Thang sức gió Beaufort

Thang sức gió Beaufort hay đơn giản là cấp gió là thang đo kinh nghiệm về sức gió, chủ yếu dựa trên trạng thái của mặt biển hay các trạng thái sóng.

Lịch sử

Thang sức gió này được Francis Beaufort, một đô đốc hải quân và đồng thời là một nhà thủy văn học người Ireland, tạo ra năm 1805. Thang mang tên Beaufort có sự phát triển lâu dài và phức tạp, từ công trình trước đó của những người khác cho tới khi Beaufort trở thành người quản lý cao cấp trong Hải quân Hoàng gia Anh trong thập niên 1830. Đầu thế kỷ 19, các sĩ quan hải quân thực hiện các quan sát thời tiết theo thường lệ nhưng không tồn tại một thang tiêu chuẩn và vì thế các quan sát này là rất chủ quan - một người cho đó là "gió nhẹ" thì người khác cũng có thể coi đó là "gió vừa phải". Beaufort đã thành công trong việc đưa mọi thứ vào quy chuẩn.

Thang ban đầu có 13 cấp (từ 0 tới 12) đã không dẫn chiếu tới các con số về vận tốc gió mà liên quan tới các điều kiện gió định tính có tác động lên các buồm của man of war, khi đó là các loại tàu chủ yếu của Hải quân Hoàng gia Anh, từ "vừa đủ để chịu lái" tới "không vải nào của buồm có thể chịu được". Ở cấp 0, tất cả các buồm có thể giương lên; ở cấp 6 thì một nửa số buồm có thể phải hạ xuống; ở cấp 12 thì tất cả các buồm phải xếp gọn lại.

Thang sức gió này đã là tiêu chuẩn cho mọi nhật trình hàng hải trên các tàu thuyền của Hải quân Hoàng gia Anh vào cuối thập niên 1830, và đã được thích ứng đẻ ử dụng phi-hải quân kể từ thập niên 1850, với các số của thang tương ứng với sự xoay vòng của máy đo gió hình chén. Năm 1906, để phù hợp với sự phát triển của tàu hơi nước, các miêu tả đã được thay đổi để miêu tả biển như thế nào chứ không phải là buồm như thế nào, được vận hành và mở rộng cho các quan sát trên đất liền. Sự xoay vòng của các con số trên thang chỉ được chuẩn hóa vào năm 1923. George Simpson, Giám đốc Cục Khí tượng Vương quốc Anh, là người chịu trách nhiệm về điều này và về bổ sung các miêu tả trên cơ sở đất liền. Sự đo đạc đã được thay đổi một chút vào vài thập niên sau để hoàn thiện sự thuận tiện trong sử dụng cho các nhà khí tượng học. Ngày nay, nhiều quốc gia đã từ bỏ kiểu miêu tả và đơn vị đo này và sử dụng các đơn vị của SI như m/s hay km/h, nhưng các cảnh báo thời tiết khắc nghiệt đưa ra công chúng vẫn là xấp xỉ như vậy khi sử dụng thang Beaufort.

Thang Beaufort được mở rộng năm 1946, khi các cấp từ 13 tới 17 được thêm vào. Tuy nhiên, các cấp từ 13 tới 17 chỉ nhằm áp dụng cho các trường hợp đặc biệt, chẳng hạn khi có bão nhiệt đới mạnh. Ngày nay, thang mở rộng chỉ được sử dụng tại Đài Loan, Trung Quốc và gần đây là Việt Nam.

Tốc độ gió trên thang Beaufort mở rộng 1946 dựa trên công thức kinh nghiệm:

v = 0,836 B^3/2 m/s

trong đó v là tương đương với vận tốc gió 10 mét trên bề mặt và B là số trên thang Beaufort. Chẳng hạn, B = 9,5 cho giá trị của v là 24,48 m/s, nó tương đương với giới hạn dưới của "cấp 10 Beaufort". Sử dụng công thức này thì gió mạnh nhất (trên 330 km/h) trong các trận siêu bão có thể đạt tới giá trị cấp 23 trên thang.

Ngày nay, đôi khi cấp gió bão được miêu tả như là cấp trong thang Beaufort từ 12 tới 16, có liên quan gần đúng với cấp tốc độ tương ứng của thang bão Saffir-Simpson, trong đó các trận bão thực sự được đo đạc, trong đó cấp 1 của thang bão này tương đương với cấp 12 trong thang sức gió Beaufort. Tuy nhiên, các cấp mở rộng trong thang sức gió Beaufort trên cấp 13 không trùng khớp với các cấp của thang bão Saffir-Simpson. Các vòi rồng cấp 1 trên thang Fujita và thang TORRO cũng bắt đầu gần đúng ở mức trên của cấp 12 trong thang Beaufort nhưng chúng là các thang độc lập.

Cũng cần lưu ý rằng độ cao của sóng tính trong điều kiện tìm thấy ngoài biển khơi, chứ không phải ven bờ.

