Biển ấm lên không nhất thiết làm số cơn bão nhiều hơn, nhưng làm tăng tỷ lệ bão rất mạnh và lượng mưa trong bão. Theo IPCC AR6, tỷ lệ bão nhiệt đới đạt cấp mạnh (cấp 3–5 theo thang Saffir-Simpson) trên toàn cầu có khả năng đã tăng trong bốn thập kỷ qua, và sẽ tiếp tục tăng khi Trái Đất ấm thêm. Lý do nằm ở đại dương: bão lấy năng lượng từ nước biển ấm, và lớp nước ấm càng dày thì bão càng dễ mạnh lên nhanh.
Bài này đi vào phần đại dương của câu chuyện: nước ấm "nuôi" bão thế nào, vì sao nhiệt độ dưới mặt biển quan trọng không kém mặt biển, và khoa học đã chắc tới đâu.
Bão nhiệt đới là cỗ máy nhiệt chạy bằng nước biển
Có thể hình dung bão nhiệt đới như một cỗ máy nhiệt khổng lồ. Gió thổi trên mặt biển ấm làm nước bốc hơi. Hơi nước bay lên, nguội đi, ngưng tụ thành mây và mưa, giải phóng ẩn nhiệt, làm không khí nóng thêm và bốc lên mạnh hơn. Áp suất ở tâm giảm, gió hút vào mạnh hơn, lại bốc thêm hơi nước. Vòng lặp này tự khuếch đại chừng nào còn nguồn nhiên liệu là nước biển ấm.
Vì vậy bão nhiệt đới thường chỉ hình thành trên vùng biển có nhiệt độ mặt nước khoảng 26–27 °C trở lên, và yếu đi nhanh khi đổ bộ vào đất liền hoặc đi vào vùng nước lạnh. Tất nhiên nước ấm là điều kiện cần, chưa đủ: còn cần độ ẩm cao ở tầng giữa khí quyển, gió đứt (sự chênh lệch gió theo độ cao) yếu và một nhiễu động ban đầu.
Không chỉ mặt biển: lớp nước ấm dưới sâu
Đây là điểm ít người biết. Khi bão đi qua, gió mạnh khuấy biển, kéo nước lạnh từ dưới lên. Nếu lớp nước ấm mỏng, bão tự "làm nguội" vùng biển dưới chân mình, giảm nhiên liệu và yếu đi. Sau nhiều cơn bão, ảnh vệ tinh thấy rõ một vệt nước nguội kéo dài theo đường đi, gọi là vệt lạnh (cold wake).
Ngược lại, nếu lớp nước ấm dày hàng chục đến hơn trăm mét, gió khuấy đến đâu vẫn chỉ gặp nước ấm. Bão giữ được nhiên liệu và có thể mạnh lên dữ dội. Các nhà khí tượng dùng chỉ số tiềm năng nhiệt cho bão (tropical cyclone heat potential, hay nhiệt lượng tầng trên đại dương) để đo lượng nhiệt chứa trong lớp nước trên 26 °C.
| Tình huống | Lớp nước ấm | Điều thường xảy ra với bão |
|---|---|---|
| Mặt biển ấm, lớp ấm mỏng | vài chục mét | Bão khuấy lên nước lạnh, khó mạnh thêm, nhất là bão di chuyển chậm |
| Mặt biển ấm, lớp ấm dày | hàng chục tới hơn trăm mét | Bão giữ nhiên liệu, dễ mạnh lên nhanh |
| Đi qua xoáy nước ấm | xoáy nước ấm sâu | Có thể mạnh vọt khi đi ngang |
| Đi qua vệt lạnh của cơn bão trước | bị nguội tạm thời | Thường yếu đi |
Ví dụ hay được dẫn là dòng Loop Current và các xoáy nước ấm tách ra từ nó ở Vịnh Mexico. Năm 2005, các cơn bão Katrina và Rita đều mạnh lên rất nhanh khi đi qua vùng nước ấm sâu này, theo các phân tích sau đó.
