Lốc xoáy là hiện tượng thời tiết cực đoan, cột khí xoáy dữ dội nối liền mặt đất và đám mây dông, gây sức tàn phá khủng khiếp trong thời gian ngắn.

Lốc xoáy là gì và đặc điểm nhận dạng

Theo từ điển khí tượng, lốc xoáy (tornado hay twister trong tiếng Anh) là cột khí xoáy mạnh mẽ nối liền bề mặt Trái Đất với đáy mây vũ tích. Để được công nhận là lốc xoáy, cột khí này phải chạm vào mặt đất và đám mây. Hình dáng của nó thường là một phễu di động treo từ dưới lên, trông tựa như chiếc vòi khổng lồ.

Kích thước của chúng biến động liên tục từ vài chục mét đến vài kilômét, nhưng đa phần chỉ rộng khoảng 50 m. Màu sắc quan sát được từ xa có thể là đen hoặc trắng, phụ thuộc vào các vật chất bị cuốn lên.

Khi hoành hành trên biển, hiện tượng này hút nước biển tạo thành vòi rồng nước. Âm thanh đi kèm thường giống tiếng tàu hỏa chạy gần hoặc tiếng thác nước ầm ầm.

Nguyên nhân hình thành lốc xoáy

Lốc xoáy không xuất hiện ngẫu nhiên. Chúng đòi hỏi sự hội tụ của các điều kiện khí quyển khắc nghiệt. Câu trả lời kinh điển nhất là khí nóng ẩm từ vịnh thổi vào gặp không khí lạnh và khô từ núi.

Sự tương tác này tạo ra xung đột nhiệt độ nghiêm trọng. Nhiều cơn bão hình thành từ điều kiện tương tự nhưng hiếm khi tạo ra lốc xoáy.

Thực tế này vẫn chưa được giải thích đầy đủ. Cơ chế vật lý bắt đầu từ quá trình tương tác giữa cơn dông có chiều lên trên và gió.

Sự tương tác làm tầng khí nóng ở dưới di chuyển lên trên và xoay tròn trong không trung. Tiếp đó là sự phát triển của dòng khí lạnh di chuyển theo hướng đi xuống mặt đất.

Vận tốc dòng khí đi xuống có thể lớn hơn 160 km/h. Gió đứt tầng đóng vai trò mồi lửa cho chuyển động xoáy.

Khi tốc độ và hướng gió thay đổi đột ngột giữa các tầng khí quyển, chúng tạo ra luồng không khí xoay tròn vô hình theo trục ngang. Luồng khí nóng ẩm bốc lên mạnh mẽ từ bên dưới sẽ đẩy và bẻ cong trục xoay này thành phương thẳng đứng.

Phần lớn lốc xoáy được hình thành từ mây dông tích điện. Một đám mây có thể kéo dài trong vài giờ, xoáy tròn trong vùng có đường kính từ 10 đến 16 km.

Di chuyển hàng trăm dặm và sinh ra vô số ống hút khổng lồ. Nguồn gốc sâu xa là vùng khí hậu có luồng khí nóng đi lên và gặp luồng khí lạnh đi xuống.

Sức tàn phá khủng khiếp trong thời gian ngắn

Khả năng hủy diệt tức thì của lốc xoáy bắt nguồn từ việc năng lượng bị dồn nén vào một không gian cực hẹp. Với vận tốc gió dao động trong khoảng 110 km/h và có thể vượt quá 320 km/h, luồng khí này đủ sức hất tung phương tiện, san bằng nhà cửa và quăng những mảnh vỡ như vũ khí giết chóc. Cơ chế phá hủy đặc biệt nghiêm trọng khi áp suất trong lõi xoáy giảm mạnh; sự chênh lệch áp suất khổng lồ giữa bên trong và bên ngoài khiến kết cấu công trình bị nổ tung từ bên trong.

Cùng lúc đó, lốc xoáy hút và phóng thích các mảnh vụn, làm gia tăng sức công phá. Thông thường, một cơn lốc tồn tại từ vài giây đến tối đa 1 giờ, với phần lớn chỉ kéo dài dưới 10 phút. Tuy nhiên, lịch sử từng ghi nhận những trường hợp bất thường, điển hình là trận lốc tại bang Oklahoma năm 2013, kéo dài hơn 40 phút và gây ra thảm họa nghiêm trọng.

Phân biệt lốc xoáy với vòi rồng và lốc bụi

Khí tượng học ghi nhận nhiều loại gió xoáy trông khá tương đồng, nhưng thực chất chúng khác nhau. Lốc bụi là hiện tượng quy mô nhỏ, mang tính cục bộ, thường xuất hiện vào những ngày nắng nóng, khô ráo. Cơ chế hình thành của nó bắt đầu từ dưới lên: khi mặt đất hấp thụ nhiệt nhanh, lớp không khí gần bề mặt bị bốc lên và tạo thành vòng xoáy.

Đây thường là những cột không khí nhỏ bé, tồn tại trong thời gian ngắn và hiếm khi gây ra thiệt hại nặng nề. Trái ngược lại, lốc xoáy phát triển theo chiều từ trên xuống, khởi nguồn trực tiếp từ các đám mây dông.

Trong khi đó, vòi rồng thực chất là lốc xoáy xảy ra trên mặt nước. Phần lớn các vòi rồng này hình thành trong điều kiện thời tiết ổn định hơn, không gắn liền với dông siêu tế bào. Sức mạnh của chúng thường yếu hơn và mức độ đe dọa thấp hơn so với lốc xoáy hoạt động trên đất liền.

Cấp độ và cường độ lốc xoáy

Cường độ của lốc xoáy được phân loại dựa trên sức gió và mức độ thiệt hại mà nó gây ra. Tiến sĩ T. Theodore Fujita đã phát triển hệ thống phân biệt cấp độ này vào năm 1971.

Ban đầu là thang độ F0 đến F5. Phiên bản cải tiến gọi là thang EF. Cấp độ EF5 là khi cơn lốc có tốc độ gió từ 419 đến 512 km/h. Sức hủy diệt ở cấp này là không thể tưởng tượng nổi.

Nó đủ sức thổi bay những ngôi nhà xây kiên cố, nhổ cây bật khỏi gốc và cuốn bay ô tô. Cấp F0 là lốc yếu nhất, tốc độ gió khoảng 64 đến 116 km/h. Nó chỉ gây thiệt hại nhẹ như bẻ gãy cành cây hoặc cần ăng ten.

Con số cho thấy Hoa Kỳ là quốc gia chịu nhiều trận lốc xoáy nhất. Trung bình hơn 800 cơn hoạt động trong một năm. Australia xếp thứ hai. Trung Quốc, Nga, Ấn Độ, Anh và Đức cũng có tỷ lệ lốc xoáy cao.