Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ năm, 22/10/2009 17:41 (GMT+7)

Vật lý & bão

Tuy là hiện tượng thiên nhiên rất phức tạp nhưng nếu biết được vật lý đã nghiên cứu tìm hiểu bão như thế nào, người bình thường không phải chuyên về dự báo bão cũng thấy được những quy luật về bão để phòng tránh tích cực.

1.. Bão hình thành và phát triển như thế nào

Bão có một đời sống thực sự: có sinh, được nuôi dưỡng tốt khi lớn lên hoạt động sôi nổi. Khi nguồn nuôi sống không đủ, bão yếu dần rồi chết hẳn. Vật lý đã tìm hiểu đời sống của bão như thế nào?

Cấu trúc bão nhiệt đới
Cấu trúc bão nhiệt đới
Bão luôn hình thành trên vùng biển nhiệt đới. Đó là vì ở đó có nhiều ánh sáng Mặt trời chiếu xuống nước biển và mặt nước biển không lạnh lắm (so với biển gần phía bắc hoặc gần phía nam báncầu) nên có nhiều hơi nước bốc lên tạo thành trên mặt biển một lớp không khí nhiều hơi nước. Nếu trên mặt biển nhiều hơi nước này ngẫu nhiên có chỗ nào đó có áp suất hơi thấp hơn xung quanh, nướcbiển ở chỗ đó sẽ bay hơi nhiều hơn, không khí có độ ẩm cao hơn nên càng dễ nở ra và lạnh đi. Lạnh đến một mức nào đó, hơi nước trong không khí ẩm ngưng tụ lại thành nước rồi rơi xuống. Khi hơi nướcngưng tụ lại thành nước thì có nhiệt ượng toả ra (nhiệt ngưng tụ), nhiệt lượng này về giá trị bằng lương nhiệt mà khối hi nước ngưng tụ đó đã nhận của Mặt trời để nước biến hoá thành hơi nước). Khôngkhí bị nhiệt lượng toả ra này nung nóng càng dễ bay cao tạo ra một cột khí và một khoảng trống phía dưới, gần mặt biển. Không khí có nhiều hơi nước ở mặt biển chung quanh khoảng trống đó bị hút vềkhoảng trống, rồi bay lên cao, rồi lạnh đi, ngưng tụ, các giọt nước rơi xuống, không khí bị nóng lên, bay cao cứ thế tiếp tục. Như vậy cột không khí nóng bay lên cao và các giọt nước rơi xuống chỉtồn tại liên tục khi mặt nước biển chung quanh có nhiều hơi nước và hơi nước dễ dàng chuyển động trên bề mặt để bị hút mạnh vào chỗ trống ở chân cột không khí đang bốc liên cao.

Nhưng cột không khí bốc lên cao hình thành từ một nơi có áp suất thấp trên mặt biển không phải cứ đứng yên ở đó. Chú ý rằng đó là cột khí hình thành trên mặt quả đất (mặt biển) mà mặt của quả đất luôn quay tròn quanh trục Bắc Nam , những điểm càng gần xích đạo thì vận tốc thẳng của chuyển động quay càng lớn. Cột không khí bay lên cao bị ảnh hưởng của chuyển động quay đó của mặt đất (mặt biển) kết quả như là chịu thêm một lực có tên là lực Coriolis.Do có lực Coriolis này nên không khí không phải chuyển động thẳng lên mà chuyển động xoay tròn, thường gọi là hoàn lưu. Khi tốc độ hoàn lưu này nhỏ (dưới 17 mét/ giây) người ta gọi là áp thất nhiệt đới. Khi tốc độ hoàn lưu lớn người ta gọi là bão nhiệt đới hay gọi tắt là bão. Tóm lại do có thêm lực Coriolis nên chuyển động thẳng đứng từ dưới lên trên của cột không khí trở thành chuyển động xoáy: gió thổi quay tròn quanh một tâm và tâm đó lại di chuyển. Vận tốc thẳng của chuyển động quay tròn là vận tốc gió, có thể đến hàng trăm kilomet/ giờ. Vận tốc dịch chuyển của tâm bão gọi là vận tốc di chuyển của bão chỉ hàng chục kilomet/ giờ.

