Nghịch nhiệt là hiện tượng nhiệt độ không khí tăng lên theo độ cao, thay vì giảm đi như bình thường. Ở thung lũng, nó xảy ra thường xuyên vào những đêm và sáng sớm trời quang, lặng gió: không khí lạnh nặng chảy xuống đọng ở đáy, còn lưng chừng sườn đồi lại nằm trong lớp không khí ấm hơn. Kết quả là người ở đáy thung lũng thấy rét hơn người ở trên đồi cao vài chục mét, điều ngược hẳn với kinh nghiệm "càng lên cao càng lạnh".
Lớp nghịch nhiệt hoạt động như một cái nắp đậy. Không khí bên dưới không bốc lên được, nên khói bếp, khói đốt rơm, hơi nước và bụi bị giữ lại sát mặt đất, trải ra thành tầng phẳng. Hiểu nghịch nhiệt giúp giải thích sương mù, sương muối, chất lượng không khí, và cả lý do vì sao một số loại cây được trồng ở lưng đồi thay vì dưới đáy.
Bình thường thì lên cao lạnh hơn — vì sao
Ở tầng khí quyển sát mặt đất, nguồn nhiệt chính không phải ánh nắng trực tiếp đi qua không khí, mà là mặt đất. Mặt đất hấp thụ nắng rồi sưởi ấm lớp không khí ngay trên nó. Càng xa mặt đất, không khí càng nhận ít nhiệt. Thêm vào đó, càng lên cao áp suất càng giảm, một khối không khí bốc lên sẽ giãn nở và tự lạnh đi.
Kết quả là trung bình trong tầng đối lưu, nhiệt độ giảm khoảng 6 đến 6,5 độ C cho mỗi nghìn mét độ cao. Con số này là giá trị trung bình dùng trong sách giáo khoa; thực tế dao động tuỳ độ ẩm và thời tiết. Đó là lý do Sa Pa mát hơn Lào Cai, Đà Lạt mát hơn TP Hồ Chí Minh.
Nghịch nhiệt là khi quy luật này bị đảo ngược ở một lớp không khí nào đó. Nó không phải hiện tượng hiếm hay bất thường; ở vùng núi, nó xảy ra gần như mỗi đêm quang mây. Điều làm nó đáng chú ý là hệ quả của nó lên mọi thứ khác.
Nghịch nhiệt hình thành trong thung lũng như thế nào
Mặt đất mất nhiệt sau hoàng hôn. Khi không còn nắng, mặt đất toả nhiệt lên trời dưới dạng bức xạ. Đêm quang mây, nhiệt thoát đi rất nhanh; đêm nhiều mây, mây giữ lại một phần nên mặt đất nguội chậm hơn.
Lớp không khí sát đất nguội theo. Không khí ngay trên mặt đất nguội trước, trong khi lớp phía trên vẫn còn giữ hơi ấm của ban ngày. Một lớp nghịch nhiệt mỏng hình thành ngay sát mặt đất ở mọi nơi.
Ở thung lũng, không khí lạnh còn chảy về. Trên hai sườn, không khí lạnh nặng hơn trượt xuống thành những dòng gió nhẹ gọi là gió núi. Chúng dồn về đáy, làm lớp lạnh ở đáy dày thêm nhiều so với vùng đồng bằng.
Hồ không khí lạnh hình thành. Đến cuối đêm, đáy thung lũng chứa một lớp không khí lạnh dày, phía trên là lớp ấm hơn. Mặt trên của hồ không khí lạnh này chính là nơi biển mây thường nằm nếu không khí đủ ẩm.
Mặt trời phá vỡ cái nắp. Sau khi mặt trời lên, mặt đất ấm dần, không khí sát đất ấm lên và bắt đầu bốc lên trộn lẫn. Lớp nghịch nhiệt mỏng dần rồi biến mất, thường trong buổi sáng; những ngày mùa đông nắng yếu, nó có thể kéo dài lâu hơn.
Vành đai ấm sườn đồi: nơi đêm ít lạnh nhất
Khi đáy thung lũng chìm trong hồ không khí lạnh, có một dải độ cao ở lưng chừng sườn đồi nằm ngay trong lớp không khí ấm phía trên. Dải này được gọi là vành đai ấm sườn đồi. Ở đó, đêm ít lạnh hơn cả đáy thung lũng lẫn đỉnh núi, và nguy cơ sương giá thấp hơn rõ rệt.
Trong nông nghiệp ở nhiều nơi trên thế giới, nông dân từ lâu đã biết đặt vườn cây ăn quả hay cây nhạy cảm với rét ở lưng đồi thay vì dưới đáy trũng, dù không gọi tên hiện tượng. Ở vùng núi phía Bắc Việt Nam, bạn có thể để ý những buổi sáng mùa đông: lá cây dưới đáy ruộng trắng sương muối trong khi lưng đồi phía trên vẫn xanh.
