Thang sức gió Beaufort

Khởi thủy

Thang sức gió này được Francis Beaufort, 1 đô đốc hải quân và đồng thời là 1 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.^[5] Đầu thế kỷ XIX, các sĩ quan hải quân thực hiện các quan sát thời tiết theo thường lệ nhưng không tồn tại 1 thang tiêu chuẩn và vì thế các quan sát này là rất chủ quan - 1 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 (0 - 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".^[6] 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 để ứng 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 1853, thang này được chấp nhận lần đầu tiên bởi một tổ chức tiền thân của Tổ chức Khí tượng Thế giới, được thành lập ở Brussels.^[7]

Năm 1916, 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^[8]. 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 Hệ đo lường quốc tế 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.^[9][10]

Thang mở rộng

Thang Beaufort được mở rộng năm 1946, khi các cấp từ 13 - 17 được thêm vào.^[11] Tuy nhiên, các cấp từ 13 - 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. Tuy nhiên, Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) trong một tuyên bố vào năm 2012 vẫn chưa chính thức sử dụng thang mở rộng trên phạm vi toàn cầu.^[1]

Tốc độ gió trên thang Beaufort mở rộng 1946 dựa trên công thức kinh nghiệm:^[12]

• v = 0.836 B^3/2 m/s
• v = 1.625 B^3/2 hải lý (${\displaystyle ={\frac {13}{8}}{\sqrt {B^{3}}}}$ )

trong đó v là tương đương với vận tốc gió 10 m 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". Theo ước tính từ công thức này thì gió mạnh nhất (trên 330 km/h) trong các trận siêu bão có thể đạt tới giá trị trên cấp 23.

Ngày nay, đôi khi cấp gió bão được miêu tả như là cấp trong thang Beaufort từ 12 - 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^[13].

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

Thang sức gió Beaufort ban đầu có 13 cấp (0 - 12) và được mở rộng thành 18 cấp (0 - 17) năm 1946, khi các cấp từ 13 tới 17 được thêm vào.

Thang đo Beaufort khởi thủy

Đây là thang bão chuẩn vẫn đang được Tổ chức Khí tượng Thế giới sử dụng trên phạm vi toàn cầu cho đến ngày nay

Thang sức gió Beaufort^{[14][15][16][17]}

Sau đây là thang gió khởi thủy thời sơ khai kèm theo tín hiệu cảnh báo:

Cấp bão	Mức độ	Sức gió	Sóng biển	Tác động trên biển	Tác động đất liền	Ảnh mặt biển	Tín hiệu cảnh báo
0	Êm đềm	< 1 hải lý/giây (knots) < 1 Dặm trên giờ (mph) < 2 km/h < 0.5 m/s	0 ft (0 m)	Phẳng lặng	Mặt đất êm đềm, hầu như lặng gió.
1	Gió rất nhẹ	1–3 knots	0–1 ft	Gió rất nhẹ. Sóng lăn tăn, không có ngọn.	Chuyển động của gió thấy được trong khói.
		1–3 mph
		2–5 km/h	0–0.3 m
		0.5–1.5 m/s
2	Gió yếu	4–6 knots	1–2 ft	Sóng lăn tăn.	Cảm thấy gió trên da trần. Tiếng lá xào xạc.
		4–7 mph
		6–11 km/h	0.3–0.6 m
		1.6–3.3 m/s
3	Gió nhẹ	7–10 knots	2–4 ft	Sóng lăn tăn lớn.	Lá và cọng nhỏ chuyển động theo gió.
		8–12 mph
		12–19 km/h	0.6–1.2 m
		3.4–5.5 m/s
4	Gió vừa phải	11–16 knots	3.5–6 ft	Sóng nhỏ.	Bụi và giấy rời bay lên. Những cành cây nhỏ chuyển động.
		13–18 mph
		20–28 km/h	1–2 m
		5.5–7.9 m/s
5	Gió mạnh vừa phải	17–21 knots	6–10 ft	Sóng dài vừa phải (1,2 m). Có một chút bọt và bụi nước.	Cây nhỏ đu đưa
		19–24 mph
		29–38 km/h	2–3 m
		8–10.7 m/s
6	Gió khá mạnh	22–27 knots	9–13 ft	Sóng lớn với chỏm bọt và bụi nước.	Cành lớn chuyển động. Sử dụng ô khó khăn.
		25–31 mph
		39–49 km/h	3–4 m
		10.8–13.8 m/s
7	Gió mạnh, gió gần lốc	28–33 knots	13–19 ft	Biển cuộn sóng và bọt bắt đầu có vệt.	Cây to chuyển động. Phải có sự gắng sức khi đi ngược gió.
		32–38 mph
		50–61 km/h	4–5.5 m
		13.9–17.1 m/s
8	Gió rất mạnh, gió lốc	34–40 knots	18–25 ft	Sóng cao vừa phải với ngọn sóng gãy tạo ra nhiều bụi. Các vệt bọt nước.	Cành nhỏ gãy khỏi cây.
		39–46 mph
		62–74 km/h	5.5–7.5 m
		17.2–20.7 m/s
9	Gió lốc mạnh/ Gió mạnh dữ dội	41–47 knots	23–32 ft	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.
		47–54 mph
		75–88 km/h	7–10 m
		20.8–24.4 m/s
10	Bão/ Gió lốc dữ dội	48–55 knots	29–41 ft	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.
		55–63 mph
		89–102 km/h	9–12.5 m
		24.5–28.4 m/s
11	Bão rất mạnh	56–63 knots	37–52 ft	Sóng cực cao.	Nhiều công trình xây dựng hư hỏng.
		64–72 mph
		103–117 km/h	11.5–16 m
		28.5–32.6 m/s
12	Bão cuồng phong	≥ 64 knots	≥ 46 ft	Các con sóng khổng lồ. Không gian bị bao phủ bởi bọt và bụi nước. Biển hoàn toàn trắng với các bụi nước.	Sức tàn phá lớn.
		≥ 73 mph
		≥ 118 km/h	≥ 14 m
		≥ 32.7 m/s

