Vì sao mưa lớn, ngập lụt xuất hiện dồn dập ở nhiều nơi trên thế giới?

Gần 300 mm mưa trút xuống Bangkok chỉ trong 48 giờ, tương đương gần 90% lượng mưa trung bình của cả tháng 9 - vốn đã là một trong những tháng mưa nhiều nhất trong năm tại Thái Lan. Lượng nước lớn dồn xuống trong thời gian ngắn khiến nhiều tuyến đường ngập sâu, ôtô chìm một phần trong nước. Ngày 26/9, Thống đốc Bangkok Chadchart Sittipunt tuyên bố toàn thành phố là khu vực chịu ảnh hưởng thiên tai.

Trong khi đó, một số khu vực của Mỹ cũng đang trải qua mưa lớn. New Mexico hứng mưa kéo dài nhiều ngày, trong khi một nor'easter - hệ thống áp thấp mạnh gây gió đông bắc dọc bờ Đông nước Mỹ - hút lượng lớn hơi ẩm từ Đại Tây Dương vào New Jersey, New York và miền nam New England.

Những trận mưa này không do cùng một hệ thống thời tiết gây ra. Tuy nhiên, chúng có một điểm chung: khí quyển chứa lượng hơi nước lớn, gặp những điều kiện thuận lợi khiến hơi nước liên tục ngưng tụ và trút xuống một khu vực trong thời gian ngắn.

Vì sao Bangkok mưa lớn kéo dài?

Đợt mưa cực lớn ở Bangkok hình thành từ sự kết hợp của nhiều yếu tố thời tiết. Cơ quan Khí tượng Thái Lan cho biết trong ngày 25-27/9, một vùng áp thấp mạnh di chuyển từ miền Đông sang miền Trung Thái Lan, bao gồm Bangkok và vùng phụ cận.

Vùng áp thấp này lại di chuyển dọc theo rãnh gió mùa nằm ngang qua Thái Lan. Cùng lúc, gió mùa tây nam trên biển Andaman, miền Nam Thái Lan và vịnh Thái Lan mạnh lên.

Ba yếu tố kết hợp khiến mưa dễ hình thành và kéo dài.

Gió mùa tây nam liên tục đưa không khí nóng ẩm từ biển vào đất liền. Tại rãnh gió mùa, các luồng gió gặp nhau khiến khối không khí ẩm bị đẩy lên cao. Càng lên cao, không khí càng lạnh, hơi nước ngưng tụ thành những đám mây dày rồi gây mưa.

Vùng áp thấp đi qua khu vực tiếp tục làm không khí bốc lên mạnh hơn. Vì nguồn hơi ẩm từ biển vẫn được bổ sung, một cụm mưa vừa suy yếu thì cụm khác có thể tiếp tục hình thành.

Mưa cực lớn nhiều ngày ở Thái Lan khiến đường phố ngập nước, cuộc sống của người dân đảo lộn. 50 khu vực tại thủ đô Bangkok phải công bố tình trạng thảm họa. Ảnh: Reuters, Bangkok Post

Cơ quan Khí tượng Thái Lan ngày 26/9 cảnh báo chính sự kết hợp giữa vùng áp thấp, rãnh gió mùa và gió mùa tây nam tăng cường có thể tiếp tục gây mưa lớn đến rất lớn tại Bangkok cùng nhiều khu vực của Thái Lan.

Vì thế, mưa kéo dài không có nghĩa một đám mây đứng yên trên Bangkok hàng chục giờ. Trong những điều kiện phù hợp, các cụm mưa có thể liên tiếp đi qua cùng một khu vực, gần giống những toa tàu lần lượt chạy qua một đoạn đường ray. Các nhà khí tượng gọi hiện tượng này là “training”.

Nếu hơi ẩm vẫn liên tục được đưa tới, những cụm mưa mới tiếp tục xuất hiện. Một địa điểm vì thế có thể nhận lượng nước rất lớn chỉ trong vài giờ hoặc vài ngày.

Điều này đặc biệt nguy hiểm với Bangkok. Khi mưa lớn kéo dài, nước chưa kịp thoát hết thì đợt mưa tiếp theo đã tới. Mực nước trên đường phố vì thế có thể tăng nhanh dù cường độ mưa không phải lúc nào cũng đạt mức cao nhất.

Khí quyển giống một “kho nước”

Lượng mưa một nơi có thể nhận được phụ thuộc một phần vào lượng hơi nước đang có trong khí quyển. Các nhà khí tượng sử dụng một chỉ số gọi là lượng nước có thể tạo mưa (precipitable water) để đo tổng lượng hơi nước trong cột không khí phía trên một địa điểm.

Có thể hình dung đơn giản: nếu lấy toàn bộ hơi nước trong cột không khí từ mặt đất lên cao, biến thành nước rồi đổ xuống, lượng nước thu được chính là chỉ số này.

Lượng hơi nước cao chưa chắc gây mưa. Không khí ẩm còn phải được đẩy lên cao bởi vùng áp thấp, sự hội tụ của các luồng gió, địa hình hoặc những hệ thống thời tiết khác. Nhưng nếu khí quyển đã chứa rất nhiều hơi nước, một hệ thống thời tiết thuận lợi có thể biến lượng ẩm đó thành mưa lớn trong thời gian ngắn.

Nor’easter ngoài khơi bờ Đông nước Mỹ xuất hiện một vùng giống “mắt bão” trên ảnh vệ tinh ngày 26/9. Hiện tượng này xảy ra khi không khí ấm bị giữ lại ở tâm xoáy thuận, tạo vùng trung tâm đôi lúc quang mây; các đám mây dông hình thành xung quanh cho thấy khối khí ấm đang bốc lên. Ảnh: CIRA/CSU & NOAA.

Đây cũng là cơ chế được ghi nhận trong những đợt mưa cực đoan gần đây tại Mỹ.

Ngày 16/9, Cơ quan Thời tiết Quốc gia Mỹ (NWS) đo được lượng hơi nước trong khí quyển tại Phoenix, bang Arizona, ở mức cao kỷ lục đối với thời điểm giữa tháng 9. Những cơn dông sau đó liên tiếp đi qua cùng một khu vực. Một số nơi sau đó hứng 50-100 mm mưa chỉ trong 2-3 giờ. Mức cao nhất tương đương khoảng một nửa lượng mưa Phoenix thường nhận được trong cả năm.

Cơ quan Thời tiết Quốc gia Mỹ xác định lượng hơi ẩm rất lớn kết hợp với các cơn dông nối tiếp nhau là những yếu tố quan trọng dẫn tới trận lũ quét.

Bangkok và Arizona cách nhau hàng nghìn km và chịu tác động của những hệ thống thời tiết khác nhau. Nhưng cả hai cho thấy mưa đặc biệt lớn thường xuất hiện khi khí quyển vừa có nhiều hơi nước, vừa có điều kiện liên tục biến lượng hơi nước đó thành mưa.

Không khí càng ấm càng chứa nhiều hơi nước

Nhiệt độ tăng khiến khí quyển có khả năng chứa nhiều hơi nước hơn. Theo một quy luật vật lý được gọi là quan hệ Clausius-Clapeyron, khả năng chứa hơi nước của không khí tăng khoảng 7% với mỗi 1 độ C nhiệt độ tăng.

Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (NOAA) lưu ý điều đó không có nghĩa nhiệt độ tăng sẽ tự động gây mưa. Nhưng nếu một hệ thống gây mưa xuất hiện, lượng hơi nước lớn hơn có thể khiến mưa nặng hạt hơn.

Các gia đình tại Surf City, bang New Jersey, Mỹ, ngày 26/9 phải đi sơ tán trong khu vực bị ngập lụt sau trận mưa lớn vì nor'easter - hệ thống áp thấp mạnh ven biển ập vào bờ biển phía đông bắc Mỹ. Ảnh: Reuters, NYT

Giáo sư Liz Stephens, chuyên gia về rủi ro khí hậu tại Đại học Reading, giải thích: “Với mỗi 1 độ C nóng lên, khí quyển có thể chứa thêm 7% hơi ẩm, vì vậy chúng ta có thể dự đoán lượng mưa khi xảy ra sẽ lớn hơn”.

Nhà khoa học khí hậu Jonathan Overpeck tại Đại học Michigan đưa ra một cách hình dung đơn giản hơn. Khí quyển ấm lên giống như một miếng bọt biển lớn hơn: nó có khả năng giữ nhiều nước hơn và khi gặp điều kiện thích hợp, lượng nước được giải phóng cũng có thể lớn hơn.

Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) cho biết mưa lớn đã trở nên thường xuyên và dữ dội hơn tại phần lớn những khu vực đất liền có đủ dữ liệu quan trắc. Ảnh hưởng của con người tới khí hậu là một trong những nguyên nhân chính làm gia tăng mưa cực đoan trên quy mô toàn cầu.

Nhà khoa học Steven Sherwood thuộc Đại học New South Wales, Australia, cũng cho rằng lượng hơi nước gia tăng trong khí quyển đóng vai trò quan trọng.

“Điều này sẽ gia tăng khi Trái Đất tiếp tục nóng lên, làm tăng khả năng xảy ra hạn hán và/hoặc lũ lụt”, ông nói với Reuters.

Sáng sớm 26/9, mực nước lũ dâng cao đến ngang thắt lưng tại ngã tư Bang Kapi gần kênh Saen Saep thuộc quận Bang Kapi, Bangkok, Thái Lan. Ảnh: Đồn cảnh sát Lat Phrao/Bangkok Post

Tuy nhiên, không thể từ đó kết luận biến đổi khí hậu trực tiếp gây ra mọi trận lũ đang xảy ra.

Muốn biết Trái Đất nóng lên đã khiến một trận mưa cụ thể mạnh hơn bao nhiêu, các nhà khoa học phải thực hiện nghiên cứu riêng, so sánh hiện tượng trong điều kiện khí hậu hiện nay với điều kiện không chịu tác động của lượng khí nhà kính do con người thải ra.

Với Bangkok, nguyên nhân trực tiếp của đợt mưa hiện nay vẫn là sự kết hợp giữa vùng áp thấp, rãnh gió mùa và gió mùa tây nam mạnh. Khí quyển ấm và ẩm hơn là điều kiện nền có thể khiến những trận mưa như vậy chứa nhiều nước hơn. Ở bờ Đông Mỹ, một nor'easter hút lượng lớn hơi ẩm từ Đại Tây Dương vào đất liền, gây mưa lớn tại nhiều khu vực. Mỗi nơi chịu tác động của những hệ thống thời tiết khác nhau, dù lượng hơi nước lớn trong khí quyển là một yếu tố chung.

Giáo sư Stephens cũng lưu ý không thể quy tất cả hiện tượng thời tiết cực đoan đang đồng thời xảy ra trên thế giới cho biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, quy luật vật lý khá rõ: không khí ấm hơn giữ được nhiều hơi nước hơn, tạo thêm “nguyên liệu” cho những trận mưa lớn khi điều kiện thời tiết phù hợp xuất hiện.

El Nino cũng đang là một yếu tố cần theo dõi. Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) xác nhận El Niño đang mạnh lên và có thể làm thay đổi các vùng mưa trên quy mô lớn. Tuy nhiên, tác động khác nhau tùy khu vực, vì vậy không thể coi El Niño là nguyên nhân trực tiếp của những trận lũ đang xảy ra từ Bangkok đến Mỹ.

Riêng tại Bangkok, những điều kiện gây mưa vẫn chưa hoàn toàn chấm dứt. Cơ quan Khí tượng Thái Lan cho biết vùng áp thấp tiếp tục di chuyển qua miền Trung nước này trong ngày 26-27/9, trong khi gió mùa tây nam vẫn hoạt động mạnh. Bangkok vì thế vẫn đứng trước nguy cơ những đợt mưa mới xuất hiện, trong lúc nhiều khu vực của thành phố còn chưa rút hết nước từ trận mưa trước.