При подходящих исходных условиях атмосферы эта только что образовавшаяся небольшая область низкого давления продолжает расти и развивается в циклонную погодную систему средних широт. Образуются холодный, теплый и окклюдированный фронты. Весь процесс циклогенеза от рождения до зрелости обычно занимает от трех до пяти дней. Однако если струйное течение особенно сильное и в нем имеются значительные колебания, то этих условий уже достаточно для циклогенеза. Воздух быстро поднимается вверх, а давление у поверхности так же быстро падает. Если давление снижается более чем на 24 миллибар за 24 часа, этот процесс называют «взрывным циклогенезом». Другое его название – «рождение бомбы» или «погодная бомба». Порой жестокая буря в средних широтах рождается буквально из ничего за сутки-другие.
Хотя термины «взрывной циклогенез» и «погодная бомба» используются в метеорологии десятилетиями, ведущие газеты и социальные сети заинтересовались ими лишь в последнее время. Часто можно встретить тревожные заголовки или посты о «погодных бомбах» с описанием самых апокалиптических сценариев. В реальности же подобные бури постоянно случаются в средних широтах, и по большей части это просто неприятные погодные явления, вызывающие высокие волны, сильные ветры и дожди. Не то чтобы мы хотели сказать, что этого всего не надо опасаться. Поскольку они образуются очень быстро, модели компьютерного прогнозирования не всегда справляются с предсказанием и отслеживанием погодных бомб. Мы часто можем с уверенностью предсказать наступление штормовой погоды с потенциально разрушительными ветрами. Однако необходимо постоянно проверять наши прогнозы, поскольку данные о том, где и когда погодные условия окажутся наиболее суровыми, могут меняться.
Среди погодных бомб, поражавших Великобританию в обозримом прошлом, можно назвать ураган «Дорис» (февраль 2017 года), в ходе которого погибла женщина, и еще два человека получили тяжелые травмы. Скорость ветра в горах Северного Уэльса доходила до 42 м/с, а в низинах составляла 27–34 м/с. Тысячи домов остались без электричества, значительный ущерб понесла дорожная инфраструктура.
Другой печально известной погодной бомбой была Великая буря 1987 года, которая прошлась по югу Великобритании. Компьютерные модели того времени не смогли отследить распространение бури, и предупреждений не появлялось, пока не стало слишком поздно. Порывы ветра доходили до 45 м/с, что привело к смерти 18 человек и падению по меньшей мере 15 миллионов деревьев.
Где находится полоса штилей?
Полоса штилей – это экваториальная зона океана, в которой ветры обычно спокойны, однако порой могут сменяться внезапными сильнейшими бурями, а также непредсказуемо менять направление. Полоса штилей занимает пояс между 5 градусами северной широты и 5 градусами южной широты. Когда моряки говорили о полосе штилей, они опасались вовсе не промедления в плавании: полоса штилей, по слухам, вообще могла не позволить кораблю добраться до места назначения. Проблема была не в том, что корабли с грузами опаздывали: вступление в полосу штилей резко снижало шансы на выживание. «Сказание о старом мореходе»[17] удивительно точно описывает болезненное и мучительное плавание в полосе штилей.
Погода в море в принципе часто бывает экстремальной: в открытом океане снижается эффект трения, так что ветры дуют сильнее. Над теплыми тропическими водами происходит глубокая конвекция воздуха, и часто возникают опаснейшие бури с громами, молнией и штормовыми ветрами. Но полоса штилей – нечто совершенно иное. Это капризное, переменчивое создание, которое завлекало моряков в зону видимого спокойствия, без доминирующих ветров или сильных океанических течений, мешая добраться до дальних берегов. Воздух здесь поднимается вертикально, вместо того чтобы двигаться по горизонтали. Однако эта зона характеризуется не только спокойной погодой. Тропический воздух насыщен влажностью и крайне нестабилен. Бури начинаются буквально из ниоткуда, атмосфера наэлектризована и в любое мгновение готова вспыхнуть и разразиться грозой. И тогда в каждую секунду ветер может задуть в каком угодно направлении, но его хаотические порывы и удары молний лишь вредят кораблю, никак не способствуя его продвижению.
