Холодный май — это потепление

Этой весной погода удивляла нас неоднократно. Средняя температура марта 2017 года по территории России — самая высокая за всю историю регулярных метеорологических наблюдений в стране, то есть за последние 127 лет. Она превысила прежний рекорд, принадлежащий марту 1990 года, сразу на 1,5°C. В Москве прошедший март был третьим среди самых теплых. Теплее были только март 2007 и 2014 годов.

Длина возникающей при блокирующем антициклоне волны - несколько тысяч километров

В апреле после аномально теплой первой декады в столичный регион пришло сильное похолодание, продолжавшееся в мае. Этот возврат холодов достаточно привычен для Москвы, хотя и воспринимался многими весьма негативно, поскольку, настроившись на теплую погоду, они вновь возвращаются если не в зиму, то в раннюю весну.

Средняя температура нынешнего мая составила +10,9°C. Это существенно холоднее обычного, но нельзя сказать, что такого прежде не было. В 1980 году среднемесячная майская температура составила +8,4°C, в 1999 году +8,7°C. Рекордсмен же здесь — май 1918 года, когда среднемесячная температура составила +6,4°C.

Для атмосферы умеренных широт характерна значительная изменчивость в различных временных диапазонах — от минут и часов до лет, веков и тысячелетий. Так, зарегистрированный абсолютный минимум температуры воздуха по Московской области в мае равен -9°C. Наименьшее выхолаживание наблюдается в городских условиях: в центре Москвы абсолютный минимум температуры -2°C. Абсолютный максимум температуры на территории Московской области 32°C (на крайнем юго-востоке 33-34°C).

Атмосфера — очень сложная система. В формировании погоды задействовано множество физических механизмов разной степени значимости, быстрых и медленных, локальных и глобальных. При изучении долгопериодной изменчивости атмосферы приходится рассматривать всю климатическую систему, в которую входят атмосфера, океан и верхний слой суши как единое целое. При этом необходимо учитывать многочисленные прямые и обратные связи между отдельными звеньями этой системы. Многие физические механизмы, влияние которых слабо ощутимо на коротких временных отрезках, становятся важными для долгопериодных изменений. Многие из этих механизмов недостаточно изучены и требуют дальнейших исследований. Для ответа на многие вопросы имеющаяся наблюдательная база недостаточно полна.

Как люди при всей их внешней похожести неповторимы, так и в глобальной атмосфере в каждый момент времени ее состояние (погода) уникально. Точно так же множеством деталей каждый год отличается от других, и на этом фоне в силу естественной атмосферной изменчивости время от времени обязательно должны возникать свои экстремумы.

Одним из механизмов, в значительной степени определяющих существование продолжающихся до нескольких недель "волн тепла" и "волн холода" в атмосфере, является блокирование преобладающего в умеренных широтах зонального западного воздушного переноса. Западный перенос создается перепадом атмосферного давления между тропиками (поясом повышенного давления) и полярными регионами, где преобладает более низкое давление.

В Европе в зимний период влияние западного переноса с Атлантики смягчает холода, а в летний период умеряет жару. Время от времени на пути западного потока в атмосфере возникают и задерживаются области повышенного давления. Они меняют картину воздушной циркуляции и способствуют усилению меридиональных потоков в атмосфере. К западу от таких блокирующих антициклонов преобладает вынос более теплых воздушных масс из южных регионов, а в восточной части блокирующего антициклона доминирует вынос холодного воздуха из более северных широт (см. рис.). Длина возникающей при блокировании волны на фоне возмущенного зонального потока — несколько тысяч километров.

Зимой аномальные морозы часто связаны с блокированием в атмосфере и вызванным им затоком холодного воздуха из Арктики. Если антициклон надолго устанавливается летом, то продолжительный вынос более сухого и теплого воздуха может приводить к засухам и пожарам (как это было, в частности, в 2010 году).

В апреле--мае 2017 года длительная волна холода в Центральном регионе России также была связана с процессом атмосферного блокирования, вызвавшим мощный заток арктического воздуха и майские снежные эпизоды в столице.

Результаты целого ряда численных экспериментов по моделированию климатической системы показывают, что в умеренных широтах потепление климата может способствовать усилению эффектов блокирования (прежде всего это касается зимнего периода над континентами). При общем потеплении климата особенно быстро потепление происходит в высоких широтах и медленнее всего в низких — в тропиках и на экваторе. Из-за этого уменьшается меридиональный перепад температур и давления между экватором и полюсами, что способствует уменьшению зонального воздушного переноса с запада на восток и повышению региональной изменчивости ("нервозности") климата (проявляющейся, в частности, в интенсивности и повторяемости волн холода и тепла). Мы только что получили возможность ощутить влияние этого процесса на себе.

Майская температура в Москве

Непредсказуемая стихия

Через Москву и Подмосковье 29 мая прошел шквал. Он стал причиной смерти 16 человек, за медицинской помощью обратились более 150 человек, повалено 14 тыс. деревьев, повреждено 2 тыс. автомобилей, сорваны 243 крыши с домов.

Шквал — опасное гидрометеорологическое явление: резкое кратковременное усиление ветра до 25 м/с и сильнее с изменением его направления.

Шквалы обусловлены мощными кучево-дождевыми облаками, из-за перемещения которых на местности возникает узкая шкваловая полоса шириной от нескольких десятков метров до километра и длиной в сотни километров. Такие облачные скопления называются мезомасштабными конвективными системами (МКС). Формирование линии шквалов объясняется влиянием холодной воздушной массы и вертикальным сдвигом ветра в условиях статической стабильности. МКС обычно состоит из множества конвективных ячеек, они беспорядочно перемещаются с разной скоростью и меняют свою пространственную структуру.

Шквалы, как правило, возникают в центральной части мощного грозового облака при очень большой влажности воздуха и в процессе осадкообразования. Диагностика шквалов очень сложна — трудно зафиксировать момент зарождения конвективной системы даже в густонаселенных местах. Зачастую о шквале можно говорить только после его прохождения, глядя на причиненный им ущерб.

Некоторые методики, правда, все-таки позволяют судить о приближении шквалов — особенную точность дают метеорологические радары, но их пока слишком мало. Менее точный, но основной для Гидрометцентра метод — региональная 30-уровневая гидродинамическая модель прогноза полей метеорологических элементов с пространственным разрешением в 75 км. Есть еще по крайней мере три метода разной степени точности, но у всех у них один серьезнейший недостаток: они бессильны предсказать именно катастрофический шквал.