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

Как изменяется погодный фронт, проходя над горами?

Горы служат естественным барьером для ветра. Они отклоняют воздух вверх, после чего его характеристики меняются: ускоряется охлаждение и увеличивается конденсация. Образуются облака, начинается дождь. Такой тип формирования дождя называется орографическим. Но это только половина дела: к тому времени, как воздух достигает другого склона горы, он уже совершенно изменяется. Та погода, которую испытаете на себе вы, зависит от того, где именно на горе вы находитесь. С точки зрения потенциальных погодных различий горы можно разделить на две части: наветренная сторона, открытая ветру преобладающего направления, и подветренная сторона, которая защищена от него в значительно большей степени. Погода с наветренной стороны чаще всего (хотя и не всегда) заметно отличается от погоды с подветренной стороны.

Преобладающее направление ветра оказывает значительное влияние на эту сторону горы – по сути, она постоянно находится на линии огня. Именно наветренная сторона вызывает подъем воздуха. Восходящий воздух значительно быстрее охлаждается, создавая плотные тяжелые облака, полные капелек влаги. Когда такое облако поднимается вверх по склону, на наветренной стороне часто начинается мелкий дождик. Иногда он переходит в полноценный дождь (который и называется орографическим). Именно благодаря постоянным дождям эта сторона горы всегда богата растительностью, хотя часто опустошается ветром, а солнечный свет порой не доходит до поверхности по нескольку дней.

Меняется не только влажность: чем выше в гору – тем холоднее, со временем температура падает ниже нуля, и дождь превращается в снег. Этот уровень высоты называют уровнем замерзания, или снеговой линией. Когда начинается буря, дождь становится снегом, а затем свирепые ветры обращают его в метель. Нулевая видимость и морозный воздух – смертельное сочетание для любого альпиниста. Когда же ветер начинает спускаться с другой стороны горы, вся влажность из воздуха уже исчезает. Нисхождение этого воздуха увеличивает степень сжатия. А когда газ сжимается, он разогревается, так что, спускаясь с подветренной стороны гор, воздух становится более теплым. Невероятно! Такой ветер называется фёном, а парадокс в целом – эффектом фёна.

Впрочем, более сухой и теплый ветер, спускающийся с гор, носит и другие имена в зависимости от региона. В Скалистых горах, например, его именуют чинуком. Тот же механизм лежит в основе эффекта дождевой тени – района, где не устанавливается влажная погода. Это можно наблюдать в самых засушливых местах Земли: например, в Андах преобладающий ветер восточный, что оставляет Атакаму в дождевой тени с подветренной стороны. Проиллюстрируем огромное влияние, которое это явление может оказывать на температуры. Итак, представьте себе гору высотой 3000 метров. Воздушная масса начинает свое движение с наветренной стороны горы при температуре, допустим, 18 °C, а закончит у самой земли на подветренной стороне уже при температуре 26 °C.

Ветры, дующие у земной поверхности, более медленные из-за трения. Над морем трение меньше, но все равно есть. Выше воздух высвобождается, ветер становится сильнее и свободнее. Это так называемый градиентный ветер. Когда он наталкивается на горы, происходит отдача, высвобождается много энергии, в результате ветер усиливается. Особенности топографии приводят к тому, что ветер быстро распространяется во всех направлениях: так образуется турбулентность. Особенно сильна она, если воздух нестабилен и стремится вверх. На вершине горы скорость ветра обычно в два-три раза выше, чем у поверхности.

Дело не только в нестабильном воздухе, который стремится вверх, что приводит к образованию ветров, дующих в различных направлениях. Когда стабильный ветер движется горизонтально и натыкается на гору, он отклоняется. На подветренной стороне горы образуются вихревые облака. Ветры могут значительно усиливаться, моментально создавая резкие зоны турбулентности, которые причиняют неприятности воздушным судам на малой высоте. Свидетельством турбулентности с подветренной стороны может служить образование там вихревых облаков. Это результат конденсации воздуха вследствие порывов ветра.

Почему на вершинах гор холодно?

Обычно считается, что температура воздуха падает на 1 °C за каждые 100–150 м высоты. Это связано с рядом факторов:

• Солнечный свет оказывает гораздо больше влияния на плоскую поверхность, чем на поверхность под углом, он сильнее разогревает землю, а следовательно и воздух.

• С набором высоты атмосферное давление становится ниже, что позволяет воздуху распространяться на большие расстояния и, следовательно, охлаждаться (обратное тоже верно: когда воздух сжимается, он нагревается).

• Ветер на высоте сильнее, и воздух интенсивнее перемешивается, что тоже приводит к охлаждению.

При этом, хотя в горах и холоднее, на вершине гор у вас гораздо больше шансов обгореть. Почему? На высоте ультрафиолетовое излучение сильнее. В солнечный день для того, чтобы обгореть, на высоте требуется намного меньше времени, чем на поверхности: чем выше, тем атмосфера тоньше, и тем больше она пропускает ультрафиолетового излучения. И наоборот: самая нижняя часть атмосферы – самая плотная, и это хорошая новость для миллионов организмов, живущих на уровне моря.

Какие места на Земле – погодные рекордсмены?

Пустыни, дождевые леса и горы – вот районы Земли, в которых могут наблюдаться экстремальные погодные условия. На 2019 год рекорды были такими (за всю историю наблюдений):

• Самое жаркое место на Земле – 56,7 °C, Фернес-Крик, Долина Смерти (пустыня Мохаве), 10 июля 1913 года

• Самое холодное место на Земле – 89,2 °C, станция Восток (Советское плато, Антарктида), 21 июля 1983 года

• Наибольшее количество осадков за год – 26470 мм, Черапунджи, штат Мегхалая, Индия, 1860–1861 годы (дождевые леса к югу от Гималаев)

• Самое сухое место на Земле – 0 мм в год, сухие долины Макмердо, Антарктида (холодные пустыни)

• Самое сухое населенное место на Земле – Арика, Чили (часть пустыни Атакама), 0,76 мм осадков в среднем за год.

Добро пожаловать в мир струйного течения

Струйное течение – одно из важнейших направлений работы любого метеоролога. Анализ местоположения, формы и силы струйного течения позволяет получить огромное количество информации о том, что происходит у поверхности. Поскольку струйное течение – это один из высотных ветров, которые курсируют на большой скорости высоко в небе, усмотреть связь между поверхностью Земли и самым потолком тропосферы может быть непросто. Однако именно струйные течения часто обвиняют во всем подряд – от арктических морозов до иссушающей жары. Возникает вопрос: почему же ветер, который дует где-то в тринадцати километрах над поверхностью Земли, оказывает такое существенное влияние на погоду у самой поверхности?

Струйное течение змеится над Атлантическим океаном и соединяет на этой высоте воздух над Северной Америкой и Европой. Оно принадлежит к крупному семейству сильных высотных ветров, которые проносятся над Землей в средних широтах и носят общее название волн Россби. Если посмотреть