Thời tiết và khí hậu - Phần 3 Phân bố và chuyển động của không khí - Chương 9 ppt

319
Chơng 9
các khối khí v front
Không một ai nghĩ sẽ có những mùa đông ấm áp ở Alaska, nhng đôi khi điều
kiện thời tiết ở đây khắc nghiệt hơn cả thông thờng. Điều ny đặc biệt đúng đối
với những ngy cuối tháng 1 v đầu tháng 2 năm 1999, khi đó một thời kỳ lạnh cực
đoan kéo di đã gây nên một đợt rét đột ngột tồi tệ nhất trong cả thập kỷ. Galena,
nằm ở phần phía bắc của bang, đã phá kỷ lục về nhiệt độ tối thấp khi số đo nhiệt kế
tụt xuống tới -53
o
C (-64
o
F) trong tháng 2. Tình hình khắc nghiệt đến nỗi chính
quyền thnh phố phải chính thức ngừng mọi hoạt động, ngoại trừ các dịch vụ khẩn
cấp. Nếu nh vậy cha đủ lạnh, hãy xem chỉ số lạnh do gió -75
o
C (-103
o
F) ở
Kotzebue, gần bờ phía tây bắc. Tình trạng cũng không mấy dễ chịu ở Fairbanks,
vo ngy 15 tháng 2 nhiệt độ tối thấp đã tụt xuống dới -37
o
C (-35
o
F) trong một
ngy của đợt rét kỷ lục liên tiếp 19 ngy. Khỏi cần nói thêm rằng, không khí cũng
đặc biệt khô, bởi vì điều đó luôn luôn xảy ra trong điều kiện thời tiết lạnh.
Hãy so sánh những điều kiện thời tiết ny với những gì m Texas đã trải qua
nửa năm về trớc. Vùng College Station l một ví dụ, nơi ny có nhiệt độ trung
bình các tháng 5, 6 v 7 cao nhất cha từng thấy, nhiệt độ tối cao vợt quá 38

o
C
(100
o
F) đã xuất hiện 51 lần trong thời gian từ ngy 31/5 đến 3/9. Không khí nóng
lại đi kèm với độ ẩm cao v ma ro hiếm bất thờng trong suốt thời kỳ ny.
Bạn đã bao giờ phân vân về những tình huống giống nh hai trờng hợp trên
đây cha, khi m các vùng rộng lớn trải qua những điều kiện thời tiết ít nhiều
giống nhau? Trong những dịp nh vậy, những ngời lm công tác truyền thông
thờng dùng những cụm từ nh khắp miền Midwest, hoặc trên khắp miền duyên
hải phía đông, hoặc Hôm nay vùng tây bắc giáp Thái Bình Dơng đã trải qua .
Nhng trái lại, cũng thờng hay xảy ra những trờng hợp có các khu vực chỉ cách
nhau một giờ chạy xe lại có thời tiết rất khác nhau, gần nh không có gì chung. Tại
sao có những diễn biến nh vậy? Vì sao đôi khi khí quyển tự sắp xếp nó thnh
những vùng rộng lớn đồng nhất, rồi những lúc khác lại biến đổi rất nhanh qua
những khoảng cách nhỏ? Chơng ny sẽ nói về những hiện tợng đó v những vấn
đề liên quan, sử dụng một số khái niệm rất đơn giản, nhng rất tiện ích.
Các tình huống ở Alaska v Texas vừa nói tới ở trên thể hiện hai trờng hợp
thái cực, trong đó những khu vực rộng lớn bị bao phủ bởi một khối khí có nhiệt độ
v độ ẩm ít nhiều đồng nhất. Những vùng không khí lớn đó đợc gọi l các khối
khí. Thông thờng, một vùng rộng cỡ nh Bắc Mỹ sẽ bị phủ bởi một số khối khí
trong cùng một lúc v do đó, lấy ví dụ, phần đông bắc nớc Mỹ v phần đông nam
Canađa có thể có điều kiện lạnh, khô, trong khi miền nam nớc Mỹ không khí

320
nóng, ẩm ngự trị. Kết quả l, một ngời có thể lên máy bay ở Nashville cảm thấy
hon ton thoải mái với chiếc áo sơ mi ngắn tay, để sau đó bị rét run khi hạ cánh ở
Boston. Ngoi ra, các khối khí đó thờng phân cách với nhau bởi những vùng biên
ráp gianh khá hẹp, đợc gọi l các front, ngang qua ranh giới front các điều kiện
thời tiết thay đổi rất nhanh. Sự đi qua của các front l sự kiện thời tiết đáng chú ý,

bởi vì nó thờng kèm theo những thay đổi đột ngột về nhiệt độ, độ ẩm v gió. Nó
còn tạo ra một cơ chế thăng trong không khí có thể dẫn tới hình thnh mây v
giáng thủy.
Trong chơng ny, chúng ta sẽ mô tả sự hình thnh v bản chất của các khối
khí, các front phân cách chúng v ảnh hởng của chúng đến thời tiết địa phơng.
Sự hình thnh của các khối khí
Các đặc trng nhiệt độ, áp suất v độ ẩm của khí quyển đợc hình thnh chủ
yếu nhờ sự trao đổi nhiệt v hơi nớc liên tục ở gần bề mặt. Khi các lợng nhiệt
nhận đợc lớn hơn các lợng nhiệt mất, nhiệt độ không khí tăng lên. Một cách
tơng tự, khi xảy ra bốc hơi nhiều hơn giáng thủy, trữ lợng hơi nớc của khí quyển
giảm đi. Nhng do nhiệt lợng v nớc phân bố không đồng đều trên Trái Đất, nên
khí quyển bị lạnh đi hay nóng lên khác nhau giữa các nơi, dòng hơi nớc ròng đi
vo khí quyển cũng nh vậy. Do đó, ví dụ, không khí trên khu vực xích đạo của
Thái Bình D
ơng có n
hững đặc trng khác với không khí ở miền bắc Canađa.
Các khu vực nguồn
Những vùng trên Trái Đất m các khối khí hình thnh đợc gọi l những khu
vực nguồn. Quá trình lm nóng hay lm lạnh những khối không khí lớn đòi hỏi
nhiều ngy, thay đổi về trữ lợng nớc cũng nh vậy, cho nên không khí phải tồn
tại ổn định ở trên một vùng nguồn trong một khoảng thời gian khá di để cho một
khối khí có thể hình thnh. Các vùng nguồn của khối khí chỉ xuất hiện ở các vĩ độ
cao hoặc ở các vĩ độ thấp; khu vực các vĩ độ trung bình rất biến động, do đó không
có những thời kỳ bình lặng cần thiết để một khối không khí có đợc những đặc
trng của bề mặt ở dới. Hơn nữa, một vùng cần phải khá rộng lớn, nhiều chục
nghìn kilômét vuông, để có thể tác động nh một vùng nguồn. Ví dụ, dù l ở gần
cực, Iceland quá nhỏ để có thể hình thnh nên các khối khí.
Mặc dù các khối khí có nhiệt độ v trữ lợng ẩm khá đồng nhất theo phơng
ngang, nhng nhiệt độ v độ ẩm không đồng nhất từ bề mặt tới khí quyển tầng cao.
Thật vậy, các građien thẳng đứng khá lớn của nhiệt độ có thể dễ xuất hiện trong

một khối khí. Những khác biệt theo phơng đứng của nhiệt độ nh vậy ảnh hởng
đến độ ổn định của khí quyển (chơng 6), đó l những mầm mống quan trọng về
phơng diện khả năng giáng thủy. Do đó, một số khối khí với những tính chất tự
nhiên của chúng, thờng hay tạo ra giáng thủy hơn so với những khối khí khác.
Các khối khí đợc phân loại theo các đặc trng nhiệt độ v độ ẩm của những
vùng nguồn. Dựa vo dung lợng ẩm, các khối khí có thể đợc phân chia thnh
khối khí lục địa (khô) hay khối khí biển (ẩm). Dựa theo nhiệt độ, chúng đợc phân

