Глобальна кліматична мережа
Атмосфера функціонує як глобально взаємопов’язана система. Енергія, імпульс і тепло постійно обмінюються між континентами та океанами через великомасштабні циркуляційні процеси, які поєднують віддалені регіони світу. Метеорологи називають такі далекі взаємозв’язки телеконекціями. На відміну від окремих погодних явищ, телеконекції описують повторювані закономірності атмосферної та океанічної мінливості, які впливають на регіональну погоду далеко від місця свого виникнення.
Саме поняття не є новим. Уже понад століття вчені знають, що кліматичні аномалії часто виникають одночасно в місцях, розділених великими відстанями. Ранні дослідження коливань атмосферного тиску між Ісландією та Азорськими островами привели до відкриття Північноатлантичного коливання (North Atlantic Oscillation, NAO), тоді як подальші дослідження Ель-Ніньйо показали, що температурні аномалії океану біля узбережжя Південної Америки можуть впливати на кількість опадів, посухи та температурні режими на кількох континентах. Ці відкриття докорінно змінили наше розуміння атмосфери, показавши, що локальна погода часто є частиною значно масштабнішої планетарної системи.
Сьогодні телеконекції вважаються одним із головних джерел передбачуваності на сезонних часових масштабах. Вони допомагають пояснити, чому одні зими в Європі характеризуються переважанням стійких західних повітряних потоків та частими атлантичними циклонами, тоді як інші супроводжуються блокуючими антициклонами, вторгненнями холодного повітря та тривалими посушливими періодами. Вони також допомагають зрозуміти, як мінливість океанів у тропіках впливає на погодні процеси у середніх широтах.
Хвилі Россбі: атмосферні посланці
Фізичний механізм більшості телеконекцій пов’язаний із поведінкою планетарних хвиль Россбі. Ці великі вигини струменевої течії виконують роль атмосферних шляхів, якими збурення можуть поширюватися навколо земної кулі. Коли великі області тропічної конвекції посилюються, наприклад під час Ель-Ніньйо або активної фази коливання Маддена–Джуліана, вони вивільняють величезні обсяги прихованого тепла в атмосферу. Таке нагрівання порушує атмосферну циркуляцію та формує хвилі Россбі, які поширюються вниз за течією атмосфери, змінюючи поля тиску та конфігурацію струменевих течій за тисячі кілометрів від джерела. Таким чином, процеси, що виникають в одній частині планети, можуть впливати на погодні умови в іншій.
Північноатлантичне коливання та погода в Європі
Для Європи найважливішою телеконекцією є Північноатлантичне коливання (NAO). Воно описує коливання різниці атмосферного тиску між Ісландським мінімумом та Азорським максимумом – двома елементами циркуляції над Північною Атлантикою. Зміни цього градієнта тиску впливають на силу та положення Північноатлантичної струменевої течії, а отже, і на траєкторії циклонів, температурний режим та розподіл опадів по всій Європі.
Під час позитивної фази NAO градієнт тиску посилюється, що сприяє інтенсивнішому західному переносу повітря через Атлантику. Циклони частіше надходять у північну Європу, приносячи м’яку, вологу та вітряну погоду до Британських островів, у Скандинавію та частину Центральної Європи. Водночас південна Європа часто залишається сухішою за середні кліматичні норми.
Під час негативної фази NAO градієнт тиску слабшає, а струменева течія стає більш хвилястою. Блокуючі процеси виникають частіше, що підвищує ймовірність надходження холодного арктичного повітря до Західної та Центральної Європи. Деякі з найпам’ятніших зимових похолодань у Європі відбувалися саме під час виражених негативних фаз NAO.
Яскравим прикладом впливу Північноатлантичного коливання є контраст між груднем 2010 року та зимою 2013–2014 років. Грудень 2010 року збігся з надзвичайно вираженою негативною фазою NAO та масштабним похолоданням у багатьох регіонах Європи. Натомість зима 2013–2014 років характеризувалася сильно позитивною фазою NAO та стала одним із найштормовіших сезонів у Північній Атлантиці за всю історію спостережень, принісши серію потужних атлантичних штормів до північно-західної Європи. Саме NAO пояснює значну частину атмосферної мінливості над Північноатлантичним регіоном і тому є одним із ключових елементів сезонного прогнозування для Європи.
