ЗИМОВІ АНОМАЛІЇ або ЯК ПРАЦЮЄ ПОЛЯРНИЙ ВИХОР

Полярний вихор є ключовим явищем, яке формує погоду північної півкулі Землі. Джерело ілюстрації: http://www.theweatherprediction.com

Андрій М. ЗАМОРОКА

Зима 2013-2014, як і низка попередніх, виявилась багатою на погодні “аномалії”. Північна Америка пережила найхолодніший грудень за увесь період метеорологічних спостережень, а увесь світ облетіли неймовірні кадри замерзлого Ніаґарського водоспаду… Тим часом у Західній Європі лили дощі й виходили з берегів ріки. А вже наприкінці січня Східну Європу скували тріскучі морози, які з початком лютого змінилися дощами… Багато людей задаються питанням: “Чому?”. Спробуймо з’ясувати відповідь на нього, користаючись даними науки.

Льодовиковий апокаліпсис. Кадр із фільму Роланда Еммеріха "Післязавтра"

Майже апокаліптична зима у Північній Америці нагадала мені сюжет фантастичного фільму Роланда Еммеріха “Післязавтра” про зміну глобального потепління на таке ж глобальне похолодання і початок нового льодовикового періоду… Як і у фільмі, наяву, стрімка хвиля крижаного арктичного повітря накрила увесь континент, спричинившись до небачених досі морозів і снігопадів. Одначе, причини таких погодних катаклізмів є відмінними, ніж постульовані у фільмі…

А це уже кадр із реального життя - замерзлий Ніаґарський водоспад у січні 2014-го року... Джерело ілюстрації: http://jaapwillem.com

Різкі зимові похолодання метеорологи описують вторгненнями холодного арктичного повітря, а потепління – теплого субтропічного. Проте, констатація фактів не пояснює механізмів, чому відбуваються ці вторгнення. Зимова погодна кухня Північної півкулі є дуже складною і зумовлюється контрастом температур поверхні материків та океану. У першому наближенні, її можна описати як хвилі Розбі, які, за своєю суттю, є велетенськими меандрами полярного фронту. Це межа між холодними арктичними і теплими субтропічними повітряними масами. У місці зіткнення останніх, у верхніх шарах тропосфери, формуються надпотужні вітри, що об’єднуються у, так званий, полярний струмінь – потік повітря зі швидкістю 100-400 кілометрів у годину, довжиною 1000-4000 кілометрів та шириною у кількасот кілометрів. Полярний струмінь є межею хвиль Розбі, які своїми гребенями проникають далеко на південь, несучи різкі позимніння та снігопади. Однак, хвилі Розбі – це лише наслідок більш глибинних атмосферних процесів, що у другому наближенні, описуються полярним вихором.

Північний і південний полярні струмені, які ілюструють межі хвиль Розбі станом на 04.01.2013-го року. Джерело ілюстрації: http://s158.photobucket.com

Власне, полярний вихор є нічим іншим, як довготривалим циклоном, завширшки близько 1000 кілометрів, що охоплює середній і верхній шари тропосфери та більшу частину стратосфери. Для нього типовими є зони низького тиску у центрі та високого по периферії. Остання й утворює, згаданий вище, полярний фронт. Арктичний полярний вихор має подовгасту форму і два центри низького тиску – над островом Бафина у Канаді та над північно-східним Сибіром у Росії. Сибірський осередок – більший і потужніший, тому його вважають основним.

Полярний вихор у типовому стані (зліва) та після розпаду (справа). Джерело ілюстрації: http://earthobservatory.nasa.gov

Взимку, впродовж полярної ночі, Арктика не отримує сонячного тепла, тому контраст атмосферних тисків між центром і периферією полярного вихору зростає. Це веде до посилення доцентрових вітрів, зростання амплітуди хвиль Розбі, просування на південь полярного фронту і до ще більшого зниження температури у центрі вихору, що лише його посилює. Таким чином, до нас в Європу приходить зима. Влітку усе відбувається цілковито навпаки – полярний вихор ослаблюється, але не зникає, і тоді сухе й гаряче субтропічне повітря приносить нам “африканську” спеку. Це, так би мовити, “класичний” механізм роботи полярного вихору. Одначе, чому спостерігаються зимові “аномалії”, на кшталт, сибірських морозів у січні і весни у лютому?… Відповідь на це запитання дає третє наближення до погодної кухні та роботи полярного вихору – це нагле стратосферне потепління.

Цьогоріч, полярний вихор зазнав великого розриву і зміщення арктичних повітряних мас на південь. Зображення станом 2-ге січня 2014-го року. Зеленим і темно-фіолетовим позначені маси повітря із екстремально низькими температурами. Джерело ілюстрації: http://s158.photobucket.com

Полярний вихор, загалом, є стабільною структурою, яка забезпечує “класичні” погодні умови у Північній півкулі. Проте, приблизно раз у два роки відбувається його зимова руйнація, що спричинює погодні “аномалії” – різкі потепління та позимніння. Причиною є явище наглого стратосферного потепління. Справа в тім, що хвилі Розбі розповсюджуються не тільки горизонтально, але й вертикально. За звичай, вони не досягають стратосфери, однак, при проникненні на північ субтропічних антициклонів, вертикальна амплітуда хвиль Розбі дуже різко зростає, сягаючи стратосфери. При цьому, сповільнюється швидкість та змінюється напрямок верхньоатмосферних вітрів, а енерґія повітря з нижньої тропосфери передається у стратосферу. Температура стратосферного повітря дуже нагло зростає на 30-50°С впродовж кількох днів, що спричинює підвищення тиску у центрі полярного вихору і призводить до його розриву на шматки. Кожна з частин зруйнованого вихору, відцентрово, з великою швидкістю рухається на південь, зумовлюючи екстремальні позимніння до –30°С і навіть –45°С!

Саме такий “апокаліптичний” сценарій ми мали нагоду спостерігати цієї зими, коли один “осколок” полярного вихору на Новий Рік накрив північноамериканський континент, а інший, з невеликою затримкою, – Східну Європу та Росію. Загасання стратосферних збурень і утворення нового полярного вихору стало причиною незвично теплого і весняного лютого за вікном…

Слідкуйте за публікаціями Станіславівського натураліста у соціальних мережах: Facebook, Вконтакті та Livejournal

admin Written by:

3 Comments

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

8 + 2 =