Bắc Cực hoàn toàn là một đại dương không có bất cứ vùng đất liền quy mô lớn nào hiện diện ở đó. Đấy là một đại dương nhỏ nhất và có độ sâu ít nhất trong năm đại dương lớn của thế giới, nhưng cũng là đại dương lạnh nhất. Bắc Cực cũng là đại dương duy nhất nhỏ hơn quốc gia có diện tích lớn nhất thế giới là nước Nga.

Hình dưới đây cho thấy vùng Bắc Băng Dương không có nước, với địa hình dưới đáy rất phức tạp và có đánh dấu các vùng thuộc Bắc Cực. Làn sóng ấm lên hiện tại sẽ chủ yếu di chuyển qua các khu vực phía Đông, Biển Kara, Biển Siberia và Biển Laptev.

KHÍ ÁP TẠO RA THỜI TIẾT

Bầu khí quyển tại đây luôn chuyển động và cố gắng đạt được trạng thái cân bằng hoàn hảo (còn gọi là Equilibrium). Nhưng nơi đây lại đang bị “mất cân bằng” bởi sự chênh lệch nhiệt độ lớn đến từ khắp nơi trên thế giới, từ vùng Xích đạo đến vùng Cực.

Những chênh lệch về nhiệt độ này có thể gây ra nhiều thay đổi lớn về áp suất trong bầu khí quyển. Điều đó tạo ra các hệ khí áp mạnh mẽ trên khắp thế giới, nơi gió là lực lượng chính đang cố gắng điều chỉnh những trạng thái mất cân bằng về khí áp này.

Chúng tôi đã đưa ra dự báo bất thường về khí áp phía trên Vòng Bắc Cực và Bắc Mỹ vào ngày thứ Ba, 5/1/2021. Nó cho thấy một hệ khí áp thấp xuất hiện trên Bắc Cực, đẩy ngược lại một hệ khí áp cao mạnh mẽ và rất lớn đang tồn tại ở phía trên không phận Siberia.

Một cặp hệ khí áp khác có thể xuất hiện ở Hoa Kỳ và Canada. Ở đó, hệ khí áp thấp tồn tại song song hoặc “áp chế sự cân bằng” với hệ khí áp cao ở phía Đông Canada và phía Tây Đại Tây Dương.

Như chúng ta đã biết, gió là lực lượng chính đang cố gắng điều chỉnh sự mất cân bằng áp suất trong khí quyển. Hình dưới đây cho thấy phân tích các đới gió xảy ra vào ngày 3/1/2021. Chúng ta có thể chứng kiến một hành lang gió lớn giữa hai hệ khí áp lớn phía trên Bắc Cực và Siberia. Nó kéo dài đến tận vùng biển xa ở Bắc Đại Tây Dương.

Những cơn gió mạnh và dai dẳng như vậy có thể vận chuyển một khối lượng lớn không khí trong một thời gian rất ngắn. Trong hầu hết các trường hợp, khối không khí đã di chuyển quá nhanh để có thể điều chỉnh lại nhiệt độ của nó với môi trường xung quanh, nghĩa là quá trình mất hoặc tăng nhiệt.

Nói một cách đơn giản rằng, điều này có nghĩa là các khối khí lớn có thể nhanh chóng được thay thế hoặc vận chuyển mà không cần nhiều thay đổi về nhiệt độ hoặc các đặc tính khác của chúng ngay lập tức. Đây là lý do tại sao chúng ta có thể thấy nhiệt độ dương ở Bắc Cực trong khi không khí lạnh mang đặc tính vùng cực lại xuất hiện ở các vĩ độ trung bình vùng cận cực, ở ranh giới Vòng Bắc Cực.

Hiện tượng lưu chuyển nhanh chóng như vậy của một khối lượng không khí lớn mà vẫn giữ được các đặc tính của nó (nhiệt độ, độ ẩm, …) thường được gọi là sự đối lưu dòng ngang (advection).

SÓNG NHIỆT TẠI BẮC CỰC

Giờ đây chúng ta đã biết thế nào là một hiện tượng đối lưu dòng ngang khí quyển, và có thể chứng kiến ​​một ví dụ rất dữ dội, hiện đang diễn ra ở các vùng thuộc Bắc Cực. Được thúc đẩy bởi sự chênh lệch khí áp và gió, khối không khí ấm hơn đang liên kết và dồn vào Vòng Địa Cực.

