Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде - Саймон Кинг

Безо льда во многих регионах земного шара поверхность станет темнее, будет поглощаться больше солнечного света, который со временем будет возвращаться в атмосферу в виде тепла. Моря станут теплее, их уровень поднимется, штормовая погода станет более частым гостем. На границе между теплым и холодным фронтами образуются сильные ветры, например струйные течения, а также зоны низкого давления средних широт. Без таких температурных различий климат на северо-западе Европы был бы совершенно иным. Во многих отношениях воздействие глобального потепления остается неизвестным или непонятным.

Быстрое долгосрочное таяние льдов можно назвать процессом с «положительной обратной связью». Иными словами, изначальное неравновесие системы, такое как разогревание Арктики, может значительно усилиться – вплоть до той точки, после которой система уже не сможет вернуться в исходное состояние. В данном случае все просто: чем меньше льда, тем больше поглощается тепла, так что повышается температура окружающей среды, а это способствует таянию, а не замерзанию. Следующий шаг после формирования положительной обратной связи – это «точка невозврата», в которой состояние резко меняется, и наступает иное состояние: например, вымирание биологического вида означает полную невозможность вернуться в предыдущее состояние. Многие климатологи указывают на то, что таяние льдов на Земле должно пройти через такую точку невозврата; кое-кто утверждает даже, что она уже была достигнута.

Исчезают ли ледники?

Ледниками покрыто около 10 % поверхности Земли. Это замороженные массивы, на долю которых приходится около 75 % мировых запасов пресной воды. Ледники растут и отступают в разные времена года, а их объем восполняется благодаря снегу в зимние месяцы. Они никогда не остаются стабильными, им присущ собственный определенный ритм. Ледники существуют во многих частях земного шара – их можно встретить и на экваторе (на вершине Килиманджаро в Кении), и на шапках исландских вулканов. Равнинные ледники формируются и движутся вниз по течению, к открытой воде или фьордам. Как и морской лед, ледники играют важную роль в поддержании альбедо Земли. Сезонное таяние льда весной и летом необходимо многим уязвимым экосистемам, прежде всего горным биомам.

В апреле 2019 года научный журнал Nature опубликовал новое исследование 19000 ледников, в котором выяснилось, что в период с 1961 по 2016 год планета лишилась 10,6 триллионов тонн льда – этого было бы достаточно, чтобы покрыть все 48 материковых штатов США льдом толщиной 120 сантиметров. В статье утверждалось, что зафиксированный за это время подъем уровня моря на 30 % вызван таянием ледникового льда. В другом независимом исследовании, опубликованном в том же году в журнале The Cryosphere, говорилось, что в 18 из 19 ледовых районов Земли уровень льда уменьшается.

Варианты прогнозов, основанных на текущем и былом состоянии ледяного покрова, могут быть разными, но доказательств того, что в будущем льда не останется, все больше. Единственный лыжный курорт в Боливии, расположенный на хребте Чакалтая, закрылся в 2009 году: ледник за двадцать лет так сократился в объеме, что в итоге практически исчез. А когда утрачивается лед, мир теряет куда больше, чем просто лед.

Почему так важен стратосферный полярный вихрь?

Стратосфера – это следующий слой атмосферы, расположенный над тропосферой. В свою очередь, тропосфера – зона, где формируется погода, нижняя часть атмосферы, в которой воздух охлаждается по мере набора высоты. Нижняя часть стратосферы, напротив, очень холодная; с набором высоты ее температура как раз повышается. Частично это связано с наличием ультрафиолетового излучения и озонового слоя.

Стратосферный полярный вихрь – это очень быстрые ветры, которые отмечаются в стратосфере на высоте до 50 километров. Зимой эти ветры движутся против часовой стрелки вокруг Северного полюса (похожая система низкого давления образуется на той же высоте вокруг Южного полюса в Южном полушарии). Ветры набирают силу и обретают направление по мере того, как воздух охлаждается осенью и зимой. Стратосферный полярный вихрь образуется каждую зиму в результате значительных температурных градиентов, то есть различий в температуре между полюсами и средними широтами. Особенно значительна эта разница зимой, поскольку в Арктике в это время нет ни солнечного света, ни другого стабильного источника тепла. Вихрь продолжает усиливаться зимой и естественным образом распадается, когда солнечный свет возвращается весной.

В отдельные годы цепочка высоких струйных течений, распространяющихся в средних широтах, может вклиниваться в стратосферный полярный вихрь, ослабляя и разбивая этот обычно замкнутый зимний циклон. Порой эти ветры ослабевают и даже меняют направление. Эти слабые, изменившие направление ветры высвобождают и сжимают холодный воздух, до того буквально запертый в полярном вихре. Тем самым образуется так называемое внезапное атмосферное потепление, воздействие которого можно будет почувствовать в средних широтах через несколько недель.

В Великобритании большую часть времени зимы мягкие – лишь иногда наступает более холодная и суровая погода. Мы называем это явление мобильным сценарием; депрессии образуются по всему Атлантическому океану и движутся на восток/северо-восток, гонимые сильным струйным течением. Так более мягкий воздух над океанами переносится на сушу. Когда же зимний стратосферный полярный вихрь ослабевает, или же происходит такое чрезвычайное явление, как внезапное атмосферное потепление, струйные течения могут утратить силу или зональность. Это, в свою очередь, препятствует появлению фронта с запада, т. е. Атлантического океана, приносящего мягкий влажный воздух. Тогда доминировать начинают ветры с континента, восточные и северо-восточные, которые несут в Британию более холодный воздух, утративший все тепло в течение континентальной зимы.

Великобритания – это остров, береговая линия которого насчитывает сотни километров. Северное море, хоть это всего лишь узкая полоска воды, в достаточной степени добавляет влажности этим холодным восточным и северо-восточным ветрам. Холодный воздух в сочетании с влажностью моря приводит к образованию ливней, которые немедленно превращаются в снег, встретившись с более холодным воздухом над сушей. Порой в Британии это приводит к настоящим снежным катастрофам.

В конце февраля – начале марта 2018 года произошло явление, которое пресса окрестила «зверем с востока» – хороший пример того, как внезапное стратосферное потепление, случившееся несколькими неделями раньше, повлияло на погоду у поверхности по всему северу и западу Европы. Внезапное стратосферное потепление в январе 2018 года привело к тому, что струйное течение утратило мобильность и силу; более мягкие западные ветры и сопутствующие им дожди прекратились, уступив место восточным ветрам. Воздух на большей части территории Европы стал существенно холоднее, над Скандинавией установилась область высокого давления, которая погнала поверхностные потоки воздуха с очень холодного севера континента в сторону Великобритании. Преобладание этих морозных восточных и северо-восточных ветров привело к установлению холодной