Глобальная климатическая сеть
Атмосфера функционирует как глобально взаимосвязанная система. Энергия, импульс и тепло постоянно обмениваются между континентами и океанами посредством крупномасштабных циркуляционных процессов, которые объединяют удаленные регионы мира. Метеорологи называют такие отдаленные взаимосвязи телеконнекциями. В отличие от отдельных погодных явлений, телеконнекции описывают повторяющиеся закономерности атмосферной и океанической изменчивости, которые влияют на региональную погоду вдали от места своего возникновения.
Само понятие не является новым. Уже более века учёные знают, что климатические аномалии часто возникают одновременно в местах, разделённых большими расстояниями. Ранние исследования колебаний атмосферного давления между Исландией и Азорскими островами привели к открытию Североатлантической осцилляции (North Atlantic Oscillation, NAO), тогда как дальнейшие исследования Эль-Ниньо показали, что температурные аномалии океана у побережья Южной Америки могут влиять на количество осадков, засухи и температурные режимы на нескольких континентах. Эти открытия коренным образом изменили наше понимание атмосферы, показав, что локальная погода часто является частью гораздо более масштабной планетарной системы.
Сегодня телеконнекции считаются одним из основных источников предсказуемости на сезонных временных масштабах. Они помогают объяснить, почему одни зимы в Европе характеризуются преобладанием устойчивых западных воздушных потоков и частыми атлантическими циклонами, тогда как другие сопровождаются блокирующими антициклонами, вторжениями холодного воздуха и длительными засушливыми периодами. Они также помогают понять, как изменчивость океанов в тропиках влияет на погодные процессы в средних широтах.
Волны Россби: атмосферные посланники
Физический механизм большинства телеконнекций связан с поведением планетарных волн Россби. Эти большие изгибы струйного течения выполняют роль атмосферных путей, по которым возмущения могут распространяться по земному шару. Когда обширные области тропической конвекции усиливаются, например во время Эль-Ниньо или активной фазы колебания Мэддена–Джулиана, они высвобождают в атмосферу огромные объемы скрытой теплоты. Такое нагревание нарушает атмосферную циркуляцию и формирует волны Россби, которые распространяются вниз по течению атмосферы, изменяя поля давления и конфигурацию струйных течений за тысячи километров от источника. Таким образом, процессы, возникающие в одной части планеты, могут влиять на погодные условия в другой.
Североатлантическое колебание и погода в Европе
Для Европы наиболее важной телеконнекцией является Североатлантическое колебание (NAO). Оно описывает колебания разницы атмосферного давления между Исландским минимумом и Азорским максимумом – двумя элементами циркуляции над Северной Атлантикой . Изменения этого градиента давления влияют на силу и положение Североатлантического струйного течения, а следовательно, и на траектории циклонов, температурный режим и распределение осадков по всей Европе.
Во время положительной фазы NAO градиент давления усиливается, что способствует более интенсивному западному переносу воздуха через Атлантику. Циклоны чаще поступают в северную Европу, принося мягкую, влажную и ветреную погоду на Британские острова, в Скандинавию и часть Центральной Европы. В то же время южная Европа часто остается более сухой, чем средние климатические нормы.
Во время отрицательной фазы NAO градиент давления ослабевает, а струйное течение становится более волнистым. Блокирующие процессы возникают чаще, что повышает вероятность поступления холодного арктического воздуха в Западную и Центральную Европу. Некоторые из самых запоминающихся зимних похолоданий в Европе происходили именно во время выраженных отрицательных фаз NAO.
Ярким примером влияния Североатлантической осцилляции является контраст между декабрем 2010 года и зимой 2013–2014 годов. Декабрь 201 совпал с чрезвычайно выраженной отрицательной фазой NAO и масштабным похолоданием во многих регионах Европы. В свою очередь, зима 2013–2014 годов характеризовалась сильно положительной фазой NAO и стала одним из самых штормовых сезонов в Северной Атлантике за всю историю наблюдений, принеся серию мощных атлантических штормов в северо-западную Европу. Именно NAO объясняет значительную часть атмосферной изменчивости над Североатлантическим регионом и поэтому является одним из ключевых элементов сезонного прогнозирования для Европы.
