Skip to content

Gió Phơn

Trích từ cuốn sách Mastering Paragliding của Kelly Farina

Đặng Văn Mỹ dịch

 

HÃY CHUYỂN SANG một câu hỏi thường gặp trong các khóa học tại vùng núi Alps: gió phơn là gì? Đây là chủ đề mà hầu hết các phi công không phải ở vùng Alps biết rất ít về nó, và kết quả có thể gây ra một thảm họa.

 

Trải nghiệm gió phơn của tôi

Mùa xuân năm 2000 là thời điểm chứng kiến có nhiều ngày không thể bay được vì gió phơn (fohn wind) tại Zillertal, là khu vực nhà tôi trong gần 20 năm. Một trong những phi công xuất sắc ở địa phương đã bay vào một ngày có gió phơn nhẹ vượt qua đèo Gerloss và để gió Tây-Nam đẩy anh ta đi hơn 160km. Bị gió phơn dập tắt hết hy vọng, câu lạc bộ địa phương của chúng tôi là Golden Eagles đã phải đến một điểm bay lạ ở thung lũng Tuxertal. Nhưng đó là một ý tưởng tồi vì sau đó tôi đã nhận ra là mình không quen với khu vực này vào những ngày như thế.
Hai mươi lăm phi công đã cất cánh với dự báo có gió phơn, và mặc dù tường mây phơn (fohn wall) đã hiển hiện nhưng có vẻ như các phi công địa phương chẳng mấy lo lắng. Vì vậy tôi cũng cất cánh. Khí quyển có vẻ khá êm đềm; cảm giác chẳng có gì gay gắt và chúng tôi đã nhanh chóng tiến vào thung lũng về phía mốc chuyển tiếp đầu tiên, rồi từ đó thực hiện đường bay tiếp theo tới vùng núi quen thuộc, Penken, là một vùng gió phơn rất nhạy cảm. Trên độ cao hơn 3,000m, gió khá nhẹ nhưng có gì đó không đúng. Tường mây phơn rất đồ sộ, lớn hơn những gì tôi từng thấy trong không trung. Nhìn xuống hồ nước phía dưới thì thấy có cơn gió mạnh thổi về phía cuối hồ làm cho toàn bộ mặt hồ cuộn sóng trông như một chiếc bánh kem. Mọi thứ có vẻ không tốt.
Tiếp cận vùng núi Penken, chúng tôi đi vào một vùng gió ngược chiều mạnh và nhìn xuống dưới chúng tôi thấy các lá cờ đang vùng vẫy trong sức gió trên 40km/h. Từ từ hạ độ cao xuống thấp hơn đỉnh núi, tôi cố gắng hướng về phía bãi hạ nhưng gió lại đổi khác. Càng xuống thấp, nhiễu loạn càng mạnh và tôi đã phải cố vật lộn để giữ cho cánh dù luôn căng phồng. Không thể nhớ rõ được là tôi đã có bao nhiêu cú sập dù tới 70-80% khi mà tôi từ từ bay giật lùi về phía núi. Rõ ràng tôi đã run lẩy bẩy với cảm giác nôn nao – tôi đã không còn thấy vui vẻ tí nào nữa. Lên 8m/s rồi xuống 9m/s khiến tôi phải vận dụng mọi kỹ năng của mình để giữ cho cánh dù đi đúng hướng, hy vọng rằng “thử thách” sẽ dễ dàng hơn. 300m phía dưới lại là các đường điện cao thế và sông Ziller chảy mạnh, vì thế việc tung dù phụ không còn là lựa chọn tốt. Nhìn sang một bên, tôi đã hy vọng là mình sẽ kết thúc trên ngọn cây thay vì trên mặt đá.
Sau đó, niềm hy vọng của tôi đã được đáp trả. Như thể có phép thuật, một sóng nâng đã nhấc tôi lên và đặt tôi vào dòng không khí thổi đều dưới đáy thung lũng. Gió phơn đã không xuống tới dưới đó. Chính nhờ may mắn, tôi đã hạ cánh với gió bắc thổi 25km/h trên mặt cỏ đung đưa và làm phiền tới các nông dân địa phương. Tất cả mọi người đều đồng ý rằng đây có thể là một ngày rất đen tối của CLB. Các phi công trong CLB đã kể về những câu chuyện về việc họ đã chiến đấu như thế nào khi họ rơi vào vùng gió quẩn (rotor) trong vòng bán kính 12-15km. Không có ai bị thương – nhưng như tôi đã nói đó hơn cả là nhờ may mắn chứ không phải nhờ cái gì khác.
Trước sự việc này, tôi đã luôn nghĩ rằng nếu như gió lên tới 40km/h thì tôi có thể dùng tới thanh tăng tốc để tiến về phía trước. Tại sao không nhỉ? Vòm dù của tôi có tốc độ trên 50km/h cơ mà. Tôi đã quá ngây thơ. Sẽ không có khả năng sử dụng bất kỳ công cụ tăng tốc nào trong tình huống mà tôi đã mắc phải. Chỉ cố giữ cho vòm dù căng phồng và cố khôi phục vòm dù đưa nó về tốc độ định mức đã chiếm hết mọi sự tập trung của tôi. Đối với dù lượn thì đơn giản là đừng nên bay qua vùng gió quẩn. Kể cả các cánh dù miniwing cũng không giúp được gì đây không phải là bay cà vách ở bờ biển.

