Đo cường độ bão bằng thang Fujita
Lốc xoáy thường xuất hiện đột ngột, di chuyển nhanh và gây ra những thiệt hại dường như ngẫu nhiên trên bề mặt. Tuy nhiên, đối với các nhà khí tượng học và các nhà nghiên cứu thảm họa, mô hình thiệt hại thực sự chứa đựng những thông tin quan trọng: sức gió mạnh đến mức nào, cơn bão kéo dài bao lâu và nguy cơ xảy ra một sự kiện tương tự trong tương lai. Một trong những cách nổi tiếng nhất để đo cường độ lốc xoáy là thang đo Fujita, một phương pháp phân loại đánh giá sức mạnh của lốc xoáy dựa trên mức độ thiệt hại mà chúng gây ra.
Thang đo Fujita là gì?
Thang đo Fujita (thang F) được giới thiệu vào năm 1971 bởi Tiến sĩ Tetsuya “Ted” Fujita, một nhà khoa học khí quyển có đóng góp đáng kể vào nghiên cứu về các cơn bão dữ dội. Ý tưởng cơ bản rất đơn giản nhưng mang tính đột phá: vì rất khó đo trực tiếp tốc độ gió của lốc xoáy (đặc biệt là vào thời điểm đó), nên sức mạnh của lốc xoáy có thể được ước tính từ vệt tàn phá mà nó để lại.
Thang Fujita phân loại lốc xoáy thành nhiều cấp độ, từ F0 (yếu nhất) đến F5 (nghiêm trọng nhất). Mỗi cấp độ tương ứng với một phạm vi tốc độ gió ước tính và mức độ thiệt hại thường thấy đối với các tòa nhà, cây cối, phương tiện giao thông và cơ sở hạ tầng.
Tại sao lại đo lường sức tàn phá của lốc xoáy dựa trên mức độ thiệt hại?
Không giống như các cơn bão xoáy quy mô lớn (ví dụ như bão nhiệt đới) có thể được theo dõi bằng vệ tinh và các phép đo gió chính xác hơn, lốc xoáy thì:
1. Quy mô nhỏ và rất cục bộ, vì vậy các trạm đo gió hiếm khi nằm ngay trên đường đi của lốc xoáy.
2. Có thời gian tồn tại ngắn (vài phút đến vài chục phút), do đó khoảng thời gian đo rất hẹp.
3. Do sự biến đổi gió cực mạnh trong phạm vi vài chục mét, một điểm đo duy nhất không đủ để mô tả toàn bộ hiện tượng.
Do đó, việc đánh giá lốc xoáy thông qua thiệt hại đã trở thành một phương pháp thực tiễn. Các nhóm khảo sát thường đến hiện trường sau khi sự kiện xảy ra, lập bản đồ đường đi của lốc xoáy, ghi lại thiệt hại, và sau đó ước tính cường độ của nó dựa trên các chỉ số thích hợp.
Các hạng mục trong thang đo Fujita (F0–F5)
Dưới đây là tổng quan về các hạng mục của Thang đo Fujita, cùng với các ví dụ về thiệt hại thường gặp. Cần lưu ý rằng các số liệu về tốc độ gió trên thang đo này chỉ là ước tính, không phải là số liệu đo trực tiếp.
1. F0 – Hư hỏng nhẹ
Lốc xoáy cấp F0 thường gây ra thiệt hại nhỏ: cành cây gãy, một vài cây nhỏ bị đổ, biển quảng cáo bị hư hại hoặc ngói bay. Thiệt hại đối với những ngôi nhà xây dựng kém kiên cố có thể nghiêm trọng hơn, nhưng thường chỉ giới hạn ở phần ngoại thất của tòa nhà.
2. F1 – Tổn thương vừa phải
Loại gió này có thể làm đổ nhiều cây cối hơn, cuốn trôi các phương tiện nhẹ và gây hư hại mái nhà nghiêm trọng hơn. Cửa gara có thể bị thổi bay, cửa sổ có thể bị vỡ và các công trình bán kiên cố có thể bị hư hại đáng kể.
3. F2 – Thiệt hại khá nghiêm trọng
Lốc xoáy cấp F2 có thể xé toạc những phần mái nhà lớn, làm sập các tòa nhà có kết cấu yếu và làm gãy đổ những cây lớn. Ô tô có thể bị lật hoặc bị hất văng. Cơ sở hạ tầng như đường dây điện có thể bị bật gốc, thường dẫn đến mất điện trên diện rộng.
4. F3 – Hư hỏng nghiêm trọng
Ở cấp độ F3, thiệt hại trở nên rất nghiêm trọng: tường nhà có thể sụp đổ, xe cộ hạng nặng có thể bị nhấc bổng hoặc di dời, và các tòa nhà thương mại có thể bị hư hại về cấu trúc. Đường đi của thiệt hại thường dễ dàng nhận thấy, với cây cối trông như bị "chặt" và mảnh vỡ bị cuốn đi rất xa.
5. F4 – Hư hỏng rất nghiêm trọng
Cấp độ F4 đồng nghĩa với sự tàn phá nghiêm trọng. Những ngôi nhà được xây dựng kiên cố có thể sụp đổ, chỉ còn lại khung hoặc móng. Xe cộ có thể bị hất văng xa, và các vật thể lớn có thể trở thành những vật phóng nguy hiểm. Ở những khu vực đông dân cư, tác động có thể giống như một vùng bị tàn phá trên diện rộng sau thảm họa.
6. F5 – Thiệt hại nghiêm trọng
F5 là cấp độ cao nhất trên thang đo Fujita. Lốc xoáy ở cấp độ này có thể "xóa sổ" các tòa nhà kiên cố đến tận móng, nhấc bổng các phương tiện nặng và gây thiệt hại nghiêm trọng cho hầu hết mọi thứ trên đường đi của chúng. Lốc xoáy F5 rất hiếm, nhưng khi xảy ra, hậu quả đối với sinh mạng và cơ sở hạ tầng là vô cùng nghiêm trọng.
Quy trình đánh giá theo thang điểm Fujita được thực hiện như thế nào?
Các đánh giá theo thang điểm Fujita thường được thực hiện sau một sự kiện (đánh giá sau sự kiện). Nhìn chung, các bước bao gồm:
1. Khảo sát thực địa
Nhóm đã đến hiện trường để trực tiếp quan sát các kiểu thiệt hại. Họ ghi lại hướng cây đổ, vị trí các mảnh vỡ và loại thiệt hại đối với các công trình.
2. Lập bản đồ đường đi của lốc xoáy
Thông tin được thu thập để xác định chiều dài, chiều rộng và sự thay đổi cường độ trong suốt hành trình của lốc xoáy. Lốc xoáy có thể mạnh lên và yếu đi nhiều lần.
3. Phân tích các loại hình công trình và chất lượng xây dựng
Điều này rất quan trọng vì những công trình không đạt tiêu chuẩn có thể bị hư hại nghiêm trọng ngay cả bởi gió nhẹ. Ngược lại, những công trình rất kiên cố có thể chịu được gió mạnh hơn.
4. Tài liệu trực quan và công nghệ hỗ trợ
Ảnh chụp, video, hình ảnh từ máy bay không người lái và dữ liệu radar thời tiết đã được sử dụng để hoàn thành việc đánh giá. Mặc dù thang đo Fujita dựa trên mức độ thiệt hại, dữ liệu khí tượng giúp xác nhận bối cảnh của cơn bão.
5. Xác định xếp hạng cuối cùng
Dựa trên các chỉ số thiệt hại nhất quán và đáng tin cậy nhất, nhóm đã xếp loại F.
Ưu điểm của thang đo Fujita
Cân Fujita có một số ưu điểm đã giúp nó được sử dụng lâu đời và vẫn được biết đến rộng rãi:
– Có tính ứng dụng cao khi việc đo gió trực tiếp gặp khó khăn.
– Dựa trên bằng chứng thực tế, cụ thể là tác động trên bề mặt.
– Dễ hiểu đối với công chúng vì nó liên kết số thứ tự phân loại với mức độ thiệt hại có thể nhìn thấy.
Thang đo này cũng giúp ích trong thống kê thiên tai: có bao nhiêu cơn lốc xoáy mạnh xảy ra trong một năm, khu vực nào thường xuyên hứng chịu lốc xoáy dữ dội nhất và mô hình rủi ro thay đổi như thế nào theo thời gian.
Những hạn chế của thang đo Fujita
Mặc dù hữu ích, thang đo Fujita cũng có những hạn chế quan trọng:
– Phụ thuộc vào sự hiện diện của vật thể
Nếu lốc xoáy đi qua khu vực trống trải (cánh đồng hoặc rừng thưa), thiệt hại về nhà cửa sẽ ít hơn nên rất khó xác định cường độ của nó.
– Chịu ảnh hưởng bởi chất lượng xây dựng
Hai ngôi nhà trông giống hệt nhau có thể có chất lượng kết cấu khác nhau. Thiệt hại nghiêm trọng không nhất thiết chỉ do gió mạnh gây ra.
– Tốc độ gió chỉ là phạm vi ước tính.
Số liệu về gió trên thang đo này không phải lúc nào cũng phù hợp với các phép đo hiện đại.
Do đó, một số quốc gia và cơ quan khí tượng đã phát triển các phiên bản chi tiết hơn, chẳng hạn như Thang Fujita cải tiến (EF-Scale), sử dụng nhiều chỉ số thiệt hại hơn và tinh chỉnh mối quan hệ giữa thiệt hại và tốc độ gió. Tuy nhiên, trong bối cảnh giáo dục và lịch sử, Thang Fujita vẫn là một tài liệu tham khảo quan trọng.
Tại sao quy mô này lại quan trọng đối với việc giảm thiểu thiên tai?
Phân loại lốc xoáy không chỉ đơn thuần là đặt tên cho cơn bão. Dữ liệu về cường độ cũng rất hữu ích:
– Quy hoạch không gian và tiêu chuẩn xây dựng, đặc biệt là ở những khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi gió mạnh.
– Chuẩn bị bản đồ rủi ro và kịch bản ứng phó khẩn cấp.
– Nâng cao nhận thức của công chúng về mức độ nguy hiểm và các biện pháp tự bảo vệ.
– Đánh giá các hệ thống cảnh báo sớm, ví dụ như liệu cảnh báo có đủ nhanh đối với các cơn lốc xoáy mạnh hay không.
Bằng cách nắm được tần suất xảy ra các cơn lốc xoáy mạnh (cấp F3–F5), chính phủ và cộng đồng có thể xác định các ưu tiên đầu tư: xây dựng hầm trú ẩn, gia cố mái nhà, bố trí lại đường dây điện, và thậm chí cả huấn luyện sơ tán.
Đóng cửa
Thang đo Fujita là một cột mốc quan trọng trong việc hiểu và đo lường cường độ lốc xoáy. Bằng cách đánh giá mức độ thiệt hại để lại, nó cho phép các nhà khoa học tổng hợp các hồ sơ lịch sử và ước tính sức gió khi không có các phép đo trực tiếp. Mặc dù có những hạn chế—chủ yếu liên quan đến sự khác biệt về chất lượng công trình xây dựng và sự hiện diện của các vật thể trên đường đi của lốc xoáy—thang đo Fujita vẫn có vai trò quan trọng như một công cụ truyền đạt rủi ro và là cơ sở cho việc phân tích thảm họa. Cuối cùng, chúng ta càng đo lường bão tốt hơn, chúng ta càng có thể chuẩn bị tốt hơn để giảm thiểu tác động của chúng đối với con người và môi trường.
