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

на полюса нашей планеты из космоса, можно увидеть, что эти ветры образуют в Северном полушарии венчик из воздушных волн, которые иногда расширяются, иногда сокращаются, но всегда движутся по кругу в восточном направлении. Эти ветры формируются там, где полярный воздух сталкивается с тропическим. Официальное название струйного течения над Атлантическим океаном – Полярное струйное течение. Холодный воздух движется на юг, теплый воздух – на север. Эти две воздушные массы встречаются над средними широтами, однако в силу неустойчивой природы этих ветров могут распространяться дальше на север или на юг.

Центральные ветры струйного течения обычно самые сильные, особенно если поток скорее зональный (прямой), чем интенсивный (с минимумами и максимумами). К северу от этих высотных ветров воздух холоднее, к югу – теплее. Это хороший способ определить тип воздушной массы (холодная или теплая), которая накрыла определенный район: надо выяснить, по какую сторону от основной струи он находится. Чем больше разница температур, тем сильнее струйное течение, и тем большее влияние оно оказывает на погодные условия у поверхности Земли.

Выраженная разница температур также создает в этой зоне значительные различия в давлении. Почему? Холодный воздух тяжелее, чем теплый, и оттого начинает спускаться вниз. Поэтому в столбе холодного воздуха быстро начинает падать давление по сравнению с окружающим теплым воздухом. Еще одно объяснение заключается в том, что скорость изменения давления в холодном воздухе больше, потому что его масса с высотой быстрее меняется: воздух все сильнее сжимается, оттого и изменения происходят быстрее.

Граница между холодным и теплым воздухом вдоль струйного течения выражена четко. Хотя мы знаем, что воздух обычно перетекает из зоны, где воздуха больше, в зону, где его меньше (от высокого давления к низкому), абсолютно прямого пути из одной в другую не будет – этому мешает вращение Земли. Ветры, следующие в зону низкого давления, отклоняются силой Кориолиса. Таким образом, струйные течения движутся в соответствии с разницей температур, однако они всегда будут отклоняться, поскольку воздух стремится сгладить эту разницу.

Зимой разница температур между полюсами и тропиками значительно больше, поскольку тропики в течение года теряют не так много тепла, в то время как Северный полюс окутан полной темнотой и погружен в холод. Поэтому струйные течения сильнее всего зимой, как и разница давления. Все это оказывает влияние на распределение давления на поверхности, а следовательно – и на ветер, дождь и бури. Форма, местоположение и мощность областей пониженного давления, многие из которых образуются над открытыми водами, определяются струйным течением. Если эти ветра сильные, то течение почти наверняка окажется зональным или прямым – с запада на восток. Оно почти не отклоняется, так что погодный фронт быстро следует курсом через Атлантический океан. Тогда говорят о мобильности погодного фронта, а если струйное течение проходит близко к суше, например, Великобритании, то это часто ведет к ветреной и влажной погоде.

Зимой 2013–2014 годов Великобритания оказалась на пути последовательно сменявших друг друга погодных фронтов. Струйное течение проходило прямо над островом. Поэтому, хоть погода и была сравнительно мягкой, в некоторых районах страны за зиму было зафиксировано наибольшее число осадков за историю наблюдений. Особенно много их выпало на Сомерсетских равнинах; бури и штормовой ветер привели к немалым повреждениям.

Когда струйное течение проходит над Великобританией, погода часто меняется, но обычно остается ветреной и влажной. Если струйное течение забирает к северу от Великобритании, то страна оказывается по его теплую сторону, что обеспечивает более теплые и мягкие погодные условия. Летом в таких случаях бывает очень тепло, а на севере идут дожди – вплоть до Исландии. Если струйное течение проходит к югу от Великобритании, остров оказывается по холодную сторону, температура становится низкой, так что зимой действительно может наступить зима – со снегом, льдом и морозами.

Как влияет на погоду форма струйного течения?

Форма струйного течения очень важна для определения местоположения зон высокого и низкого давления: от нее зависит, будет ли фронт блокирующим или мобильным. Представьте себе быстро текущую по шлангу воду: из распылителя она буквально вырывается во всех направлениях. Высокое давление в шланге сменяется низким снаружи. Похожий механизм можно наблюдать в струйном течении, когда воздух вырывается из центральной части потока сильных ветров. На освободившееся место воздух поступает снизу: он быстро поднимается и образует облака, дожди и сильные ветры.

На входе в струйное течение воздух движется быстро, воздушная масса сверху сокращается, в результате у земли образуется зона низкого давления. В игру вступают и другие динамические факторы: у воздушных столбов имеется собственный компонент вращения – так называемая завихренность, и его сила зависит от изменения скорости и направления ветра с набором высоты. При усилении этого вращения у поверхности земли формируются более глубокие области низкого давления, что может привести к ухудшению погодных условий. Таким образом, можно сказать, что взаимодействие верхних и нижних слоев атмосферы проявляется в распределении давления воздуха и температуры, которое придает дополнительную энергию погодным системам.

Что такое ложбины и гребни?

Ложбины образуются, когда воздух направляется к югу, что способствует образованию систем низкого давления. Когда струйное течение ныряет сначала на юг, а затем на север, подобно букве U, на поверхности воздух резко поднимается вверх, вызывая облачность и дожди. Поэтому форма струйного течения – хороший индикатор того, над какими регионами будут формироваться области низкого давления. Гребни струйного течения вызывают высокое давление, то есть нисхождение воздуха, что приводит к спокойной стабильной погоде.

Когда в струйном течении несколько изгибов и волн, вся система распространяется медленнее, как полноводная река, текущая по равнинному ландшафту, лишь изредка выбирая более прямой путь. Когда течение реки встречает сопротивление скал или донного осадка, река начинает извиваться, а порой и вовсе останавливается. Если же течение извивается, оно замедляется, и распространение воды задерживается; это же относится и к струйному течению. Летом, когда высокое давление удерживается почти постоянно, сильная жара может сохраняться надолго, но если Великобритания оказывается в зоне низкого давления, которой некуда деться из-за блокирующего нисходящего потока воздуха, то дождь может продолжаться весьма значительное время.

В других частях света действуют свои собственные струйные течения. В особенности это относится к Японии и Северной Америке. В этих регионах живет значительная часть населения Земли, и климат здесь располагает к хорошим условиям существования: большую часть времени здесь не слишком жарко и не слишком холодно, дождь идет, но не стеной, сохраняется идеальный баланс солнечного света и облачности, выражена смена времен года, земля плодородна и растительность обильна. За все это нужно сказать спасибо струйному течению, которое приносит с собой перемены погоды и