Dưới đây chúng tôi có một hình minh họa sự bất thường về hướng gió và nhiệt độ phía trên khu vực Bắc Bán Cầu, từ cuối tháng 12/2020 đến đầu tháng 1/2021.

Chúng ta có thể thấy một khối khí ấm đang hoạt động một cách độc đáo trong Vòng Địa Cực, được thúc đẩy bởi gió phía Nam, vận chuyển không khí ấm hơn từ phía Nam lên vùng cực. Đồng thời, hiện tượng đối lưu không khí lạnh hơn cũng được nhìn thấy phía trên miền Tây Hoa Kỳ và Tây Âu, được thúc đẩy bởi những cơn gió lạnh hơn từ phương Bắc. Nguồn đồ họa: Polar Portal.

Nhìn vào sự bất thường về nhiệt độ trong tháng Giêng cho đến nay, chúng ta có thể thấy một khu vực rộng lớn có nhiệt độ ấm hơn bình thường ở vùng Bắc Cực. Nhiệt độ phía trên khu vực Biển Kara cao hơn 20°C so với mức bình thường trong khoảng thời gian dài.

Phân tích nhiệt độ vào ngày 3/1/2021 cho thấy các bất thường dương mạnh xảy ra trên quy mô lớn, cùng với các dòng luân chuyển khối khí rất rõ ràng. Chúng ta có thể thấy rằng không khí đang được vận chuyển từ Bắc Đại Tây Dương, Scandinavia và Đông Âu.

CÁC CỔNG MỞ ĐÓN SÓNG NHIỆT Ở BẮC ĐẠI TÂY DƯƠNG

Trước khi đi sâu hơn vào sự phát triển của các đợt “sóng nhiệt” này, hãy cùng xem xét toàn bộ khu vực giúp thúc đẩy một làn sóng nhiệt độ với cường độ mạnh mẽ như vậy.

Rất nhiều đợt sóng “có nhiệt độ ấm hơn” đã xâm nhập vào vùng Bắc Cực từ khu vực Bắc Đại Tây Dương. Thuật ngữ được sử dụng để mô tả chung cho khu vực vận tải này là “Cổng đón sóng nhiệt ở Bắc Đại Tây Dương”. Thật ra, không có cổng thực sự trong tự nhiên, nhưng thuật ngữ này được sử dụng để xác định một khu vực hoặc một hành lang từ Bắc Đại Tây Dương đến Bắc Cực, nơi nước biển ấm hơn đang được vận chuyển qua.

Hình ảnh dưới đây cho thấy nhiệt độ bề mặt nước biển của Bắc Đại Tây Dương. Chúng ta có thể thấy rõ ràng biển Bắc Đại Tây Dương thực sự ấm như thế nào, với nhiệt độ xung quanh Quần đảo Anh dao động từ 10-12°C. Đây không phải là môi trường đặc biệt ấm áp, nhưng là khá ôn hòa vào ngay giữa mùa Đông.

Chúng ta cũng có thể thấy trong hình ở trên rằng các mức nhiệt độ dương (ấm hơn) tiếp tục lan xa dần về phía Bắc, với nhiệt độ nước biển từ 6-8°C vẫn tăng lên dù đến tận bán đảo Scandinavia. Mức nhiệt độ dương 2-4°C thực sự đạt đến cả các vùng trung tâm của Bắc Cực

Phân tích bất thường về nhiệt độ đại dương thực sự cho thấy nhiệt độ ở biển Na Uy và biển Greenland hiện đang ấm hơn mức trung bình dài hạn.

Nhưng nhiệt độ dương (ấm hơn) của đại dương không tự gây ra mức nhiệt bất thường + 20 ° C trên khu vực trung tâm của Bắc Cực. Thay vào đó, nước biển ấm hơn giúp giữ cho nhiệt độ không khí trên bề mặt (ở độ cao từ 0 – 100m so với mực nước biển) tương đối ấm hơn trong một thời gian dài trước khi được gió thổi đến Bắc Cực.