 

Nhận xét nhanh

Hiện tượng này đòi hỏi gió thổi vuông góc (90 độ) đối với một rặng núi; nó thường kết hợp với sự hình thành của một hệ thống áp thấp (low pressure system). Rặng núi phải đủ cao để “phân ly” (trap) khối khí, và ở độ cao gần 5,000m tại một số nơi ở vùng Alps dễ dàng đủ tiêu chuẩn. Khi không khí bị ép đẩy vượt qua các rặng núi chính của dãy Alps, nó bị phân ly, ở mặt đón gió của rặng núi, hơi nước ngưng tụ và gây mưa. Ở mặt khuất gió của rặng núi, không khí vẫn duy trì khô và nóng, gió nhiễu loạn sẽ tràn qua cho đến khi có front tiến đến và khôi phục lại cân bằng áp suất giữa hai mặt Bắc và Nam của rặng núi.

 

Hình thái khí hậu vùng Alps

Hình thái khí hậu thông thường trên vùng lục địa Châu Âu và vùng núi Alps có vẻ như thế này. Khi có một front lạnh đi qua để lại đằng sau nó một bầu khí quyển bất ổn định (unstable), thường đó là điều kiện bay tốt. Sau khi mưa lắng xuống, dự báo sẽ là có lượng hơi ẩm được tạo ra làm cho trần mây thấp trong một khoảng thời gian. Khi khí áp bắt đầu tăng lên với sự hình thành một vùng xoáy nghịch (anticyclone – vùng áp cao), chúng ta sẽ thấy không khí khô dần và nhiệt độ thăng của thermal tăng lên, dẫn đến trần mây nâng cao lên đáng kể. Gió sẽ chuyển hướng sang hướng Bắc hay Tây-Bắc vì front đi qua và khí áp được cân bằng giữa vùng phía Bắc và phía Nam dãy Alps.
Khi khí áp cao được hình thành, dự báo các điều kiện bay xuất sắc ở cả hai mặt phân giới (Bắc, Nam) của vùng Alps, thường là trời xanh và gió nhẹ. Một cách đơn giản là độ cao mà trần mây có được sẽ phụ thuộc vào lượng hơi ẩm được đưa vào trong không khí từ môi trường xung quanh và nhiệt độ thăng của thermal chủ yếu được kiểm soát bởi áp suất không khí và độ ẩm. Áp suất càng cao đồng nghĩa là càng cần nhiều nhiệt lượng, dẫn đến khả năng trần mây cũng sẽ cao hơn. Gió sẽ dần dịu xuống theo thời gian cho đến khi cảm giác như khối khí bắt đầu bất động. Các lớp nghịch nhiệt bắt đầu hình thành làm cho việc bay lượn sẽ xóc hơn và gặp nhiều trở ngại hơn. Điều này đặc biệt là vào giai đoạn cuối của mùa bay, khi mà Lapse rate (Hệ số giảm nhiệt theo độ cao ~ gradient nhiệt độ) trở nên ổn định bởi vì sắp tới mùa đông. Khi gió dịu dần theo hướng Tây-Nam, dự báo thời tiết sẽ ấm áp, không khí ổn định và bầu khí quyển bị trì trệ do lapse rate bị giảm sâu xuống.
