Mắt bão

A cross-section biểu đồ của một cơn bão trưởng thành, với các mũi tên chỉ các luồng khí trong và xung quanh mắt bão.

Một bão xoáy nhiệt đới thông thường có một mắt bão khoảng 30-65 km (20-40 dặm) theo chiều ngang, thường ở tâm hình học của bão. có thể quang mây hoặc có mây ít và thấp, nó có thể được lấp đầy bởi mây thấp và trung bình (một mắt bão đặc), hoặc có thể bị che bởi mây mù trung tâm. Tuy nhiên có rất ít gió và mưa, nhất là gần tâm mắt. Đây là sự đối nghịch hoàn toàn với hoàn lưu bão, nơi chứa những cơn gió mạnh nhất của bão. Theo cơ chế của bão xoáy nhiệt đới, mắt bão, cũng như khối không khí ngay trên nó, ấm hơn xung quanh chúng.

Một cảnh trong mắt Bão Betsy. Mây thấp che phủ đại dương phía trước, với hoàn lưu bão dựng cao hàng dặm ở phía sau.

Trong khi mắt bão thường rất đối xứng, chúng có thể là hình chữ nhật và bất thường, đặc biệt với các cơn bão đang suy yếu. Một mắt bão suy yếu lớn là một mắt bão không tròn và bị phân mảnh, và là dấu hiệu của một bão xoáy nhiệt đới yếu hoặc đang suy yếu. Một mắt bão mở là mắt bão mà nó có thể tròn nhưng hoàn lưu bão không hoàn toàn bao quanh mắt bão, cũng là dấu hiệu của một bão xoáy đang suy yếu và thiếu độ ẩm. Cả hai hiện tượng này đều được sử dụng để đánh giá độ lớn của bão xoáy nhiệt đới thông qua phân tích Dvorak.

Hurricane Nate, as seen in this picture on 6 tháng 9, 2005, presents a cloud-filled eye.

Trong khi các cơn bão trưởng thành có các mắt bão với đường kính hàng tá dặm, các cơn bão tăng mạnh dần lên có thể phát triển thành một mắt bão tròn, nhỏ và rõ ràng, thỉnh thoảng được gọi là mắt bão mũi kim. Các cơn bão với mắt bão mũi kim thường thay đổi đột ngột về độ lớn và rất khó dự báo.

Các mắt bão nhỏ &mdash những mắt có đường kính nhỏ hơn 10 dặm biển (19 km, 12 dặm) &mdash thường gây ra eyewall replacement cycles, ở đó một hoàn lưu bão mới bắt đầu hình thành bên ngoài hoàn lưu bão ban đầu. Điều này có thể xảy ra ở bất cứ đâu trong vòng mười tới vài trăm dặm (mười lăm tới hàng trăm km) từ tâm mắt bão. Điều này dẫn tới một kết quả là trong cơn bão hình thành hai hoàn lưu bão đồng tâm, hay "mắt bão trong mắt bão". Trong phần lớn các trường hợp, hoàn lưu bão bên ngoài đó nhỏ dần ngay sau khi hình thành, làm ngưng mắt bão bên trong, và tạo ra một mắt bão lớn hơn nhiều nhưng lại ổn định hơn. Trong khi quá trình này thường làm suy yếu cơn bão khi nó xảy ra, hoàn lưu bão mới có thể nhỏ đi nhanh hơn sau khi hoàn lưu bão cũ biến mất, làm cơn bão lại mạnh dần lên và quá trình lại lặp lại. Hoàn lưu bão mới đã nhỏ lại có thể gây ra một vòng thay mắt bão khác.

có thể thay đổi về kích thước từ 320 km (200 dặm) (Typhoon Carmen) thành chỉ có 3 km (2 dặm) (Hurricane Wilma).Dù các cơn bão với mắt bão lớn hiếm khi là bão mạnh, nhưng nó vẫn có xảy ra, đặc biệt là bão vòng (annular hurricane). Bão Isabel là bão Đại Tây Dương mạnh thứ mười một trong lịch sử, luôn giữ một mắt bão lớn, rộng 65-80 km (45-50 dặm), trong vài ngày.