Ta cũng thấy rằng cơn bão chỉ hình thành được khi trên mặt biển có nhiều hơi nước. Điều này xảy ra nếu có nhiều ánh sáng mặt trời chiếu xuống biển nhưng đồng thời mặt nước biển không lạnh quá, thực tế cho thấy phải là trên 26 độ C. Khi bão đã hình thành thì bão di chuyển, di chuyển đến đâu thì mặt nước biển chung quanh chỗ đó cũng phải trên 26 0C bão mới duy trì được. Nếu có gió mùa làm mặt nước biển lạnh đi dưới 26 0C thì bão cũng sẽ từ từ tan. Hoặc khi vào đất liền, nguồn hơi nước cung cấp cho bão vừa ít lại vừa bị hạn chế do ma sát lớn (ma sát với đất đai, gió núi, cây cối), bão cũng dễ dàng từ từ tan đi. Ta cũng thấy bão ở bắc bán cầu có chiều xoáy ngược với ở Nam bán cầu vì chiều của lực Coriolis thay đổi ngược chiều. Chú ý rằng quả đất có một lớp không khí bao bọc ở chung quanh, càng lên cao càng loãng. Đặc biệt lớp không khí gần mặt đất, ở đấy không khí có mật độ cao, nhiều hơi nước tạo thành nhiều đám mây lưu thông không ngừng thường gọi là tầng đối lưu có bề dày thay đổi cỡ từ 7 km đến 17km. Mây ở trên cùng của tầng này thường là mây trắng. Vì vậy khi có bão, ảnh chụp từ trên vệ tinh xuống ta thấy mây trắng xoáy tròn quanh một tâm không có mây nên màu đen, gọi là mắt bão (hình 1). Ta sẽ xét chi tiết hơn bên trong cơn bão có những gì.

2. Cấu trúc của bão

Một khi đã hình thành, tuỳ theo các điều kiện bên ngoài bão có thể không thay đổi chỉ di chuyển, có khi vừa di chuyển vừa lớn mạnh lên, cũng có thể di chuyển rồi yếu dần, tan đi.

Nói chung cấu trúc của bão gồm các phần như sau (hình 2)

- Mắt bãi (eye): Đó là vùng ở tâm của hoàn lưu, bão thường là hình trụ tròn, đường kính có thể từ 8 km đến 200 km tuỳ theo bão yếu hay mạnh. Vùng mắt bão này là nơi tương đối yên tĩnh không có mây, chỉ có dòng không khí đi xuống chậm (dòng giáng). Nhiệt độ phía trên của mắt bão nóng hơn xung quanh cỡ 10 0C, phía dưới có nhiệt độ bình thường gần như mặt nước biển xung quanh. Khi bão đến vào ban đêm người đứng phía dưới mắt bão có thể nhìn thấy trời sao ở bên trên.

- Tường của mắt bão (eyewall): Quanh mắt bão là mây dựng đứng như bức tường cao có thể đến 5km dày có thể đến hàng chục kilomet. Gió xoáy ở đây là mạnh nhất, mưa rơi nặng nhất và gây tác hại nhiều nhất.

Cấu trúc cắt ngang của cơn bão
Cấu trúc cắt ngang của cơn bão
- Vùng mây mù đậm đặc (CDO – Central Dense Overcast): Vùng này ở trên từ mắt bão hướng ra ngoài. Nhìn ảnh vệ tinh chụp từ trên cao xuống, ta thấy vùng này màu trắng, giữa có hình tròn đen đólà mắt bão. Phía ngoài của vùng này là dòng thổi ra (outflow)nằm ở nửa trên của tầng bình lưu và chiếu xoáy lại ngược với chiều xoáy bên trong và rộng rangoài với bán kính vài trăm kilomet.

Phía dưới vùng mây mù đậm đặc, bên ngoài mắt bão còn có các dải mưa hình xoắn (Spiral Rain Bands),cùng chiều xoáy với gió. Những dải mưa hình xoắn này gây ra mưa lớn, tố lốc rất mạnh. Giữa các dải mưa hình xoắn này là dải không mưa, không gió mạnh.

Do cấu trúc của bão như vậy, khi đưa thông tin về bão người ta thường đưa tốc độ gió(cấp của bão) là tốc độ gió lớn nhất ở vùng tường mắt bão và vị trívà tốc độ di chuyển của bãolà vị trí và tốc độ di chuyển của mắt bão (tâm của bão).

Khi bão đến tức là mắt bão tiến gần lại, nếu đúng ở nơi sẽ có tâm bão đi qua, trước hết ta thấy có gió mạnh thổi theo một chiều, khi tâm bão càng đến gần thì gió càng mạnh, mưa từng đợt (ứng với các dải mưa), rồi gió mạnh nhất (ứng với tường mắt bão). Sau đấy có một lúc lặng yên đó là lúc có gió cực mạnh với chiều ngược lại, thường gọi là lúc bão đổi chiều rồi tiếp tục các đợt gió mạnh mưa rơi, dần dần yếu đi cho đến lúc bão đã đi qua.

Không hiểu rõ về cấu trúc của cơn bão, có khi bão đến gió rất to rồi lặng yên tưởng là đã hết bão nhưng đó là lúc tạm lắng ở mắt bão, sau đó bão đổi chiều mới làm cho nhà cửa, cây cối đổ, gãy mạnh hơn, tai nạn nhiều hơn.