Источник: NOAA / [climate.gov]
За пределами Североатлантического колебания
Североатлантическое колебание не действует изолированно. Другие телеконнективные паттерны могут как усиливать, так и ослаблять его влияние. Восточноатлантический паттерн (East Atlantic Pattern), который имеет сходные черты с NAO, но смещен на юго-восток, влияет на положение штормовых траекторий и аномалии осадков в Западной Европе.
Скандинавский паттерн (Scandinavian Pattern), который характеризуется аномалиями давления над Северной Европой, в своей положительной фазе часто способствует формированию блокирующих процессов и восточных воздушных потоков. В сочетании с отрицательной фазой NAO он может создавать благоприятные условия для длительных холодных периодов на значительной части континента.
Эль-Ниньо, Ла-Нинья и сезонная предсказуемость
Помимо Северной Атлантики, дополнительное влияние на европейскую погоду оказывает изменчивость тропической части Тихого океана. Явления Эль-Ниньо и Ла-Нинья возникают в результате взаимодействия океана и атмосферы в экваториальной части Тихого океана, однако их влияние распространяется далеко за пределы тропиков.
Во время явлений ENSO (дословно переводится как «Эль-Ниньо – Южное колебание») изменения в тропической конвекции могут инициировать волны Россби, которые влияют на атмосферную циркуляцию над Северной Америкой, а впоследствии и над Североатлантическим регионом. Хотя влияние ENSO на Европу в целом слабее, чем в регионах, расположенных ближе к Тихому океану, оно все же способно изменять вероятность определенных погодных режимов и влиять на поведение Атлантического струйного течения.
Поэтому мониторинг аномалий температуры поверхности моря в тропической части Тихого океана остается одним из ключевых элементов сезонного прогнозирования. Формирование теплых условий Эль-Ниньо или более прохладных условий Ла-Нинья часто служит ранним сигналом возможных крупномасштабных изменений атмосферной циркуляции за несколько месяцев вперед. Отслеживать эти аномалии можно с помощью продуктов сезонного прогнозирования meteoblue, в частности карт аномалий температуры поверхности моря, которые позволяют визуализировать области аномально теплой или холодной воды, связанные с развитием ENSO.
Меняются ли телеконнекции?
Хотя телеконнекции давно признаны важными факторами климатической изменчивости, все больше доказательств свидетельствует о том, что сами телеконнекции могут изменяться под влиянием изменения климата.
Традиционно многие методы прогнозирования исходили из предположения, что взаимосвязи между крупномасштабными климатическими режимами и региональными погодными условиями остаются относительно стабильными во времени. Однако последние исследования выявили заметные изменения в телеконнекциях, связанных с ENSO, Индийским океаническим диполем (Indian Ocean Dipole) и Тихоокеанской декадной осцилляцией (Pacific Decadal Oscillation), которые невозможно объяснить только естественной изменчивостью.
Ученые предполагают, что изменения тропической конвекции, арктическое потепление, динамика струйных течений и температурные градиенты океана могут изменять пути распространения атмосферных сигналов по всей планете. В результате исторические взаимосвязи между телеконекциями и погодными условиями могут уже не всегда быть надежным ориентиром для прогнозирования будущего климата.
Взгляд за пределы локальной погоды
Сложность телеконнекций и в дальнейшем остается вызовом как для климатологов, так и для синоптиков. Эти паттерны представляют собой своеобразную систему дальних атмосферных связей, которая объединяет тропические океаны, полярные регионы и погоду средних широт через сеть динамических взаимодействий.
Они напоминают нам, что погодная аномалия, которую мы наблюдаем в Европе, может иметь свои истоки далеко за пределами континента. В климатической системе планетарного масштаба локальная погода часто начинается как сигнал, возникающий совсем в другой части мира.
На этом дискуссия не заканчивается. Посетите форум сообщества meteoblue, чтобы поделиться своими мыслями и пообщаться с нашими экспертами и членами сообщества.
