Атмосферные колебания

Существует точка зрения, согласно которой глобальное потепление — это некоторая фикция, а на самом деле повышение температуры связано с атмосферными колебаниями. Что такое атмосферные колебания, какими они бывают и как влияют на погодные условия?

Североатлантическое колебание

Наступление аномально теплой зимы 2019–2020 года на территории России, когда температура воздуха редко падала ниже нуля, а снежный покров практически отсутствовал, было связано с североатлантическим колебанием: со стороны Атлантики приходили теплые воздушные массы. Перенос воздуха с запада на восток — нормальное явление для умеренных широт, обусловленное действием двух сил: силы Кориолиса и силы барического градиента, связанной с появлением разницы между высоким и низким давлением. Эффект Кориолиса заключается в том, что все движущиеся объекты отклоняются вправо от направления движения. И поскольку происходит вращение Земли, ветер, который изначально дует из области высокого давления в область низкого, то есть от тропических широт к полярным, под действием силы Кориолиса отклоняется вправо — получается воздушное течение, направленное с запада на восток. Оно может быть разной интенсивности.

Вообще давление на Земле распределено не по поясам, охватывающим весь земной шар, а в виде отдельных локальных или региональных образований. Существует так называемая исландская депрессия над Атлантикой — область пониженного давления с центром вблизи Исландии, а также азорский антициклон в субтропиках и тропиках — область повышенного давления с центром вблизи Азорских островов. Разница между низким давлением в районе Исландии и высоким давлением близ Азорских островов может колебаться, то есть изменение давления в этих двух центрах происходит квазисинхронно. Положительная фаза североатлантического колебания наступает, когда давление над Исландией понижается, давление над Азорскими островами повышается, а, соответственно, разница между ними увеличивается. Это усиливает перенос воздушных масс с запада на восток, что и происходило зимой 2019–2020 года.

Исландская депрессия

К нам постоянно шел теплый воздух с Атлантики, а раз воздух теплый, то преобладают положительные температуры и устойчивый снежный покров не образуется. Поэтому мы имели очень мягкую зиму, не случайно получившую название западноевропейской зимы: над Западной Европой подобное движение воздуха с Атлантики является нормальным явлением, именно поэтому зимы там бесснежные, мягкие и без устойчивого снежного покрова. На европейскую часть России, вплоть до Урала и Сибири, теплый воздух с Атлантики тоже может проникать, и в этом году благодаря положительной фазе североатлантического колебания он достигал весьма удаленных районов.

В отрицательную фазу североатлантического колебания давление в районе Исландии, наоборот, повышается, а в субтропиках понижается. Соответственно, разность между давлениями уменьшается, и западный воздушный поток ослабевает. К нам может прорываться как холодный воздух с Арктики, так и более теплый воздух из тропических широт. Но чаще это все-таки вторжение арктического воздуха — тогда на европейской части России и в Сибири преобладают суровые и снежные зимы.

Североатлантическое колебание может влиять на погоду на противоположной стороне Атлантического океана, в первую очередь восточного побережья Североамериканского континента: при понижении или повышении давления у нас не просто изменяется разность давления — в самом центре, в исландской депрессии, усиливается или ослабляется циркуляция воздуха. В Северном полушарии, вокруг области пониженного давления, воздух дует против часовой стрелки. Если представить этот циклон над Атлантикой, над северными районами, получается, что по его восточной периферии теплый воздух с юго-запада выносится в Европу, а на восточное побережье Соединенных Штатов и Канады проникает более холодный воздух с Гренландии и Арктики. Поэтому с положительной фазой североатлантического колебания связаны более холодные погодные условия на Североамериканском континенте.