Xét về mặt năng lượng, bão là một máy nhiệt, lấy nhiên liệu từ năng lượng Mặt trời biến nhiệt năng thành cơ năng là gió mạnh và nhiệt toả ra trong không khí. Các nhà khoa học đã tính thì một cơn bão nhiệt đới có thể trong một ngày toả ra từ 50 exajun đến 200 exajun (1 exajun – 10 18jun) công suất tương đương một petawatt (1 petawatt – 10 15watt). Năng lượng cơn bão toả ra trong một ngày tương đương 70 lần năng lượng của con người tiêu thụ trong một ngày trên thế giới, bằng 200 lần năng lượng điện cả thế giới sản sinh ra trong một ngày. Trong 20 phút năng lượng cơn bão toả ra có thể bằng quả bom nguyên tử 10 megaton nổ.

Hiện nay chưa có cách sử dụng năng lượng do cơn bão gây ra cũng như chưa có cách hữu hiệu để chế ngự bão. Trước đây Mỹ đã có thử nghiệm làm yếu bão theo cách rải muối iốt bạc để làm quá lạnh các dải mưa bên ngoài, lúc đó tường mắt bão sẽ co lại chập vào nhau và gió sẽ giảm. Tuy nhiên các thử nghiệm này chưa đi đến kết quả có thể triển khai được.

3. Vệ tinh nhân tạo giúp dự báo bão như thế nào

Như vậy việc hình thành và phát triển bão rất phụ thuộc vào nhiệt độ, không khí, áp suất… trên mặt biển. Hiện nay đã có một hệ thống các vệ tinh thời tiết, cung cấp các thông số hình ảnh chi tiết trên toàn mặt đất. Ở các vệ tinh đã dùng các kỹ thuật:

- Chụp ảnh bằng ánh sáng thường: mỗi ảnh cho thấy rõ mây trên bầu trời trên cỡ một phần ba quả địa cầu, nhờ đó chỗ nào bắt đầu có mây tụ lại chuyển động theo hình xoáy ốc… thì vệ tinh phát hiện ra ngay. Tuy nhiên chụp ảnh bằng ánh sáng thường chỉ quan sát được bầu trời vào ban ngày.

- Chụp ảnh bằng tia hồng ngoại gần và hồng ngoại xa: Ảnh ánh sáng thường là ảnh phản chiếu ánh sáng mặt trời của vật cần chụp. Ảnh hồng ngoại là ảnh tia hồng ngoại do vật cần chụp phát ra. Với ảnh hồng ngoại và phân tích được theo bước sóng hồng ngoại phát ra, người ta có thể chụp ảnh được mây, biết được nhiệt độ của mây, của mặt nước biển… ảnh hồng ngoại lại có thể chụp vào cả ban ngày lẫn ban đêm, việc theo dõi không bị gián đoạn bởi trời tối, mây mù…

- Theo dõi áp suất: Vệ tinh cũng cho phép lập bản đồ áp suất, biết được nơi nào áp suất cao, nơi nào là áp suất thấp. Việc theo dõi các thông số liên quan đến bão có sự trợ giúp rất đắc lực của vệ tinh song những thông số đo đạc ở mặt đất cũng rất quan trọng.

Từ những yếu tố cơ bản hình thành và phát triển bão, các nhà dự báo đã xây dựng các chương trình dự báo bão. Khi bắt đầu biểu hiện có một cơn bão sẽ hình thành người ta đưa các số liệu cần thiết như nhiệt độ, áp suất, vị trí… vào thành dữ liệu ban đầu để tính toán bằng máy tính và luôn được bổ sung điều chỉnh theo số liệu thực tế hàng ngày. Nhờ đó việc dự báo đường đi các thông số đặc trưng của bão có thể sớm đến 5 – 10 ngày. Tuy nhiên diễn biến của bão rất phức tạp và có nhiều yếu tố ngẫu nhiên đối với một cơn bão xét về mặt quốc tế có nhiều trung tâm dự báo đường đi, sự phát triển của bão. Độ chính xác của dự báo còn phụ thuộc vào chương trình kinh nghiệm của những trung tâm dự báo, do đó mỗi quốc gia đều phải có dự báo bão cho nước mình, có tham khảo dự báo của các trung tâm lớn trong khu vực.