321
loại thnh
khối khí nhiệt đới (nóng), khối khí cực đới (lạnh) hay khối khí Bắc Băng
Doơng
(rất lạnh). Các nh khí tợng học sử dụng một hệ thống hai chữ cái viết tắt
để phân biệt các khối khí. Một chữ cái thờng
c hoặc m chỉ thị tính chất ẩm, tiếp
sau l một chữ cái hoa
T, P hoặc A để thể hiện nhiệt độ. Nh vậy, ví dụ, khối khí
lục địa cực đới đợc ký hiệu l cP, còn khối khí biển nhiệt đới l mT. Mặc dù tổ hợp
các chữ cái ny về lý thuyết dẫn tới 6 kiểu khối khí khác nhau, song khối khí biển
Bắc Băng Dơng không tồn tại trong tự nhiên, bởi vì các bồn nớc ở đó không đủ
lạnh để tạo ra không khí Bắc Băng Dơng (hơi nớc trong không khí ở đó bị kết
băng tại các nhiệt độ cực Bắc, lm mất đi phần lớn tính chất biển). Nh vậy, có tất
cả 5 kiểu khối khí. Các vùng nguồn chính của các khối khí hoạt động ở Bắc Mỹ đợc
thể hiện trên hình 9.1.
Hình 9.1. Các khu vực nguồn của những khối khí Bắc Mỹ

322
Nếu biết rằng nhiệt độ v độ ẩm thực tế của không khí thay đổi trong một biên
rộng, sự phân chia tùy tiện các khối khí thnh có 5 kiểu khối khí có thể tỏ ra có hạn
chế nhất định. Ví dụ nh, bạn sẽ xếp loại nh thế no đối với một ngy có nhiệt độ

20
o
C (68
o
F) v điểm sơng 10
o
C (50
o
F)? Thực sự không có câu trả lời cho trờng
hợp ny, bởi vì khó m xác định đó l không khí xích đạo hay không khí cực đới?
Hay nếu nhìn nhận vấn đề theo một cách khác, vậy thậm chí tại sao phải phân loại
các khối khí nh vậy? Đáp án cho câu hỏi ny l khái niệm khối khí sẽ hữu ích khi
chúng ta muốn phân định không khí ở hai bên của các biên ranh giới front, hoặc
khi chúng ta chỉ cần một mô tả đơn giản về khối khí l đủ.
Các khối khí không bị giữ vĩnh viễn ở các vùng nguồn của chúng; chúng có thể
di chuyển tới những vùng có điều kiện thời tiết ít thái cực hơn. Sự di chuyển của
một khối khí ra khỏi vùng nguồn của nó gây ra hai hệ quả: (1) khu vực m khối khí
di chuyển tới bị thay đổi mạnh về nhiệt độ v độ ẩm v (2) khối khí trở nên ôn hòa
hơn. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét một số kiểu khối khí, thời tiết m chúng tạo ra v
sự biến tính của chúng khi di chuyển.
Các khối khí lục địa cực đới (cP) v khối khí lục địa Bắc Băng D~ơng (cA)
Các khối khí lục địa cực đới (cP) đợc hình thnh trên các khối lục địa
rộng lớn ở các vĩ độ cao, nh miền bắc Canađa hoặc Siberia. Vo mùa đông, những
khu vực ny có ngy ngắn v độ cao Mặt Trời nhỏ. Những vùng đó còn thờng bị
tuyết trong mùa đông v do đó, phản xạ phần lớn phần lợng bức xạ Mặt Trời ít ỏi
đạt tới bề mặt. Sự kết hợp những hon cảnh ny thực sự lm cho không khí sẽ mất
năng lợng bức xạ trong mùa đông nhiều hơn l nhận đợc. Sự lạnh đi của lớp
không khí từ phía dới không chỉ lm hạ nhiệt độ không khí, m còn tạo ra nghịch
nhiệt bức xạ v những điều kiện ổn định cao.
Ngoi việc có nền nhiệt độ rất thấp, các khối khí cP mùa đông cũng rất khô.

Hãy nhớ lại từ chơng 5 rằng, không thể có nhiều hơi nớc tồn tại trong không khí
lạnh, v rằng điểm s
ơng (hoặc điểm đóng băng) luôn thấp hơn hoặc bằng nhiệt độ
không khí. Nh vậy, nếu nhiệt độ không khí rất thấp, ví dụ -30
o
C (-22
o
F) một
kilôgam không khí ở độ cao mực nớc biển chỉ có thể chứa tối đa 0,24 g hơi nớc.
Nếu nh không khí cha bão hòa, lợng hơi nớc thực tế sẽ còn thấp hơn.
Sự kết hợp của các điều kiện không khí khô v độ ổn định cao bảo đảm rằng có
rất ít mây nếu nh có, hình thnh ở vùng nguồn của khối khí cP. Thêm nữa, sự
thiếu hụt hơi nớc sẽ lm suy giảm quá trình hấp thụ của khí quyển đối với bức xạ
tới của Mặt Trời. Do đó, mặc dù nhiệt độ thấp, ở các vùng nguồn của khối khí cP
thờng có bầu trời trong v có nắng. Mặt khác, độ ổn định của khí quyển cản trở
quá trình xáo trộn thẳng đứng, cho nên những chất ô nhiễm đi lên từ bề mặt sẽ tập
trung ở gần mặt đất. Do điều kiện thời tiết lạnh lm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu
cấp nhiệt (thờng l than v dầu), cho nên không có gì ngạc nhiên l không khí cP
thờng gắn liền với chất lợng không khí thấp trên các khu vực đô thị.
Các khối khí cP mùa hè cũng tơng tự, nhng ít khắc nghiệt hơn. Tức l,
chúng ấm hơn v ẩm hơn so với mùa đông. Chúng có xu hớng giữ ổn định ở các vĩ

323
độ cao hơn so với các khối khí cP mùa đông, nên chúng không ảnh hởng nhiều tới
nhiều phần của Trái Đất nh những phiên bản của chúng trong mùa đông. Nghịch
nhiệt không hình thnh, bởi vì khối khí phát triển trên một mặt đệm không bị phủ
băng tuyết trong khi thời gian ban ngy di. Thực tế, không phải l hiếm thấy
chuyển động thăng đối lu, tạo ra những đám mây tích thời tiết đẹp (những đám
mây mảnh mai rải rác trong một bầu trời nói chung l trong xanh). Ngoi ra,
những khối khí ny đợc hình thnh trên đất liền v vì vậy, không có đủ độ ẩm để

cho giáng thủy đáng kể.
Không khí lục địa Bắc Băng Dơng (cA) lạnh hơn so với không khí lục địa
cực đới, nhng khác biệt giữa hai khối khí không chỉ l vấn đề về mức độ nhiệt độ
lạnh hơn. Quan trọng hơn, không khí cA v cP bị phân cách bởi một vùng chuyển
tiếp tơng tự nh front cực đới (chơng 8), đợc gọi l
front Bắc Băng Doơng.
Không nh front cực đới có thể mở rộng lên cao đến vi kilômét tính từ bề mặt,
front Bắc Băng Dơng nông v thờng không cao quá 1 hoặc 2 km bên trên bề mặt
(hình 9.2). Do đó, chúng ta có thể cảm nhận sự thay đổi nhiệt độ khi có front Bắc
Băng Dơng đi qua, nhng front tơng đối nông ny không tạo ra một chuyển động
thăng mạnh có thể gây ma tuyết. Trong một vi trờng hợp hiếm hoi, không khí
cA có thể mở rộng xa về phía nam, nh tới vùng biên giới Canađa Mỹ.
Hình 9.2. Front Bắc Băng D~ơng phân cách một lớp mỏng không khí Bắc Băng D~ơng cực lạnh
với không khí lạnh cực đới. Nó khác với front cực đới ở quy mô thẳng đứng hạn chế hơn của nó
Sự biến đổi của các khối khí cP. Khi rời khỏi vùng nguồn, các khối khí cP
đem theo thời tiết lạnh xuống những vĩ độ ô hòa hơn. Hình 9.3 minh họa sự di
chuyển của một khối không khí lục địa cực đới giả định. Trong hình 9.3a, biên front
nằm ở phía bắc của Minneapolis, v các nhiệt độ ô hòa hiện diện ở hầu khắp miền
trung nớc Mỹ. 24 giờ sau (hình 9.3b), biên của khối khí lục địa cực đới đã đi qua
Minneapolis, khiến cho nhiệt độ ở đây giảm đi 20
o
C (36
o
F). Xa hơn về phía nam, St.
Louis v Birmingham có nhiệt độ ít thay đổi so với hôm trớc, bởi vì không khí lạnh
cha lấn xa về phía nam. Tuy nhiên, đến ngy thứ ba (hình 9.3c), không khí lạnh
đã xâm nhập tới vùng bờ vịnh Mexico v gây nên giảm nhiệt độ đáng kể tại St.
Louis v Birmingham, còn Minneapolis thì chịu ảnh hởng của không khí cực lạnh.

