«Пробки» в воздухе: метеорологи просчитали, как возникают погодные аномалии
«Блоки» в атмосфере, из-за которых возникают длительные погодные аномалии, по своей природе схожи с пробками на дорогах, считают американские ученые из университета Чикаго. Статья с математическим обоснованием такой аналогии вышла 7 июля в научном журнале Science.
Ученые построили теоретическую модель омега-блокирования — ситуации, при которой воздушное течение огибает антициклон и надолго «запирает» его над огромными площадями. Выяснилось, что атмосферные «блоки» хорошо описываются примерно теми же уравнениями, что и пробки на автодорогах.
Как и у автомобильного потока, у высотных струйных течений есть своя «пропускная способность». Стоит ее превысить, как на трассе возникает транспортный коллапс, а в атмосфере — омега-блок. Поток воздуха начинает «змеиться», образуя петли радиусом в сотни и даже тысячи километров. Это, в свою очередь, нарушает циркуляцию воздушных масс и приводит к их длительному застою над обширными территориями. Формированию омега-блоков способствуют препятствия рельефа, подобно тому как из-за обилия перекрестков возникают заторы на дорогах.
Исследователи надеются, что их теория улучшит качество долгосрочных прогнозов погоды. Профессор Накамура, под руководством которого была построена модель, назвал свое открытие «одним из самых неожиданных и вместе с тем содержательных эпизодов в своей исследовательской карьере» и даже «подарком Бога».
Отметим, что омега-блокирование получило у метеорологов такое название из-за того, что изгибы воздушных потоков на картах погоды напоминают греческую букву «омега» (Ω). Эти гигантские петли нельзя путать с волнами Россби — кратковременными возмущениями высотных струйных течений из-за неравномерного действия сил Кориолиса на разной широте.
Омега-блоки могут сохраняться в атмосфере от нескольких дней до недель, являясь главной причиной погодных аномалий в средних широтах. Так, например, заблокированный над Европой антициклон стал причиной беспрецедентной жары летом 2003 года. У метеорологов по сей день не было стройной теории возникновения омега-блоков, что сильно затрудняло работу синоптиков.
Работа метеослужб уже давно стала притчей во языцех и закрепилась в расхожих анекдотах. Между тем только самим синоптикам известно, сколько факторов им приходится учитывать, чтобы дать хоть сколько-нибудь адекватный прогноз. Более того, многие специалисты справедливо считают меторологию самой точной наукой в мире, если говорить не о точности прогнозов, а о необходимости учета всех фактологических нюансов.
В этом свете обращает на себя внимание изящность и относительная простота выкладок Накамуры — конечно, в той мере, в какой модели столь сложных процессов вообще могут быть «простыми». Между тем куда более подробные и менее наглядные модели омега-блокирования раз за разом не проходили экспериментальную проверку. Так, например, потерпела крах модель 1979 года, которая объясняла искривления высотных струйных течений исходя из резонанса волн Россби. Однако впереди у коллектива из Техаса ещё много работы — теперь им предстоит охарактеризовать факторы, из-за которых превышается пропускная способность воздушных «коридоров» и возникают омега-блоки.