Một khối áp thấp sẽ bắt đầu hình thành trên biển Đại Tây Dương tạo nên sự khác biệt đáng kể về áp suất giữa mặt Bắc và mặt Nam của dãy Alps. Nó di chuyển dần sang phía Đông về phía dãy Alps, vượt qua Địa Trung Hải và hấp thụ rất nhiều hơi ẩm. Điều kiện bay ở phía mặt Nam bắt đầu bị ảnh hưởng; trần mây hạ thấp cùng với độ ẩm tăng cao do ảnh hưởng của khí áp thấp. Gió bắt đầu tăng dần và đến lúc gió thổi mạnh từ phía Nam hoặc Tây-Nam. Một khi chênh áp giữa vùng Bắc và vùng Nam khoảng 4-5hPa thì cái tên gió phơn chắc chắn sẽ được nhắc tới trong bản tin dự báo cho vùng phía Bắc của dãy Alps.
Các điểm bay gần rặng núi Alps chính ở vùng mặt Nam sẽ đóng cửa do trần mây thấp và mưa. Lượng mây do gió phơn tạo ra sẽ bao phủ ở mặt Nam tùy thuộc vào khí áp và độ ẩm. Không khí ẩm được đẩy lên cao vượt qua các rào cản khổng lồ chính là ranh giới giữa các nước, ngưng tụ ở trên cao và chúng ta có thể dự báo rằng sẽ có nhiều mưa hoặc tuyết ở trên cao. Sự ngưng kết của hơi ẩm tạo ra mưa trút xuống sẽ làm giảm đáng kể độ ẩm của luồng khí khi vượt qua dãy núi.
Đến lúc này thì chỉ có những điểm bay được che chắn tốt nhất ở xa về phía Bắc tính từ rặng núi Alps chính mới có khả năng bay được, mặc dù tỉnh ổn định có bị ảnh hưởng. Những điểm bay nằm gần rặng núi chính đều không thể bay được vì nhiều lý do khác nhau. Trần mây thì cao như đang trêu ngươi nhưng trông chúng lại rách rưới kì lạ. Các đám mây thấu kính (lenticular cloud) xếp thành hàng dọc theo rặng núi chính, đôi lúc nó giống như chính bản sao của các đỉnh núi đã tạo ra chúng. Thời tiết nói chung nắng đẹp, khô và gió rất mạnh.
Nhìn về rặng núi Alps chính từ phía Bắc, chúng ta sẽ thấy những “thác mây” (waterfall of cloud), chúng bốc hơi khi sà xuống thấp và được gió mang đi. Ở đó có sự khác biệt lớn về thời tiết trong một khu vực nhỏ. Trần mây thấp, mưa và lạnh ở một phía trong khi ở mặt bên kia của dãy núi chắn khổng lồ thì thời tiết lại đối lập. Điều kiện này vẫn sẽ tiếp diễn cho đến khi có một front đi qua làm khôi phục sự cân bằng về khí áp giữa hai phía. Sau đó một vùng áp cao sẽ lại hình thành và hiện tượng lại lặp lại.
Những gì diễn ra trong trường hợp như nói trên là gió phơn từ phương Nam thổi tới phía Bắc thì tất nhiên nó cũng có thể xuất hiện theo một hướng khác. Thay vì áp thấp di chuyển sang phía Tây thì nó cũng có thể di chuyển dần về phía Đông. Đây là sự khác biệt cơ bản giữa hiệu ứng gió phơn phương Bắc và gió phơn phương Nam. Gió phơn phương Bắc có thể nhiễu loạn hơn rất nhiều, chủ yếu là bởi vì gió Nam hậu thuẫn cho thermal và hướng về phía Bắc tạo ra rotor của chính nó và nhiễu loạn kèm theo. Nhưng có một thứ vẫn duy trì không đổi trong cả hai loại gió phơn đó là bất kỳ phi công nào nếu bị rơi vào bất kỳ loại gió phơn nào đều sẽ không bao giờ có thể quên được trải nghiệm đó.

