dụ gần đường xích đạo), chỉ có lực khí quyển đáng kể đóng một vai trò ở đây là lực chênh lệch áp suất (sự chênh lệch áp suất làm cho gió thổi từ cao đến thấp) [15] và một lực ma sát nhỏ hơn; hai lực này một mình sẽ không gây ra độ xoáy quy mô lớn đòi hỏi cho việc hình thành bão nhiệt đới. Sự tồn tại của một lực Coriolis đáng kể cho phép xoáy phát triển để đạt được sự cân bằng gió gây ra bởi áp suất chênh lệch [16]. Đây là điều kiện cân bằng được tìm thấy trong các cơn lốc nhiệt đới đã trưởng thành cho phép nhiệt tiềm ẩn (latent heat) tập trung gần lõi bão; điều này dẫn đến việc duy trì hoặc tăng cường gió cuộn nếu các yếu tố phát triển khác là trung tính.[17]

Xáo trộn ở mức thấp

Cho dù đó là áp thấp trong vùng phủ sóng liên nhiệt đới (ITCZ), một con sóng nhiệt đới, bề mặt frông hoặc một ranh giới dòng chảy ra ngoài, cần phải có tính năng bậc thấp với độ xoáy và hội tụ đủ để bắt đầu việc hình thành bão nhiệt đới.[3] Ngay cả với điều kiện hoàn hảo ở cấp trên và sự bất ổn định trong khí quyển như đòi hỏi, sự thiếu tập trung bề mặt sẽ ngăn cản sự phát triển của sự đối lưu hữu hiệu và bề mặt thấp.[3] Lốc xoáy nhiệt đới có thể hình thành khi các lưu thông nhỏ hơn trong vùng hội tụ liên vùng liên nhiệt đới kết hợp.[18]

Sức gió yếu

Gió đứt dọc dưới 10 m / s (20 kt, 22 mph) giữa bề mặt và phần cuối tầng đối lưu thuận lợi cho sự phát triển của lốc xoáy nhiệt đới [3]. Một gió đứt yếu hơn làm cho cơn bão phát triển nhanh hơn theo hướng chiều dọc vào không khí, giúp cơn bão phát triển và trở nên mạnh hơn. Nếu gió đứt dọc quá mạnh, cơn bão không thể vươn lên toàn bộ tiềm năng và năng lượng sẽ lan ra trên diện tích quá lớn để bão có thể tăng cường.[19] Gió đứt mạnh có thể “thổi” tan cơn lốc xoáy nhiệt đới,[20], vì nó làm cho lõi tầng giữa ấm ra khỏi bề mặt lưu thông và làm khô tầng giữa của tầng đối lưu, làm ngưng sự phát triển. Trong các hệ thống nhỏ hơn, sự phát triển của một phức hợp đối lưu bậc giữa (meoscale) trong môi trường cắt có thể đưa ra một ranh giới dòng chảy lớn đủ để phá huỷ lốc xoáy bề mặt. Gió đứt trung bình có thể dẫn đến sự phát triển ban đầu của phức hợp đối lưu và bề mặt thấp tương tự như vĩ độ trung bình, nhưng nó phải dịu đi để cho phép sự hình thành bão nhiệt đới tiếp tục.[21]

Tương tác vùng khí quyển áp suất thấp thuận lợi

Gió đứt dọc có giới hạn có thể tích cực đối với việc hình thành các cơn bão nhiệt đới. Khi một vùng khí quyển áp suất thấp tầng cao có cùng mức độ với sự xáo trộn nhiệt đới, hệ thống này có thể được dẫn dắt bởi hệ thống cấp trên vào khu vực có độ phân tán tốt hơn, có thể gây ra sự phát triển hơn nữa. Cơn lốc xoáy phía trên yếu hơn là những ứng cử viên tốt hơn cho sự tương tác thuận lợi. Có bằng chứng cho thấy những cơn lốc xoáy nhiệt đới có gió đứt yếu ban đầu phát triển nhanh hơn các lốc xoáy nhiệt đới không có gió đứt, mặc dù điều này xảy ra với cái giá của một cường độ đỉnh cao với tốc độ gió yếu hơn nhiều và áp suất tối thiểu cao hơn [22] Quá trình này còn được gọi là khởi đầu chênh lệch áp suất (baroclinic) của một cơn bão nhiệt đới. Các xoáy lốc phía trên và các vùng khí quyển áp suất thấp phía trên có thể gây ra các luồng dòng chảy ra ngoài bổ sung và hỗ trợ trong quá trình tăng cường. Cần lưu ý rằng các rối loạn nhiệt đới phát triển có thể giúp tạo ra hoặc làm sâu vùng khí quyển áp suất thấp phía trên hay vùng thấp phía trên theo sau nó do tia thoát ra từ các xáo trộn hay lốc xoáy nhiệt đới đang phát triển.[23][24]

