Vài Nét Về Hoạt động Dông Sét Và Nghiên Cứu định Vị Sét ở Việt Nam

Dông, sét là gì?

Dông là hiện tượng thời tiết kèm theo sấm, chớp xảy ra. Cơn dông được hình thành khi có khối không khí nóng ẩm chuyển động thẳng. Cơn dông có thể kéo dài từ 30 phút đến 12 tgiờ, trải rộng từ vài chục đến hàng trăm kilomet và được ví như một nhà máy phát điện nhỏ công suất hàng trăm megawat, điện thế có thể đạt 1 tỷ vôn và dòng điện 10-200 kAmper. Một tia sét thông thường có thể thắp sáng bóng đèn 100 W trong ba tháng. Theo thống kê ước tính trên trái đất của chúng ta cứ mỗi giây có chừng 100 cú phóng điện xảy ra giữa các đám mây tích điện với mặt đất. Công suất của nó có thể đạt tới hàng tỷ kW, làm nóng không khí tại vị trí phóng điện lên đến 28000 độ C (hơn ba lần nhiệt độ bề mặt mặt trời).

Sét gây tác hại cho con người khi nó đánh xuống đất. Sét đánh xuống đất  được phân ra làm hai loại là sét âm và sét dương. Sét âm (90%) chủ yếu xuất hiện từ phần dưới đám mây đánh xuống đất. Sét dương thường xuất hiện từ trên đỉnh đám mây đánh xuống. Loại sét dương này xuất hiện bất ngờ và đôi khi rất nguy hiểm vì trời vẫn quang và phần dưới chưa mưa. Ngoài tác dụng tạo ra phân nitrogen có lợi cho cây trồng, sét là hiểm hoạ gây thiệt hại về người và tài sản. Hàng năm trên thế giới theo thống kê có khoảng 5000 người bị sét đánh.

Sấm là tiếng động do kênh sét đốt nóng không khí. Khi không khí nở ra rất nhanh, nó gây ra tiếng động. Ta có thể nghe thấy sấm trong vòng bán kính 20-25 km.

Hoạt động dông sét ở Việt Nam

Việt Nam nằm ở tâm dông châu Á, một trong ba tâm dông trên thế giới có hoạt động dông sét mạnh. Mùa dông ở Việt Nam tương đối dài bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 10. Số ngày dông trung bình khoảng 100 ngày/năm và số giờ dông trung bình là 250 giờ/năm. Trên nền hoạt động dông tương đối mạnh này có độ chênh lệch khá lớn về mức độ hoạt động dông ở các vùng. Có những nơi có số giờ dông nhỏ như Cam Ranh (55 giờ/năm), bên cạnh đó lại có khu vực đạt số giờ dông tới 489 giờ/năm như ở A Lưới (Huế). Sự chênh lệch này do nhiều yếu tố khác nhau gây ra, trong đó có yếu tố phân chia lãnh thổ bởi những dãy núi cao có hướng khác nhau, làm tăng cường hoạt động dông ở vùng này và hạn chế hoạt động dông ở vùng khác. Những vùng hoạt động dông mạnh là những vùng có nhiễu động khí quyển mạnh mẽ và có địa hình thuận lợi cho việc hình thành các dòng thăng.

Ở Việt Nam có thể có tới 2 triệu cú sét đánh xuống đất trong vòng một năm. Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ của Viện Vật lý Địa cầu thực hiện năm 2004, cả nước có 820 vụ sét đánh trong 10 năm trở lại đây gây thiệt hại nhiều tỷ đồng, làm gián đoạn dịch vụ viễn thông, điện lực... Tại một số khu vực như Cổ Dũng (Hải Dương), Sơn Lộc (Hà Tĩnh), đồng bằng sông Cửu Long, xảy ra nhiều vụ sét đánh làm thiệt hại mùa màng và tính mạng con người, gây tâm lý hoang mang trong nhân dân.

Dông sét gây ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động kinh tế - xã hội. Ngoài những tác dụng có lợi của dông như mang lại lượng nước mưa, khả năng cung cấp nitrat của phóng điện sét, đem lại cho nông nghiệp nguồn đạm phong phú, dông sét còn gây ảnh hưởng tiêu cực lên kinh tế xã hội. Dông có thể gây lụt lội (những đợt dông front kéo dài), sét thường xuyên là hiểm họa gây thiệt hại về người và của.

Hình 1. Bản đồ tổng lượng phóng điện năm 1999 cho thấy Việt Nam nằm trong một tâm dông thế giới

Nghiên cứu dông sét và định vị sét ở Việt Nam

Nghiên cứu dông sét là tiến hành quan sát, nghiên cứu hoạt động dông trong không gian và thời gian, tìm hiểu nguyên nhân và cơ chế hình thành…Nghiên cứu định vị sét là xác định mật độ sét (số tia sét/km2 /năm), tiến hành đo các thông số sét khác như cường độ dòng điện sét, độ dốc dòng sét... Mật độ sét là đại lượng đặc trưng quan trọng cho cường độ hoạt động dông sét của từng khu vực và việc xác định nó đòi hỏi nhiều công đoạn phức tạp. Giá trị này khác nhau theo khu vực, phụ thuộc vào đặc điểm địa hình khí hậu và các hoạt động thời tiết khác.

