Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде - Саймон Кинг

Воздух быстрее реагирует на изменение климата, вода в океанах запаздывает, но их истории, в конечном счете, переплетаются. Ледниковые периоды, Эль-Ниньо и муссоны обязаны своим развитием и существованием тому и другому. Нельзя рассказывать историю атмосферы, игнорируя историю океанов. Именно здесь, между воздухом и водой, общая картина воздействует на частную, здесь появляются плоды настоящего сотрудничества между океанами и атмосферой.

Как воздух путешествует по миру?

Прежде чем ответить на этот вопрос, важно рассказать кое-что об общих принципах движения воздуха. Во-первых, воздух естественным образом движется из области, где воздуха больше (зона высокого давления), в область, где его меньше (зона низкого давления). Во-вторых, благодаря вращению Земли воздух движется из зон высокого давления к зонам низкого давления не прямо. Это явление известно как сила Кориолиса – так называемая «кажущаяся» сила, связанная с вращением Земли. Она отклоняет потоки воздуха, исходящие из областей высокого давления и направленные в области низкого. Эта сила действует и на те, и на другие области. Направление ее зависит от полушария: в Северном полушарии воздух движется против часовой стрелки вокруг зон низкого давления и по часовой стрелке вокруг зон высокого давления, а в Южном полушарии картина обратная.

Теплый влажный воздух поднимается кверху, и этот процесс продолжается, пока воздух, окружающий этот поток, остается более холодным. В конечном счете происходит столкновения теплых и холодных воздушных масс. Свойства этих масс отличаются: теплый воздух менее плотный, так что при столкновении большая часть теплого воздуха уходит вверх. Это небольшое отклонение в развитии погодных процессов становится нормальной циркуляцией, поскольку сила Кориолиса продолжает оказывать свое влияние.

Со временем восходящий воздух остывает и начинает конденсироваться, образуя облака и дождь. У поверхности этот восходящий воздух замещается, и в результате центростремительного движения окружающего воздуха формируется центр области низкого давления. Это замещение воздуха продолжается, пока восхождение воздуха не прекращается, что, в свою очередь, происходит, когда среда становится однородной (т. е. между слоями воздуха разной высоты нет температурной разницы). Однако в нижней части атмосферы восходящий воздух снижает давление у поверхности, и возникают зоны низкого давления.

Зоны высокого давления содержат больше воздуха, и он движется вниз. Нисходящий воздух не образует облака, но может удерживать уже существующие. В Северном полушарии воздух циркулирует к наружи и по часовой стрелке. Зоны высокого давления подпитывают зоны низкого давления, и воздух естественным образом переходит оттуда, где его больше, туда, где его меньше: это газ, и он ведет себя так же, как и все остальные газы.

Какая погода связана с высокими низким давлением?

Низкое давление может вызывать погодные явления любой силы и величины – от локальных зон низкого давления, где образуются дожди и ветры для небольших районов, до огромных систем вроде циклонов, которые могут распространяться на тысячи километров. Погода, обусловленная высоким давлением, обычно спокойная, тихая и устойчивая. Летом высокое давление сулит теплую хорошую погоду. Зимой, в морозные дни, иногда бывает туман, иногда облака, – но какая бы погода ни установилась в зоне высокого давления, она обычно устанавливается надолго. Высокое давление у земной поверхности кажется бледной тенью низкого, но со временем оно обретает силу. Установившееся высокое давление приводит к прочному установлению погоды: если эта погода туманная, то ухудшается качество воздуха; если ярко светит солнце, то нужно ждать жару и засуху.

Что такое блокирующий антициклон?

Области высокого давления, или антициклоны, как они называются с технической точки зрения, могут быть неустойчивыми или же существовать некоторое время. Зимой воздух чаще опускается вниз, поскольку он плотный и холодный. В течение зимних месяцев, особенно над обширными областями суши, воздух может значительно охлаждаться, потому что для прогрева поверхности не хватает солнечного света. Это может служить причиной образования квазистационарных сезонных областей низкого давления в холодное время года. Именно поэтому температуры в России и Центральной Европе могут опускаться так низко. Порой устойчивые области высокого давления доминируют зимой и в Скандинавии. Когда воздух становится более холодным и плотным, струйные течения начинают его огибать, при этом они часто ослабляются и разрушаются. Воздух остается холодным, так что антициклон, или область высокого давления, не двигается сместа. Это так называемый блокирующий антициклон – устойчиво существующая на одном месте воздушная масса. Блокирующие антициклоны возникают не только зимой и не только над сушей – они могут формироваться в любое время года и над сушей, и над морем. Летом блокирующие антициклоны могут способствовать усилению и распространению жары, что также влияет на жизнь и на суше, и в море. Избыток жары вредит растениям и фауне и может привести к засухе – словом, чрезмерная жара вредна для всех. Зимой блокирующие антициклоны способствуют дальнейшему охлаждению и распространению холодного плотного воздуха, а любая влага превращается в воздухе в снег или лед. Азорский антициклон – это большой полупостоянный антициклон, который возникает и заканчивается в центральной части Северной Атлантики. Иногда Азорский антициклон продолжается так долго, что кажется нескончаемым. Он входит в группу субтропических антициклонов, которые располагаются в районе 30 градусов северной широты. Впрочем, подобный же набор существует и в Южном полушарии.

Однако чрезвычайные погодные условия возникают не только в блокирующих антициклонах. Представьте себе большой камень в ручье: он рассекает поток воды, которому приходится его обтекать. В других случаях камень так велик, что почти полностью останавливает поток – так и области низкого давления отклоняются блокирующим антициклоном. Они проходят по краям антициклона, и такая схема сохраняется на протяжении всего его существования, так что последовательность потоков низкого давления вносит нестабильность в погодные условия того же района. Окружающие блокирующий антициклон области, таким образом, тоже находятся под его влиянием, но при этом устанавливается совершенно иная погода. Если антициклон установился над Великобританией, то зона низкого давления формируется в Атлантике и движется на северо-восток, принося в Исландию дожди и ветры. В Великобритании и в большей части Западной Европы лето 2018 года было очень жарким и сухим из-за области высокого давления, возникшей там в летние месяцы. В то же время в Исландии лето было одним из самых дождливых за всю историю наблюдений, поскольку остров находился практически на линии огня, и депрессия следовала за депрессией, так как зоны низкого давления двигались на периферии зоны высокого давления в том же направлении.

В атмосфере существует два типа блоков: омега-блокирование и расщепляющее блокирование. Оба приводят к наступлению долговременной устойчивой погоды, будь то антициклон или циклон. Первый тип, омега-блокирование, получил название по греческой букве «омега», поскольку его результат напоминает по форме ее заглавную букву «Ω». Зона высокого давления находится под аркой этой «омеги» между довольно стабильными областями