Lý do chính khiến đại dương luôn ấm áp vào mùa đông và nhiệt độ nước ở mức dương, thậm chí khi xâm nhập vào khu vực trung tâm Bắc Cực, là dòng AMOC. Dòng hải lưu này còn được gọi là Dòng Đối lưu Kinh tuyến Đại Tây Dương (Atlantic Meridional Overturning Circulation).

Đây là hệ thống hoàn lưu đại dương chính ở Bắc Đại Tây Dương. Nó khá nổi tiếng vì ai cũng biết rằng hệ thống hoàn lưu đại dương này tạo điều kiện thời tiết ôn hòa hơn cho vùng Tây Bắc và Bắc Âu, cũng như khu vực trung tâm châu lục này. Nó tích cực vận chuyển nước biển ấm hơn từ phía Nam lên phía Bắc, như trong hình bên dưới.

Có lẽ phần được biết đến nhiều nhất của hệ thống hải lưu khổng lồ này là Dòng Gulf Stream. Trong hình ảnh bên dưới, các bạn có thể thấy rõ các dòng hải lưu trên bề mặt biển trong thực tế. Các dòng hải lưu có tốc độ mạnh nhất có thể được tìm thấy ở phần Dòng Gulf Stream này, đang di chuyển lên dọc theo bờ biển phía Đông của Hoa Kỳ. Sau đó, nó rẽ về phía Đông, hướng tới khu vực Bắc Đại Tây Dương. Cuối cùng, nó tiếp tục tiến xa hơn về phía Bắc, đẩy qua “Cổng gom nhiệt” giữa Iceland và quần đảo Anh, để rồi xâm nhập vào Bắc Cực.

Hệ thống vận chuyển tích cực các khối nước này là một trong những lý do chính khiến Vòng Bắc Cực hầu như không có băng ở khu vực này. Dưới đây chúng tôi có hai hình ảnh phân tích độ dày và mật độ băng ở biển Bắc Cực.

Chúng ta có thể thấy rõ khu vực kết nối giữa Bắc Băng Dương với Bắc Đại Tây Dương không có băng như thế nào, do nhiệt độ đại dương quá ấm để có thể đóng băng. Các dòng hải lưu đang hoạt động liên tục đã chuyển đến những khối nước tương đối ấm hơn, ngăn cản việc hình thành lớp băng dày.

ĐỢT SÓNG NHIỆT TIẾP TỤC XẢY RA

Bây giờ chúng ta biết điều gì đằng sau đợt sóng mang nhiệt độ ấm hơn này. Nhưng “đợt sóng nhiệt” này vẫn sẽ tiếp tục diễn ra trong những ngày tới.

Vào thứ Hai vừa qua (4/1/2021), một hệ thống xoáy thuận lớn hình thành trên Bắc Cực đã thổi các bất thường ấm áp về nhiệt độ vào sâu hơn trong Vòng Bắc Cực, hướng đến tận phía Biển Đông Siberia.

Vào thứ Ba vừa qua (5/1/2021), các bất thường mạnh về nhiệt này sẽ tiến xa hơn về phía Đông, bao phủ toàn bộ khu vực phía Đông Bắc Băng Dương. Tại thời điểm này, nhiệt độ bất thường mạnh nhất vẫn duy trì cao hơn 20 ° C so với mức trung bình dài hạn.

Các bất thường mạnh nhất này sẽ bắt đầu di chuyển xa hơn về phía Đông trong ngày thứ Tư (7/1/2021), về phía Biển Siberia. Điều này cho thấy đỉnh của đợt sóng nhiệt độ đã đi qua, vì toàn bộ khối không khí đã dịch chuyển xa hơn về phía Đông rồi.

MỘT ĐỢT SÓNG NHIỆT TẠO RA THỜI TIẾT LẠNH

Định luật thứ ba về động lực học của Newton phát biểu rằng, đối với mọi tác động lực, đều xuất hiện một phản ứng có giá trị lực ngang bằng và ngược chiều. Mặc dù không được ứng dụng cho ngành khí tượng, định luật này vẫn khiến chúng ta nghĩ rằng khi chứng kiến sự ấm lên này ở Bắc Cực, một phản ứng lạnh ngược lại có lẽ đang xảy ra tại một nơi khác.