Полоса штилей – одно из проявлений более крупного глобального феномена, существующего в этих тропических широтах – внутритропической зоны конвергенции. Чтобы понять свойства полосы штилей, мы должны сперва получше разобраться в характеристиках внутритропической зоны конвергенции. Как следует из ее названия, это зона шириной в несколько тысяч километров, где происходит конвергенция воздуха. Здесь сходятся друг с другом два типа пассатов – одни пассаты дуют в сторону экватора с севера, другие – в сторону экватора с юга. Те и другие слегка отклоняются силой Кориолиса в восточном направлении. Представьте себе классическую модель из трех атмосферных ячеек, в которых воздух циркулирует в горизонтальном и вертикальном направлении; восходящий и опускающийся воздух распространяет поверхностные ветры на север и юг. Когда ячейки расположены близко друг к другу и к экватору, ветры встречаются друг с другом и воздух поднимается вверх. Именно здесь происходит конвергенция воздуха из двух типов ветров и формируется полоса штилей. Этот район известен как полоса бурь, сильной жары и влажности, так как воздух характеризуется значительной конвективностью. Зона не стоит на одном месте: когда в Северном полушарии лето, она продвигается к северу от экватора: в это время солнечное излучение здесь самое сильное. Когда лето в Южном полушарии, зона смещается к югу от экватора. Во время весеннего и осеннего равноденствия, пока Солнце светит прямо над экватором, внутритропическая зона конвергенции тоже находится прямо над экватором. Когда же она дрейфует от экватора, в игру вступает сила Кориолиса, вращение Земли начинает все более значительно влиять на циркуляцию воздуха. Значительный импульс приобретают локализованные бури. Здесь развиваются глубокие системы низкого давления: действие внутритропической зоны конвергенции сочетается с волновыми возмущениями с востока, вызванными очень теплыми морями. Это территория тропических циклонов.
Внутритропическая зона конвергенции, проходящая через Индийский субконтинент, называется муссонной ложбиной и вызывает сильные сезонные дожди, которые летом Северного полушария распространяются на север к Пакистану, Бангладеш и Мьянме. Когда же лето наступает в Южном полушарии и Внутритропическая зона конвергенции смещается к югу от экватора, сезонные дожди усиливаются на севере Австралии и в Полинезии. Хоть в полосе штилей близ экватора и царит видимое спокойствие, тропические дожди и бури совсем рядом.
Одинаковый ли климат Северном и Южном полушариях?
Погода на нашей планете и климат в частности управляются довольно простыми механизмами. Один из них – превращение поверхностью земного шара энергии света в энергию тепла и последующее распределение этой энергии тепла по планете. Солнечный свет оказывает на сушу значительно более краткосрочное влияние, чем на морские воды. Суша более плотная, и световые волны могут проникать внутрь лишь на несколько сантиметров, прежде чем отразиться обратно в нижние слои атмосферы в виде инфракрасного излучения или тепла. Когда энергия солнечного света теряется (за ночь или за зиму), земля быстро остывает, и температуры воздуха могут резко пойти вниз. Океаны и моря поглощают солнечный свет медленно, причем он достигает таких глубин, на которые никогда не смог бы проникнуть на суше. Это значит, что летом температура морской воды всегда будет ниже, чем температура близлежащей суши. Но медленное высвобождение этого тепла означает, что открытые воды будут более теплыми зимой. Яркая противоположность этому – смена дня и ночи в пустыне. Например, в «жаркой» Сахаре дневной зной может быть просто невыносимым, но звездной ясной ночью, когда между землей и небом нет ничего, что могло бы удержать тепло (к примеру, облака служат хорошими теплоизоляторами), становится достаточно холодно. Таким образом, суточный перепад температур оказывается очень существенным: ночью холодно, днем жарко. Соотношение суши и моря имеет большое значение для масштабных погодных моделей. Рассмотрим это соотношение для обоих полушарий:
•
•
В Южном полушарии ситуация совершенно иная: самое мощное океаническое течение здесь – Антарктическое циркумполярное. Это огромная масса воды, текущая по высоким широтам Южного полушария. Она действует как гигантская подводная стена, препятствующая попаданию теплого воздуха на юг. Интересно, что соответствующее южное струйное течение значительно сильнее благодаря чрезвычайному температурному контрасту между тропиками и Антарктидой – самым холодным местом на Земле. Кроме того, поскольку суши, которая могла бы сформировать дополнительные максимумы и минимумы воздушного потока, мало, струйное течение оказывается более зональным, а ветер, соответственно, более сильным.
Самое влажное место: Индия (Северное полушарие)
Самое засушливое место: пустыня Атакама (Южное полушарие)
Самое холодное место: станция «Восток», Антарктида (Южное полушарие)
Самое жаркое место: Долина Смерти (Северное полушарие)
Самое солнечное место: Юма, штат Аризона (Северное полушарие)
Самое ветреное место: Веллингтон, Новая Зеландия (Южное полушарие)