Джерело: NOAA / [climate.gov]
За межами Північноатлантичного коливання
Північноатлантичне коливання не діє ізольовано. Інші телеконекційні патерни можуть як посилювати, так і послаблювати його вплив. Східноатлантичний патерн (East Atlantic Pattern), який має схожі риси з NAO, але зміщений на південний схід, впливає на положення штормових траєкторій та аномалії опадів у Західній Європі.
Скандинавський патерн (Scandinavian Pattern), який характеризується аномаліями тиску над Північною Європою, у своїй позитивній фазі часто сприяє формуванню блокуючих процесів та східних потоків повітря. У поєднанні з негативною фазою NAO він може створювати сприятливі умови для тривалих холодних періодів на значній частині континенту.
Ель-Ніньо, Ла-Нінья та сезонна передбачуваність
Окрім Північної Атлантики, додатковий вплив на європейську погоду чинить мінливість тропічного Тихого океану. Явища Ель-Ніньйо та Ла-Нінья виникають у результаті взаємодії океану та атмосфери в екваторіальній частині Тихого океану, проте їхній вплив поширюється далеко за межі тропіків.
Під час явищ ENSO (дослівно перекладається як «Ель-Ніньйо – Південне коливання») зміни тропічної конвекції можуть ініціювати хвилі Россбі, які впливають на атмосферну циркуляцію над Північною Америкою, а згодом і над Північноатлантичним регіоном. Хоча вплив ENSO на Європу загалом слабший, ніж у регіонах, розташованих ближче до Тихого океану, він все ж здатний змінювати ймовірність певних погодних режимів та впливати на поведінку Атлантичної струменевої течії.
Тому моніторинг аномалій температури поверхні моря у тропічному Тихому океані залишається одним із ключових елементів сезонного прогнозування. Формування теплих умов Ель-Ніньйо або більш прохолодних умов Ла-Нінья часто є раннім сигналом можливих великомасштабних змін атмосферної циркуляції за кілька місяців наперед. Відстежувати ці аномалії можна за допомогою продуктів сезонного прогнозування meteoblue, зокрема карт аномалій температури поверхні моря, які дозволяють візуалізувати області аномально теплої або холодної води, пов’язані з розвитком ENSO.
Чи змінюються телеконекції?
Хоча телеконекції давно визнані важливими чинниками кліматичної мінливості, дедалі більше доказів свідчить про те, що самі телеконекції можуть змінюватися під впливом зміни клімату.
Традиційно багато методів прогнозування виходили з припущення, що взаємозв’язки між великомасштабними кліматичними режимами та регіональними погодними умовами залишаються відносно стабільними в часі. Проте останні дослідження виявили помітні зміни в телеконекціях, пов’язаних із ENSO, Індійським океанічним диполем (Indian Ocean Dipole) та Тихоокеанським декадним коливанням (Pacific Decadal Oscillation), які неможливо пояснити лише природною мінливістю.
Науковці припускають, що зміни тропічної конвекції, арктичне потепління, динаміка струменевих течій та температурні градієнти океану можуть змінювати шляхи поширення атмосферних сигналів по всій планеті. У результаті історичні взаємозв’язки між телеконекціями та погодними умовами можуть вже не завжди бути надійним орієнтиром для прогнозування майбутнього клімату.
Погляд за межі локальної погоди
Складність телеконекцій і надалі залишається викликом як для кліматологів, так і для синоптиків. Ці патерни є своєрідною системою далекого атмосферного зв’язку, яка поєднує тропічні океани, полярні регіони та погоду середніх широт через мережу динамічних взаємодій.
Вони нагадують нам, що погодна аномалія, яку ми спостерігаємо в Європі, може мати свої витоки далеко за межами континенту. У кліматичній системі планетарного масштабу локальна погода часто починається як сигнал, що виникає зовсім в іншій частині світу.
На цьому дискусія не закінчується. Завітайте на форум спільноти meteoblue, щоб поділитися своїми думками та поспілкуватися з нашими експертами та членами спільноти.