Арктическое колебание

На погоду над Северной Америкой и Евразией может оказывать и более крупномасштабное колебание — арктическое. Поскольку над приполярными районами давление пониженное, а над субтропиками — повышенное, над всеми умеренными широтами, между 30-м и 70-м градусами широты, формируется западный воздушный перенос. Но его интенсивность будет зависеть от того, насколько низкое давление над приполярными районами и насколько высокое — над субтропиками. Если разность между давлениями велика, то перенос квазизональный — преобладают ветра, дующие с запада на восток. Это положительная фаза арктического колебания. Но если разница между давлениями низкая, то зональный поток нарушается, и происходит интенсивное проникновение холодного воздуха на территорию Северной Америки и Евразии.

Таким образом, при положительной фазе арктического колебания на всех континентах Северного полушария преобладают более теплые условия. Если посмотреть на карту аномалий температуры — а положительные аномалии, как правило, обозначаются желто-красным цветом, — то практически вся Евразия оказывается закрашена красным цветом. При отрицательной фазе, когда разница между давлениями не так велика, поток ветра, направленный с запада на восток, напоминает реку с извилинами, и там, куда проникает воздух с юга, будут намного более теплые условия, а там, куда воздух приходит с севера, — намного более холодные. Самые холодные, суровые и снежные зимы в Соединенных Штатах, Канаде, Сибири и иногда на европейской части России и в Европе связаны именно с отрицательной фазой арктического колебания. Ее называют также круговой модой Северного полушария, поскольку получается замкнутый круг, когда ветер дует над всем полушарием с запада на восток.

Карта температурных аномалий (декабрь 2017 — январь 2018)

В Южном полушарии существует ее аналог — южная кольцевая мода. На климат Южной Америки, Австралии, Новой Зеландии переход от отрицательной к положительной фазе тоже оказывает влияние. При положительной фазе течение воздуха, направленное с запада на восток, смещается ближе к Антарктиде, и она оказывается практически изолирована от переноса более теплого воздуха. Для ученых, проводящих свои исследования и остающихся на зимовку в Антарктиде, положительная фаза неблагоприятна, потому что она приносит с собой суровые условия, очень холодные зимы и экстремально низкие температуры, вплоть до -80 °C. Но в отрицательную фазу зона наиболее интенсивного западно-восточного переноса смещается к континентам, и тогда образуется большое количество циклонов. Поэтому на южных оконечностях Южной Америки, Австралии и Новой Зеландии формируются более влажные условия, а ближе к экватору — засушливые.

Атлантическое междекадное колебание

С вопросами потепления климата связано такое явление, как атлантическое междекадное колебание. Каждая его фаза длится порядка 30 лет, соответственно, весь цикл составляет примерно 60 лет. В положительную фазу этого колебания Атлантический океан теплеет, и прилегающие районы континентов оказываются подвержены воздействию более теплого воздуха, а в отрицательную фазу происходит похолодание. Положительная фаза атлантического колебания пришлась на 1970–1990-е годы, поэтому рост температуры, обусловленный антропогенным воздействием, наложился на рост температуры, вызванный положительной фазой атлантического междекадного колебания. В результате произошел интенсивный рост температуры. Поэтому, когда наступила отрицательная фаза колебания в начале XXI века, стали говорить о том, что никакого антропогенного глобального потепления нет, а это лишь результат колебаний природного происхождения. На самом деле начиная с 2010 года, несмотря на то что атлантическая междекадная осцилляция оставалась в отрицательной фазе, рост температуры продолжился, поэтому уже не возникает сомнений, что он действительно является результатом антропогенного воздействия.

Существуют также тихоокеанское декадное колебание, межполушарное тихоокеанское колебание, а также циклы в тропиках — так называемый индийский диполь или широко известное явление Эль-Ниньо, южное колебание. С ними тоже связаны изменения температуры и осадков, которые охватывают значительные районы земного шара. Они могут как усиливать процессы, связанные с антропогенным воздействием, так и ослаблять их. Изучение этих атмосферных колебаний — наблюдение за ними, их выявление и прогнозирование — поможет исследовать климат и климатические сценарии.