Thang Beaufort mở rộng

Bảng thang độ và miêu tả dưới đây liệt kê đầy đủ 18 cấp gió và 1 cấp phụ (18+) trở lên cho những cơn bão trên cấp 17. Bảng bao gồm 12 cấp cơ bản và 5 cấp mở rộng áp dụng tại một số quốc gia.

Phép chuyển đổi như sau:

• 3,6 km/h ≡ 1 m/s, đơn vị SI của tốc độ, mét trên giây.
• 1 km/h ≈ 0,27778 m/s.
• 1 km/h ≈ 0,621 37 mph ≈ 0,911 34 feet trên giây.
• 1 km/h ≡ 1,852 nút.
• 1 nút ≡ 1,852 km/h (chính xác).
• 1 dặm trên giờ ≡ 1,609344 km/h (~1,61 km/h).^[18]

Theo Quyết định số 18/2021/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, Bảng Cấp gió và sóng của Việt Nam gồm 18 cấp Beaufort, từ cấp 0 đến cấp 17.^[4] Có một số đề xuất về thang bão trên cấp 17 ở Việt Nam, nhưng chưa được Trung ương, Chính phủ và Tổng cục Khí tượng Thủy văn công nhận, áp dụng trên toàn quốc trong văn bản quy phạm pháp luật nên không được sử dụng. Chính vì vậy, theo đúng Quyết định của Chính phủ (mới nhất ngày 22 tháng 4 năm 2021), văn bản có hiệu lực pháp lý cao nhất cho đến hiện tại và Luật Khí tượng Thủy văn 2015^[19], thang sức gió của Việt Nam là thang sức gió Beaufort mở rộng chỉ dùng đến cấp 17.^[4]

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 - 16 sử dụng thang bão Saffir-Simpson có năm loại, với bão loại 1 có số Beaufort là 12, bão loại 2 có số Beaufort là 13...

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 Philippines 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 - 7 trên 1 diện rộng gọi là áp thấp nhiệt đới. Gió xoáy từ cấp 8 trở lên trên 1 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 (2006) và bão Xangsane (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. Chính vì vậy từ cuối năm 2006, Chính phủ Việt Nam đã ban hành Quyết định 245/2006/QĐ-TTg, quy định mở rộng thang sức gió ở Việt Nam lên cấp 17 (tối đa 220 km/h).^[3]

Vào khoảng giữa năm 2011, lần đầu tiên các báo chí truyền thông đã phát bản tin về siêu bão Songda với sức gió giật trên cấp 18 - 19.^[20][21] Và cũng vào cuối năm 2013, lần đầu tiên cấp 20 trở lên đã được phát trực tiếp trên Đài truyền hình kỹ thuật số của VTC14 và Đài truyền hình Việt Nam VTV1 dành cho siêu bão Haiyan.^[22] Cũng vào đầu năm 2015 tại Đài truyền hình thông tấn xã Việt Nam trong bản tin VOV, họ đã mô tả sức gió trên cấp 18 cho siêu bão Soudelor (2015). Tuy nhiên cho đến thời điểm hiện tại, thang bão chính thức ở Việt Nam theo quy định tại Luật Khí tượng Thủy văn 2015^[19] và văn bản quy phạm pháp luật – Quyết định của Thủ tướng Chính phủ ngày 22 tháng 4 năm 2021, thang bão chính thức vẫn chỉ dừng lại ở cấp 17.^[4]

Đối với Trung Quốc và Đài Loan, các trang báo điện tử và truyền thông cũng đều đồng loạt sử dụng thang bão Beaufort mở rộng 2 (cấp 18 - cấp 24) trong một số các cơn bão, điển hình như siêu bão Haiyan (năm 2013)^[23] và siêu bão Soudelor (năm 2015)^[24] 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, thời nay khi trên các cấp trên sẽ tính theo một từ mới gọi là "Major hurricanes".

• National Meteorological Library and Archive Lưu trữ 2017-11-13 tại Wayback Machine
• Film of Wind Scale
• Historical Wind Speed Equivalents Of The Beaufort Scale
• Howtoons Poster
• Beaufort scale
• Ireland's Beaufort was Windscale Inventor—bởi Dr John de Courcy Ireland
• The Beaufort Scale and Weather Diaries of Rear Admiral Sir Francis Beaufort—Lịch sử thang Beaufort
• Radio interview với Scott Huler
• Beaufort wind force scale. Met Office
• US Economic Costs of High Winds tại NOAA Economics
• Thang sức gió Beaufort và các thang sóng biển, PGS.TS. PHAN VĂN KHÔI, Cục Đăng kiểm Việt Nam Lưu trữ 2014-07-28 tại Wayback Machine