3.3. Phân tích đặc điểm vật lý của mưa đá
3.3.1. Môi trường phát triển dông
Phân bố không gian của CAPE tại mực bất ổn định lớp dưới thấp (MCAPE), sự thay đổi của MCAPE trong một giờ (DCAPE) cùng độ đứt gió thẳng đứng tại 23:00 ngày 17/03/2020 được biểu diễn tại Hình 3.4. Trên Hình 3.5, hội tụ thông
lượng ẩm tích lũy thẳng đứng VIMFC thể hiện bởi miền màu và hội tụ ẩm được
biểu diễn bởi trường vector. Phân tích ban đầu cho thấy môi trường có độ bất ổn định trung bình, độ đứt gió thẳng đứng lớn kết hợp với điều kiện hội tụ ẩm mực thấp, tạo điều kiện phát triển các ổ dông gây mưa đá.
Hình 3.4. Bản đồ phân bố MCAPE (miền màu), sự thay đổi CAPE trong một giờ
DCAPE (đường đứt tím) và độ đứt gió thẳng đứng trung bình (vector) tại 23:00 ngày 17/03/2020 cho (a) MP008, (b) MP009, (c) MP101 và (d) MP102.
Đường đứt màu xanh biểu diễn vị trí mặt cắt thẳng đứng tại Hình 3.7
Hình 3.5. Bản đồ phân bố VIMFC (miền màu) và hội tụ ẩm (vector) tại 23:00
ngày 17/03/2020 cho (a) MP008, (b) MP009, (c) MP101 và (d) MP102.
MCAPE có giá trị không lớn ở hầu khắp miền tính, chỉ phổ biến từ 1000 -
1500 J/kg (Hình 3.4). Xung quanh ổ dông (đường đứt xanh), giá trị MCAPE thấp hơn, phổ biến dưới 1000 J/kg, tuy nhiên trị số DCAPE âm xung quanh ổ dông cho thấy tại thời điểm trước khi phát sinh ổ dông vẫn có độ bất ổn định lớn. Bốn sơ đồ vi vật lý dự báo MCAPE và độ đứt gió thẳng đứng không khác biệt nhiều, thống nhất với các chỉ số dự báo mưa đá. MP008 cho môi trường có MCAPE lớn trên diện
lớn nhất, MCAPE tại ổ dông lớn nhất, độ biến đổi CAPE theo thời gian nhỏ nhất so
với ba sơ đồ MP còn lại (Hình 3.4a). CAPE ít thay đổi có thể do cường độ, quy mô ổ dông không quá lớn, tương đồng với kết quả dự báo của UH cho MP008 (Hình 3.1a). Ở ba sơ đồ còn lại, quy mô vùng giá trị cực đại DCAPE tương đương nhau, tương ứng với vùng cực tiểu địa phương của MCAPE (Hình 3.4b - d). Hai thí
nghiệm MP101 và MP102 cho phân bố MCAPE gần như không khác biệt bởi sự thay đổi một đại lượng vi vật lý không tác động quá nhiều tới môi trường quy mô lớn. Nhìn chung, kết quả chỉ ra sự phát triển các vùng dông lớn giải phóng một phần bất ổn định khí quyển, tuy nhiên giá trị bất ổn định không lớn cho thấy đây không phải nguyên nhân chính gây ra dông mạnh.
Độ đứt gió thẳng đứng, tính toán bởi hiệu trung bình gió mực thấp (900 - 700 hPa) và lớp giữa tầng đối lưu ở độ cao khoảng 6 km (600 - 400 hPa), có vai trò rất
quan trọng trong quá trình hình thành mưa đá [15]. Tại thời điểm xảy ra dông, độ đứt thẳng đứng phổ biến từ 20 - 25 m/s, tương đương độ đứt trung bình, là môi trường phù hợp cho dông phát triển. Độ đứt thẳng đứng không thay đổi nhiều giữa các sơ đồ MP với hướng tây - tây tây bắc chủ đạo. Đáng chú ý, xung quan khu vực ổ dông, độ đứt thẳng đứng có xu thế giảm ở cả bốn trường hợp, đặc biệt rõ tại hai thí nghiệm trên sơ đồ Morrison (Hình 3.4c, d). Nguyên nhân một phần do khu vực địa hình dãy Hoàng Liên Sơn, bên cạnh đó có thể là sự suy yếu của trường gió ngang mực giữa khi đối lưu phát triển cực đại tới đỉnh tầng đối lưu.
Dự báo từ mô hình đưa ra trạng thái môi trường hội tụ ẩm lớn tại mực thấp,
thể hiện thông qua giá trị VIMFC phổ biến trên 200 x 10-6 kg m-2 s-1 (Hình 3.5).
Theo J. van Zomeren (2007), đây là giá trị VIMFC thể hiện môi trường thuận lợi cho phát triển dông [75]. Tương tự các sản phẩm dự báo khác, bốn sơ đồ vi vật lý dự báo hội tụ ẩm tương đối thống nhất về phân bố, hình thái, với ba dải cực đại VIMFC trên địa phận hai tỉnh Lai Châu và Lào Cai. Đáng chú ý, phía trước vùng ổ dông là khu vực hội tụ ẩm rất lớn, trong khi xung quanh vùng dông có giá trị VIMFC giảm đột ngột. Như vậy, các khu vực ổ dông đi qua đã giải phóng lượng ẩm tiềm tàng trong khí quyển dưới dạng mưa.
Một điểm đáng chú ý là hướng hội tụ ẩm mực thấp khác nhau giữa khu vực phía trước và phía sau vị trí ổ dông. Trên hầu hết khu vực, hội tụ ẩm có thiên hướng lệch tây, hướng hội tụ chính là tây nam (Hình 3.5). Ngược lại, tại phía đông bắc khu vực, hội tụ ẩm chủ yếu theo hướng đông nam. Hai đới ẩm hội tụ quanh khu vực xảy ra ổ dông, cung cấp nguồn ẩm lớn cho ổ dông.