 

Nguyên nhân

Hiển nhiên, hiện tượng này là hiện tượng thuộc qui mô synop nhưng “thủ phạm” lại chính là dãy núi Alps. Nếu như không có dãy núi xương sống này ở Châu Âu thì không khí ẩm sẽ kết hợp với khối áp thấp chỉ đơn giản là di chuyển theo hướng có sự chênh lệch áp suất và vượt qua Châu Âu mà không có trở ngại gì.
Khi mà dòng hơi ẩm gặp phải một “hàng rào” không thể xuyên qua được, nó sẽ bị ép đẩy lên cao, và cơ chế bị nâng lên cao và bị làm lạnh đoạn nhiệt (adiabatically cooled) cho đến khi đạt tới điểm sương (dewpoint). Tại đó mây hình thành giống như để chặn đứng luồng khí đó lại. Người Áo và Thụy Sỹ gọi là “mây stau” để mô tả hiệu ứng “tích trữ” (reservoir). Dịch theo nghĩa đen thì nó có nghĩa là “chặn đứng” (blockage) thậm chí nó còn được dùng để mô tả việc kẹt xe.
Mưa địa hình (torrential rain) ở sườn đón gió của rặng núi làm khô (giảm độ ẩm) luồng khí một cách tổng thể. Thường thì ở sườn khuất gió có thể trông thấy dòng mây sà xuống thấp, chính xác nó trông hệt như một thác nước. Bức tường chắn núi Alps lại tạo ra một tường mây lồng vào trong thung lũng theo hình chữ U. Vì gió tạo ra hiệu ứng này khá mạnh, một sự đổi hướng đột ngột sẽ gây ra một vùng gió quẩn khổng lồ.
Khi mà cơn gió mạnh và gió quẩn vẫn còn ở đó thì gió phơn đặt ra một mối đe dọa nhỏ. Nhưng theo vật lý phân tử thì không khí khô nặng hơn so với không khí ẩm, cho nên nó có xu hướng rơi xuống thấp, tương tự như một trận “tuyết lở” ở trong không khí hoặc như là thác đổ, trong quá trình lao xuống thấp nó tăng tốc và nóng lên. Dòng khí giáng này thường được hãm lại bởi một thứ được gọi là “cool lake” (lớp không khí mát) nằm dưới đáy thung lũng sau một đêm có sự hiện diện của gió catabatic (gió núi – thổi từ trên núi xuống vào ban đêm). Một khi mặt trời thức dậy để làm công việc của mình là đốt nóng đáy thung lũng, phá tan và làm xáo trộn lớp nghịch nhiệt dưới mặt đất, gió phơn sẽ được tự do xuống núi.
Khí quyển ổn định có “trí nhớ” riêng của nó và nó có thể duy trì tình trạng nhiễu loạn kéo dài nhiều kilomet. Khi dòng khí này va đập và nhào xuống xuyên qua thung lũng ở mặt sau núi, những chỗ có cấu trúc xoắn và các khúc cua
trong vùng sông băng lại tạo ra gió quẩn (rotor) bên trong vùng gió quẩn. Tôi thích gọi nó bằng thuật ngữ “fractal rotor” (rotor chiết hình – rotor nhỏ nằm trong rotor lớn). Dòng khí này di chuyển theo các dòng sông và thường phân tản ra các vùng bình nguyên xung quanh, về cả phương Bắc lẫn phương Nam tùy thuộc vào điều tổng thể. Gió quẩn và nhiễu loạn sẽ giảm bớt khi chúng ta đi ra xa khỏi rặng núi đồ sộ này. Đây là lý do tại sao những điểm bay như Wildschonau và Bassano thường là những nơi cuối cùng tránh được khỏi những luồng gió không được chào đón này. Tuy nhiên, nếu tôi có sự lựa chọn giữa lạnh, ẩm ướt và xám xịt bên sườn đón gió và vùng ảnh hưởng của gió phơn nhưng lại khô, nắng và ấm áp ở bên sườn khuất gió thì tôi luôn muốn chọn vùng gió phơn. Ngay cả vào tháng 1 nhiệt độ vẫn có thể lên đến 20 độ C. Nhưng nó thường chỉ tồn tại trong khoảng thời gian ngắn và nhiệt độ nhanh chóng tụt xuống dưới mức giá rét một khi có front lạnh ập tới.
Những năm gần đây thường thấy những đợt ấm trái mùa và mùa đông không tuyết ở vùng mặt Bắc, trong khi đó những khu trượt tuyết ở mặt Nam lại phải vật lộn để giữ cho các đường trượt của họ được mở hướng về phía có nguy cơ tuyết lở (vì quá nhiều tuyết). Tuyết và gió có thể là một tổ hợp gây chết người.
Hiệu ứng gió phơn diễn ra ở khắp mọi nơi trên toàn thế giới. Một cỗ máy khổng lồ là dãy Himalaya hút không khí ẩm từ biển Ấn Độ Dương. Gió mùa trút lại hơi ẩm của nó dưới dạng những cơn mưa xuống vùng đồng bằng phì nhiêu của Ấn Độ. Rào chắn đồ sộ này (dãy Himalaya) đã tạo ra lãnh thổ cho hơn một tỉ người. Khu vực cao nguyên Tây Tạng là vùng mặt sau của hệ thống này. Ở Bắc Mỹ gió phơn được gọi là Chinook (nghĩa là luồng gió ấm), đại khái có nghĩa là “snow eater” bởi vì nó ấm, nó có hiệu ứng làm tan tuyết (biến tuyết thành dạng như bọt biển khô – dry-sponge). Không có gì làm bốc hơi tuyết nhanh hơn nó. Gió phơn cũng là tác nhân tạo ra vùng đồng bằng sông Amazon và các cánh rừng nhiệt đới ở đó. Vùng mặt sau chính là vùng hoang mạc của Chile và Peru. Các đường kẻ Nazca (Nazca lines) ở Peru sẽ không thể tồn tại nếu như dãy Andes không ngăn cản các khối áp thấp từ Nam Đại Tây Dương và Thái Bình Dương.