Có những trường hợp các đới lớn, vĩ độ giữa có thể giúp ích cho quá trình hình thành bão nhiệt đới khi một dòng không khí mức cao đi qua phía tây bắc của hệ thống đang phát triển, sẽ giúp tạo ra sự phân kỳ ở trên cao và tràn xuống bề mặt, kéo theo cơn lốc xoáy. Loại tương tác này thường liên quan đến các rối loạn đã có trong quá trình thay đổi hướng đi.[25]

Thời gian hình thành

Đỉnh của hoạt động trên toàn thế giới

Các hoạt động bão nhiệt đới trên toàn thế giới lên đến điểm cao vào cuối mùa hè khi nhiệt độ nước ấm nhất. Tuy nhiên, mỗi lưu vực đều có những mô hình theo mùa riêng. Trên phạm vi toàn cầu, tháng 5 là tháng hoạt động ít nhất, trong khi tháng 9 là hoạt động tích cực nhất.[26]

Ở Bắc Đại Tây Dương, mùa bão riêng biệt xảy ra từ ngày 1 tháng 6 đến ngày 30 tháng 11, tăng mạnh từ cuối tháng 8 đến suốt tháng 10.[26] Đỉnh thống kê của mùa bão Bắc Đại Tây Dương là ngày 10 tháng 9.[27] Vùng Đông Bắc Thái Bình Dương có một khoảng thời gian hoạt động rộng hơn, nhưng trong một khoảng thời gian tương tự như Đại Tây Dương.[26] Tây Bắc Thái Bình Dương cho thấy các trận lốc xoáy nhiệt đới quanh năm, tối thiểu là vào tháng 2 và đỉnh điểm vào đầu tháng 9.[26] Tại lưu vực phía Bắc Ấn Độ, các cơn bão thường xảy ra nhất từ ​​tháng 4 đến tháng 12, với các đỉnh cao trong tháng 5 và tháng 11.[26]

Ở Nam bán cầu, hoạt động của các cơn bão nhiệt đới thường bắt đầu vào đầu tháng 11 và thường kết thúc vào ngày 30 tháng 4. Hoạt động Nam bán cầu cao nhất từ ​​giữa tháng 2 đến đầu tháng 3 [26]. Hầu như tất cả các hoạt động Nam bán cầu được xem từ bờ biển phía nam châu Phi về phía đông, hướng tới Nam Mỹ. Lốc xoáy nhiệt đới là những sự kiện hiếm hoi ở Nam Đại Tây Dương và phía đông nam Thái Bình Dương.[28]

 

Độ dài mùa bão và các con số trung bình
Khu vực Thời điểm
bắt đầu
Thời điểm
kết thúc
Bão nhiệt đới Bão cuồng phong
(Hurricane)
Tham
khảo
Bắc Đại Tây Dương 1 tháng 6 30 tháng 11 12.1 6.4 [29]
Đông Thái Bình Dương 15 tháng 5 30 tháng 11 16.6 8.9 [29]
Tây Thái Bình Dương 1 tháng 1 31 tháng 12 27.0 17.0 [29]
Bắc Ấn Độ Dương 1 tháng 1 31 tháng 12 4.8 1.5 [29]
Tây Nam Ấn Độ Dương 1 tháng 7 30 tháng 6 9.3 5.0 [29][30]
Vùng Australia 1 tháng 11 30 tháng 4 11.0 [31]
Nam Thái Bình Dương 1 tháng 11 30 tháng 4 7.4 4 [32]
Toàn cầu 1 tháng 1 31 tháng 12 86.0 46.9 [29]

 

 

 

 

 

Tag: nào chút nhớ giông quyết lập phòng chống lụt khách sạn đức sầm sơn thổ phú công ty hồi trống cổ violet chả cá thiện limousine giọng hát dở máu lửa rome ảnh vector biến điện thoại camera nguyễn mưu thiên