Dòng Xiết (Tuần 1)

                           Jet Streaks

1, Khái niệm: Dòng xiết (jet streaks) -  Dòng xiết là sự di chuyển của không khí từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp. Đây là hiện tượng tự nhiên xảy ra do sự khác biệt về nhiệt độ và áp suất giữa các vùng không khí khác nhau trên bề mặt Trái Đất. Dòng xiết gây ra các hiện tượng như gió, gió mạnh và cả các hiện tượng thời tiết như bão và cơn gió mạnh.

2, Phân Loại :

2.1,Dòng xiết cận nhiệt đới: Dòng xiết cận nhiệt đới (Trade Winds) là một loại dòng xiết quan trọng trong khí tượng, xuất hiện ở vùng cận xích đạo trên Trái Đất. Đây là các dòng gió định hướng từ vùng áp suất cao ở vùng xích đạo (cận nhiệt đới) di chuyển đến vùng áp suất thấp ở vùng gió quanh cực (cận ôn đới), tạo ra một hệ thống gió liên tục. Đặc điểm của dòng xiết cận nhiệt đới là chúng thường di chuyển từ đông sang tây ở bán cầu bắc và từ tây sang đông ở bán cầu nam. Dòng xiết cận nhiệt đới có ảnh hưởng lớn đến thời tiết và hệ thống khí hậu của các khu vực nằm trong vùng xích đạo và gần xích đạo. Chúng có thể đem lại mưa phong, làm dịu nhiệt đới và ảnh hưởng đến môi trường sinh sống và nông nghiệp.

2.2,Dòng xiết cực đới:Dòng xiết cực đới (Polar Easterlies) là một loại dòng gió trong hệ thống dòng xiết toàn cầu. Được tạo ra do sự khác biệt về nhiệt độ giữa các khu vực cận cực và các khu vực ở vùng ôn đới.Trong dòng xiết cực đới, gió di chuyển từ các vùng áp suất cao ở cực đến các vùng áp suất thấp ở vùng ôn đới. Điều này tạo ra một dòng gió liên tục từ các cực về phía đông, tạo thành hệ thống gió cực đới chạy từ phía đông sang phía tây ở cả hai bán cầu. Tên gọi "Polar Easterlies" được đặt do hướng chính của gió, từ cực (Polar) về phía đông (East).Dòng xiết cực đới có ảnh hưởng lớn đến thời tiết và hệ thống khí hậu của các khu vực ở vùng ôn đới, đặc biệt là trong việc đưa khí hậu lạnh từ các cực xuống các khu vực ôn đới, cũng như trong việc xác định các hệ thống thời tiết như cơn bão và khí hậu của các khu vực này.Dòng xiết cực đới có ảnh hưởng lớn đến thời tiết và hệ thống khí hậu của các khu vực ở vùng ôn đới, đặc biệt là trong việc đưa khí hậu lạnh từ các cực xuống các khu vực ôn đới, cũng như trong việc xác định các hệ thống thời tiết như cơn bão và khí hậu của các khu vực này.

3, Cấu trúc:

Dòng xiết không duy trì tốc độ không đổi trong lõi xiết (jet core) (vùng trung tâm với tốc độ tối đa). Thay vào đó, nó tăng tốc và giảm tốc khi thổi vòng quanh hành tinh để đáp ứng với những thay đổi về hướng và gradient áp suất ngang. Các vùng gió nhanh trong lõi dòng xiết được gọi là jet streaks. Phản ứng của gió đối với những thay đổi tốc độ này không phải là tức thời, vì không khí có quán tính.

Giả sử gió trong vùng có gradient áp suất yếu đã đạt tới tốc độ gió cân bằng như do gió địa chuyển đưa ra. Khi không khí này đi vào một vùng có độ dốc áp suất mạnh hơn (tức là, đóng gói chặt hơn các đường đẳng áp hoặc đường đẳng độ cao), nó tự thấy mình nhanh hơn gió địa chuyển. Cụ thể, nó là phi địa chuyển (không phải địa chuyển) trong một thời gian ngắn trong khi nó tăng tốc về phía tốc độ gió địa chuyển nhanh hơn.

Khi khối không khí quá chậm, lực Coriolis (tỷ lệ với tốc độ gió) của nó nhỏ hơn lực gradient áp suất mới lớn hơn. Sự mất cân bằng tạm thời này biến không khí ở một góc nhỏ về phía áp suất thấp hơn (hoặc độ cao thấp hơn). Đây là những gì xảy ra khi không khí chảy thành một jet streaks.

Điều ngược lại xảy ra khi không khí thoát ra một vệt phản lực và chảy vào vùng có gradien áp suất yếu hơn. Gió tạm thời quá nhanh do quán tính của nó, do đó lực Coriolis (lớn hơn lực gradient áp suất) làm gió quay một góc nhỏ về phía có áp suất cao hơn.

Đối với các dòng xiết ở bán cầu bắc, các vectơ gió hướng hơi sang trái của gió địa chuyển trong khi tăng tốc và hơi sang phải khi giảm tốc. Bởi vì không khí ở các phần khác nhau của jet streaks có tốc độ gió và độ dốc áp suất khác nhau, chúng lệch khỏi địa chuyển với lượng khác nhau (Hình 13.32a). Kết quả là, một số vectơ gió hội tụ về tốc độ và / hoặc hướng để tạo ra các vùng hội tụ ngang. Tại các vị trí khác, gió gây ra sự phân kỳ. Các khu vực phân kỳ dòng phản lực tạo ra xoáy thuận gần bề mặt Trái đất.