Mạnh lên nhanh: mối lo lớn của người dự báo
Trung tâm Bão Quốc gia Mỹ (NHC) định nghĩa mạnh lên nhanh (rapid intensification) là sức gió duy trì tăng ít nhất 30 hải lý/giờ, tức khoảng 55 km/h, trong vòng 24 giờ. Hiện tượng này đặc biệt nguy hiểm vì người dân ven biển có ít thời gian chuẩn bị: tối hôm trước còn là bão vừa, sáng hôm sau đã là siêu bão.
- Bão Patricia (2015), phía đông Thái Bình Dương ngoài khơi Mexico, mạnh lên cực nhanh và đạt sức gió duy trì khoảng 345 km/h, mạnh nhất từng ghi nhận ở Tây Bán Cầu.
- Bão Otis (tháng 10/2023) mạnh lên từ bão nhiệt đới thành bão cấp 5 trong khoảng một ngày trước khi đổ bộ Acapulco, Mexico, vượt xa hầu hết các mô hình dự báo lúc đó.
Theo IPCC AR6 và nhiều nghiên cứu, có dấu hiệu tần suất mạnh lên nhanh đã tăng ở một số lưu vực, và nước biển ấm hơn được xem là một yếu tố góp phần. Tuy vậy, chuỗi số liệu tin cậy còn ngắn nên mức chắc chắn về xu hướng toàn cầu vẫn được đánh giá thận trọng.
Khoa học đã chắc đến đâu: đọc IPCC cho đúng
Bão là đề tài dễ bị nói quá. IPCC phân biệt rõ điều đã quan sát, điều dự báo, và mức tin cậy của từng điều:
| Khía cạnh | Đánh giá của IPCC AR6 (tóm tắt) |
|---|---|
| Tỷ lệ bão mạnh cấp 3–5 trên toàn cầu | Có khả năng đã tăng trong bốn thập kỷ qua; dự báo tiếp tục tăng |
| Vĩ độ bão đạt cường độ cực đại ở tây bắc Thái Bình Dương | Có khả năng đã dịch lên phía bắc |
| Lượng mưa trong bão | Dự báo tăng khi Trái Đất ấm lên, mức tin cậy cao |
| Sức gió cực đại của những cơn mạnh nhất | Dự báo tăng |
| Tổng số cơn bão mỗi năm toàn cầu | Không chắc tăng; mức tin cậy trung bình là giảm hoặc giữ nguyên |
| Nước dâng do bão | Nguy cơ tăng vì mực nước biển nền cao hơn |
Vì sao số bão có thể không tăng mà bão mạnh lại tăng? Ấm lên làm thay đổi cả khí quyển, chẳng hạn độ ổn định và gió đứt ở một số vùng, có thể cản sự hình thành bão. Nhưng một khi bão đã hình thành trên biển ấm, nó có nhiều nhiên liệu hơn để mạnh lên. Kết quả là phân bố bị "kéo dãn" về phía cực đoan.
Vì sao bão mưa nhiều hơn
Theo định luật Clausius–Clapeyron trong vật lý, cứ mỗi độ C ấm lên, không khí có thể chứa thêm khoảng 7% hơi nước. Bão hút hơi nước từ mặt biển ấm, nên lượng nước có thể trút xuống tăng theo. Một số nghiên cứu quy nguyên về bão Harvey năm 2017, cơn bão đứng gần như yên trên vùng Houston nhiều ngày, ước tính biến đổi khí hậu đã làm lượng mưa tăng thêm khoảng 15% hoặc hơn.
Ngoài ra, một số nghiên cứu ghi nhận bão nhiệt đới có xu hướng di chuyển chậm hơn trong vài thập kỷ, nghĩa là mưa trút lâu hơn trên cùng một vùng. Kết luận này vẫn đang được tranh luận vì chất lượng số liệu cũ không đồng đều.
Đo đại dương ngay dưới chân bão
Muốn dự báo cường độ tốt hơn, phải đo được biển dưới cơn bão, việc tưởng như bất khả thi. Ngày nay có mấy cách:
- Máy bay săn bão bay xuyên qua bão, thả đầu dò khí quyển và đầu dò đại dương thả rơi để đo nhiệt độ nước theo độ sâu.
