Знаменитая строчка Пушкина «снег выпал только в январе», отмечающая долгую осень и позднее наступление зимы, в этом году к Москве, похоже, не применима: январь идет к концу, а в столице и окрестностях по-прежнему около ноля (к тому же в соответствующем месте из «Евгения Онегина» сказано, что снег выпал «на третье в ночь»). Чем вызвана эта аномалия и какой характер она носит — разовый или долгосрочный? Ждать ли нам февральских морозов и связано ли как-то происходящее с глобальным изменением климата? С этими вопросами редакция N + 1 обратилась к члену-корреспонденту РАН, заведующему лабораторией климатологии Института географии РАН и заместителю директора по науке Института физики атмосферы Владимиру Семенову.
В декабре и в первой половине января не только дневные, но и ночные температуры в Москве оставались выше нуля, а максимальные суточные температуры били рекорды. Например, 16 января с температурой выше +4 градуса Цельсия был побит рекорд 1925 года, до этого, 18 декабря (+5,3 градуса Цельсия) был побит рекорд 1886 года. Отсутствие снега в столице также добавило к ощущению «европейской зимы», как в Гамбурге или Париже.
Уже сейчас можно сказать, что и вся зима будет аномально теплой, поскольку даже возможные морозы в феврале не смогут изменить картину в целом.
Февральские морозы, кстати, вполне вероятны. Дело в том, что в начале XXI века на фоне максимальных значений глобальных температур в феврале на территории Северной Евразии возможны и похолодания, которые, парадоксальным образом, также являются следствием глобального потепления.
Ускорившееся таяние арктических морских льдов в начале века привело к сильному нагреву атмосферы в регионе Баренцева моря, в последнее десятилетие практически свободного ото льда зимой (площадь льда там за последние 30 лет сократилась на 350 тысяч квадратных километров — это почти площадь Германии).
Нагрев приводит к формированию антициклона к югу от Баренцева моря, блокирующего приток теплого атлантического воздуха и приносящего холодные воздушные массы с северо-востока на ЕТР. Реализуется ли этот сценарий в этом году, мы скоро узнаем.
Почему нынешняя зима выдалась такой теплой? Этот вопрос состоит из двух частей. Во-первых, почему тепло именно сейчас, в настоящий момент. Это вопрос к синоптике, науке о погоде, описывающей и предсказывающей движения воздушных масс.
И, во-вторых, почему в целом первая половина зимы стала такой аномально теплой, каковы причины этой аномалии, связана ли она с глобальным потеплением? Это вопрос к климатологии, науке о климате и его изменениях.
Погода на европейской территории России главным образом определяется синоптическими вихрями — циклонами (областями пониженного давления) и антициклонами (областями повышенного давления).
В декабре сформировался и продолжительное время оставался на одном месте антициклон к юго-востоку от Москвы. Такие долгоживущие антициклоны метеорологи называют блокирующими антициклонами, или блокингами, — поскольку они блокируют, препятствуют переносу теплых и влажных воздушных масс из Северной Атлантики на восток.
В антициклоне воздух вращается по часовой стрелке (радиусом примерно в 500-1000 километров), и расположение антициклона к северо-востоку от Москвы способствовало переносу теплых воздушных масс с юга. Это и вызвало продолжительный период теплой погоды в декабре.
В конце декабря ситуация изменилась. Блокирущий антициклон прекратил свое существование, но на севере Северной Атлантики, к югу и юго-востоку от Гренландии, стали один за другим рождаться мощные циклоны, движущиеся затем на восток вдоль Скандинавии, границ Баренцева и Карского морей.
В циклоне воздух вращается против часовой стрелки, и южная оконечность циклонов формирует мощный поток западного переноса теплого атлантического воздуха. Это можно проиллюстрировать синоптической картой Гидрометцентра России для утра 17 января.
Черные линии на этой карте — изобары, линии одинакового атмосферного давления. «Н» обозначает центр циклона, «В» — антициклона. Воздух движется вдоль изобар. Темно-синими кружками отмечены центры атлантических циклонов, красными — антициклонические образования. Там, где изобары сгущаются, скорость движения воздуха выше.
Такая картина с чередой циклонов на севере и антициклонов на юге обуславливает мощный зональный поток, то есть перенос воздушных масс в целом с запада на восток вдоль широтного круга, обозначенный красной изогнутой стрелочкой.
Температура океана зимой в Северной Атлантике, откуда приходит этот поток, — около 12–14 градусов Цельсия. Воздушные массы теплые и влажные, поэтому, оказываясь над континентом и охлаждаясь, водяной пар конденсируется с выделением тепла и воздух в результате охлаждается медленней, долго оставаясь аномально теплым на пути в глубь континента.
