Trong khí tượng học, đám mây là một khối khí dung có thể nhìn thấy lơ lửng trong bầu khí quyển của một hành tinh hoặc không gian tương tự, thường bao gồm các giọt nhỏ, tinh thể băng hoặc các hạt khác. Sự hình thành mây có liên quan chặt chẽ đến biến đổi khí hậu và khi biến đổi khí hậu trở thành một vấn đề ngày càng nghiêm trọng thì việc hiểu biết về khoa học về mây ngày càng trở nên quan trọng.
Sự tồn tại của mây không chỉ ảnh hưởng đến khí hậu trái đất mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sự thay đổi thời tiết hàng ngày.
Sự hình thành mây chủ yếu xuất phát từ độ bão hòa của không khí. Mây hình thành khi không khí được làm mát đến điểm sương hoặc hút đủ độ ẩm từ các nguồn lân cận. Tùy thuộc vào mức độ bão hòa và nhiệt độ của không khí, hơi nước có thể ngưng tụ thành những giọt mây. Những khiếm khuyết hoặc bất thường trong quá trình này có thể dẫn đến các hiện tượng khí hậu cực đoan.
Các loại đám mây có thể được chia thành nhiều loại khác nhau dựa trên chiều cao và hình dạng của chúng. Tên Latin của các loại mây xuất phát từ nhà khí tượng học đầu tiên Luke Howard, người đầu tiên đề xuất hệ thống phân loại mây vào năm 1802. Hệ thống của ông vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay và được chia thành năm hình dạng cơ bản: dạng tầng, dạng tích lũy, dạng tích tầng, dạng tích lũy và dạng tuần hoàn.
Tên và lớp của các loại mây không chỉ được đặt tên theo hình dạng mà còn liên quan đến độ cao mà chúng hình thành.
Ví dụ: các đám mây ở cấp độ thấp được đặt tên mà không có bất kỳ tiền tố độ cao nào, trong khi các đám mây phân tầng ở cấp độ trung bình được đặt tên bằng "alto-" và các đám mây ở cấp độ cao được đặt tên bằng "cirro-". Hệ thống phân loại của Howard đã giới thiệu nhiều danh mục khác trong quá trình phát triển, giúp việc nhận dạng các đám mây của chúng ta trở nên trực quan hơn.
Tác động của mây đến khí hậu chủ yếu thể hiện ở việc chúng phản xạ bức xạ mặt trời và hấp thụ bức xạ bề mặt. Một số đám mây có thể phản chiếu ánh sáng mặt trời, gây ra hiệu ứng làm mát cục bộ, trong khi những đám mây khác có thể hấp thụ nhiệt và làm tăng sự nóng lên của bề mặt Trái đất. Hình dạng, độ dày và chiều cao của các loại mây khác nhau đều ảnh hưởng đến quá trình này và trở thành yếu tố không chắc chắn chính về độ nhạy khí hậu.
Sự tồn tại và biến mất của các đám mây ảnh hưởng đến môi trường của chúng ta và thậm chí quyết định một số xu hướng cơ bản của khí hậu.
Các nhà khoa học chỉ ra rằng những thay đổi trong cách hoạt động và mô hình phân bố của đám mây có thể làm trầm trọng thêm tác động của biến đổi khí hậu. Ngoài ra, các đặc tính vi mô liên quan đến sự hình thành đám mây, cho dù đó là vai trò của hạt nhân hay kích thước của các giọt nước, sẽ giúp chúng ta hiểu sâu hơn về mây.
Việc nghiên cứu về các đám mây cổ đại không được tiến hành riêng lẻ mà kết hợp quan sát với các yếu tố thời tiết và khoa học tự nhiên khác. Ngay từ năm 340 trước Công nguyên, triết gia Hy Lạp Aristotle đã xuất bản cuốn “Khí tượng học”. Công trình này đánh dấu sự hiểu biết toàn diện về khoa học tự nhiên thời bấy giờ, bao gồm cả quá trình hình thành khí hậu và mây. Tuy nhiên, nghiên cứu khoa học thực sự bắt nguồn từ cuối thế kỷ 18 và 1812, khi Luke Howard và Jean-Baptiste Lamarck lần lượt thực hiện công việc phân loại các đám mây.
Sự hình thành của mây bao gồm một loạt các quá trình vật lý và hóa học phức tạp, dù thông qua làm mát đối lưu, làm mát bằng bức xạ hay làm mát bằng bay hơi. Các quá trình này sẽ khiến nhiệt độ của không khí giảm xuống và đạt đến điểm sương, từ đó hình thành các giọt mây. Ngoài ra, việc bổ sung độ ẩm còn thúc đẩy sự hình thành mây, một quá trình thường thấy ở các đại dương, hồ và sự bốc hơi của đất ẩm.
Trong quá trình hình thành mây, mọi mắt xích đều có thể trở thành chìa khóa tác động đến khí hậu.
Khi tình trạng biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng, nghiên cứu của con người về mây cũng tiếp tục được đào sâu hơn. Thông qua công nghệ vệ tinh và mô hình dữ liệu, các nhà khoa học có thể theo dõi và dự đoán chính xác hơn hoạt động của các đám mây cũng như tác động của chúng đối với khí hậu.
Hiện tại, chúng ta vẫn phải đối mặt với những thách thức trong nghiên cứu về đám mây, đặc biệt là liên quan đến độ nhạy cảm với khí hậu và hoạt động của các đám mây vẫn là một điều không chắc chắn quan trọng đối với cộng đồng khoa học. Ngoài ra, làm thế nào để dự đoán và ứng phó với các đám mây trong biến đổi khí hậu trong tương lai là mục tiêu mà mọi nhà khí tượng học tiếp tục phấn đấu.
Khoa học về đám mây ngày càng trở nên phong phú hơn nhờ những thay đổi và tiến bộ của công nghệ. Chúng ta có thể tìm ra mô hình của các đám mây khi khí hậu thay đổi và đưa ra các biện pháp ứng phó hiệu quả hơn không?