Để phục vụ cho công tác nghiên cứu dông sét và định vị sét ở Việt Nam, Viện Vật lý Địa cầu đã lắp đặt mạng lưới máy định vị sét tại một số địa phương. Nguyên lý hoạt động của máy định vị là sử dụng các ăng ten thu sóng điện từ do tia sét phát ra. Tỷ lệ giữa hai đỉnh của xung điện và thời gian giữa các đỉnh được sử dụng để phân biệt phóng điện trong mây với phóng điện xuống mặt đất. Tại vị trí lắp đặt thiết bị luôn có những nguồn gây ra nhiễu. Các nhiễu loạn này xảy ra do những vật kim loại gần anten hấp thụ sóng điện từ và phát xạ lại. Tín hiệu cũng có thể bị nhiễu bởi các đài phát gần hay do tương tác với địa hình mặt đất khi sóng lan truyền từ vị trí sét đánh đến trạm thu. Trong khi lắp đặt, các nhà khoa học Viện Vật lý Địa cầu đã lựa chọn những vị trí đảm bảo để thiết bị hoạt động tốt nhất. Ngoài ra khi xử lý số liệu, thuật toán thống kê được sử dụng để loại các nhiễu hệ thống dạng này.

Từ đầu năm 2003, mạng lưới máy định vị sét gồm các trạm Thái Nguyên, Phú Thụy và Nghĩa Đô (Hà Nội), Mộc Châu (Sơn La), Phú Yên, Bình Thuận, Bạc Liêu đã được đưa vào hoạt động. Với khả năng định vị bán kính đến 400 km, mạng lưới này đã bao phủ toàn bộ lãnh thổ Việt Nam (hình 2).

Hình 2.Vị trí trạm định vị sét và vùng bao phủ

Các kết quả đo đạc qua mạng trạm định vị sét cho thấy, hoạt động dông sét thường xảy ra mạnh mẽ vào thời điểm từ 14h đến 20h tuỳ theo từng trạm. Đồ thị xu thế chung có đỉnh vào buổi chiều là một trong những quy luật cơ bản của hoạt động dông sét ở Việt Nam. Sét xuất hiện sớm ở Đông Hà, Sơn La (tháng 4 với tần suất lớn hơn 20%). Tiếp theo, hoạt động sét mạnh nhất vào tháng 5 ở Phú Yên, Bình Thuận, Đông Hà. Ở Hà Nội, dông sét hoạt động mạnh nhất vào tháng 6-7. Đỉnh phụ thứ hai của tất cả các trạm xuất hiện vào tháng 9-10. Số liệu này cho thấy rõ sự phân hóa theo mùa của hoạt động dông sét trên lãnh thổ nước ta. Số liệu nhiều năm quan trắc dông của các trạm khí tượng bề mặt cũng cho những kết luận tương tự.

Hình 3. Hoạt động sét trong ngày tại một số trạm định vị sét năm 2004	Hình 4. Tần suất xuất hiện sét theo tháng trong năm 2004

Ngoài ra, mạng lưới máy định vị sét cũng hỗ trợ các nhà khoa học phân tích theo không gian và thời gian để xác định cấu trúc cơn dông, tốc độ di chuyển, vùng bao phủ... Hình 5 thể hiện cụ thể hoạt động của sét ở khu vực Sơn La ngày 02/04/2004 trong ô lưới 0,40 x0,40 độ. Các điểm đánh dấu sao là điểm xảy ra sét đánh. Hình 6 thể hiện tốc độ phóng điện sét (số lần trong một giờ) tại khu vực này. Ví dụ này cho thấy số liệu phóng điện sét chi tiết hơn số liệu ngày giờ dông bởi nó cho ta nhìn thấy cường độ hoạt động sét của ba cơn dông là rất khác nhau.

Hình 5. Hoạt động sét tại khu vực Sơn La ngày 02/04/2004	Hình 6. Tốc độ phóng điện sét tại khu vực Sơn La ngày 02/04/2004 theo số liệu trạm định vị sét Mộc Châu

Hệ thống định vị sét có nhiều ứng dụng trên thực tế. Ngoài việc xác định giá trị mật độ sét sử dụng trong các quy phạm phòng tránh sét, hệ thống có thể cung cấp thông tin vị trí sét đánh theo thời gian thực cho các ngành điện lực, hàng không, dự báo khí tượng,... Trong tương lai, Việt Nam nên đầu tư nâng cấp hệ thống định vị sét này nhằm phục vụ cho nghiên cứu điều tra cơ bản và ứng dụng trong công tác dự báo dông và phòng chống sét.

Nguồn: Viện Vật lý Địa cầu Xử lý tin: Tuyết Lan

Các phương pháp phòng chống sét