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Cải cách hành chính và chuyển đổi số ở cơ sở cần thực chất hơn
Năm 2026, khi mô hình chính quyền địa phương hai cấp đi vào vận hành, cải cách hành chính và chuyển đổi số đặt ra yêu cầu cao với chính quyền cơ sở. Qua khảo sát tại phường Tuy Hòa, Cư Bao, xã Sơn Hòa, Sông Hinh, Ea Na và Yang Mao, Hội đồng tư vấn Dân chủ – Pháp luật thuộc Ủy ban MTTQ Việt Nam tỉnh Đắk Lắk ghi nhận nỗ lực của địa phương và những vấn đề cần tháo gỡ để nâng cao chất lượng phục vụ.
Tôn vinh tinh hoa đạo học, tiếp nối mạch nguồn hiền tài dân tộc
Từ ngày 5 - 15/11, thành phố Hà Nội tổ chức chuỗi hoạt động kỷ niệm 950 năm thành lập Quốc Tử Giám (1076–2026), với nhiều chương trình văn hóa, nghệ thuật, triển lãm, trải nghiệm di sản và hội thảo khoa học. Đây là dịp tôn vinh những giá trị bền vững của nền Quốc học Việt Nam, khơi dậy truyền thống hiếu học, tôn sư trọng đạo và tinh thần trọng dụng hiền tài.
Đắk Lắk: Phản biện hồ sơ Dự án nhà máy điện gió, điện mặt trời
Sáng 29/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh đã tổ chức Hội đồng góp ý, phản biện xã hội và phản biện khoa học đối với hồ sơ đề nghị chấp thuận chủ trương đầu tư Dự án Nhà máy điện gió E&M Đắk Lắk tại xã Ea Knốp và xã Cư Prao; Dự án Nhà máy điện mặt trời Jang Pông 2 tại xã Ea Wer.
Góp ý Luật luật An toàn, vệ sinh lao động: Lấy bảo vệ con người và quản trị rủi ro làm trung tâm
Ngày 30/10/2026, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp Hội Khoa học Kỹ thuật An toàn Vệ sinh Lao động Việt Nam (VOSHA) tổ chức Hội thảo "Góp ý dự thảo Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật An toàn, vệ sinh lao động". Hội thảo do PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch VUSTA và GS.TS Lê Vân Trình, Chủ tịch VOSHA đồng chủ trì.
VUSTA công bố các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt
Ngày 30/10/2026, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã trang trọng tổ chức Hội nghị công bố các quyết định quan trọng về công tác cán bộ. Lãnh đạo VUSTA đã trao quyết định nghỉ hưu hưởng chế độ cho 02 cán bộ, chuyên viên, đồng thời trao các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển trong giai đoạn mới.
Liên hiệp Hội Việt Nam hưởng ứng tháng “Vì người nghèo”
Sáng 27/10, tại Hội trường xã Quốc Oai, Khối thi đua các tổ chức thuộc lĩnh vực Khoa học - Kinh tế - Pháp luật - Giáo dục - Đối ngoại thuộc Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam phối hợp với Ủy ban MTTQ Việt Nam thành phố Hà Nội, Hội Luật gia thành phố Hà Nội và xã Quốc Oai tổ chức Hội nghị “Nghe dân nói, nói dân nghe” và thực hiện Tháng cao điểm vì người nghèo 2026.
Thủ tướng mong muốn đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng kiến tạo chuỗi giá trị mới
Phát biểu tại Diễn đàn Kinh tế mùa Thu 2026, Thủ tướng Lê Minh Hưng khẳng định Việt Nam mong muốn các đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng nghiên cứu, phát triển công nghệ, đổi mới sáng tạo và kiến tạo những chuỗi giá trị mới.
Tạo động lực tăng trưởng xanh từ khoa học, công nghệ
Chính phủ Việt Nam nhiều lần khẳng định quan điểm "không đánh đổi môi trường lấy tăng trưởng kinh tế". Trong bối cảnh đó, việc giải quyết hài hòa mối quan hệ giữa yêu cầu tăng trưởng nhanh và bảo vệ môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu thông qua các giải pháp khoa học, công nghệ đang trở thành yêu cầu cấp thiết hiện nay.
Hội nghị Đoàn Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam lần thứ nhất (khóa IX)
Chiều 28/10, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức Hội nghị Đoàn Chủ tịch lần thứ nhất (khóa IX), nhiệm kỳ 2026 - 2031. Hội nghị tập trung thảo luận, đóng góp ý kiến vào các dự thảo văn bản nền tảng quan trọng, đánh giá kết quả hoạt động từ sau Đại hội IX, đồng thời đề ra nhiệm vụ trọng tâm đến cuối năm 2026.
Hội nghị BCH Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam tháng 10/2026: Tập trung lãnh đạo, chỉ đạo triển khai các nhiệm vụ trọng tâm
Sáng 28/10, tại Hà Nội, Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) tổ chức Hội nghị Ban Chấp hành Đảng bộ nhằm đánh giá kết quả công tác tháng 10, xác định nhiệm vụ trọng tâm tháng 11/2026 và triển khai một số nội dung quan trọng liên quan đến công tác xây dựng Đảng.