Vị trí và độ dày của vành đai thay đổi theo từng thung lũng, theo hình dạng sườn và theo từng đêm. Không có một độ cao chung cho mọi nơi. Muốn biết chính xác ở một thung lũng cụ thể, người ta phải đặt nhiệt kế ở nhiều độ cao và theo dõi qua nhiều đêm.
Đáy thung lũng và lưng đồi trong một đêm nghịch nhiệt
Bảng sau so sánh định tính hai vị trí trong cùng một đêm quang mây, lặng gió. Đây là xu hướng chung, không phải số đo của một thung lũng cụ thể:
| Yếu tố | Đáy thung lũng | Lưng chừng sườn đồi |
|---|---|---|
| Nhiệt độ cuối đêm | Thấp nhất | Cao hơn đáy, có khi rõ rệt |
| Sương mù | Hay xuất hiện, dày | Thường ở phía trên lớp sương |
| Sương muối mùa đông | Nguy cơ cao nhất | Nguy cơ thấp hơn |
| Khói và bụi | Bị giữ lại sát mặt đất | Không khí trong hơn |
| Gió ban đêm | Lặng, có dòng lạnh chảy dọc thung lũng | Gió nhẹ thổi xuống dốc |
| Nắng buổi sáng | Đến muộn | Đến sớm hơn |
Khi chọn chỗ dựng lều hay chỗ ở trong mùa lạnh, nếu được lựa chọn, một vị trí hơi cao hơn đáy thung lũng thường có đêm dễ chịu hơn. Tất nhiên vẫn phải cân nhắc an toàn về sạt lở và lối đi, không chỉ nhiệt độ.
Khói bếp và chất lượng không khí
Buổi chiều tối ở nhiều bản vùng cao, khói bếp củi từ các mái nhà không bay thẳng lên mà dừng lại ở một độ cao rồi trải ngang thành một tầng mỏng màu lam. Đó là dấu hiệu trực quan nhất của nghịch nhiệt: khói ấm bốc lên được một đoạn, gặp lớp không khí ấm hơn phía trên thì không còn nhẹ hơn xung quanh nữa và dừng lại.
Cái nắp này cũng giữ lại những thứ ít thơ mộng hơn. Vào mùa đốt rơm rạ sau thu hoạch hay khi đốt nương, khói có thể tích tụ trong thung lũng suốt đêm và sáng sớm, làm không khí ở đáy kém hẳn. Ở các thung lũng có đô thị hoặc khu công nghiệp trên thế giới, nghịch nhiệt kéo dài nhiều ngày từng gây ra những đợt ô nhiễm không khí nghiêm trọng.
Với người du lịch có bệnh hô hấp, điều này có ý nghĩa thực tế: những buổi sáng lạnh, lặng gió, khói đọng là lúc không khí ở đáy thung lũng kém nhất. Không khí thường cải thiện khi mặt trời lên cao và gió ban ngày bắt đầu thổi.
Không chỉ ở thung lũng: các kiểu nghịch nhiệt khác
Nghịch nhiệt bức xạ. Kiểu đã mô tả ở trên, do mặt đất mất nhiệt ban đêm. Phổ biến nhất, thường ngắn, tan trong buổi sáng. Thung lũng làm nó mạnh hơn nhờ dòng không khí lạnh từ hai sườn.
Nghịch nhiệt do không khí lạnh tràn tới. Khi một khối không khí lạnh, nặng di chuyển tới và luồn xuống dưới khối không khí ấm hơn, ranh giới giữa hai khối có thể tạo thành một lớp nghịch nhiệt trên cao. Ở miền Bắc, các đợt không khí lạnh mùa đông đôi khi tạo ra tình huống trời âm u, mây thấp, mưa phùn kéo dài, nhiệt độ ít thay đổi giữa ngày và đêm.
Nghịch nhiệt do không khí giáng xuống. Trong vùng áp cao, không khí trên cao từ từ giáng xuống, bị nén và nóng lên, tạo một lớp ấm nằm trên lớp không khí sát đất. Kiểu này có thể bao trùm cả một vùng rộng nhiều ngày, giữ khói bụi ở tầng thấp và làm trời mù mờ dù không có mây.
Vì sao điều này đáng biết. Khi xem dự báo, nếu thấy nói tới một vùng áp cao ổn định hay không khí lạnh đã tràn về và trời yên tĩnh, bạn có thể đoán những buổi sáng sắp tới ở thung lũng sẽ nhiều sương, nhiều khói đọng và lạnh hơn ở đáy.
Nghịch nhiệt và người cắm trại, đi bộ
Nhiều người chọn dựng lều ở chỗ bằng phẳng nhất, tức là đáy thung lũng hay bãi cỏ ven suối, rồi bất ngờ vì đêm lạnh hơn dự kiến rất nhiều. Nhiệt độ dự báo cho một địa điểm thường tính cho độ cao trung bình hoặc cho thị trấn gần nhất; trong một đêm nghịch nhiệt mạnh, đáy thung lũng có thể lạnh hơn con số đó vài độ. Túi ngủ và áo ấm nên chuẩn bị theo kịch bản lạnh hơn dự báo.