- Tàu lượn ngầm tự hành (ocean glider) được NOAA và các đối tác thả trước mùa bão ở Đại Tây Dương, đi lại liên tục đo nhiệt độ, độ mặn dưới đường đi dự kiến của bão.
- Thuyền buồm tự hành: năm 2021, một chiếc thuyền không người lái của Saildrone đã đi vào bão Sam cấp 4 và quay được video sóng cao giữa bão.
- Phao Argo và phao neo cung cấp số liệu nền về nhiệt lượng tầng trên trước khi bão tới.
Những số liệu này đưa vào mô hình kết hợp khí quyển – đại dương, giúp cải thiện dự báo cường độ, vốn là phần khó hơn dự báo đường đi.
Góc nhìn hôm nay: điều người sống ven biển nên biết
- Đừng chỉ nhìn cấp bão lúc phát tin đầu tiên. Bão trên vùng biển ấm sâu có thể mạnh lên nhanh trong một ngày. Theo dõi bản tin cập nhật liên tục của cơ quan khí tượng thuỷ văn.
- Nước dâng và mưa thường gây thiệt hại nhiều hơn gió. Mực nước biển nền cao lên khiến cùng một cơn bão gây nước dâng lấn sâu hơn trước. Cách chuẩn bị cụ thể cho nhà cửa, người và tàu thuyền đã có các bài riêng ở mảng thiên tai trong hệ.
- Muốn tự xem nhiệt độ biển trước mùa bão, có thể dùng bản đồ nhiệt độ mặt biển và nhiệt lượng tầng trên của NOAA, hoặc Copernicus Marine Service của châu Âu.
- Muốn đọc nguồn gốc: báo cáo IPCC AR6, tập Nhóm Công tác I, chương 11 về hiện tượng cực đoan; các tổng hợp của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) về bão nhiệt đới và biến đổi khí hậu.
Điều nên mang về: câu hỏi "biến đổi khí hậu có làm nhiều bão hơn không" chưa có câu trả lời "có" chắc chắn. Câu hỏi đúng hơn là "bão có mạnh hơn, mưa nhiều hơn, nước dâng cao hơn không", và ở đó, câu trả lời của khoa học nghiêng rõ về phía có, với gốc rễ nằm trong lượng nhiệt mà đại dương đang tích thêm.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao biển ấm làm bão mạnh hơn?
Bão lấy năng lượng từ hơi nước bốc lên từ mặt biển ấm; hơi nước ngưng tụ giải phóng nhiệt làm bão mạnh thêm. Biển càng ấm và lớp nước ấm càng dày thì bão càng có nhiều nhiên liệu, khó tự làm nguội vùng biển bên dưới.
Bão hình thành ở nhiệt độ nước biển bao nhiêu?
Bão nhiệt đới thường chỉ hình thành trên vùng biển có nhiệt độ mặt nước khoảng 26–27 °C trở lên. Ngoài ra cần độ ẩm cao, gió đứt yếu và một nhiễu động ban đầu. Nước ấm là điều kiện cần nhưng chưa đủ.
Biến đổi khí hậu có làm số cơn bão nhiều hơn không?
Theo IPCC AR6, chưa có bằng chứng chắc chắn rằng tổng số bão toàn cầu tăng; dự báo là giảm hoặc giữ nguyên với mức tin cậy trung bình. Nhưng tỷ lệ bão mạnh, sức gió của những cơn mạnh nhất và lượng mưa trong bão được đánh giá là tăng.
Bão mạnh lên nhanh là gì?
Theo định nghĩa của Trung tâm Bão Quốc gia Mỹ, đó là khi sức gió duy trì tăng ít nhất 30 hải lý/giờ, khoảng 55 km/h, trong 24 giờ. Hiện tượng này thường xảy ra trên vùng biển có lớp nước ấm dày và khiến người dân có ít thời gian chuẩn bị.
Vệt lạnh sau bão là gì?
Là dải nước biển nguội đi dọc đường bão đi qua, do gió mạnh khuấy nước lạnh từ dưới lên. Vệt lạnh có thể làm yếu cơn bão đi sau nếu nó đi qua cùng vùng biển. Ảnh vệ tinh nhiệt độ mặt biển cho thấy rõ hiện tượng này.
