Gió Mùa Đông Bắc Là Gì Nguồn Gốc Áp Cao Và Chu Kỳ Rét Lạnh

Gió mùa Đông Bắc là gì: đó là luồng không khí lạnh xuất phát từ áp cao Siberia, tràn xuống nước ta theo hướng đông bắc từ khoảng tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Luồng gió này gây rét khô đầu mùa, mưa phùn và nồm ẩm cuối mùa ở miền Bắc, đồng thời quyết định những đợt rét đậm, rét hại khắc nghiệt nhất trong năm.

Gió mùa Đông Bắc là gì và khác gì so với không khí lạnh

Trong các bản tin dự báo thời tiết, hai thuật ngữ “gió mùa Đông Bắc” và “không khí lạnh” thường xuất hiện đan xen, khiến nhiều người lầm tưởng chúng hoàn toàn đồng nghĩa. Thực tế khí tượng học phân định ranh giới rất rõ ràng giữa hai khái niệm này.

Gió mùa Đông Bắc là chế độ gió nền thịnh hành của cả mùa đông trên quy mô rộng lớn, một mắt xích trong hoàn lưu gió mùa châu Á. Không khí lạnh là từng đợt xung kích cụ thể của khối khí cực đới lục địa tách ra từ vùng lõi áp cao Siberia và di chuyển xuống phía nam. Mỗi đợt không khí lạnh khi tràn về tạo xung lực tăng cường, làm tốc độ gió mùa Đông Bắc mạnh lên, chuyển hướng gió sang bắc hoặc đông bắc, kéo tụt nhiệt độ mặt đất từ 4 đến 10 độ C chỉ trong vòng 24 đến 48 giờ. Giữa các đợt không khí lạnh, gió mùa suy yếu tạm thời, trời hảnh nắng và nhiệt độ nhích dần lên trước khi đợt lạnh mới ập tới.

Cấu trúc mặt front lạnh và động lực học xáo trộn khí quyển

Ranh giới ngăn cách giữa khối không khí lạnh di chuyển xuống và khối không khí ấm ẩm có sẵn tại chỗ được gọi là front lạnh (Cold Front). Mặt front lạnh có độ nghiêng dốc đứng hơn nhiều so với front nóng, trung bình khoảng 1/50 đến 1/100. Do khối khí lạnh đặc và có tỷ trọng lớn hơn, nó hoạt động như một chiếc nêm chêm sâu sát mặt đất, hất tung khối không khí nóng ẩm lên tầng cao.

Quá trình nâng cưỡng bức này kích hoạt sự ngưng kết hơi nước mãnh liệt, tạo ra một dải mây tầng tích hoặc mây dông hẹp ngay trước khi gió lạnh tràn vào. Đó là lý do vì sao trước thời điểm nhiệt độ tụt dốc, người dân miền Bắc thường quan sát thấy trời nổi gió giật, mây đen xám xịt kéo đến và có thể xuất hiện những cơn mưa rào ngắn kèm theo sấm chớp cục bộ.

Tiêu chuẩn rét đậm và rét hại theo quy chuẩn khí tượng Việt Nam

Ngành khí tượng thủy văn Việt Nam đặt ra các ngưỡng định lượng nghiêm ngặt để phân loại mức độ khắc nghiệt của các đợt rét:

Rét đậm được xác định khi nhiệt độ trung bình ngày (tính trung bình của 4 cữ quan trắc 1h, 7h, 13h, 19h) dao động trong khoảng từ 13°C đến 15°C đối với khu vực đồng bằng và trung du. Rét hại xảy ra khi nhiệt độ trung bình ngày sụt giảm xuống dưới hoặc bằng 13°C. Rét hại diện rộng kéo dài nhiều ngày là hình thái thiên tai nguy hiểm, làm ngưng trệ sinh trưởng của cây trồng và đe dọa sinh mạng đàn gia súc chăn thả ngoài trời.