Hình 13.32 Sự phân kỳ ngang (D = mạnh, d = yếu) và hội tụ (C = mạnh, c = yếu) gần một Jet streaks. Mũi tên quay lại biểu thị gió, tô màu xanh lục biểu thị đường đẳng tốc (với gió nhanh nhất có màu xanh lục đậm nhất), các đường cong mảnh màu đen là đường bao chiều cao của bề mặt đẳng thế 20 kPa, L & H biểu thị tâm chiều cao thấp và cao. Gió địa chuyển (G) song song với các đường đẳng áp, trong khi (ag) biểu thị thành phần gió dị dưỡng. Các đường đứt nét tan song song và vuông góc với trục phản lực chia jet streaks thành các góc phần tư..

Ví dụ, hãy xem xét những cơn gió tiếp cận jet streaks (tức là ở vùng lối vào) trong Hình 13.32a. Không khí chuyển động vào vùng có U dương và tăng theo x, do đó Vag dương theo eq. (13,25). Ngoài ra, V là dương và tăng theo y, do đó, Uag là âm. Vectơ vào gió phi địa chuyển tạo thành được thể hiện bằng màu xanh lam trong Hình 13.32b. Các phân tích tương tự có thể được thực hiện đối với các vùng thoát ra của jet steaks, tạo ra thành phần gió phi địa chuyển tương ứng.

Khi xem xét một jet streaks, hãy tưởng tượng nó được chia thành bốn góc phần tư được phác thảo trong Hình 13.32 (cũng như Hình 13.35). Sự kết hợp giữa thay đổi tốc độ và hướng gây ra sự phân kỳ mạnh ở góc phần tư lối ra bên trái và phân kỳ yếu hơn ở góc phần tư lối vào bên phải. Đây là những vùng mà xoáy thuận được ưu tiên dưới tác dụng của phản lực. Cyclolysis được ưa chuộng dưới các vùng hội tụ của vùng lối ra bên phải và vùng lối vào bên trái.

Hình 13.33 (Không phải nghiên cứu điển hình năm 2014.) Sự chồng chất của biểu đồ 20 kPa cho độ cao địa thế (đường cong màu đen có độ dày trung bình), đẳng tốc tính bằng m/s1 (bóng mờ) và gió (vectơ). Thang đo cho gió và các giá trị cho đường bao độ cao giống như trong Hình. 13,17. Các khu vực bóng mờ tương đối tối hơn cho thấy các vệt tia. Hình vuông màu trắng / đen phác thảo vùng lối ra từ một jet streaks trên Texas, và hình bầu dục màu trắng / đen phác thảo vùng lối vào cho một jet steaks lớn hơn trên vùng đông bắc Hoa Kỳ..

Thành phần phi địa chuyển này cũng có thể được nhìn thấy trong các bản đồ cho một nghiên cứu điển hình khác (Hình 13.33). Hình này bao phủ các vectơ gió, đẳng tốc và đường bao địa thê vị, vị trí địa lý gần đỉnh của tầng đối lưu (ở 20 kPa). Diện tích đổ bóng rộng cho thấy luồng phản lực. Nhúng bên trong nó là hai cực đại tốc độ tương đối (một ở Texas, và một ở New England) mà chúng tôi xác định là các jet steaks. Nhớ lại rằng nếu gió là địa chuyển (hoặc dốc), thì chúng sẽ chảy song song với các đường bao chiều cao.

Trong Hình 13,33 hình vuông làm nổi bật vùng thoát ra của jet steaksTexas, hiển thị các vectơ gió vượt qua đường bao chiều cao về phía bên phải. Tên quán tính đã làm cho những cơn gió này nhanh hơn địa chuyển (siêu dưỡng), do đó lực Coriolis mạnh hơn lực áp suất-gradient, làm cho các cơn gió ở bên phải địa chuyển. Hình bầu dục làm nổi bật khu vực lối vào của dòng xiết thứ hai, nơi gió vượt qua các đường bao chiều cao ở bên trái. Quán tính dẫn đến gió chậm hơn địa chuyển (tựa địa chuyển), khiến lực Coriolis quá yếu để chống lại lực gradient áp suất.

4, Ảnh hưởng của dòng xiết tạo hiện tượng thời tiết:Dòng xiết đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành và di chuyển của các cơn bão. Sự tương tác giữa dòng xiết áp suất thấp và dòng xiết áp suất cao có thể tạo ra điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của cơn bão.

Dòng xiết tạo ra sự di chuyển của không khí từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp. Điều này góp phần vào việc hình thành các hệ thống áp suất cao và thấp, ảnh hưởng đến thời tiết của một khu vực.

Dòng xiết có thể đưa đến việc hình thành mưa bằng cách chuyển động không khí ẩm đến các khu vực có áp suất thấp và làm cho không khí ẩm này lên cao, làm cho nó lạnh và gây ra hiện tượng ngưng đọng và mưa.

Dòng xiết thường liên quan đến việc hình thành gió mạnh. Ví dụ, dòng xiết địa lý có thể tạo ra gió xiên mạnh khi không khí di chuyển theo hướng song song với đường đồng mức áp suất.

Dòng xiết có thể ảnh hưởng đến khí hậu của một khu vực bằng cách đưa khí lạnh từ các vùng cực hoặc khí nóng từ vùng xích đạo đến khu vực khác, ảnh hưởng đến nhiệt độ và điều kiện thời tiết tổng thể.

Dòng xiết cũng có thể tạo ra các hiện tượng thời tiết cục bộ như gió dốc và gió hướng dốc dọc theo dãy núi hoặc gió lạnh giảm nhiệt độ đột ngột khi vượt qua một vùng núi.

Tác giả: Trương Ngọc Dũng-K66 KT&KHH