Эта синоптическая картина характерна для положительной фазы Северо-атлантического колебания. Северо-атлантическое колебание (САК) — это система, состоящая зимой из области пониженного давления над Исландией и повышенного — примерно в регионе Португалии — Азорских островов. Эта разность давлений определяет силу западных ветров и, соответственно характер зимы в Европе и на ЕТР.
В положительную фазу САК над Исландией наблюдается аномально низкое давление, а над Иберийским полуостровом давление повышенное. Соответственно, над северо-западом Европы льют дожди, часто проходят мощные циклоны, а в южной Европе солнечно и сухо. В отрицательную фазу САК картина ровно противоположная.
Фазы САК меняются от года к году, при этом очень сложно выделить какой-либо характерный временной период таких колебаний. Хотя в последние десятилетия было выдвинуто много гипотез о влиянии на многолетние изменения САК различных факторов естественного и антропогенного характера, все эти гипотезы впоследствии опровергались эволюцией САК.
По всей видимости, эти колебания на 70–90 процентов носят случайный, стохастический характер, то есть, в целом, непредсказуемы. Этим САК отличается от других ведущих «мод» — пространственно-временных структур в земной климатической системе, представляющих собой квазипериодические изменения региональных характеристик климата, что обуславливает определенную предсказуемость этих явлений и, соответственно, предсказуемость связанных с ними погодных аномалий.
К таким модам относятся, например, явление Эль-Ниньо/Южное колебание в тропической части Тихого океана, в среднем происходящее раз в четыре года, развитие которого научились предсказывать примерно за полгода. Или Атлантическое долгопериодное колебание — квазициклические изменения температуры океана в Северной Атлантике с периодом примерно в 60 лет, что позволяет предвидеть динамику этого явления на 10-20 лет.
САК, к сожалению, слабопредсказуемо, хотя в последние годы появились работы, претендующие на достижение некоторого прогресса в прогнозировании поведения этого явления за несколько месяцев.
Межгодовые колебания зимних температур в Москве в значительной степени определяются САК (коэффициент корреляции 0,6). В частности, аномально теплые зимы в 1990-х годах были связаны с максимумами положительной фазы САК в то время.
И в этом году САК, очевидно, по результатам всей зимы в целом будет в положительной фазе, возможно в области сильной положительной аномалии. Повлияли ли на это какие-либо внешние по отношению к атмосфере факторы (например, аномалии температуры поверхности океана или рост парниковых газов), как уже было сказано, определить практически невозможно, и, скорее всего, это сильная внутренняя флуктуация атмосферной циркуляции.
Но такие межгодовые случайные флуктуации происходят на фоне монотонного роста средних температур — того, что мы называем проявлением глобального потепления. Растут температуры зимой и в Москве, где, например, в декабре с 1948 года потеплело примерно на 3 градуса.
Поэтому и стохастические, вызванные внутренней динамикой атмосферы, положительные аномалии температуры становятся также более сильными (а отрицательные — более слабыми, эта тенденция также отмечена в ряде недавних работ).
Если 40-50 лет назад максимально теплые среднезимние температуры в Москве (при соответствующих благоприятных аномалиях атмосферой циркуляции) достигали -2,5 градуса Цельсия, то в современный период они могут достигать уже положительных значений, до +1 градуса и более.
Таким образом, аномально теплые декабрь и январь зимы 2019–2020 годов, скорее всего, связаны с сильной внутренней аномалией атмосферной циркуляции (аномально сильным западным переносом на фоне интенсивного циклогенеза в Северной Атлантике) на фоне долгопериодного тренда роста температуры, связанного с глобальным потеплением.
Остается еще один, наиболее сложный вопрос: связаны ли изменения внутренней динамики атмосферы, в частности характеристик циклонов и антициклонов, с происходящим глобальным потеплением?
Здесь, нужно признать, существует значительная неопределенность в результатах и концепциях. Но следует отметить, что в целом отмечается тенденция сдвига пути циклонов на северо-запад при росте глобальных температур.
Такая тенденция может способствовать более сильному потеплению в московском регионе, то есть в результате северные оконечности циклонов (где движение воздуха происходит на восток) могут как раз проходить примерно над Москвой.
С другой стороны, при потеплении отмечается и более частое формирование блокирующих антициклонов (аналогичных тому, который принес тепло в декабре). Но температурный эффект от блокингов сильно зависит от их местоположения.