Tại sao sét ít đánh trên biển hơn trên đất liền

Mặc dù phần lớn lượng mưa trên hành tinh rơi xuống các đại dương, nhưng hiện tượng sét đánh lại hiếm khi xảy ra trên các vùng biển một cách đáng ngạc nhiên. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học không chắc lý do là tại sao.

Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây từ Đại học Hebrew ở Jerusalem cho rằng điều này có thể là do sự tồn tại của các sol khí mặn (một hệ thống các giọt chất lỏng nhỏ trong khí quyển có chứa muối) đã ngăn các đám mây tích tụ đủ điện tích để tạo ra sét .

Trong cơn giông bão, một lớp mây tích điện dày thường hình thành ở phần trên của bầu trời. Đó là bởi vì các luồng không khí chuyển động hướng lên giúp những đám mây dày này bay lên đủ cao để phần trên của đám mây đóng băng thành hỗn hợp của graupel (các hạt giống như tuyết) và các tinh thể băng nhỏ. Khi các hạt giống như tuyết này va chạm với các tinh thể băng, quá trình truyền điện tích bắt đầu xảy ra giữa chúng. Điều này thường tích điện âm cho các hạt graupel lớn hơn và tích điện dương cho các tinh thể băng nhỏ hơn.

Những tinh thể băng tích điện này rất nhẹ, vì vậy các luồng gió ngược sẽ mang chúng lên đỉnh của đám mây. Ngược lại, graupel nặng hơn có xu hướng chìm xuống đáy của các đám mây. Theo thời gian, sự tách biệt của các tinh thể băng khỏi khối tạo ra một điện trường giữa đỉnh đám mây (tích điện dương) và chân đám mây (tích điện âm). Bất luận là giữa đỉnh mây và đáy mây, hay giữa mây và đất, chỉ cần có sự chênh lệch điện tích đủ lớn thì sẽ xảy ra sét.

Thông thường, các giọt chất lỏng nhỏ trong khí quyển có thể tạo thành mây bằng cách ngưng tụ trên bụi và các vật chất siêu nhỏ. Nhưng nếu có các sol khí mặn có thể hấp thụ nước, thì các giọt chất lỏng nhỏ trong khí quyển có thể phát triển nhanh hơn bằng cách liên kết với các hạt này. Tuy nhiên, vấn đề là những giọt nhỏ này nhanh chóng trở nên nặng đến mức chúng sẽ rơi xuống như mưa trước khi các đám mây có thời gian bay lên đủ cao để tích tụ điện tích. Và chính cơ chế này có thể đã ngăn chặn sự xuất hiện của hiện tượng sét trên biển.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Hebrew đã hợp tác với các nhà khoa học tại Đại học Vũ Hán và Nam Kinh của Trung Quốc cùng Đại học Washington để có thể sử dụng hình ảnh vệ tinh nhằm theo dõi các đám mây trên đất liền và trên biển. Điều này sau đó được kết hợp với các phép đo sét từ Mạng định vị sét toàn cầu và dữ liệu cung cấp thông tin về số lượng sol khí trong các đám mây.

Sử dụng dữ liệu này, họ đã phân tích cách các loại mây khác nhau (sự kết hợp khác nhau của các hạt này) phát triển theo thời gian, sau đó so sánh thông tin này với thời điểm và liệu mưa và sét có xảy ra hay không. Họ phát hiện ra rằng ở những khu vực có sương mù mặn trong khí quyển, các tia sét xuất hiện ít hơn 90%. Nghiên cứu liên quan đã được công bố trên tạp chí Nature Communications. Nó được cho là đã lấp đầy khoảng trống trong các lý thuyết trước đây về nguyên nhân gây ra sự khác biệt về số lần sét đánh giữa các cơn bão trên đất liền và trên đại dương.

Kết luận của họ rất quan trọng, vì thế giới đang vật lộn với các sự kiện thảm khốc liên quan đến biến đổi khí hậu, và việc có các mô hình khí hậu chính xác có thể giúp dự đoán những gì có thể xảy ra trong tương lai ngày càng quan trọng.

“Chúng tôi đã tìm ra nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt như vậy giữa các cơn bão đại dương và bão trên đất liền”, Daniel Rosenfeld, nhà khoa học khí quyển và đồng tác giả của nghiên cứu cho biết. “Tác dụng của sol khí trên các đám mây đã bị đánh giá thấp. Nó cần được tích hợp vào các mô hình để dự báo thời tiết và khí hậu tốt hơn.”

“Các nhà khoa học khí hậu thường cố gắng dự đoán khi nào và ở đâu sẽ có mưa’, Rosenfeld nói thêm: “Nếu bạn không đưa chúng vào các mô hình dự báo thời tiết hoặc thậm chí không xem xét vai trò của chúng trong các mô hình dự báo khí hậu, bạn sẽ không nhận được sự thật và bạn sẽ không có thông tin chính xác về lượng mưa”.

Nhưng những sol khí này không phải là những hạt duy nhất ảnh hưởng đến các quá trình phức tạp xảy ra bên trong các đám mây. Có những yếu tố khác biệt khác giữa đại dương và bầu khí quyển trên đất liền cũng có thể ảnh hưởng đến tần suất xảy ra sét. Những khác biệt này thường do điều kiện thời tiết địa phương gây ra như gió và nhiệt độ.

Jiwen Fan là một nhà địa chất hiện đang nghiên cứu sự tương tác giữa sol khí, mây, lượng mưa và khí hậu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương ở Mỹ. Cô không tham gia vào nghiên cứu, nhưng chia sẻ nhận định rằng: "Chỉ dựa trên dữ liệu phân tích quan sát, rất khó để phân biệt vai trò của sol khí với các yếu tố khác cũng như nơi có khả năng bị sét đánh.”

Tham khảo Nature, iFeng