Заставляя Европу потеть

Летом 2003 года Европа пережила рекордную жару, и нынешний сезон, по ощущениям многих, развивается по тому же сценарию. На фоне этой волны тепла научный журнал Nature Geoscience опубликовал исследование, которое помогает понять природу подобных экстремальных погодных явлений. Команда исследователей из ETH на протяжении двух лет анализировала климатические данные со всего мира, чтобы объяснить движущую силу стабильных антициклонов. Известно, что чрезвычайно устойчивые области высокого давления в верхней тропосфере, на высоте от пяти до десяти километров, могут вызывать летние волны жары. Ученые называют такие особые условия «блокирующими» антициклонами, поскольку они отклоняют циклоны и приводят к установлению жаркой погоды. Эти системы диаметром около 2000 километров могут охватывать обширные территории Европы, прерывая типичный западный перенос с Северной Атлантики, который в норме определяет погоду в регионе.

В то время как все предыдущие исследования пытались объяснить блокирование, фокусируясь на циркуляции воздушных масс в верхней тропосфере, команда профессора ETH Хайни Вернли предложила новый подход. «Мы показываем, что восходящее движение воздушных масс из нижней тропосферы также может быть определяющим фактором в формировании и поддержании таких систем», — говорит старший научный сотрудник Штефан Пфаль.

Ключевую роль играет скрытое тепло: при подъеме воздушных масс формируются облака, водяной пар конденсируется и высвобождает так называемую скрытую энергию. «Это противоположность потению, при котором вода испаряется и охлаждает тело», — поясняет Пфаль. Последующий нагрев воздушного объема может привести к его дальнейшему подъему. Таким образом, скрытое тепло обеспечивает часть силы, необходимой для восходящего движения масс.

Анализ метеорологических данных за последние 21 год показал, что в течение трех дней до того, как воздушные массы достигают области блокирования, до 45% из них нагреваются за счет этого процесса; за неделю до события эта доля возрастает до 70%. Процесс всегда запаздывает: формирование облаков или зон непогоды над Атлантикой приводит к появлению антициклона над Европой с ясной погодой спустя несколько дней.

Для анализа команда ETH Zurich использовала огромный массив данных наземных измерений, а также сведений с шаров-зондов, самолетов и спутников, предоставленных Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды в Рединге (Великобритания). Новые данные о ветре, температуре, облачности и влажности поступали каждые шесть часов. С помощью траекторных расчетов Штефан Пфаль оценил движение отдельных объемов воздуха, способствующих формированию блокирующих систем. Было проанализировано более 100 миллионов траекторий.

Новые выводы могут быть полезны и в других областях климатологии. «В результате глобального потепления в воздухе содержится больше влаги. Это приводит к высвобождению большего количества скрытого тепла, что, в свою очередь, может изменить частоту возникновения блокирующих ситуаций», — отмечает Пфаль. Открытие также может улучшить прогнозы погоды, которые часто ошибаются в моменте формирования или распада блокирующего антициклона, что существенно влияет на развитие погодных условий.

Блокирование — не исключительно летнее явление. В зимние месяцы оно может вызывать холодные условия с высокими туманами, хорошо знакомыми жителям Швейцарского плато и характерными для территории от Паданской равнины в Италии до северной Германии. «Другими словами, это все те погодные условия, на которые люди постоянно жалуются», — заключает Вернли, — от экстремальной жары до серой, холодной зимней погоды.