Đáy thung lũng cũng là nơi đọng hơi ẩm nhiều nhất, nên lều và đồ đạc ướt sương vào buổi sáng dù đêm không mưa. Một tấm bạt phủ, túi chống ẩm cho quần áo và thiết bị điện tử giúp ích nhiều.
Nếu đi bộ sớm từ đáy lên sườn, bạn sẽ đi từ lạnh ẩm sang ấm hơn, rồi khi qua lớp nghịch nhiệt lại lạnh dần theo độ cao như thường. Mặc nhiều lớp mỏng, cởi ra mặc vào dễ dàng, là cách phù hợp nhất với kiểu thay đổi nhiệt độ lên xuống như vậy. Còn khi chọn chỗ cắm trại, hãy cân nhắc cả nhiệt độ lẫn an toàn: lưng đồi ấm hơn nhưng phải xa vết sạt lở và không nằm ngay dưới vách dốc.
Những dấu hiệu nhận ra nghịch nhiệt bằng mắt thường
Bạn có thể nhận ra nghịch nhiệt mà không cần dụng cụ đo. Một số dấu hiệu sau xuất hiện riêng lẻ hoặc cùng lúc:
- Khói trải ngang thay vì bay thẳng lên, dừng lại ở cùng một độ cao.
- Sương mù hoặc mây có mặt trên phẳng nằm trong thung lũng, phía trên trời trong.
- Sương muối chỉ ở đáy, cỏ trên lưng đồi không bị trắng.
- Cảm giác ấm lên khi leo dốc vào sáng sớm, ngược với thường lệ.
- Âm thanh vang xa bất thường: tiếng gà, tiếng xe từ bản bên kia thung lũng nghe rõ hơn, vì sóng âm bị lớp nghịch nhiệt bẻ cong trở lại mặt đất.
- Đỉnh núi xa hiện rõ trong khi đáy thung lũng mờ khói.
Những dấu hiệu này thường biến mất dần trong buổi sáng. Nếu chúng kéo dài tới trưa nhiều ngày liền, có thể đang có một hệ thời tiết lớn ổn định bao trùm cả vùng.
Câu hỏi thường gặp
Nghịch nhiệt có nguy hiểm không?
Bản thân nghịch nhiệt không nguy hiểm, nó là hiện tượng tự nhiên xảy ra rất thường xuyên. Nguy hiểm đến từ hệ quả của nó: sương mù dày làm giảm tầm nhìn khi lái xe, sương muối làm hại cây trồng, và khói bụi bị giữ lại làm giảm chất lượng không khí. Người có bệnh hô hấp và người lái xe sáng sớm là hai nhóm cần chú ý nhất.
Nghịch nhiệt có ở thành phố không?
Có. Nghịch nhiệt xảy ra ở nhiều nơi, không chỉ thung lũng. Ở thành phố, nó giữ khói xe và bụi sát mặt đất vào những buổi sáng lặng gió, góp phần gây ra những ngày ô nhiễm không khí. Thung lũng chỉ làm hiện tượng mạnh hơn và rõ ràng hơn vì có thêm dòng không khí lạnh chảy từ hai sườn xuống.
Vì sao mùa đông nghịch nhiệt kéo dài hơn?
Mùa đông đêm dài hơn nên mặt đất có nhiều thời gian mất nhiệt hơn, còn ban ngày nắng yếu và ngắn nên không đủ sức sưởi ấm để phá lớp không khí lạnh ở đáy. Trong những thung lũng sâu và hẹp, ít nắng chiếu xuống, lớp nghịch nhiệt có khi tồn tại gần như cả ngày trong những đợt thời tiết ổn định.
Có phải càng lên cao càng lạnh không?
Đúng trong đa số trường hợp và tính trung bình. Nhưng ở quy mô nhỏ, vào ban đêm và sáng sớm trong thung lũng, quy luật này thường bị đảo ngược trong một lớp không khí nhất định. Vượt qua lớp nghịch nhiệt, nhiệt độ lại giảm dần khi lên cao. Vì thế đỉnh núi vẫn lạnh hơn lưng đồi, nhưng lưng đồi có thể ấm hơn đáy.
Nghịch nhiệt liên quan gì đến biển mây?
Biển mây là lớp sương mù hoặc mây tầng thấp nằm dưới một lớp nghịch nhiệt. Lớp không khí ấm phía trên ngăn không khí lạnh ẩm bên dưới bốc lên, nên mặt trên của lớp sương phẳng như mặt biển. Không có nghịch nhiệt, sương sẽ bị khuấy trộn và tan nhanh, khó tạo thành biển mây rõ nét.
Làm sao biết độ cao của lớp nghịch nhiệt ở nơi mình đến?
Cách đơn giản nhất là quan sát khói bếp hoặc mặt trên của lớp sương vào sáng sớm: chúng cho biết gần đúng độ cao mặt trên của lớp không khí lạnh. Đo chính xác thì cần nhiệt kế ở nhiều độ cao. Độ cao này thay đổi theo từng đêm nên không có con số cố định cho một thung lũng.