Động đất tuyết: Híbrido hiếm của cơ học khí tượng

Term «động đất tuyết» không phải là định nghĩa khí tượng học chính thức, nhưng mô tả một loạt các hiện tượng hiếm gặp và ấn tượng, trong đó cột không khí quay tương tác với tuyết. Khác với các cơn bão táp truyền thống liên quan đến các đám mây mưa cuồng phong mạnh (supercell), các cơn bão tuyết hình thành trong điều kiện khác và có bản chất vật lý khác. Chúng có thể được phân loại thành hai loại chính.

1. Động đất mùa đông (Winter Tornadoes) – Các cơn bão táp thật trong điều kiện tuyết rơi

Đây là hiện tượng hiếm gặp và nguy hiểm nhất. Đó là cơn bão táp thực sự (vortex bắt nguồn từ đám mây mưa cuồng phong và chạm đất), xảy ra trong điều kiện mùa đông, thường ở nhiệt độ gần bằng không hoặc thậm chí thấp hơn.

Điều kiện hình thành: Yêu cầu có front khí tượng mạnh mang theo không khí không ổn định. Trong mùa đông, sự không ổn định này xuất hiện rất ít, nhưng có thể xảy ra khi không khí ấm và ẩm từ biển (ví dụ, từ Vịnh Mexico ở Mỹ) va chạm với không khí lục địa lạnh. Các dòng lên ở khu vực front tạo thành các đám mây mưa, có thể tạo ra cơn bão táp. Tuyết hoặc mưa đá có thể rơi ở phần sau, lạnh của hệ thống, tạo ra bức tranh ngược.

Ví dụ:

Phát nổ cơn bão táp vào ngày 24 tháng 1 năm 1967 ở bang Wisconsin (Mỹ). Trong thời gian có bão tuyết và tuyết rơi mạnh, đã ghi nhận một số cơn bão táp. Một trong số đó, cấp F4, di chuyển 43 km, giết chết 3 và làm bị thương 50 người, phá hủy nhà cửa và trang trại dưới lớp tuyết. Đây là một trong những cơn bão táp «tuyết» chết người nhất trong lịch sử.

Cơn bão táp ở Vương quốc Anh vào ngày 23 tháng 11 năm 1981, kèm theo tuyết rơi và mưa đá.

Đặc điểm: Các cơn bão táp này đặc biệt nguy hiểm vì tầm nhìn kém (bão tuyết hoặc mưa rơi che khuất vòm) và bất ngờ (người dân không chuẩn bị cho cơn bão táp vào mùa đông).

2. Các cơn bão tuyết giống như cơn bão táp (Snow Devils / Snow Spouts)

Đây không phải là cơn bão táp trong nghĩa cứng rắn. Chúng hình thành không từ đám mây mà từ bề mặt đất và theo cơ chế gần giống với các cơn bão cát hoặc cơn bão tro bụi. Tuy nhiên, với cường độ đủ lớn, chúng có thể trông giống như một cơn bão táp nhỏ.

Điều kiện hình thành:

Khí hậu lạnh, trong lành: Thường vào ngày nắng và lạnh mạnh.

Điều kiện nóng lên mạnh mẽ của bề mặt: Bề mặt tối (núi non, đất đã được làm sạch, bề mặt đường) trên nền tuyết hấp thụ bức xạ mặt trời, tạo ra một dòng lên nhiệt mạnh trên đỉnh.

Điều kiện gió chuyển động ở bề mặt: Sự khác biệt trong tốc độ hoặc hướng gió ở đất và ở độ cao vài mét tạo ra sự quay cho dòng lên.

Nguyên nhân tuyết: Vortex bắt giữ tuyết rời rạc, khô (đất dưới mặt đất) từ bề mặt, nâng nó thành một cột. Nó không nâng tuyết từ đám mây – nó «hút» nó từ đất.

Đặc điểm: Đường kính từ vài mét đến 10-20 mét, chiều cao thường đến 100 m (rất ít khi lớn hơn), thời gian tồn tại từ vài giây đến phút. Không có liên kết với đám mây (trên vortex có thể là bầu trời trong xanh).