 

 

Tại sao gió phơn lại nóng?

Lý do tại sao gió phơn lại trở nên khô hơn ở sườn khuất gió sau núi khá là đơn giản, nhưng lý do tại sao có sự chênh lệch nhiệt độ rất lớn giữa sườn đón gió và sườn khuất gió thì lại phức tạp hơn một chút. Đó là do sự khác biệt giữa hai quá trình biến đổi nhiệt độ của hiện tượng đoạn nhiệt khô và đoạn nhiệt ẩm. Theo vật lý thì không khí khô giảm khoảng 1°C khi thăng lên cao mỗi 100m. Đó là bởi vì áp suất giảm đây cũng là lý do tương tự tại sao chúng ta lại cảm thấy lạnh mỗi khi sử dụng bình xịt. Đối với không khí bão hòa hay không khí ở trong mây thì nó lại lạnh đi chỉ khoảng 0.65°C khi lên cao mỗi 100m.
Vì gió đẩy không khí ẩm lên cao dọc theo sườn đón gió, không khí được làm lạnh đoạn nhiệt cho đến khi nó đạt tới điểm sương, mây bắt đầu hình thành ở độ cao tương đối thấp bởi vì độ ẩm cao. Không khí càng ẩm, trần mây càng thấp. Đến lúc này thì không khí vẫn tiếp tục bị đẩy lên cao đến hết phần còn lại của sườn đón gió, nó tiếp tục bị làm lạnh theo hệ số biến đổi nhiệt độ đoạn nhiệt ẩm (Saturated Adiabatic Lapse Rate SALR) cho đến khi nó có thể vượt qua được đỉnh núi. Trên đường lên cao, nó bị mất một lượng hơi nước khổng lồ dưới dạng mưa, đôi lúc nó còn gây ra lũ lụt.
Vượt qua sườn đón gió, không khí bắt đầu tràn xuống thấp, và trần mây phía bên kia dãy núi (phía sườn khuất gió) sẽ được xác định thông qua mức độ khô của không khí như thế nào. Sự bay hơi rõ rệt cho thấy không khí đang nóng lên khi nó lao xuống thấp ở phía sau núi khô hơn. Trong quá trình xuống thấp, nó nóng lên theo hệ số biến đổi đoạn nhiệt khô (Dry Adiabatic Lapse Rate – DALR). Hay nói cách khác, khi xuống thấp, không khí nóng lên nhanh hơn so với hệ số làm lạnh đi khi lên cao.
Trường hợp có sự chênh nhiệt lên tới 15-20°C không phải là hiếm. Có thể nhận thấy điều này khi đi từ mặt Bắc sang mặt Nam của dãy Alps qua các đường hầm hay qua các con đèo. Cụ thể, đèo Felbertauen và Brenner là những thí dụ điển hình. Nó có thể biến đổi từ vùng mưa dầm dề sang vùng mặc quần lửng áo phông chỉ trong vài phút.