Bão xoáy nhiệt đới thường được hình thành từ những khu vực rộng lớn mà có rất nhiều dạng thời tiết khác nhau. Khi các cơn bão sét hình thành và tập trung lại, cơn bão phát triển các vòng mưa (rainband) và chúng bắt đầu quay tròn xung quanh một tâm chung. Khi bão tăng cường, một luồng các dạng đối lưu mạnh hơn hình thành ở một khoảng cách nhất định từ tâm quay của cơn bão. Khi các cơn bão sét mạnh hơn và mưa nặng hơn đánh dấu các vùng updraft, áp suất không khí ở bề mặt bắt đầu giảm, và mưa bắt đầu hình thành ở tầng trên của bão xoáy. Điều này dẫn đến sự hình thành một phản-bão xoáy (anticyclone) ở tầng trên, hoặc một vùng áp cao bên trên vùng mây mù trung tâm. Do đó phần lớn khối không khí này tràn ra ngoài bên trên bão xoáy. Bên ngoài mắt bão đang hình thành, phản-bão xoáy ở tầng trên của khí quyển tràn vào trung tâm của bão xoáy, đẩy không khí ra phía hoàn lưu bão và gây ra một hiệu ứng tăng cường.

Ozone measurements collected over Hurricane Erin on 12 tháng 9, 2001. In the eyewall (ring of blues and violets), air is rising rapidly from the earth's surface, where almost no ozone is present. In the eye (circle of green and yellow), air is sinking from the ozone-rich stratosphere, so more ozone is present.

Tuy nhiên, một phần nhỏ của khối không khí này, thay vì tràn ra ngoài, lại tràn vào trong tâm của bão. Điều này làm áp suất không khi thậm chí tăng lên, tới mức mà khối lượng không khí chống lại sức mạnh của updraft ở tâm bão. Không khí bắt đầu giảm ở tâm bão, tạo nên một khu vực gần như không mưa, một mắt bão mới được hình thành.

Có rất nhiều đặc điểm trong quá trình này vẫn còn là bí ẩn. Các nhà khoa học không giải thích được tại sao một vòng đối lưu hình thành xung quanh tâm thay vì bên trên nó, hoặc tại sao phản-bão xoáy ở tầng trên chỉ đẩy ra một phần trong khối không khí khổng lồ bên trên cơn bão. Hàng trăm các lý thuyết đã được sinh ra để chính xác hóa quá trình hình thành mắt bão: tất cả những gì ta biết chắc chắn là mắt bão cần thiết cho các cơn bão xoáy nhiệt đới để đạt được tốc độ gió cao.

Sự hình thành một mắt bão đa phần luôn luôn là một dấu hiệu của một bão xoáy nhiệt đới đang tăng cường. Do đó, các nhà dự báo thời tiết theo sát sự phát triển của bão thông qua các dấu hiệu của mắt bão.

Với các cơn bão có mắt bão rõ ràng, việc phát hiện mắt bão chỉ đơn giản là nhìn vào các bức ảnh từ Vệ tinh thời tiết. Tuy nhiên, với các cơn bão với mắt bị phủ đầy, hoặc mắt hoàn toàn bị che bởi mây mù trung tâm, những phương thức phát hiện khác là cần thiết. Các quan sát từ tàu biển và các tổ chức săn bão có thể định vị mắt bão bằng mắt thường, bằng cách tìm kiếm sự giảm đột ngột tốc độ gió hoặc thiếu mưa trong trung tâm bão. Ở Mỹ, một mạng lưới các trạm radar Doppler NEXRAD có thể phát hiện các mắt bão gần bờ biển. Các vệ tinh thời tiết cũng mang các dụng cụ để đo độ ẩm không khí và độ mây, được dùng để phát hiện mắt bão đang hình thành. Thêm vào đó, các nhà khoa học gần đây đã phát hiện ra rằng lượng ozone trong mắt bão cao hơn nhiều so với hoàn lưu bão, dựa theo sự sụt giảm của khí từ tầng bình lưu, tầng giàu khí ozone. Các dụng cụ cảm biến ozone, được dùng để quan sát sự tăng và sụt giảm của cột khí, và cung cấp các dầu hiêu hình thành mắt bão, thậm chí còn trước khi ảnh vệ tinh có thể nhận diện được chúng.