324

Hãy chú ý rằng, tại mỗi địa phơng nối tiếp, mức độ giảm nhiệt độ do front đi
qua đều ít hơn so với vị trí lân cận ở phía bắc. Nói cách khác, Minneapouis bị giảm
nhiệt độ nhiều nhất, còn St. Louis v Birmingham bị lạnh đi ít hơn. Đó l do không
khí cP dần dần biến tính khi rờ bỏ vùng nguồn của nó.
Hình 9.3. Một chuỗi bản đồ
thời tiết mặt đất cho thấy sự
di chuyển xuống phía nam
của khối khí lục địa cực đới

325
Các khối khí biển cực đới (mP)
Khối khí biển cực đới tơng tự nh khối khí lục địa cực đới, nhng ôn ho hơn
về nhiệt độ cũng nh tính chất khô. Không khí biển cực đới hình thnh trên Bắc
Thái Bình Dơng khi không khí cP di chuyển ra khỏi phần bên trong của lục địa
châu á. Hải lu nóng Nhật Bản bổ sung nhiệt v hơi nớc cho không khí lạnh, khô
v chuyển nó từ cP thnh mP. Các khối khí đang phát triển ny di c về phía đông
ngang qua Thái Bình Dơng, một bộ phận lớn đi qua vịnh Alaska trớc khi đạt tới
miền bờ phía tây của Bắc Mỹ. Chúng tiếp cận đến phía bắc của bờ tây Bắc Mỹ trong
suốt năm, nhng ảnh hởng đến vùng bờ tây California chủ yếu trong mùa đông.
Không khí biển cực đới cũng ảnh hởng đến nhiều vùng của miền bờ phía
đông, nhng cung cách tiếp cận miền bờ phía đông thì có khác. Kiểu không khí ny
gắn liền với hon lu của không khí quanh các xoáy thuận vĩ độ trung bình
sau khi
chúng đi qua một vùng xoáy thuận. Do không khí xoay theo kiểu xoáy thuận (ngợc
chiều kim đồng hồ ở Bắc bán cầu), nó quét qua hệ thống áp thấp v tiếp cận vùng
ven biển từ phía đông bắc. Gió kết quả l những tro gió đông bắc quen thộc, gây
nên những cơn gió lạnh v tuyết rơi dy (xem chuyên mục
9-1: Chuyên đề: Các khối
khí biển xâm nhập miền đông của Bắc Mỹ
).

9-1 Chuyên đề: Các
khối khí biển xâm nhập miền đông
Bắc Mỹ
Sự di chuyển của các khối khí gây ra
rất nhiều biến động đột ngột v nghiêm
trọng trong thời tiết. Các ví dụ về những
đợt chuyển đổi nh vậy không bao giờ kể
hết v luôn mới mẻ. Ba trờng hợp xảy ra
gần đây ở vùng đông bắc Hoa Kỳ v đông
Canađa cho thấy các đợt thay thế những
khối khí có thể ảnh hởng mạnh mẽ tới
môi trờng địa phơng nh thế no:
những cơn bão lớn trong mùa đông các
năm 1994, 1995 v 1996.
Đợt bão các ngy 2-4/3/1994
Dân c vùng bờ phía đông còn nhớ
nh in mùa đông năm 19931994 nh
một mùa đông băng giá nhất trong lịch
sử. Ngy 3/3, trận bão tuyết lớn thứ 15
của mùa đông năm đó đã đổ bộ đến vùng
đông bắc nớc Mỹ, tờ báo New York
Times gọi đó l gió đông bắc mẫu mực.
Cơn bão đã bắt đầu ở vùng đông nam
nớc Mỹ vo sáng ngy 2/3 (hình 1a v
1b). Một front lạnh kéo di từ áp thấp vĩ
độ trung bình xuống phía nam đến vịnh
Mexico v một front nóng chạy dọc theo
miền duyên hải đến mũi Hatteras, Bắc
Carolina. Hon lu ngợc chiều kim đồng
hồ trên khu vực đông nam nớc Mỹ mang

theo không khí biển cực đới từ Đại Tây
Dơng cùng với ma từ Maryland đến
Giorgia.
Đến ngy thứ hai (hình 1c v 1d), hệ
thống đợc tăng cờng v di chuyển đến
miền bờ New Jersey. Gió đông bắc mạnh
mang không khí nóng, ẩm từ ngoi khơi
vo, nó bị hội tụ khi nhập vo tâm áp
thấp. Sự kết hợp giữa độ ẩm phong phú
v hội tụ mạnh đã tạo nên ma tuyết lớn,
ở Martinsburg, Tây Virginia lên đến 34
cm. Cơn bão ny còn đợc cờng hóa tiếp
khi nó di chuyển về phía bắc đến New
England v các tỉnh ven biển của Canađa
(hình 1e v 1f), gây nên tổng lợng ma
tuyết mùa hơn 215 cm ở khu vực Boston.
Cuối cùng, hệ thống n
y đã di chuyển ra
Đại Tây Dơng.
Đợt bão ngy 5/2/1995
Khác với mùa đông năm trớc, nửa
đầu mùa đông năm 19941995 ôn hòa
một cách bất thờng ở vùng đông bắc của

326
Hình 1. Trận bão tới từ phía đông bắc tháng 3 năm 1994. Các bản đồ ở mạn bên trái v ảnh mây vệ
tinh ở mạn bên phải cho thấy vị trí bão lúc 7 giờ sáng theo giờ chuẩn của miền đông
nớc Mỹ, với nhiệt độ nhìn chung dễ chịu
v ít tuyết. Tình hình đó kết thúc đột
ngột vo ngy 5 tháng 2 (hình 2). Giống

nh đợt bão tháng 3 năm 1994, hệ thống
ny di chuyển về phía bắc dọc theo bờ Đại
Tây Dơng v lôi cuốn theo không khí
biển cực đới từ ngoi khơi vo. Tâm của
hệ thống nằm ở gần vịnh Chesapeake vo

327
Hình 2. Trận bão tới từ phía đông bắc tháng 2 năm 1995
sáng ngy 4 (hình 2a v 2b) v mạnh lên
rất nhiều khi nó di chuyển trên New
England v các tỉnh ven biển của Canađa
vo ngy 5 (hình 2c v 2d). Trong khoảng
thời gian 24 h, áp suất tại tâm áp thấp đã
giảm từ 995 mb xuống 962 mb.
ở khu vực thnh phố New York, New
Jersey, tuyết bắt đầu rơi ngay từ giữa
đêm v đến sáng tổng lợng tuyết đo
đợc ở Princeton, New Jersey l 38 cm.
Mặc dù ma tuyết mạnh chỉ kéo di một
giờ kể từ khi bắt đầu, song gió bão lớn
kèm những cơn gió giật mạnh đến 80
km/h (50 dặm/h) đã gây nên lốc tuyết
mạnh. Dân chúng buộc phải ngừng đi lại
trong ngy hôm sau khi các đội bảo
dỡng đờng dọn tuyết v băng, v hng
nghìn hnh khách đã bị kẹt ở các sân bay
trong vùng do các chuyến bay trì hoãn ở
khắp miền đông bắc.
Đợt bão các ngy 68/1/1996
Không sự kiện lớn no trong các

năm 1994 v 1995 có thể so sánh với đợt
bão dữ dội tháng 1/1996. Nó đã bắt đầu
vo ngy 6/1 nh một rãnh thấp trải di
từ Louisiana đến phía tây Mariland v
đông Kentucky (hình 3a v 3b). Trong
vòng 24 giờ, bão đã mạnh lên v di
chuyển về phía đông đến Georgia vùng
bờ Nam Carolina (hình 3c v 3d), v
tuyết rơi từ cỡ vừa đến mạnh trên một bộ
phận lớn của miền đông nớc Mỹ.
Đến sáng ngy 8/1 (hình 3e v 3f),
tuyết đã tích tụ dy đến 1 m ở Virginia v
Bắc Carolina. Vậy nhng một diện tích
rộng lớn của vùng đông bắc vẫn phải tiếp
tục hứng chịu những gì tồi tệ nhất m
một cơn bão có thể gây nên. Các sân bay ở

328
Hình 3. Cơn bão tới từ phía đông bắc tháng 1 năm 1996
khắp miền đông nớc Mỹ phải đóng cửa,
v ngời dân ở các thnh phố xa bão nh
St. Louis đã phải qua những đêm bất tiện
sau khi các chuyến bay nối với vùng bờ
miền đông bị hủy. Tất cả có 7600 chuyến
bay một phần ba trong số đó đã có lịch
khởi hnh ở nớc Mỹ đã bị hủy bỏ do
hậu quả của cơn bão.
Độ dy lớp tuyết đặc biệt lớn một
phần l do tuyết trong đợt bão ny đặc
biệt nhẹ v xốp ở một số nơi, tỉ lệ tuyết

nớc vợt quá 18:1; nói một cách khác,

329
18 cm tuyết tơng đơng với 1 cm giáng
thủy thực, cao hơn rất nhiều so với tỉ lệ
thông thờng l 10:1. Đến thời điểm bão
tan, Philadelphia đã trải qua đợt tuyết
rơi kỷ lục cha từng thấy, tới 73 cm trên
mặt đất. Providence, Rhode Island đã
hứng chịu một đợt tuyết rơi lớn thứ hai
của vùng, còn Washington v New York
ghi nhận lợng tuyết dy đứng thứ ba
trong lịch sử.
ít nhất 86 ngời chết do hậu quả của
cơn bão. Song ngoi sự mất mát về ngời,
sự việc còn có thể trở nên tồi tệ hơn. Cũng
may l các dự báo đối với khu vực ny
của Cơ quan Thời tiết Quốc gia đã rất
chính xác về thời gian, vị trí v cờng độ
bão. Điều đó đã tạo cho dân chúng địa
phơng v các cơ sở bị hại có đủ thời gian
đối phó với sự tấn công điên cuồng của
không khí biển.
Hãy chú ý l các đặc trng của khối
khí l những yếu tố quan trọng trong tất
cả những cơn bão ny, nhng cha phải
l tất cả. Trong mỗi trờng hợp, đã có
những kiểu hon lu đặc trng xung
quanh một nhân áp thấp (xoáy thuận), nó
vận chuyển các khối khí theo một cách có

hệ thống. Mối liên hệ giữa các khối khí,
các front v các xoáy thuận l một chủ đề
quá lớn không thể đề cập ở đây nhng
không sao, nó sẽ đợc đề cập ở chơng
tiếp sau.
Các khối không khí lục địa nhiệt đới (cT)
Không khí lục địa nhiệt đới (cT) hình thnh trong thời gian mùa hè trên
các vùng vĩ độ thấp, nóng, ví dụ nh vùng tây nam nớc Mỹ v bắc Mexico. Các
vùng hoang mạc, nơi những khối khí cT hình thnh, có rất ít nớc bề mặt v một
lợng thực vật cực tiểu có thể hút nớc từ trong đất ở phía dới. Nhập lợng bức xạ
Mặt Trời cực cao trong mùa hè. Điều ny cộng với sự thiếu hụt hơi nớc sẽ tạo nên
các nhiệt độ đất rất cao đốt nóng lớp không khí phía trên thông qua quá trình vận
chuyển nhiệt hiện. Kết quả l các khối khí ở đây vô cùng nóng v khô, thờng
quang mây.
Các nhiệt độ mặt đệm cực kỳ cao lm cho không khí sát mặt đất bị đốt nóng
mạnh, gây nên tốc độ giảm nhiệt độ rất cao v điều kiện bất ổn định. Tuy nhiên,
cho dù bất ổn định, các khối khí cT thờng quang mây do tính chất khô của nó. Ví
dụ, ta xét một khối khí nóng, khô ở gần bề mặt, với nhiệt độ tới 45
o
C (113
o
F) v
điểm sơng 0
o
C (32
o
F). Do nhiệt độ của một phần tử không khí cha bão hòa đang
nâng lên sẽ tiến dần đến điểm sơng với tốc độ 0,8
o
C/100 m, cho nên không khí

phải bị nâng lên 5,6 km nó mới có thể trở nên bão hòa
*
. Nhng độ dy của lớp bất
ổn định có xu hớng nhỏ hơn nhiều so với độ cao ny, có nghĩa rằng, các phần tử tại
bề mặt có thể không đợc nâng lên đủ cao để mây phát triển. Mặt khác, nếu nh
lớp bất ổn định dy, hoặc nếu nh có lợng ẩm no đó trong không khí, thì dông tố
mạnh có thể phát triển. Dông còn có thể đợc hình thnh ở gần các đỉnh núi, nơi
đây chuyển động thăng đợc thúc đẩy nhờ các gió thung lũng hội tụ.
*
Nhớ lại rằng DALR = 1,0
o
C/100 m, nhng đồng thời tốc độ giảm điểm sơng = 0,2
o
C/100
m. Do đó, một phần tử không khí cha bão hòa đang nâng lên sẽ tiến dần tới điểm sơng với
tốc độ 0,8
o
C/100 m.

330
Các khối khí biển nhiệt đới (mT)
Các khối khí biển nhiệt đới (mT) phát triển trên các vùng nớc đại dơng
nhiệt đới nóng. Chúng nóng (tuy không nóng nh cT), ẩm v bất ổn định ở gần bề
mặt lý tởng đối với sự phát triển mây v giáng thủy.
Không khí biển nhiệt đới có một ảnh hởng to lớn đến vùng đông nam nớc
Mỹ, đặc biệt trong mùa hè. Những khối khí ny hình thnh trên Đại Tây Dơng v
vịnh Mexico rồi di chuyển tới Bắc Mỹ. Khi không khí thổi vo đất liền, quá trình
đốt nóng do bề mặt nóng lm tăng tốc độ giảm nhiệt độ v khiến không khí thậm
chí cng bất ổn định hơn. Sự kết hợp giữa trữ lợng ẩm cao v độ bất ổn định gia
tăng thuận lợi cho sự phát triển của ma mạnh nhng ngắn, thờng l trên những

khu vực tơng đối hẹp, dới dạng các trận ma dông.
Sự đi qua của một xoáy thuận vĩ độ trung bình có thể cũng gây giáng thủy
trong khối khí mT. Ma dạng ny thờng phủ những khu vực rộng hơn v kéo di
lâu hơn so với những trận ma phát sinh từ chuyển động thăng cục bộ. Tuy nhiên,
trong cảc hai trờng hợp, một khối khí mT đang di chuyển về phía cực dần dần bị
biến đổi vì nó bị mất hơi nớc bởi giáng thủy. Do đó, điểm sơng giảm dần khi lên
phía bắc. Điều ny không có nghĩa rằng không khí trở nên khô khi nó đạt đến
Chicago hay Toronto, nhng nó chắc chắn bớt ngột ngạt hơn so với ở New Orleans
hay Miami.
Vùng tây nam nớc Mỹ thỉnh thoảng phải chịu ảnh hởng của không khí mT
bình lu v
o đất liền từ vùng nhi
ệt đới Đông Thái Bình Dơng. Ngoi khơi Nam
California, dòng hải lu lạnh lm dịu không khí phía bên trên, khiến nó không còn
độ ẩm cao hoặc nhiệt độ cao nh không khí trên vùng đông nam nớc Mỹ. Tuy
nhiên, vo cuối mùa hè, hơi nớc đôi khi đợc đa lên phía đông bắc dới dạng
dòng phân kỳ mực cao từ các hệ thống bão nhiệt đới hoặc bão cấp hurricane ngoi
khơi bờ phía tây của Mexico. Tình huống ny có thể dẫn đến một lớp mây cao v độ
ẩm tăng lên ở phía nam California. Nó cũng có thể gây ra những cơn ma dông địa
phơng. Những hiện tợng ny thờng xảy ra bên trên các dãy núi v hoang mạc
nằm sâu trong đất liền, những cũng có khi lm chấm dứt nạn khô hạn mùa hạ
thờng thấy ở vùng duyên hải. Xa hơn về phía đông, ở Arizona v Đông California,
sự xuất hiện của khối khí mT trên các hoang mạc gây nên hiện tợng m ở địa
phơng ngời ta gọi l
gió mùa Arizona (tuy tên gọi ny không thật chính xác).
Nh chúng tôi đã nhấn mạnh ở đầu chơng ny, việc phân loại các khối không
khí thờng không dễ dng. Khái niệm về một khối khí có ý nghĩa nhất khi áp dụng
cho những khối khí lớn, đợc phân cách bởi các đới ranh giới rộng tới hng chục (có
khi lên tới vi trăm) kilômét. Những đới ranh giới ny đợc phân chia thnh bốn
kiểu front.

Front
Các front l những đờng ranh giới phân cách các khối khí với nhiệt độ v các
đặc trng khác khác nhau. Thông thờng chúng thể hiện các ranh giới giữa khối

331
khí cực đới v không khí xích đạo. Chúng quan trọng không chỉ vì gây nên những
biến đổi nhiệt độ, m còn gây nên chuyển động thăng. Không khí lạnh thờng l
đậm đặc hơn không khí nóng, nên khi một khối khí lấn tới một khối khí khác, thì
hai khối khí không xáo trộn với nhau. Ngợc lại, không khí đặc tiếp tục duy trì ở
gần bề mặt v cỡng bức khối khí nóng hơn trợt lên phía trên. Những chuyển
động thăng dẫn tới quá trình lạnh đi đoạn nhiệt v đôi khi tới sự hình thnh mây
v giáng thủy.
Một front lạnh xuất hiện khi một lỡi khối không khí lạnh tiến về phía không
khí nóng ở phía trớc nó. Mặt khác, một front nóng thể hiện đờng ranh giới của
một khối khí nóng đang di chuyển về phía một khối khí lạnh. Một front dừng
thờng tơng tự nh một front lạnh về mặt cấu trúc, nhng khác ở chỗ không có
khối khí no hiện đang di chuyển một cách đáng kể (nói cách khác, front không
dịch chuyển). Khác với ba loại front trên đây, các front tù không phân cách các khối
khí nhiệt đới với các khối khí cực đới. Trái lại, nó xuất hiện tại bề mặt nh đờng
giáp ranh giữa hai khối khí cực đới, thờng l với một khối khí cực đới lạnh hơn lấn
tới phía một khối khí hơi nóng hơn ở phía trớc nó. Hình 9.4 đa ra những ký hiệu
dùng để thể hiện vị trí của những front ny trên các bản đồ thời tiết mặt đất.
Hình 9.4. Các ký hiệu để biểu diễn 4
kiểu front trên các bản đồ thời tiết
Hình 9.5. Một xoáy thuận vĩ độ trung
bình điển hình. Các front lạnh v nóng
đ~ợc phân cách bởi một l~ỡi không khí
nóng gặp nhau tại tâm của một áp thấp.
Không khí lạnh ngự trị trên cung phận
lớn hơn ở mạn phía bắc của hệ thống

Mặc dù các front đợc đặt tên theo những độ tơng phản nhiệt độ gắn liền với
chúng, những sự thay đổi rõ rệt của các yếu tố khí tợng khác cũng xảy ra ở gần
vùng ranh giới ny. Ngời ta nhận ra một front đang đi qua không chỉ thông qua
nhiệt độ biến đổi nhanh, họ còn có thể nhận thấy một sự chuyển đổi tốc độ v

332
hớng gió đột ngột, biến đổi về độ ẩm v tăng độ phủ mây.
Hình 9.5 minh họa cấu trúc chung của các xoáy thuận vĩ độ trung bình điển
hình, các front lạnh, front nóng, v (đôi khi) front tù của nó l một bộ phận quan
trọng (chúng ta sẽ thảo luận chi tiết hơn về các xoáy thuận vĩ độ trung bình ở
chơng 10). Sự phân bố khí áp phần no đó có dạng hình tròn trong cung lạnh ở
mạn phía cực của xoáy thuận, tạo nên một chuyển động xoay ngợc kim đồng hồ
của không khí (ở Bắc bán cầu). Front lạnh phân cách khối khí lạnh vốn thờng đi
tới từ phía tây bắc với khối khí nóng ở phía trớc nó. Giữa front lạnh v front nóng
ở phía trớc nó, áp suất giảm dần về phía đỉnh, nơi hai front gặp nhau, còn gió đặc
trng ở khu vực ny l gió tây nam. Dới đây chúng ta sẽ xem xét những front ny
một cách chi tiết hơn.
Các front lạnh
Chúng ta đều đã biết tới những biến đổi thời tiết rất kịch tính xảy ra trong các
khoảng thời gian rất ngắn khi có một front lạnh tiến tới v đi qua. Trong mùa đông,
nó có thể lm đảo lộn sinh hoạt của hng triệu ngời vì nó gây nên những cơn lụt
lội nặng vì ma lớn hoặc tình trạng trắng trời trong bão tuyết.
Hình 9.6 thể hiện cấu trúc của một front lạnh tiêu biểu, với đờng biên trên
cao của nó nghiêng về phía không khí lạnh. Lu ý rằng tỷ lệ theo phơng thẳng
đứng ở hình ny đã đợc khuếch đại rất nhiều v lm cho độ nghiêng của front có
vẻ dựng đứng hơn nhiều so với độ nghiêng thực. Trên thực tế, front điển hình có độ
nghiêng bề mặt vo khoảng 1:100, tức l bề mặt nâng cao lên 1 m sau từng 100 m
của khích thớc phơng ngang.
Hình 9.6. Các front lạnh điển hình di chuyển nhanh hơn v trên một h~ớng hơi khác so với
không khí nóng ở phía tr~ớc nó. Điều ny tạo ra sự hội tụ ở phía tr~ớc front v chuyển động

thăng của không khí nóng, có thể dẫn đến sự phát triển các kiểu mây tích v giáng thủy.
Trong ví dụ ny, không khí lạnh (mu xanh) từ phía tây trn tới phía đông (để ý rằng tốc độ
gió đ~ợc biểu diễn bằng những mũi tên mảnh tăng lên theo độ cao). Không khí nóng (mu đỏ)
thổi về phía bắc. Không khí lạnh tạo thnh nêm ở phía d~ới không khí nóng v đẩy nó lên cao

333
Chú ý thêm rằng rìa phía trớc của front không phẳng, m cong nghiêng về
phía sau do ma sát giảm theo chiều cao. Khi front tiến tới, ma sát từ bề mặt lm
chậm bộ phận thấp nhất của không khí lạnh. Nhng hiệu ứng đó triết giảm dần
theo khoảng cách kể từ bề mặt, cho nên không khí ở các mực cao hơn tiến lên
nhanh hơn. Đó l nguyên nhân lm cho front lạnh có hình nghiêng đặc trng của
nó với dộ nghiêng dốc hơn gần rìa dẫn trớc tại mặt đất. Các front lạnh di chuyển
với tốc độ biến thiên rộng, từ gần nh đứng yên đến khoảng 50 km/h.
Thảm mây m chúng ta thờng thấy khi một front lạnh đi qua l kết quả của
sự hội tụ của hai khối khí đối ngợc nhau. Những khác nhau về tốc độ v hớng gió
khiến cho gió tây bắc lạnh hội tụ với không khí nóng phía trớc đẩy nó lên trên.
Hơn nữa, không khí phía trớc một front lạnh có xu hớng bất ổn định v do đó, dễ
dng nâng lên cao. Vì lý do đó, các dạng mây tích thờng phát triển gần biên giới
ny. Với quy mô thẳng đứng lớn, các dạng mây tích thờng có khả năng gây ma
lớn. Tuy nhiên, do quy mô phơng ngang hạn chế v di chuyển nhanh của rìa front,
nên những cơn ma ny thờng ngắn ngủi.
Việc lập các bản đồ thời tiết mặt đất hiện nay hầu nh hon ton tự động v
đợc thực hiện bằng máy tính. Nhng các nh khí tợng học vẫn vẽ vị trí của các
front bằng tay, bởi vì việc phân định chúng thờng l một quá trình chủ quan. Mặc
dù vị trí của các front lạnh đợc vẽ thnh một
đờng trên các bản đồ mặt đất, song
chúng thực chất l ba chiều v thờng phát triển lên cao trên mực 500 mb. Tuy
nhiên, chúng không đợc vẽ trên các bản đồ thời tiết mực cao, một phần l vì ở trên
cao không đủ số liệu để xác định đúng vị trí của chúng, v một phần vì vị trí của
chúng có giá trị nhất trong khi phân tích bản đồ thời tiết mặt đất.

Nhìn từ trong vũ trụ, các dải mây ở phía trớc các front lạnh tỏ ra bao gồm một
mn mây phân bố khá đồng nhất. Tuy nhiên, xem xét kỹ hơn cho thấy rằng những
dải mây ny thờng gồm nhiều những cụm mây dy hơn v giáng thủy mạnh hơn.
Ví dụ, hình 9.7 thể hiện một đới front trải di trên trung tâm nớc Mỹ vo ngy
31/3/998. Một phần của front ny trải di từ đông bắc Missouri đến trung tâm
Texas l front lạnh. ảnh vệ tinh (hình 9.7a) cung cấp một ví dụ giải thích các đám
mây sắp xếp dọc theo front nh thế no, với một đới chuyển tiếp đột ngột giữa
không khí nóng, ẩm phía trớc front v không khí lạnh, khô hơn hẳn phía sau nó.
Song, nh nhiều trờng hợp khác, bức ảnh ny cho một ấn tợng sai về một sự
đồng nhất giáng thủy.
Bản đồ tổng hợp ảnh rađa (hình 9.7b) đa ra bức tranh mô tả tốt hơn nhiều về
cờng độ giáng thủy dọc theo front. ảnh rađa thời tiết nhận đợc bằng cách phát
năng lợng với bớc sóng bằng khoảng 10 cm. Những đám mây cấu tạo từ các giọt
nớc lớn phản hồi một phần năng lợng điện từ trở lại trạm rađa, nó hiển thị vị trí
v các đặc trng khác của khối mây. Mu trên mn hình rađa chỉ thị về cờng độ
của năng l
ợng phản hồi, phần mu đỏ sáng chỉ những giọt nớc lớn
v ma lớn.

334
Hình 9.7. Một xoáy thuận vĩ độ trung bình. Mn mây trên ảnh mây vệ tinh (a)
nhìn nh~ một dải mây liên tục v đồng nhất. Bản đồ rađa tổng hợp (b) cho thấy
rằng mn mây ny trên thực tế gồm những khu vực m~a có c~ờng độ khác nhau
Trong ví dụ ny, ba vùng ma rất lớn nằm ở trung tâm Missouri, phía đông
bắc Oklahoma v trung tâm Texas. Lu ý rằng tại thời điểm của bản đồ, không có
ma đợc chỉ thị dọc front ở phía bắc của Texas v Oklahoma. Tuy nhiên, các khu
vực ny khó m khô trong khoảng thời gian front đi qua. Trên thực tế, vùng trung

335
tâm Oklahoma nhận đợc ma nhiều hơn so với tất cả các khu vực khác, với lợng

ma đợc ghi nhận hơn 4 cm. Xu hớng ma rải rác, ngắn ngủi ny l điển hình
của các front lạnh mạnh, một đặc điểm lm cho các front lạnh khác biệt hẳn với các
front nóng m chúng ta xem xét dới đây.
Các front nóng
Các front nóng phân cách những khối không khí nóng đang trn tới với khối
không khí lạnh ở trớc nó. Cũng nh trờng hợp với các front lạnh, mật độ khác
nhau của hai khối khí ngăn cản chúng xáo trộn với nhau, cho nên không khí nóng
thổi trn lên trên ở gần đờng ranh giới. Hiện tợng ny đợc gọi l trn lấn.
Hình 9.8 diễn tả một chuỗi mây đặc trng dọc theo bề mặt front nóng. Không
khí nóng thổi trờn lên trên dọc ranh giới front rất giống nh cái cách không khí
thổi trờn lên trên một sờn núi. Nhng sờn dốc thoai thoải của bề mặt front dẫn
đến sự tịnh tiến rất dần dần của các kiểu mây. Khi không khí bốc lên dọc theo ranh
giới front, quá trình lạnh đi đoạn nhiệt ban đầu dẫn đến hình thnh các đám mây
tầng mực thấp. Khi không khí tiếp tục nâng lên dọc front, thì một chuỗi các kiểu
mây mực cao hơn phát triển, gồm mây tầng ma, mây tầng cao, mây ti tầng v cuối
cùng l mây ti xuất hiện theo thứ tự trên. Khi front di chuyển về phía đông hoặc
đông bắc, bộ phận dẫn đầu của dải mây (mây ti) sẽ đợc nhìn thấy trớc tiên, theo
sau lần lợt l các mn mây dần dần dy hơn
v
thấp hơn. Nh vậy, thậm chí một
ngời dự báo nghiệp d có thể dự đoán trớc từ 1 hoặc 2 ngy về một pha ma nhẹ
liên tục từ một front nóng, đơn giản bằng cách quan sát lần lợt các kiểu mây khi
chúng đi qua trên bầu trời.
Hình 9.8. Một front nóng. Sự trn lấn dẫn tới những mn mây rộng
dọc theo bề mặt nghiêng thoải của không khí lạnh
Các front nóng có độ nghiêng bằng khoảng một nửa của các front lạnh (khoảng
1:200), khiến cho sự nâng lên của không khí nóng theo bề mặt front diễn ra trong
những khoảng cách ngang rộng lớn hơn so với các front lạnh (hình 9.9). Hãy so
sánh quy mô phơng ngang v cờng độ phản hồi rađa đối với các front nóng v

336
front lạnh ở hình 9.7. Mặc dù mây bên trên front nóng phủ một khoảng không gian
ngang rộng hơn so với mn mây của front lạnh, chúng thờng cấu tạo từ những hạt
nớc nhỏ hơn v có hm lợng nớc thấp hơn. Điều đó dẫn đến giáng thủy yếu hơn
so với giáng thủy thờng thấy ở front lạnh. Vì nguyên nhân ny, các front nóng
đợc coi l bạn của ngời lm nông; chúng đem lại một cơn ma nhẹ, đều, có lợi cho
mùa mng m không tạo nên những trận ngập lụt hoặc bão lớn.
Hình 9.9. Front nóng có bề mặt nghiêng
thoải hơn v không có hình nghiêng cong
lên trên nh~ front lạnh. Ma sát bề mặt
giảm theo khoảng cách kể từ mặt đất, thể
hiện bằng các vectơ gió di hơn khi lên
cao (a). Điều đó khiến bề mặt front ít dốc
hơn theo thời gian (b)
Không khí trn lấn bên trên một front nóng thờng ổn định, thờng dẫn đến
hình thnh những dải rộng các kiểu mây tầng. Dù không khí nâng lên đôi khi có
thể bất ổn định, dẫn đến hình thnh các kiểu mây tích, đó l ngoại lệ hơn l quy
luật. Ma dọc theo front thờng nhẹ, nhng trải rộng theo phơng ngang v front
nóng di chuyển chậm đặc trng (thờng khoảng 20 km/h) khiến cho ma có thể kéo
di tới một số ngy trên một khu vực.
Các đám mây dọc theo một front nóng tồn tại trong không khí nóng ở phía trên
của nêm không khí nặng v lạnh. Do đó, khi ma rơi xuống từ chân các đám mây
ny, những giọt ma đi qua không khí lạnh ở phía dới trên đờng xuống mặt đất.
Nếu các giọt ma rơi nóng hơn hẳn không khí m chúng đi qua, chúng có thể bốc
hơi nhanh v hình thnh sơng mù front.
Nếu không khí đủ lạnh trong thời gian có front nóng mùa đông đi qua, các giọt
ma sẽ bị đông lại trong khi rơi để hình thnh ma tuyết, hoặc l chúng đóng băng
khi tiếp đất để hình thnh ma kết băng. Nh vậy, không giống nh các front nóng