Trung bình mỗi mùa đông, miền Bắc nước ta đón khoảng 25 đến 30 đợt không khí lạnh với các mức độ khác nhau. Nhiệt độ thấp kỷ lục tại trạm khí tượng Láng (Hà Nội) từng ghi nhận mức 2,7°C vào tháng 1 năm 1955. Trong đợt rét lịch sử cuối tháng 1 năm 2016, băng giá và tuyết rơi không chỉ phủ trắng Sa Pa, Mẫu Sơn, Đồng Văn mà còn xuất hiện ở đỉnh Ba Vì (Hà Nội) và Tam Đảo (Vĩnh Phúc), nhiệt độ nhiều đỉnh núi cao tụt sâu xuống âm 3 đến âm 5°C.

Nguồn gốc: áp cao Siberia và hành trình tràn xuống phương Nam

Mọi đợt gió mùa Đông Bắc tác động đến nước ta đều có chung một điểm xuất phát: vùng đất băng giá mênh mông thuộc Siberia (Nga) và cao nguyên Mông Cổ.

Cái nôi của khối khí cực đới lục địa

Vào mùa đông, do trục tự quay của Trái Đất nghiêng đi, góc chiếu của tia bức xạ mặt trời tại vùng cực và cận cực bắc rất nhỏ. Ban đêm kéo dài từ 15 đến 18 tiếng khiến lượng nhiệt mất đi do bức xạ mặt đất vượt xa lượng nhiệt hấp thụ ban ngày. Mặt đất phủ tuyết trắng phản xạ tới 80 – 90% ánh sáng mặt trời ít ỏi trở lại vũ trụ.

Lớp không khí sát mặt đất bị làm lạnh sâu xuống âm 30°C, thậm chí âm 50°C tại những thung lũng lòng chảo như Oymyakon hay Verkhoyansk. Không khí lạnh co rút thể tích, tăng tỷ trọng và chìm lắng xuống, hình thành một khối áp cao nhiệt động lực học khổng lồ gọi là áp cao Siberia. Áp suất tại tâm áp cao này thường xuyên vượt mức 1.040 hPa. Vào ngày 31 tháng 12 năm 1968, trạm khí tượng Agata tại Siberia đã đo được trị số áp suất mặt biển lên tới 1.083,8 hPa, kỷ lục thế giới về áp suất khí quyển cao nhất từng được ghi nhận trong lịch sử khí tượng. Bài viết về khí áp khí quyển phân tích chi tiết đơn vị và phương pháp đo lường các giá trị áp suất này.

Đường di chuyển và sự biến tính của khối khí

Khi tích lũy đủ động năng, khối không khí lạnh từ áp cao Siberia bùng nổ, tràn qua Mông Cổ và lục địa Trung Quốc để tiến xuống phương Nam theo hai quỹ đạo chính:

Quỹ đạo lục địa thuần túy: Khối khí đi dọc theo kinh tuyến qua nội địa Trung Quốc, tiến thẳng vào các tỉnh biên giới phía Bắc nước ta qua ngả Cao Bằng, Lạng Sơn, Hà Giang. Dọc đường đi trên mặt đất khô cằn, khối khí giữ nguyên tính chất khô ráo và rét buốt. Quỹ đạo lệch đông: Khối khí trượt về phía đông nam, quét qua vùng biển Hoa Đông và vịnh Bắc Bộ trước khi tràn vào bờ biển Đông Bắc và đồng bằng sông Hồng. Khi tiếp xúc với mặt biển ấm, lớp không khí đáy hấp thụ hơi nước bốc lên, trở nên ẩm ướt và gây mưa phùn.

Thời gian di chuyển từ vùng lõi Siberia xuống đến biên giới nước ta thường mất khoảng 2 đến 4 ngày. Front lạnh đi đầu có tốc độ di chuyển trung bình từ 30 đến 45 km/h. Khi front vừa quét qua trạm quan trắc, kim khí áp kế lập tức bật tăng từ 3 đến 6 hPa, gió chuyển hẳn sang hướng bắc hoặc đông bắc. Ven biển và ngoài khơi vịnh Bắc Bộ, gió có thể tăng vọt lên cấp 6, giật cấp 7 hoặc cấp 8 gây biển động dữ dội. Sự khác biệt giữa gió đều và tốc độ gió giật mạnh là thông số then chốt giúp các tàu cá và sà lan vận tải chủ động tìm nơi neo đậu tránh trú an toàn.

Hai pha thời tiết đối lập của gió mùa Đông Bắc

Điểm độc đáo bậc nhất của mùa đông miền Bắc nước ta là sự phân đôi thành hai nửa mùa với hai trạng thái thời tiết trái ngược nhau hoàn toàn.

Nửa đầu mùa đông: rét khô hanh hao

Kéo dài từ tháng 11 đến hết tháng 1 năm sau, đây là giai đoạn các đợt không khí lạnh đi theo quỹ đạo lục địa chiếm ưu thế tuyệt đối. Lớp không khí khô lạnh từ lục địa tràn xuống xua tan mây che phủ. Độ ẩm tương đối trung bình ngày sụt giảm mạnh, nhiều ngày khô hạn chỉ còn ghi nhận 40% đến 50% vào buổi trưa.

Thời tiết ban ngày trời nắng vàng hanh, nhưng đêm đến bức xạ nhiệt diễn ra cực nhanh khiến nhiệt độ tụt sâu. Biên độ nhiệt giữa ngày và đêm có thể chênh lệch từ 8 đến 12°C. Trời rét buốt về đêm và sáng sớm, không khí khô khốc làm nứt nẻ da môi, cỏ cây héo rũ và nguy cơ bùng phát cháy rừng tăng cao tại các vùng đồi thông, trảng cỏ thuộc vùng núi phía Bắc.

Nửa cuối mùa đông: rét ẩm, mưa phùn và nồm ẩm

Từ tháng 2 đến tháng 3 (có năm kéo dài sang đầu tháng 4), tâm áp cao Siberia suy yếu và dịch chuyển dần sang phía đông, hướng về vùng biển Nhật Bản. Các đợt không khí lạnh khi tràn xuống bắt buộc phải đi vòng qua mặt biển rộng lớn trước khi đổ bộ vào đất liền.

Khi vào đất liền, lớp không khí lạnh chứa đầy hơi nước nằm sát mặt đất bị chặn lại bởi lớp không khí ấm phía trên, tạo thành hiện tượng nghịch nhiệt tầng thấp (Inversion Layer). Hơi nước ngưng tụ thành tầng mây Stratus xám xịt áp sát mặt đất ở độ cao vài trăm mét, trút xuống những đợt mưa phùn lất phất kéo dài liên miên nhiều ngày đêm.

Khi đợt không khí lạnh suy yếu, trường gió đông nam từ biển mang khối khí ấm ẩm thổi vào thay thế. Gặp sàn nhà, tường gạch và các đồ vật có nhiệt dung lớn vẫn còn lạnh sau những ngày rét, hơi nước trong không khí ngưng tụ trực tiếp thành những giọt nước đọng chảy lênh láng. Đây chính là hiện tượng nồm ẩm đặc trưng của đồng bằng sông Hồng, với độ ẩm không khí thường xuyên duy trì ở mức bão hòa 95% đến 100%.

Bảng so sánh rét khô đầu mùa và rét ẩm cuối mùa

Trước khi các đợt không khí lạnh chính thức tràn về vào tháng 11, miền Bắc thường đón những làn gió nhẹ mang hơi lạnh dịu dàng vào đầu mùa thu. Đó là ngọn gió heo may mùa thu, mang chung nguồn gốc áp cao lục địa nhưng có cường độ ôn hòa và ngắn ngày.

Địa hình quyết định phạm vi tác động của gió mùa Đông Bắc

Nếu xét thuần túy theo vĩ độ địa lý, khu vực Tây Bắc và Đông Bắc nằm ngang hàng nhau. Tuy nhiên, mùa đông ở Lạng Sơn hay Cao Bằng rét hơn nhiều so với Điện Biên hay Lai Châu. Yếu tố quyết định sự chênh lệch này chính là cấu trúc hình thể núi non của miền Bắc.

Các cánh cung Đông Bắc mở cửa đón gió lạnh

Khu vực Đông Bắc sở hữu hệ thống bốn cánh cung núi lớn: cánh cung Sông Gâm, cánh cung Ngân Sơn, cánh cung Bắc Sơn và cánh cung Đông Triều. Bốn dãy núi này có hình nan quạt xòe rộng về phía bắc và đông bắc, hội tụ đỉnh chóp về phía Tam Đảo.

Cấu trúc này tạo thành những hành lang trũng lòng chảo hút sâu các đợt gió lạnh từ biên giới tràn thẳng vào đồng bằng sông Hồng mà không gặp bất kỳ chướng ngại vật nào cản trở. Nhờ đó, các tỉnh Lạng Sơn, Cao Bằng, Bắc Kạn luôn là nơi hứng chịu không khí lạnh đầu tiên và ghi nhận mức nhiệt độ thấp nhất cả nước trong mỗi đợt rét.

Bức tường chắn Hoàng Liên Sơn và dãy Bạch Mã

Ở phía tây, dãy Hoàng Liên Sơn hùng vĩ với nhiều đỉnh cao trên 2.500 đến 3.143 mét chạy dài theo hướng tây bắc – đông nam, tựa như một bức tường thành kiên cố chặn đứng luồng khí lạnh tầng thấp không cho tràn sang phía tây. Do đó, khu vực bồn địa Tây Bắc (Điện Biên, Sơn La) ít chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa Đông Bắc, mùa đông ngắn hơn và ấm hơn đáng kể so với Đông Bắc ở cùng độ cao.

Tiến sâu vào miền Trung, dãy núi Bạch Mã đâm ngang ra biển tại đèo Hải Vân (khoảng vĩ tuyến 16 độ Bắc) là ranh giới tận cùng của khối khí lạnh phương Bắc. Luồng không khí lạnh khi vượt qua hàng trăm kilômét đã bị biến tính ấm dần, độ dày tầng lạnh giảm xuống dưới 1.000 mét nên không thể vượt qua được bức tường núi Bạch Mã cao trên 1.400 mét. Vì thế, đèo Hải Vân trở thành ranh giới phân chia khí hậu rõ rệt: từ Đà Nẵng trở vào phía Nam, khí hậu mang tính chất cận xích đạo nóng ẩm quanh năm, không còn mùa đông rét buốt.

Tương tác gây mưa lũ đặc biệt lớn tại miền Trung

Từ tháng 9 đến tháng 12 hàng năm, khi không khí lạnh tràn xuống miền Trung, nó thường kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới, hoàn lưu bão hoặc nhiễu động gió đông trên cao. Khi luồng gió đông bắc ẩm thổi từ biển vào gặp sườn đông của dãy Trường Sơn dốc đứng, không khí bị nâng cưỡng bức lên cao sinh mây đối lưu dày đặc.

Hiện tượng địa hình chắn gió này tạo ra những trận mưa xối xả kéo dài, lượng mưa tại các trạm như Nam Đông (Thừa Thiên Huế), Trà My (Quảng Nam) có thể vượt 500 đến 1.000 mm chỉ trong vòng 3 đến 5 ngày, gây nên các trận lũ quét và ngập lụt diện rộng.

Tác động đến nông nghiệp, sức khỏe và cách ứng phó

Gió mùa Đông Bắc mang đến cho miền Bắc lợi thế độc tôn để canh tác các loại rau củ ôn đới giá trị cao, nhưng cũng tiềm ẩn rủi ro thiên tai lớn đối với sản xuất nông nghiệp và sức khỏe người dân.

Phát triển kinh tế từ cây trồng vụ đông

Nhờ có mùa đông lạnh kéo dài 3 đến 4 tháng, đồng bằng sông Hồng và vùng núi phía Bắc phát triển mạnh vụ đông thành một vụ sản xuất chính. Các loại cây trồng ưa lạnh như bắp cải, su hào, súp lơ, cà rốt, hành tây, khoai tây và tỏi sinh trưởng lý tưởng trong điều kiện nhiệt độ dưới 20°C. Vụ đông không chỉ tận dụng diện tích đất nhàn rỗi giữa hai vụ lúa mà còn cung cấp nguồn rau củ tươi dồi dào, đem lại nguồn thu nhập chiếm tới 30 – 40% tổng giá trị sản xuất nông nghiệp cả năm của nhiều địa phương.

Thiệt hại sản xuất khi rét đậm và rét hại kéo dài

Khi các đợt rét hại xuất hiện với nhiệt độ trung bình ngày tụt xuống dưới 13°C, cây lúa và mạ non vụ xuân ngừng hấp thụ dinh dưỡng, rễ cây bị nghẹt dẫn đến vàng lá và chết rét hàng loạt. Ngành nông nghiệp khuyến cáo nông dân tuyệt đối không cấy lúa vào những ngày rét đậm, phải che phủ nilon trắng toàn bộ mặt luống mạ và giữ mực nước nông trong ruộng để giữ ấm chân mạ.

Đối với chăn nuôi, gia súc thả rông trên các triền đồi núi cao như trâu, bò, dê rất dễ bị cước chân, suy kiệt và chết vì đói rét. Trong đợt rét hại kỷ lục năm 2016, hơn 30.000 con gia súc đã chết rét tại các tỉnh Lào Cai, Lạng Sơn, Sơn La. Nhà nông cần chủ động quây kín chuồng trại bằng bạt dứa, dự trữ rơm rạ khô ủ chua, bổ sung thức ăn tinh và nước ấm pha muối loãng để tăng sức đề kháng cho đàn vật nuôi.

Bảo vệ sức khỏe và phòng tránh tai nạn ngộ độc khí sưởi

Nhiệt độ giảm sâu và thay đổi đột ngột kích hoạt phản ứng co thắt mạch máu ngoại vi, làm huyết áp tăng vọt. Đây là nguyên nhân hàng đầu khiến số ca tai biến mạch máu não, đột quỵ và nhồi máu cơ tim ở người cao tuổi gia tăng vọt trong mùa đông. Trẻ nhỏ có hệ hô hấp chưa hoàn thiện dễ mắc viêm phế quản co thắt, viêm phổi và hen suyễn. Người dân cần giữ ấm cơ thể theo nguyên tắc mặc nhiều lớp áo mỏng, che kín vùng cổ, ngực, tai và bàn chân trước khi ra ngoài trời.

Một hiểm họa chết người lặp lại hàng năm ở vùng nông thôn là thói quen đốt than củi, than tổ ong để sưởi ấm trong phòng ngủ đóng kín cửa. Khi than cháy trong môi trường thiếu khí oxy, phản ứng hóa học sinh ra lượng lớn khí carbon monoxide (CO). Khí CO không màu, không mùi, không gây kích ứng đường thở nhưng liên kết với hemoglobin trong máu mạnh gấp 200 lần oxy, làm tế bào não chết ngạt dần trong lúc nạn nhân đang ngủ say. Để sưởi ấm an toàn, tuyệt đối không dùng bếp than trong phòng kín; nên sử dụng máy sưởi gốm, đèn sưởi dầu hoặc điều hòa hai chiều và luôn để hé khe cửa thông gió lưu thông không khí.