 

Trong thế giới thực tế

Mặc dù tàu lượn có thể đạt tới những độ cao hypoxia (độ cao thiếu ô-xy) trong sóng nâng của gió phơn nhưng nó lại ít hữu ích đối với chúng ta, là những phi công của loại “máy bay bằng vải”, vì cường độ gió và các nhiễu loạn kèm theo vượt quá mức độ cho phép. Một khía cạnh đáng lo ngại của gió phơn không phải như bạn nghĩ là cường độ gió của nó. Kinh nghiệm đã cho tôi thấy rằng ngay cả những cơn gió phơn nhẹ hơn tốc độ định mức của vòm dù vẫn có thể gây ra những lực tác động cực kỳ ấn tượng lên phương tiện bay cánh mềm của chúng ta. Luồng gió phơn không phải là dạng luồng khí thổi đều như những luồng khí khác trên vùng núi Alps mà nó là những cơn gió mạnh (gust), là những khối khí xoáy (twisting) cùng với những luồng gió quẩn lồng vào nhau. Thậm chí ngay cả một cơn gió phơn nhẹ thôi cũng đủ để chúng ta có cảm giác như đang bay trong vùng khuất gió sau núi (leeside), mà đúng thật là chúng ta đang bay trong vùng sau núi. Sự khác biệt chỉ là luồng gió quẩn này đã được tạo ra bởi những đỉnh núi cao trên 3,000m.
Ơn trời là gió phơn thường chỉ tồn tại trong một khoảng ngắn và thường dễ đoán trước đối với các nhà dự báo. Và cũng hữu ích đó là sự hiểu biết về những trạm trên núi có vị trí chiến lược và những hồ trên núi ở gần đó.

 

Lời kết

Gió phơn có thể xuất hiện cực nhanh; đối với chênh áp chỉ khoảng 4hPa là đủ để kích hoạt nó trong những thung lũng vùng núi Alps, đặc biệt là khi có tầng nghịch nhiệt ở trên cao dồn ép dòng khí xuống thấp và do đó tạo ra rotor. Khi chênh áp tăng lên khoảng 8hPa thì sẽ thấy gió tản cả về phía những vùng bình nguyên xung quanh. Có khi sẽ thấy gió này dưới đáy thung lũng trước khi gặp nó ở trên bãi cất cánh, hoặc giữa hai lớp nghịch nhiệt thấp hơn bên dưới không lý tưởng!
Nếu có đề cập tới gió phơn trong bản tin dự báo thì hãy thận trọng. Phải biết rõ các khu vực mà bạn có ý định bay nhạy cảm như thế nào sẽ rất hữu ích. Nhưng nếu còn ngờ vực thì đừng bay vì mọi thứ có thể thay đổi cực kỳ nhanh, và cũng không đáng để phải bay. Trước đây có nhiều phi công đã từng bảo tôi là: “OK mà, tôi đã bay 10 năm rồi”. Khi tôi được chào đón bằng những câu nói kiểu này thì tôi thường sử dụng phép suy luận rằng bản thân gió phơn không bao giờ hỏi bạn đã bay được bao nhiêu giờ trước khi nó ném bạn vào ngọn cây, hay tệ hơn là vào vách đá. Bạn có thể là thuyền trường xuất sắc nhất thế giới, nhưng thuyền không thể nổi trên bọt được.
Published inUncategorized

Be First to Comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *