"Ở Kanto, có nơi sẽ có mưa giông từ đầu giờ chiều. Hãy cẩn thận với sét và mưa đá ở vùng núi." Bạn đã từng nghe hoặc xem thông tin thời tiết như thế này chưa? Khi mùa hè đến gần, tin tức về những thiệt hại do mưa đá gây ra cho cây trồng trên đồng ruộng, xe ô tô bị móp... cũng ngày càng nhiều. Mưa đá đến từ đâu và rơi xuống như thế nào?

Mưa đá là những khối băng có đường kính từ 5mm trở lên rơi xuống đất từ những đám mây tích điện. ¹⁾ Mây tích điện là những đám mây cao mang theo mưa lớn đến một khu vực nhỏ và còn được gọi là mây dông (xem bài viết liên quan: "Mây tích điện hình thành như thế nào?"). Lý do bạn thường nghe nói về mưa đá và sét cùng nhau trong các bản tin thời tiết là vì cả hai đều rơi từ những đám mây tích điện.

Hãy xem mưa đá hình thành như thế nào trong những đám mây tích vũ. ²⁾ Mây tích vũ là những đám mây nhỏ, trông giống như mây nước, được tạo thành từ hơi nước. Các mảnh mây Chúng được tạo thành từ các tinh thể băng và trôi nổi trên bầu trời do luồng không khí đi lên gây ra bởi sự bốc hơi của nước từ đại dương và mặt đất (bài viết liên quan). Mây hình thành như thế nào? Chúng hình thành từ gần mặt đất đến độ cao hơn 10km so với mực nước biển, và nhiệt độ thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào độ cao, ngay cả trong cùng một đám mây. Ví dụ, nếu nhiệt độ ở độ cao 0m so với mực nước biển là +20°C, thì nó sẽ là +10°C ở độ cao 1km, 0°C ở độ cao 3km, dưới -20°C ở độ cao 7km và dưới -40°C ở độ cao trên 10km. Khi độ cao tăng lên và nhiệt độ giảm xuống, dạng hơi nước cũng thay đổi từ "chỉ dạng lỏng (các hạt mây)" sang "dạng lỏng và rắn (các hạt mây và tinh thể băng)" rồi đến "chỉ dạng rắn (tinh thể băng)". Tuy nhiên, cũng có những "hạt mây siêu lạnh" bên trong các đám mây vẫn ở dạng lỏng ngay cả ở nhiệt độ dưới 0°C.

Khi hơi nước xung quanh bám vào tinh thể băng, tinh thể tuyết sẽ hình thành (bài viết liên quan "Tuyết rơi như thế nào?"). Khi các hạt mây quá lạnh bám vào đó, tinh thể tuyết sẽ trở nên nặng hơn và rơi xuống phần thấp của mây. Đây chính là "mưa đá". Khi mưa đá rơi xuống nơi có nhiệt độ ấm hơn 0°C (khoảng độ cao 3 km), bề mặt của nó sẽ tan chảy và tạo thành một lớp màng nước. Sau đó, khi được luồng khí thổi lên cao trở lại, bề mặt của nó sẽ đóng băng.

Trong quá trình lặp đi lặp lại việc di chuyển lên xuống như vậy, các tinh thể sẽ ngày càng lớn lên. Khi đạt đến một kích thước nhất định, do tốc độ rơi quá nhanh nên không thể được dòng khí thổi lên trên nữa, chúng sẽ bắt đầu rơi xuống dưới đám mây. Nếu tan chảy trước khi chạm đất thì sẽ trở thành mưa, nhưng nếu không tan chảy và vẫn giữ nguyên kích thước 5mm khi chạm đất thì sẽ được gọi là mưa đá.

Nếu bạn cắt một viên mưa đá đã rơi xuống, bạn có thể thấy các sọc trên mặt cắt ngang giống như các vòng của một cái cây.3⁾ Những sọc này là bằng chứng cho thấy các tinh thể đã liên tục di chuyển lên xuống bên trong đám mây tích vũ. Lớp hình thành khi các hạt mây siêu lạnh đóng băng thì mờ đục vì có khoảng trống giữa các hạt, nhưng lớp nơi bề mặt tan chảy và trở thành một lớp màng nước thì trong suốt vì không có khoảng trống. Chữ Hán biểu thị mưa đá là "雹", dường như thể hiện cách các tinh thể tuyết có thể được bao bọc trong nhiều lớp màng nước.

1) Cơ quan Khí tượng Nhật Bản "Thuật ngữ sử dụng trong dự báo thời tiết, v.v. Mưa": https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/yougo_hp/kousui.html

2) Kentaro Araki, "The World's Most Beautiful Cloud Classroom" (2018), Sansai Books.

3) Kentaro Araki, "Tất cả những điều kỳ diệu của bầu trời! Cuốn sách ảnh về thời tiết quá tuyệt vời". 2021. KADOKAWA.

4) Cục Khí tượng Nhật Bản, Trạm Khí tượng Khu vực Kumagaya "Về mưa đá có kích thước bằng quả bí ngô": https://www.jma-net.go.jp/kumagaya/shosai/chishiki/hyou.html

5) Weather News "Weather News" "Sự khác biệt và nguy hiểm của mưa đá và mưa đá": https://weathernews.jp/s/topics/202004/160165/