Thang độ và miêu tả

Cấp Beaufort	Vận tốc gió ở 10 m trên mực nước biển (hải lý / km/h / mph)	Mô tả	Độ cao sóng (m)	Tình trạng mặt biển	Tình trạng đất liền
0	nhỏ hơn 1 / nhỏ hơn 1 / 1	Êm đềm	0	Phẳng lặng	Êm đềm
1	2 / 1-6 / 2	Gió rất nhẹ	0,1	Sóng lăn tăn, không có ngọn.	Chuyển động của gió thấy được trong khói.
2	5 / 7-11 / 6	Gió thổi nhẹ vừa phải	0,2	Sóng lăn tăn.	Cảm thấy gió trên da trần. Tiếng lá xào xạc.
3	9 / 12-19 / 11	Gió nhẹ nhàng	0,6	Sóng lăn tăn lớn.	Lá và cọng nhỏ chuyển động theo gió.
4	13 / 20-29 / 15	Gió vừa phải	1	Sóng nhỏ.	Bụi và giấy rời bay lên. Những cành cây nhỏ chuyển động.
5	19 / 30-39 / 22	Gió mạnh vừa phải	2	Sóng dài vừa phải (1,2 m). Có một chút bọt và bụi nước.	Cây nhỏ đu đưa.
6	24 / 40-45 / 27	Gió mạnh	3	Sóng lớn với chỏm bọt và bụi nước.	Cành lớn chuyển động. Sử dụng ô khó khăn.
7	30 / 51-62 / 35	Gió mạnh	4	Biển cuộn sóng và bọt bắt đầu có vệt.	Cây to chuyển động. Phải có sự gắng sức khi đi ngược gió.
8	37 / 63-75 / 42	Gió mạnh hơn	5,5	Sóng cao vừa phải với ngọn sóng gẫy tạo ra nhiều bụi. Các vệt bọt nước.	Cành nhỏ gẫy khỏi cây.
9	44 / 76-87 / 50	Gió rất mạnh	7	Sóng cao (2,75 m) với nhiều bọt hơn. Ngọn sóng bắt đầu cuộn lại. Nhiều bụi nước.	Một số công trình xây dựng bị hư hại nhỏ.
10	52 / 88-102 / 60	Gió bão	9	Sóng rất cao. Mặt biển trắng xóa và xô mạnh vào bờ. Tầm nhìn bị giảm.	Cây bật gốc. Một số công trình xây dựng hư hại vừa phải.
11	60 / 103-117 / 69	Gió bão dữ dội	11,5	Sóng cực cao.	Nhiều công trình xây dựng hư hỏng.
12	64 / 118-132 / 73 và cao hơn	Gió bão cực mạnh	14+	Các con sóng khổng lồ. Không gian bị bao phủ bởi bọt và bụi nước. Biển hoàn toàn trắng với các bụi nước. Nhìn gần cũng không rõ.	Nhiều công trình hư hỏng nặng.

Ứng dụng

Thang đo sức gió Beaufort được sử dụng để phục vụ cho công tác dự báo thời tiết.

Ngày nay, đôi khi các cơn bão mạnh được đánh số từ 12 đến 16 sử dụng thang bão Saffir-Simpson có 5 loại, với bão loại 1 có số Beaufort là 12, bão loại 2 có số Beaufort là 13,v.v.

Tại Việt Nam, do hầu như không có bão mạnh đến mức cần sử dụng thang bão Saffir-Simpson (lý do là các cơn bão mạnh trên cấp 12 hầu như đều xuất phát từ ngoài đại dương, sau khi vượt qua Philipin để đổ bộ vào Việt Nam thì sức gió đã suy giảm rất nhiều), nên người ta chỉ cần sử dụng thang sức gió Beaufort để mô tả sức mạnh của chúng là đủ. Gió xoáy có cấp Beaufort từ 6 đến 7 trên một diện rộng gọi là áp thấp nhiệt đới. Gió xoáy từ cấp 8 trở lên trên một diện rộng, có thể kèm theo mưa lớn gọi chung là bão. Tuy nhiên, điều này đã không còn đúng trong thời gian gần đây, điển hình là các cơn bão Chanchu và bão Xangsane trong năm 2006. Mặc dù bão Chanchu không đi vào vùng bờ biển Việt Nam, nhưng với cấp 4 theo thang bão Saffir-Simpson nó đã làm nhiều tàu thuyền bị đánh chìm và nhiều ngư dân Việt Nam bị chết trên biển Đông. Trong dự báo bão cho cơn bão Xangsane, lần đầu tiên người ta đã sử dụng cấp 13 và trên cấp 13.

Tại Mỹ, gió có cấp Beaufort 6 - 7 tạo ra các bản thông báo là small craft advisory, với sức gió cấp 8 - 9 là gale warning, cấp 10 hay 11 - storm warning (hay "tropical storm warning"), và tất cả những cái mạnh hơn gọi là hurricane warning.

Liên kết ngoài

• UK Meteorological Office: The Beaufort Scale
• Investigating Clouds : A lesson plan from the National Science Digital Library that uses the Beaufort Scale.
• US National Weather Service description of Beaufort Scale : Includes photos of accompanying sea appearance.