Đó chính xác là những gì chúng ta thấy khi nhìn vào bức tranh nền nhiệt rộng hơn ở lục địa Âu-Á. Hình đầu tiên dưới đây cho thấy phân tích nhiệt độ vào ngày 3/1/2021. Chúng ta có thể thấy một khối không khí lạnh khổng lồ, giảm xuống dưới -30°C đang hiện diện ở khu vực Bắc Trung Á và Đông Siberia. Hãy lưu ý lớp/khối không khí có nhiệt độ dương vì nó đang được bao phủ về phía Bắc Cực từ Biển Greenland.

Nhiệt độ lạnh giá là không có gì mới đối với Siberia, nhưng sự bất thường chính là đợt lạnh ở khu vực trung tâm phía Bắc của vùng này còn lạnh hơn nhiều so với mức bình thường. Ở một số nơi, nhiệt độ bề mặt lạnh hơn bình thường từ 15 đến 20 độ (hoặc hơn). Nếu nhiệt độ bình thường mùa này ở vào khoảng -10 hoặc thấp hơn trong khu vực này, thì phân tích này có nghĩa là nhiệt độ bề mặt đang ở dưới mức -30°C.

Khối không khí lạnh này về cơ bản có nguồn gốc từ Bắc Cực, như thể nó bị đẩy lệch ra bởi đợt sóng ấm nhắc đến ở trên. Trên thực tế, nó không bị đẩy ra ngoài mà thực sự được vận chuyển tích cực ra khỏi Bắc Cực, và được thay thế bằng khối không khí ấm hơn đến từ đợt sóng nhiệt này. Một lực tương tự đang vận chuyển không khí ấm hơn vào Bắc Cực, và cũng đang vận chuyển không khí lạnh hơn ra ngoài, để nhường chỗ cho vị khách mới đến.

Trong thời gian sắp tới, dự báo nhiệt độ cho thấy khối không khí lạnh hơn sẽ tiếp tục ở lại Nga và các khu vực Trung Á. Hãy lưu ý lại luồng không khí có nhiệt độ dương hiện đang tồn tại phía trên Bắc Băng Dương. “Vùng ấm” của nó sẽ “liếm đến” và tiến xa hơn về phía đông vào giữa tuần này, do sự chênh lệch áp suất mạnh giữa hai hệ không khí, có chức năng hoạt động như một cái máy bơm khổng lồ.

Không khí lạnh hơn nhiều so với bình thường sẽ tiếp tục hiện diện ở trên phần lớn khu vực Trung Á, với mức độ bất thường mạnh mẽ nhất, có thể đẩy nhiệt độ khí quyển xuống tới hơn 20 độ so với mức bình thường.

Mặc dù có sự hiện diện của đợt sóng nhiệt rất ấn tượng này, khiến nền nhiệt độ cao hơn nhiều so với mức bình thường, nhưng mật độ băng trên biển sẽ không giảm đáng kể trong thời điểm này. Mức nhiệt cao hơn 20 độ so với bình thường trong khu vực, nhưng với nhiệt độ bình thường khoảng -20°C đến -25°C thì nhiệt độ thực tế vẫn là khoảng 0 hoặc hơi dương một chút.

Hiện tại, biểu đồ lượng băng phủ trên biển ở Bắc Cực cho thấy chúng ta đang ở mức khá thấp hơn so với lượng băng biển bình thường vào cùng thời điểm trong năm. Vào tháng 10/2020, lượng băng trên biển Bắc Băng Dương bị thâm hụt rất lớn, vì đại dương ở Bắc Cực lẽ ra đã không đóng băng lần đầu tiên vào cuối năm nay, nhưng tháng 11/2020 đã hạ nhiệt và phục hồi tốt với lượng băng phủ tăng nhanh.

Chúng tôi sẽ tiếp tục cập nhật cho bạn về các biến động mạnh mẽ đang liên tục xảy ra ở vòng Bắc Cực, vì nó có thể có ý nghĩa quan trọng đối với xu hướng phát triển thời tiết ở Châu Á, Châu Âu, Bắc Mỹ và ngay cả Việt Nam trong tương lai gần.