"Không ai biết vì sao điều này lại xảy ra": Các nhà khoa học toàn cầu chạy đua để giải mã 1 hiện tượng lạ
Đó có thể là 1 câu hỏi quan trọng với tương lai nhân loại.
Các nhà khoa học đang phát hiện ra rằng việc các đám mây tụ lại với nhau có thể "tiếp sức" cho các cơn bão theo những cách đầy bất ngờ - dẫn đến những trận mưa lớn chết người và lũ lụt nghiêm trọng.
Caroline Muller nhìn những đám mây theo cách khác với hầu hết mọi người. Thay vì thấy những khối kẹo bông hay những vật thể xám xịt báo hiệu cơn bão, Muller thấy những dòng chất lưu đang chảy qua bầu trời. Cô hình dung cách không khí bốc lên và hạ xuống, nóng lên và lạnh đi, xoắn ốc và cuộn xoáy để hình thành nên mây và tạo ra bão.
Nhưng sự cấp bách trong nghiên cứu của Muller, một nhà khoa học khí hậu tại Viện Khoa học và Công nghệ Áo, đã tăng vọt trong những năm gần đây. Khi hành tinh nóng lên, các cơn bão đang trở nên dữ dội hơn, đôi khi trút xuống lượng mưa gấp hai hoặc ba lần so với dự kiến. Đó là trường hợp tại Bahía Blanca, Argentina vào tháng 3 năm 2025: Gần một nửa lượng mưa trung bình hàng năm của thành phố đã đổ xuống trong chưa đầy 12 giờ, gây ra lũ lụt chết người.
Các nhà khoa học khí quyển từ lâu đã sử dụng mô phỏng máy tính để theo dõi sự chuyển động của không khí và độ ẩm. Một lý thuyết có tuổi đời khoảng 200 năm mô tả rằng không khí ấm giữ nhiều độ ẩm hơn không khí lạnh: tăng thêm 7% cho mỗi độ C nóng lên. Nhưng trong thực tế, các nhà khoa học đã chứng kiến những trận mưa vượt xa mức tăng dự kiến này. Và mây, cùng cách mà chúng tập hợp lại (clumping), có thể chính là chìa khóa giải thích vấn đề.
Những manh mối đầu tiên về sự tụ tập của mây
Mọi đám mây đều hình thành trong khối không khí ẩm đang bốc lên. Một ngọn núi hoặc một khối không khí lạnh có thể đẩy không khí lên cao. Mây cũng có thể hình thành qua quá trình đối lưu: không khí được nung nóng từ bên dưới bởi ánh nắng hoặc mặt đất ấm, sau đó bốc lên cao, nguội đi và ngưng tụ hơi nước thành hạt mưa.
Từ các tầng thấp hơn của khí quyển đến các vùng cao hơn được gọi là tầng đối lưu tự do, một số hiện tượng giúp thúc đẩy sự hình thành và kết tụ của các đám mây. Chúng bao gồm sự làm mát bức xạ (1), trong đó nhiệt mặt trời phản xạ từ bề mặt Trái đất qua bầu trời trong xanh trở lại không gian, gây ra sự làm mát các phần của khí quyển, cũng như sự trộn lẫn (2) ở rìa các đám mây, giúp giữ các đám mây lại với nhau. Các quá trình khác (3 và 4) liên quan đến các nhiễu loạn bổ sung có thể ảnh hưởng đến hành vi của đám mây. Nguồn ảnh: Tạp chí Knowable
Tuy nhiên, mây vẫn là một trong những mắt xích yếu nhất trong các mô hình khí hậu vì các mô hình này thường quá thô sơ để nắm bắt được các luồng khí đi lên nhỏ lẻ. Để giải quyết vấn đề, Muller và các đồng nghiệp đã tạo ra những thế giới nhân tạo trong máy tính để quan sát hành vi của mây. Thật kỳ lạ, trong các mô hình này, những đám mây tự động tụ lại với nhau ngay cả khi không có các tác động bên ngoài như núi non hay gió. "Không ai biết tại sao điều này lại xảy ra," Daniel Hernández Deckers, nhà khoa học khí quyển tại Đại học Quốc gia Colombia, cho biết.
Năm 2012, Muller tìm thấy manh mối đầu tiên: quá trình làm mát do bức xạ. Ở những nơi ít mây, bức xạ nhiệt thoát ra không gian nhiều hơn làm không khí nguội đi. Những điểm lạnh này tạo ra các luồng khí đẩy không khí về phía các vùng có nhiều mây hơn — bẫy nhiều nhiệt hơn và hình thành nhiều mây hơn. Một nghiên cứu vào năm 2018 cho thấy quá trình này thậm chí còn thúc đẩy sự hình thành các cơn bão nhiệt đới.
"Tiếp sức" cho những trận mưa xối xả
Có những quá trình vi mô khác diễn ra bên trong các đám mây ảnh hưởng đến lượng mưa cực đoan. Khi mây hình thành trong bầu khí quyển ấm hơn, chúng tạo ra ít tuyết hơn và nhiều mưa hơn. Vì hạt mưa rơi nhanh hơn bông tuyết, chúng ít bị bay hơi hơn trong quá trình rơi — kết quả là tạo ra nhiều mưa hơn trên mặt đất.
Sự tụ tập của mây cộng hưởng với hiệu ứng này bằng cách giữ không khí ấm và ẩm lại với nhau. Một nghiên cứu của Muller cho thấy việc các đám mây tụ lại làm cường độ mưa cực đoan trong thời gian ngắn tăng từ 30% đến 70%, phần lớn là do hạt mưa ít bị bay hơi hơn bên trong các đám mây dày đặc hơi ẩm.
Những trận mưa xối xả hồi tháng 3 năm 2025 đã gây lũ lụt ở thành phố Bahía Blanca, Argentina. Lượng mưa cực đoan như vậy dự kiến sẽ trở nên phổ biến hơn khi Trái đất tiếp tục ấm lên, nhưng việc dự đoán lượng mưa cực đoan ở các vùng nhiệt đới đang tỏ ra khó khăn. Nguồn ảnh: AFP.
Tương lai của lượng mưa cực đoan
Các nhà khoa học muốn biết hành vi tụ tập này sẽ thay đổi thế nào khi hành tinh nóng lên. Một số mô hình dự đoán mây sẽ tụ tập nhiều hơn, dẫn đến lượng mưa cực đoan vượt xa lý thuyết.
Sử dụng các mô hình giải quyết bão toàn cầu có độ phân giải cao (đòi hỏi sức mạnh tính toán gấp 30.000 lần thông thường), nhóm của Muller tìm thấy rằng tại vùng nhiệt đới, mây tụ tập nhiều hơn khi nhiệt độ tăng - dẫn đến các cơn bão ít xuất hiện hơn nhưng có quy mô lớn hơn, tồn tại lâu hơn và trút xuống lượng mưa nhiều hơn.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn cần thêm dữ liệu thực tế từ vệ tinh và các trạm quan sát mặt đất để lấp đầy những khoảng trống dữ liệu, đặc biệt là ở vùng nhiệt đới. Cơ quan Vũ trụ Châu Âu kế hoạch phóng hai vệ tinh vào năm 2029 để đo đạc sức gió và các yếu tố khí quyển, hy vọng sẽ giúp con người nắm bắt tốt hơn về hiện tượng "mây tụ tập" và những trận mưa kinh hoàng mà chúng gây ra.
Nguồn: Live Science