Ví dụ:

Antarctica và Arctica: Điều kiện lý tưởng cho các cơn bão cát tuyết – bề mặt băng phẳng, ánh nắng mạnh và gió. Tại đây, có những hiện tượng lớn và thường xuyên nhất.

Đ平原 của Canada và Siberia vào những ngày trong lành và lạnh.

Điều kiện thú vị: «Các cơn bão cát tuyết» trên Mars. Trên hành tinh đỏ, các cơn bão cát thường xuyên xảy ra. Trong mùa đông, ở vùng cực, chúng có thể nâng không phải bụi mà là tuyết từ dioxide dry ice (lạnh dry ice). Các bức ảnh từ rovers và các vệ tinh quỹ đạo đã ghi nhận các hiện tượng này.

3. Các cơn bão táp giống như cơn bão táp (QSL – Quasi-Linear Convective System tornadoes) trong điều kiện tuyết rơi

Đây là một lựa chọn trung gian. Đôi khi các đường bão táp mùa đông (tuyết hoặc mưa đá) có thể tạo ra các vortex yếu và ngắn hạn. Chúng hình thành không trong supercell mà trên đường front do sự chuyển động mạnh của gió. Các vortex này yếu hơn các cơn bão táp truyền thống, nhưng cũng nguy hiểm và có thể xảy ra trong bối cảnh tuyết rơi.

4. Tại sao các cơn bão táp tuyết lại hiếm gặp?

Thiếu năng lượng convection: Để tạo ra các cơn bão táp thực sự, cần có sự convection mạnh mẽ – sự lên của không khí ấm và ẩm. Trong mùa đông, không khí ở bề mặt thường lạnh và nặng, nó có xu hướng rơi xuống而不是 lên.

Độ ổn định của khí quyển: Các khối không khí mùa đông thường được stratified (ổn định), điều này ức chế sự phát triển của các dòng lên mạnh mẽ.

Tuyết như một chất ổn định: Lớp tuyết phản xạ bức xạ mặt trời (albedo cao), không cho phép bề mặt nóng lên mạnh và tạo ra các dòng lên nhiệt cho «cơn bão cát tuyết».

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Điều tra động lực học khí tượng: Việc quan sát các cơn bão táp mùa đông giúp hiểu rõ các điều kiện biên giới cho sự hình thành các vortex mезоscale. Phân tích chúng rất quan trọng để tinh chỉnh các mô hình dự báo trong điều kiện không ổn định không rõ ràng.

Nguy cơ đối với cơ sở hạ tầng: Các vortex yếu trong điều kiện bão tuyết nguy hiểm cho lưới điện, hàng không và có thể làm trầm trọng thêm hậu quả của các cơn bão tuyết, tạo ra các khu vực chuyển vận tuyết đặc biệt mạnh mẽ.

Nghiên cứu cực: Các cơn bão cát tuyết ở Antarctica là yếu tố quan trọng trong việc chuyển vận tuyết, ảnh hưởng đến các đo lường chính xác về cân bằng khối lượng của tháp băng.

Đúc kết

«Động đất tuyết» là một thuật ngữ tổng hợp cho các hiện tượng có bản chất khác nhau, nhưng được kết hợp bởi sự kết hợp giữa chuyển động quay và khối lượng tuyết. Từ các cơn bão táp mùa đông thực sự, được sinh ra từ các đám mây mưa, đến các «cơn bão cát tuyết» khiêu vũ dưới bầu trời trong xanh nhờ nhiệt mặt trời, tất cả đều minh họa sự đa dạng của cơ học khí tượng. Hiếm gặp của chúng chỉ làm nổi bật sự độc đáo của các điều kiện cần thiết để chúng hình thành: sự cân bằng tinh tế giữa nhiệt và lạnh, ẩm và khô, ổn định và năng lượng không ngừng. Điều tra các hiện tượng này mở rộng hiểu biết của chúng ta về những điều kiện mà tự nhiên có thể tạo ra một trong những hiện tượng xoáy lốc mạnh nhất của mình: trong những điều kiện mà có vẻ như không thể.

Permanent link to this publication: