Hoàn Lưu Gió Mùa Là Gì Cơ Chế Hoạt Động Và Tác Động Lớn

Hoàn lưu gió mùa là gì: đó là hệ thống gió quy mô lớn đổi hướng gần như ngược chiều giữa mùa đông và mùa hạ, sinh ra do lục địa và đại dương nóng lên, nguội đi với tốc độ khác nhau. Ở Việt Nam, hệ thống này quyết định nhịp mùa mưa, mùa khô, các đợt rét đậm và cả thời điểm gieo cấy của nhà nông.

Hoàn lưu gió mùa là gì theo định nghĩa khí tượng học

Từ “gió mùa” (monsoon) có gốc từ chữ Ả Rập mawsim, nghĩa là “mùa”. Các thương thuyền vùng biển Ả Rập đã lợi dụng loại gió này hàng nghìn năm: nửa năm giương buồm sang Ấn Độ, nửa năm còn lại thuận gió quay về. Khí tượng học hiện đại định nghĩa hoàn lưu gió mùa là chế độ gió có hướng thịnh hành đảo ngược theo mùa trên một khu vực rộng hàng triệu kilômét vuông, kéo theo sự thay đổi rõ rệt về lượng mưa, độ ẩm và nhiệt độ.

Cần phân biệt gió mùa với gió đất – gió biển. Hai loại gió này cùng dựa trên chênh lệch nhiệt giữa đất và nước, nhưng gió đất – gió biển đổi chiều theo chu kỳ ngày đêm và chỉ ảnh hưởng vài chục kilômét quanh bờ. Hoàn lưu gió mùa đổi chiều theo chu kỳ năm và trải trên quy mô cả châu lục.

Bốn tiêu chí Ramage dùng để khoanh vùng gió mùa

Năm 1971, nhà khí tượng Colin Ramage đề xuất bộ tiêu chí định lượng, đến nay vẫn được nhiều giáo trình sử dụng. Một khu vực được coi là vùng gió mùa khi thỏa mãn đồng thời:

Thứ nhất, hướng gió thịnh hành của tháng 1 và tháng 7 lệch nhau ít nhất 120 độ. Thứ hai, tần suất trung bình của hướng gió thịnh hành trong hai tháng này vượt 40%. Thứ ba, tốc độ gió tổng hợp trung bình vượt 3 m/s trong ít nhất một trong hai tháng. Thứ tư, trong hai tháng đó, cứ hai năm có ít hơn một lần xoáy thuận và xoáy nghịch luân phiên trong mỗi ô lưới 5 độ kinh vĩ.

Áp các tiêu chí này lên bản đồ thế giới, vùng gió mùa điển hình trải dài từ Tây Phi qua Nam Á, Đông Nam Á, Đông Á đến bắc Australia. Toàn bộ lãnh thổ Việt Nam nằm gọn trong vành đai này.

Từ giả thuyết của Halley đến cách hiểu hiện đại

Năm 1686, nhà thiên văn người Anh Edmond Halley lần đầu giải thích gió mùa bằng sự nung nóng không đều giữa đất và biển. Ý tưởng ấy đúng về hướng đi nhưng còn thiếu. Ngày nay, các nhà khoa học coi gió mùa là sản phẩm tổng hợp của ba yếu tố: tương phản nhiệt lục địa – đại dương, sự dịch chuyển theo mùa của dải hội tụ nhiệt đới, và tác động nâng nhiệt của các khối địa hình cao như cao nguyên Tây Tạng.

Cơ chế hình thành hoàn lưu gió mùa

Để hiểu vì sao gió đổi chiều, cần bắt đầu từ một con số đơn giản: nhiệt dung riêng của nước khoảng 4,18 kJ/kg·K, trong khi đất đá khô chỉ khoảng 0,8 kJ/kg·K. Cùng nhận một lượng nắng, mặt đất nóng nhanh gấp nhiều lần mặt biển, và đến mùa đông cũng nguội nhanh hơn.

Chênh lệch nhiệt dung giữa lục địa và đại dương

Vào mùa hạ bắc bán cầu, lục địa Á – Âu bị nung nóng mạnh. Không khí trên đất liền nở ra, bốc lên cao, để lại một vùng áp thấp rộng lớn mà tâm nằm khoảng Ấn Độ – Pakistan (áp thấp Nam Á). Trong khi đó, mặt Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương còn mát hơn, khí áp cao hơn. Không khí di chuyển từ biển vào đất liền, mang theo hơi ẩm và gây mưa.

Sang mùa đông, quá trình đảo ngược. Lục địa mất nhiệt nhanh qua bức xạ đêm dài, hình thành áp cao Siberia có khí áp mặt biển thường vượt 1.035 hPa. Đại dương lúc này ấm hơn, khí áp thấp hơn. Gió thổi từ lục địa ra biển, khô và lạnh. Bài viết về nguyên lý các loại gió mô tả kỹ hơn cách chênh lệch khí áp sinh ra chuyển động ngang của không khí.

Dải hội tụ nhiệt đới dịch chuyển và lực Coriolis bẻ hướng gió

Dải hội tụ nhiệt đới (ITCZ) là nơi gió Tín phong hai bán cầu gặp nhau, không khí bốc lên mạnh và sinh mây đối lưu. Dải này không cố định ở xích đạo mà di chuyển theo vị trí Mặt Trời chiếu thẳng góc. Tháng 7, trên khu vực châu Á, nó có thể lên tới vĩ độ 20 – 25 độ Bắc.

Khi ITCZ lên phía bắc, gió Tín phong Đông Nam của nam bán cầu bị kéo vượt qua xích đạo. Vừa sang bắc bán cầu, lực Coriolis bẻ dòng khí lệch sang phải, biến hướng đông nam thành tây nam. Đó là nguồn gốc của gió mùa Tây Nam mùa hạ trên Ấn Độ Dương và biển Đông. Một nhánh mạnh của dòng này chạy sát bờ Somalia với tốc độ ở độ cao khoảng 1,5 km có thể vượt 15 – 20 m/s, gọi là dòng xiết Somali.

Cao nguyên Tây Tạng: lò sưởi treo trên cao 4.500 mét

Cao nguyên Tây Tạng rộng khoảng 2,5 triệu km², độ cao trung bình hơn 4.500 m. Vào mùa hạ, bề mặt này hấp thụ bức xạ và nung nóng trực tiếp tầng đối lưu giữa, tạo ra một nguồn nhiệt nằm ở độ cao mà các vùng đất thấp không có. Kết quả là áp cao Tây Tạng hình thành ở tầng trên, kèm dòng xiết đông nhiệt đới thổi ở độ cao khoảng 14 – 16 km. Cặp hoàn lưu này tăng cường lực hút không khí ẩm từ đại dương vào Nam Á và Đông Á, giải thích vì sao gió mùa châu Á mạnh hơn hẳn mọi khu vực khác.

Bảng so sánh gió mùa mùa đông và gió mùa mùa hạ tại Việt Nam

Hai mùa gió trên lãnh thổ nước ta khác nhau ở hầu hết mọi chỉ số. Bảng dưới tổng hợp các đặc trưng chính, giá trị lấy theo số liệu trung bình nhiều năm của mạng lưới trạm khí tượng.

Bảng cho thấy cùng một vị trí địa lý nhưng hai mùa gió tạo ra hai kiểu khí hậu gần như đối nghịch. Đây chính là bản chất của khí hậu nhiệt đới gió mùa mà Việt Nam là một ví dụ tiêu biểu.

Các hệ thống gió mùa lớn trên Trái Đất

Gió mùa không phải đặc sản riêng của châu Á. Các nhà khí hậu học hiện phân chia khoảng sáu hệ thống chính, mỗi hệ thống có cơ chế và lịch hoạt động riêng.

Gió mùa Nam Á

Đây là hệ thống mạnh và được nghiên cứu nhiều nhất. Gió mùa thường đổ bộ bang Kerala ở mũi nam Ấn Độ vào khoảng ngày 1 tháng 6, sau đó lan dần lên phía bắc và phủ toàn tiểu lục địa vào đầu tháng 7. Lượng mưa mùa hạ chiếm khoảng 70 – 80% tổng lượng mưa năm của Ấn Độ. Thị trấn Mawsynram ở bang Meghalaya có lượng mưa trung bình năm khoảng 11.800 mm, thuộc hàng cao nhất hành tinh. Cơ chế đảo chiều đặc trưng của hệ thống này được phân tích chi tiết trong bài gió mùa Ấn Độ.

Gió mùa Đông Á

Hệ thống này chi phối Trung Quốc, bán đảo Triều Tiên, Nhật Bản và miền Bắc Việt Nam. Điểm khác biệt nằm ở mùa đông: áp cao Siberia rất mạnh tạo ra gió mùa mùa đông lạnh buốt, còn mùa hạ có dải mưa front Meiyu (Trung Quốc), Baiu (Nhật Bản), Changma (Hàn Quốc) dịch dần lên phía bắc từ tháng 5 đến tháng 7.

Gió mùa Đông Nam Á và Australia

Khu vực Đông Nam Á là nơi gió mùa Nam Á và Đông Á giao thoa, nên chế độ mưa rất phức tạp. Phía nam xích đạo, bắc Australia và Indonesia có mùa mưa vào tháng 12 đến tháng 3, đúng lúc miền Bắc Việt Nam đang khô hanh, vì gió mùa mùa đông của bắc bán cầu vượt xích đạo trở thành gió mùa mùa hạ của nam bán cầu.

Gió mùa Tây Phi và Bắc Mỹ

Gió mùa Tây Phi mang mưa cho dải Sahel từ tháng 6 đến tháng 9. Sự suy yếu kéo dài của hệ thống này trong thập niên 1970 – 1980 từng gây hạn hán và nạn đói nghiêm trọng. Gió mùa Bắc Mỹ yếu hơn, chủ yếu đem mưa dông mùa hè cho tây bắc Mexico và tây nam nước Mỹ.

Hoàn lưu gió mùa vận hành trên lãnh thổ Việt Nam ra sao

Lãnh thổ Việt Nam trải dài khoảng 15 vĩ độ, lại có địa hình đồi núi chia cắt, nên cùng một mùa gió nhưng mỗi miền nhận được kiểu thời tiết khác nhau.

Mùa đông: miền Bắc rét, miền Nam khô nóng

Từ tháng 11, các đợt không khí lạnh từ áp cao Siberia lần lượt tràn xuống, tạo nên gió mùa Đông Bắc với rét khô đầu mùa và mưa phùn cuối mùa ở Bắc Bộ. Dãy Bạch Mã ở khoảng vĩ tuyến 16 độ Bắc chặn phần lớn khối khí lạnh. Phía nam dãy núi, gió Tín phong Đông Bắc chiếm ưu thế, đem lại mùa khô kéo dài cho Tây Nguyên và Nam Bộ. Riêng duyên hải Trung Bộ lại nhận mưa lớn từ tháng 9 đến tháng 12, khi gió Đông Bắc đi qua biển, hút ẩm rồi gặp dãy Trường Sơn.

Mùa hạ: gió Tây Nam hai pha

Đầu mùa hạ (tháng 5 đến giữa tháng 6), khối khí nhiệt đới từ vịnh Bengal theo gió Tây Nam vào nước ta. Khi vượt dãy Trường Sơn, khối khí bị hiệu ứng phơn làm khô và nóng lên, sinh ra gió Lào ở Bắc Trung Bộ với nhiệt độ có thể vượt 39 – 40°C. Nam Bộ và Tây Nguyên lúc này bước vào mùa mưa, thường bắt đầu khoảng giữa tháng 5.

Giữa và cuối mùa hạ, gió mùa Tây Nam xuất phát từ áp cao cận chí tuyến nam bán cầu chiếm ưu thế, mang mưa lớn cho Nam Bộ và Tây Nguyên. Ở Bắc Bộ, áp thấp Bắc Bộ hút gió theo hướng Đông Nam, kết hợp với dải hội tụ nhiệt đới gây mưa ngâu vào tháng 7 âm lịch và mùa bão từ tháng 6 đến tháng 10.

Ý nghĩa với sản xuất và đời sống

Lịch thời vụ của nông nghiệp lúa nước đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long được xây dựng xoay quanh hai mùa gió. Vụ đông xuân ở miền Bắc phải tránh các đợt rét hại khi nhiệt độ trung bình ngày xuống dưới 13°C, còn vụ hè thu ở Nam Bộ phải tính đến thời điểm gió mùa Tây Nam đem mưa về. Ngành điện cũng theo dõi sát gió mùa vì lượng nước về các hồ thủy điện phụ thuộc gần như hoàn toàn vào mưa mùa hạ.

Biến động của hoàn lưu gió mùa và tác động của biến đổi khí hậu

Gió mùa không lặp lại y hệt mỗi năm. Thời điểm bắt đầu có thể sớm hoặc muộn vài tuần, cường độ mạnh hoặc yếu khác nhau, và chính những sai lệch này gây ra hạn hán hay lũ lụt.

Tác động của ENSO

Hiện tượng El Niño thường làm gió mùa mùa hạ châu Á suy yếu, mùa mưa ở Nam Bộ và Tây Nguyên đến muộn, kết thúc sớm, tổng lượng mưa thiếu hụt. Mùa khô 2015 – 2016 và 2019 – 2020 gắn với El Niño đã khiến đồng bằng sông Cửu Long chịu hạn mặn nghiêm trọng. Ngược lại, La Niña thường làm gió mùa mạnh hơn, mưa nhiều hơn và số cơn bão hoạt động trên biển Đông tăng.

Xu hướng trong khí hậu ấm lên

Các báo cáo của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC) nhận định không khí ấm hơn chứa nhiều hơi nước hơn, khoảng 7% cho mỗi độ C tăng thêm theo phương trình Clausius – Clapeyron. Vì vậy, lượng mưa gió mùa toàn cầu được dự báo có xu hướng tăng, nhưng phân bố kém đều hơn: số ngày mưa giảm, cường độ mỗi trận mưa tăng. Với Việt Nam, điều đó có nghĩa là rủi ro mưa cực đoan, lũ quét và sạt lở trong mùa hạ, xen kẽ những đợt hạn kéo dài trong mùa khô.

Theo dõi hoàn lưu gió mùa vì thế không chỉ là việc của nhà khí tượng. Nắm được khi nào gió mùa chuyển pha, nông dân chủ động lịch thời vụ, người dân thành phố chuẩn bị cho đợt rét hay mùa mưa bão, và các địa phương kịp tích trữ nước trước mùa khô.