Метеорологи по всей Европе находятся в повышенной тревоге, наблюдая значительное ослабление стратосферного полярного вихря — гигантской массы холодного воздуха, циркулирующей над Арктикой. Данные, собранные в конце ноября, указывают на аномальное замедление ветров на больших высотах, что резко увеличивает вероятность внезапного стратосферного потепления (ВСП). Это явление, хотя и сложное, является одним из главных предвестников сильных и продолжительных волн холода в Северном полушарии.
Основная проблема заключается в возможности «раскола» вихря, более редкого и более сильного сценария, чем простое смещение. Если это осуществится, ветровой барьер, удерживающий ледяной воздух над Северным полюсом, сломается, позволяя массам арктического или сибирского воздуха опуститься в средние широты. Текущие прогнозы, основанные на долгосрочных климатических моделях, указывают на повышенный риск вспышек сильных холодов в период с января по февраль, что может радикально изменить прогнозы на зиму на континенте.
Несмотря на четкие сигналы в стратосфере, подтверждение суровой зимы на поверхности все еще зависит от сложного взаимодействия с тропосферой — слоем атмосферы, в котором мы живем и где происходят метеорологические явления. Распространение возмущения вниз является решающим фактором, который определит, ослабнет ли полярная струя и начнет ли рябить, открывая путь экстремальным холодам. Следующие несколько недель будут иметь решающее значение для понимания масштабов и точного местоположения возможных последствий.
Что такое стратосферный полярный вихрь
Полярный вихрь — это обширная область низкого давления и чрезвычайно холодного воздуха, которая образуется над полярными регионами в зимний период. Расположенный в стратосфере, на высоте от 20 до 50 километров, он окружен потоком очень сильных ветров, известным как стратосферная полярная струя, которая вращается в Арктике против часовой стрелки. Основная функция этой структуры — действовать как барьер, удерживая холодный воздух в полярном регионе. Когда вихрь сильный и стабильный, ветры быстры, а циркуляция почти идеально круговая, что приводит к более мягким или нормальным зимам в Европе и Северной Америке, поскольку холодный воздух остается «запертым» на крайнем севере планеты. Однако любое нарушение в его структуре может иметь каскадные последствия для климата всего полушария, что делает его одним из элементов, наиболее наблюдаемых современной климатологией.
Различия между вихревым смещением и расщеплением
Ослабление полярного вихря может проявляться двумя различными способами с воздействиями различной интенсивности. Наиболее распространенным явлением является смещение, при котором центр вихря отталкивается от полюса, принимая более овальную форму. Хотя это состояние может вызвать похолодания в некоторых регионах, например, в Северной Америке или Сибири, его последствия, как правило, менее продолжительны и широко распространены. Вихрь остается единым целым, просто сдвинувшись со своего обычного положения.
Самый экстремальный и редкий сценарий — это расщепление, которое происходит во время внезапного стратосферного потепления (ВСП). При этом волны энергии из тропосферы распространяются вверх и за несколько дней нагревают полярную стратосферу на десятки градусов Цельсия. Этот резкий нагрев полностью дестабилизирует циркуляцию, разделяя основной вихрь на два или более меньших «дочерних вихря». Эти новые центры холодного воздуха могут затем мигрировать на юг, принося с собой экстремальные и постоянные холода в Европу, Азию и Северную Америку. Последствия раскола могут длиться несколько недель, полностью меняя зимние погодные условия.
Прогнозы указывают на высокую вероятность редкого события
Самый последний анализ, основанный на данных спутников и метеозондов, показывает заметное замедление зональных ветров, составляющих вихрь.
Модели численного прогнозирования, например модели Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), указывают с вероятностью более 60% того, что событие разделения произойдет в период с конца декабря по начало января.
Такая конфигурация атмосферы способствует образованию систем высокого давления, известных как атмосферные шлюзы, над Гренландией и Скандинавией.
Эти блокировки действуют как барьер, препятствующий нормальному потоку более мягкого воздуха из Атлантики и вместо этого открывающий прямой коридор для спуска ледяного воздуха из Сибири в Западную и Центральную Европу.
Исторические события, которые отметили континент
Новейшая история предлагает яркие примеры разрушительной силы расколотого полярного вихря. В феврале 2018 года крупное событие ВЮЗ привело к явлению, получившему название «Зверь с Востока», который принес снег и температуру до -15°C в такие места, как Великобритания, Франция и даже Рим. В транспортных системах возник хаос, а спрос на энергию достиг исторического пика.
Аналогичное событие произошло зимой 2019 года, хотя и с меньшей интенсивностью. Если заглянуть еще дальше в прошлое, зима 1984–1985 годов также была отмечена интенсивным расколом, который привел к одному из самых холодных февралей за всю историю наблюдений в большей части Западной Европы, когда реки и озера замерзли в нескольких столицах.
Климатические исследования показывают, что частота явлений ВСП может увеличиваться, и эта тенденция, возможно, связана с быстрыми изменениями климата, наблюдаемыми в Арктике. Ускоренное потепление полярного региона может генерировать новые «волны» энергии, которые поднимаются и дестабилизируют стратосферу.
Наука, лежащая в основе мониторинга
Мониторинг полярного вихря — постоянная задача, выполняемая глобальными метеорологическими центрами. Такие учреждения, как ECMWF в Соединенном Королевстве и Немецкая метеорологическая служба (DWD), используют комбинацию спутниковых данных, которые измеряют температуру стратосферы, и сложные компьютерные модели для прогнозирования поведения вихрей на несколько недель вперед. В частности, они анализируют скорость ветра на высоте 10 гектопаскалей (около 30 км), ключевого показателя прочности конструкции.
Помимо скорости ветра, ученые отслеживают такие индексы, как Арктическое колебание (АО), которое отражает разницу в давлении между Арктикой и средними широтами. Резко негативная фаза АО часто связана со слабым полярным вихрем и повышенным риском вторжений холодного воздуха. Ежедневное обновление этих моделей и индексов имеет решающее значение для того, чтобы национальные метеорологические службы могли выпускать ранние предупреждения правительствам, энергетическим секторам и широкой общественности.
Решающая связь между стратосферой и тропосферой
Крайне важно понимать, что коллапс вихря в стратосфере не приводит автоматически к сильному холоду на поверхности. Решающим фактором является «распространение сигнала вниз», то есть успеет ли возмущение опуститься и повлиять на циркуляцию в тропосфере, где формируется погода. Примерно в 40% случаев ВСП эта связь не устанавливается эффективно, а воздействия на землю минимальны или вообще отсутствуют.
Ранее существовавшее положение тропосферного реактивного течения и другие региональные погодные условия также играют жизненно важную роль. Они могут модулировать или даже сводить на нет сигнал, поступающий из стратосферы, определяя, будет ли холодная воздушная масса направлена в сторону Европы, Азии или Северной Америки. По этой причине синоптики сохраняют осторожность, ожидая подтверждения этой важной связи в ближайшие недели.
Следующие несколько недель станут решающими для зимы
Международное метеорологическое сообщество с нетерпением ожидает обновлений прогнозных моделей в первой половине декабря. Этот период считается критическим для уточнения прогнозов и подтверждения того, материализуется ли стратосферное потепление и распространится ли оно на тропосферу. Любое подтверждение крупного события будет немедленно сообщено национальным агентствам гражданской защиты и метеорологии, чтобы можно было начать необходимую подготовку.