337

của mùa hè nói chung l có lợi, các front nóng của mùa đông có thể gây ra những
rắc rối trên diện rộng.
Các front dừng
Phần nhiều, đờng ranh giới phân cách những khối khí di chuyển từ từ trên
mặt đất; trong các trờng hợp ngợc lại, chúng đứng yên v ổn định tại một vị trí
trong khoảng thời gian khá di. Các ranh giới không di chuyển đợc gọi l các
front
dừng
. Mặc dù chúng không di chuyển nhanh nh các front lạnh hay front nóng,
chúng khác biệt với các front lạnh hoặc nóng về phơng diện quan hệ giữa các khối
khí của mình. Nh thờng lệ, bề mặt front nghiêng về phía không khí lạnh.
Việc xác định xem một front có thực sự dừng hay không có phần l chủ quan.
Chẳng hạn, nếu nh front di chuyển với tốc độ 1 km/h, nh thế có căn cứ để xác
định nó l không dừng hay không? Nếu không, sẽ l thế no với 2 km/h ? Trên thực
tế, nh khí tợng học sẽ chỉ định dựa trên việc theo dõi một hay hai bản đồ thời tiết
mặt đất trớc đó (phát hnh 3 giờ một lần). Nếu nh không có sự di chuyển trong
khoảng thời gian đó, front đợc coi l dừng.
Nếu nh điều ny nghe có vẻ đơn giản, hãy nhớ rằng vị trí chính xác của một
front tại thời điểm no cũng rất khó xác định. Điều ny một phần l do front l một
đới chuyển tiếp, chứ không phải l một đờng phân cách đột ngột; do đó, nó nằm
không phải ở một đờng chính xác. Hơn nữa, các bản đồ đợc biên soạn ra từ một số
hữu hạn các trạm thời tiết. Nh vậy, một front có thể di chuyển chút ít nhng
không phát hiện đợc, do nó không di chuyển ngang qua một trạm quan trắc.
Các front tù
Một kiểu front phức tạp nhất l front tù (occlusion). Thuật ngữ occlusion chỉ sự
chấm dứt - trong trờng hợp ny, l sự biến mất của một khối khí nóng khỏi bề mặt
do hai front gặp nhau. Theo nh mô hình ban đầu về sự tiến hóa của xoáy thuận,
thì các front tù hình thnh khi một front lạnh di chuyển nhanh đuổi kịp front
nóng ở phía trớc. Các front tù phân cách các khối khí có nhiệt độ khác nhau, các
front nóng, lạnh v dừng đều nh vậy. Nh

ng tại bề mặt, một khối không khí lạnh
sát nhập vớ
i một khối khác; do đó, sự khác biệt về nhiệt độ giữa một bên của một
front tù với bên kia sẽ ít hơn. Một khối khí nóng có mặt, nhng nó ở bên trên, bị
tách ra khỏi mặt đất, v do đó, không đợc phản ánh trên trờng nhiệt độ bề mặt
nữa (xem hình 9.10c).
Hình 9.10a thể hiện một xoáy thuận vĩ độ trung bình điển hình trớc khi bị tù,
với các front lạnh v front nóng giao nhau tại tâm của áp thấp. Khi front lạnh gặp
front nóng ở phía trớc nó, đoạn front ny trở thnh tù, đợc thể hiện trên hình
9.10b. Dĩ nhiên, không khí nóng không biến mất, nhng bị đẩy lên trên, tách khỏi
bề mặt. Front tù trở nên di hơn khi cng ngy phần front lạnh chập với front nóng
cng di thêm. Cuối cùng, front lạnh hon ton lấn át front nóng (hình 9.10c) v
ton bộ hệ thống bị tù.
Trong hình thế tù ny, không khí phía sau front lạnh ban đầu đã lạnh hơn so

338
với không khí ở phía trớc của front nóng. Đây l một ví dụ về một
front tù kiểu
lạnh
, vốn trớc đây đợc coi l kiểu phổ biến hơn cả, bởi vì không khí ở phần phía
tây của bão đợc mang đến từ các vĩ độ cao, lạnh hơn. ở British Columbia v vùng
phía tây bắc giáp Thái Bình Dơng của nớc Mỹ, các
front tù kiểu nóng lại phổ biến
hơn. Trong các front tù kiểu ny, khối khí mP tơng đối ôn hòa hơn phía sau một
front lạnh Thái Bình Dơng di chuyển vo đất liền v gặp không khí cP lạnh hơn.
Hình 9.10. Giải thích truyền thống về quá trình front bị tù,
với một front lạnh lấn át một front nóng
Cách mô tả ny về quá trình front bị tù chính l do các nh khí tợng hng
đầu ở đầu thế kỷ 20 đã đề xuất v có thể áp dụng cho nhiều xoáy thuận vĩ độ
trung bình. Tuy nhiên, trong nhiều trờng hợp, v có lẽ l phần lớn các trờng hợp,

339
những cấu trúc tơng tự nh các front tù hình thnh theo những cách không liên
quan đến sự giải thích truyền thống ny. Ví dụ, các quá trình front bị tù đôi khi xảy
ra khi lõi vòng tròn tâm của áp thấp gần điểm gặp nhau của các front lạnh v front
nóng thay đổi hình dạng v dãn di ngợc về phía sau khỏi vị trí ban đầu của nó
(hình 9.11). ở hình 9.11a, các front lạnh v front nóng gặp nhau tại đờng gạch nối.
Tại một khoảng thời gian muộn hơn no đó (hình 9.11b), các front lạnh v front
nóng có cùng sự định hớng với nhau nh chúng đã từng định hớng ở hình 9.11a,
nhng cả hai đều bị kéo trở lại trên đờng gạch nối. Hình thế đờng đẳng áp hình
tròn ở hình 9.11a trở thnh di ra để hình thnh một rãnh thấp trên khu vực bị tù.
Nh vậy, cấu trúc của front tù giống nh cấu trúc đã đề xuất trong mô hình truyền
thống, nhng quá trình hình thnh ra nó có khác ít nhiều. Trong những trờng hợp
khác, front lạnh di chuyển về phía đông so với front nóng, sao cho giao điểm của các
front cũng tịnh tiến tiếp về phía đông (hình 9.12). Front tù xuất hiện thnh một bộ
phận tn tích của front nóng, nằm về phía tây của giao điểm mới của các front lạnh
v front nóng.
Hình 9.11. Một số front tù hình
thnh khi áp thấp mặt đất dãn di
ra v dịch khỏi điểm giao của các
front lạnh v front nóng
Một kiểu hình thnh các front tù khác nữa l nhờ một sự kết hợp của các quá
trình khác nhau ở bề mặt v trên cao. ở các mực thấp, một front lạnh đuổi kịp v
nhập với một front nóng, trong khi ở trên cao một đới front mực cao di chuyển
nhanh đuổi kịp v nhập với front bề mặt. Kết quả l một front tù cũng đợc hình
thnh, nhng không phải vì những lý do đã đợc nêu trong cách mô tả truyền
thống. Cuối cùng, chúng ta cần lu ý rằng, ngy nay các front tù kiểu lạnh đợc cho

340
l rất hiếm gặp, các front tù kiểu nóng phổ biến hơn nhiều đối với tất cả các xoáy

thuận vĩ độ trung bình, dù chúng hình thnh trên đại dơng hay trên đất liền.
Hình 9.12. Một số front tù hình thnh
khi điểm nút nối front lạnh v front
nóng tr~ợt trên đ~ờng front nóng
Các tuyến khô
Tất cả các front đợc mô tả trên đây đều dựa trên những khác biệt nhiệt độ
giữa các khối khí v theo đó l những khác biệt về mật độ. Nhng độ ẩm cũng ảnh
hởng đến mật độ không khí, không khí ẩm thì nhẹ hơn so với không khí khô tại
cùng một nhiệt độ (xem chuyên mục
9-2: Những nguyên lý vật lý: Những biến thiên
về mật độ
). Các biên phân cách không khí ẩm v không khí khô, đợc gọi l những
tuyến khô, rất quan trọng trong mùa xuân v mùa hè tại khu vực phía nam miền
bình nguyên Great Plains ở Bắc Mỹ do những cơn bão lớn thờng hình thnh dọc
theo chúng.
Hình 9.13 thể hiện một ví dụ về một tuyến khô di chuyển ở vùng Texas lúc 00
giờ CST ngy 30/3/2002. Nhiệt độ v điểm sơng (bằng
o
F) tại một số trạm thời tiết
lựa chọn đợc biểu diễn ở phía trên, bên trái v phía dới, bên trái của các mô hình
trạm. Mặc dù các nhiệt độ ở cả hai bên của tuyến khô rất giống nhau, nhng các

341
điểm sơng ở mạn đông của tuyến ny lớn hơn rất nhiều so với ở mạn tây. Tuyến
khô phân định rõ rệt không khí ẩm từ vịnh Mexico với không khí khô hơn ở về phía
tây. Khi tuyến khô dịch chuyển về phía đông, không khí khô nặng hơn có thể đẩy
không khí nóng, ẩm phía trớc nó lên cao rất giống nh sự hội tụ không khí xảy
ra dọc theo một front lạnh lm phát sinh chuyển động thăng. Khi chuyển động
thăng kết hợp với điều kiện ẩm, không khí bất ổn định ở phía đông của tuyến khô,
thì hon ton có khả năng xảy ra vòi rồng v dông tố cực đoan.

Hình 9.13. Một tuyến khô ở vùng Texas. Phía tây tuyến ny có độ
ẩm thấp, điểm s~ơng thay đổi từ trên 20 đến hơn 40
o
F. ở phía đông,
độ ẩm không khí lớn hơn do dòng không khí thổi từ Vịnh Mexico
Bảng 9.1. Các nhiệt độ v điểm s~ơng tr~ớc v sau khi tuyến khô đi qua
Thời gian Nhiệt độ
o
F (
o
C) Điểm s~ơng
o
F (
o
C)
10 A.M. 66 (19) 64 (18)
11 A.M. 66 (19) 62 (17)
12 P.M. 71 (22) 64 (18)
01 P.M 77 (25) 66 (19)
02 P.M. 78 (26) 62 (17)
03 P.M. 78 (26) 46 (8)
04 P.M 80 (27) 46 (8)
05 P.M. 75 (24) 39 (4)
Bảng 9.1 thể hiện những thay đổi nhiệt độ v điểm sơng quan trắc đợc tại
một hệ thống quan trắc thời tiết tự động gần Austin. Sự giảm mạnh của độ ẩm xảy

342
ra khi tuyến khô đi ngang qua vo lúc khoảng 2 đến 3 giờ chiều, mặc dù nhiệt độ
không khí chỉ tăng lên chút xíu. Lu ý thêm rằng những cơn dông đã xảy ra ở khu
vực ny trong các giờ buổi sáng hôm ấy do chuyển động thăng của không khí dọc

theo tuyến khô.
9-2 Chuyên đề:
Tốc hnh trái dứa
Phần lớn ma dọc bờ phía tây Bắc
Mỹ l do những cơn bão đi ngang qua
Thái Bình Dơng giữa tháng 11 v tháng
4, đa số trong đó đi qua vịnh Alaska.
Không nh những cơn bão trong mùa
đông thờng ảnh hởng đến vùng trung
Canađa v nớc Mỹ, những cơn bão từ
Thái Bình Dơng bị khống chế trong khối
khí biển cực đới, vốn hiếm khi mang lại
nhiệt độ rất thấp cho khu vực ny. Do đó,
ma kèm theo nó hầu hết xuất hiện
thnh ma dọc vùng trực tiếp sát ven
biển v ma hoặc tuyết bên trong đất liền
(đặc biệt trên những vùng địa hình cao).
Đờng tuyết (mực đánh dấu sự thay
đổi từ tuyết sang ma) đối với những cơn
dông ny phụ thuộc vo nhiệt độ. Thông
thờng, nó thay đổi từ vi trăm đến vi
ngn mét trên mực nớc biển. Rõ rng,
bão cng lạnh, đờng tuyết cng thấp.
Khi nhiệt độ không khí giữ ở mức lớn hơn
0
o
C đủ lâu, tuyết bắt đầu tan. ở Nam
California, điều ny xảy ra chỉ trong vi
giờ đến vi ngy sau khi tuyết rơi. Nhng
ở những đỉnh cao của Sierra Nevanda,

tuyết có thể ở nguyên trên mặt đất hng
vi tháng trớc khi nó tan vo mùa xuân.
Trên thực tế, tuyết tan l nguồn cung
chính cho các hồ chứa nớc tới nông
nghiệp v nớc dùng ở thnh phố.
Trong một số năm, phần lớn các cơn
bão từ Thái Bình Dơng không đi từ
hớng tây bắc đến vùng bờ phía tây, m
đi từ lân cận đảo Hawaii về phía đông.
Dạng đờng đi ny đợc ngời dân địa
phơng gọi l Tốc hnh trái dứa. Khi
những đợt bão lặp đi lặp lại đờng đi ny,
nh đã xảy ra trong thời gian các mùa
đông El Nino 19821983 v 19921993,
những lợng giáng thủy lớn nhất đợc
tập trung ở khu vực xa hơn về phía nam
so với các năm thông thờng. Thay vì một
hình thế chung l lợng giáng thủy tăng
lên theo vĩ độ, phần phía nam của vùng
bờ có thể nhận đợc mhững lợng giáng
thủy lớn hơn so với vùng bờ phía bắc.
Ngoi ra, do Tốc hnh trái dứa đi qua
vùng biển nóng hơn so với những cơn bão
đến từ vịnh Alaska, cho nên không khí có
xu hớng nóng v ẩm hơn, còn đờng
tuyết của chúng cũng cao lên một cách
đáng kể. Kết quả l, mặc dù dạng đờng
đi của bão có thể đem đến lợng giáng
thủy lớn ở những dãy núi, một tỷ phần ít
hơn trong đ

ó l tuyết gây trở ngại rất
nhiều cho các c dân địa phơng sống
nhờ vo tuyết v hoạt động giải trí khác
trên tuyết ở đây.
Tóm tắt
Chúng ta đã thấy rằng khí quyển có xu hớng tự sắp xếp thnh những khối lớn
có nhiệt độ v độ ẩm ít biến thiên theo phơng ngang. Những khối khí ny hình
thnh trên những vùng nguồn cụ thể những khu vực rộng lớn ở các vĩ độ cao hoặc
các vĩ độ thấp trên lục địa hay trên đại dơng. Năm dạng chính của các khối không
khí đã đợc mô tả: lục địa cực đới, lục địa Bắc Băng Dơng, biển cực đới, lục địa
nhiệt đới v biển nhiệt đới.
Các ranh giới của những khối khí ny, gọi l
front, đặc biệt quan trọng đối với

343
khí tợng học không chỉ do khi chúng di qua gây nên những thay đổi đột ngột về
nhiệt độ v độ ẩm, m còn do chúng thúc đẩy chuyển động thăng v hình thnh
mây. Có bốn loại front l front lạnh, front nóng, front dừng v front tù. Chúng l
những hợp phần quan trọng của các hệ thống thời tiết đợc gọi l các
xoáy thuận vĩ
độ trung bình
, m chúng ta sẽ xét tới ở chơng sau. Các đờng khô tơng tự nh
các front ở chỗ chúng phân cách các khối không khí với mật độ khác nhau, nhng
trong trờng hợp ny các chênh lệch mật độ l hậu quả của sự khác nhau về độ ẩm
ở hai phía của đờng ranh giới. Các tuyến khô l những khu vực liên quan tới hoạt
động bão mạnh, một chủ đề sẽ thảo luận ở chơng 11.
Câu hỏi ôn tập
1. Điều kiện cần để một vùng có thể trở thnh vùng nguồn?
2. Đâu l vùng nguồn chính đối với Bắc Bỹ?
3. Mô tả những tính chất của các khối không khí cA, cP, cT, mT, v mP?

4. Trong 5 kiểu khối khí, khối khí no nóng nhất, khô nhất, lạnh nhất v ẩm nhất?
5. Khác nhau cơ bản giữa không khí Bắc Băng Dơng v không khí cực đới l gì?
6. Những kiểu khối khí no thờng ổn định hoặc bất ổn định?
7. Mô tả những biến đổi xảy ra khi một khối khí lục địa di chuyển ra khỏi vùng
nguồn của nó?
8. Mô tả cấu trúc của front lạnh, nóng, dừng v tù.
9. Thế no l sự trn lấn?
10. Vì sao các front lạnh lại có độ nghiêng dốc hơn so với các front nóng?
11. Những mô hình quá trình front tù khác mô hình truyền thống nh thế no?
12. Khác nhau giữa front tù kiểu nóng v front tù kiểu lạnh l gì?
13. Đờng khô l gì v vì sao chúng quan trọng?
Nhận xét phê phán
1. So sánh sự hình thnh của các khối khí ở Bắc bán cầu v Nam bán cầu.
2. Lý giải sự hạn chế v tác dụng của việc phân loại không khí thnh các khối khí
riêng biệt?
3. Các khối khí lục địa cực đới có thể di chuyển đến Florida trong mùa đông nhng
lại không di chuyển đến bắc ấ
n Độ. Vì sao?