Атмосферные реки связали с теплыми зимами в средних широтах

Атмосферные реки оказались причиной температурной аномалий до +15 градусов в арктических широтах и привели к общему потеплению на градус в средних широтах за счет нисходящих потоков тепла и увеличения длинноволновой радиации. В будущем на фоне глобального потепления атмосферные реки будут становиться все более сильными и станут играть еще более заметную роль в формировании климата в средних широтах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Реки могут протекать не только по поверхности суши, ледников или под землей, но и в воздухе. Атмосферными реками называют горизонтальные шлейфы шириной до нескольких километров, которые переносят насыщенный влагой теплый воздух из субтропиков в средние широты и полярные области. По своей природе они напоминают скорее ручьи, чем реки, потому что время их существования ограничивается несколькими неделями или даже днями. В любой момент времени в каждом полушарии существует от трех до пяти таких потоков. Речь об атмосферных реках чаще всего заходит в контексте внетропических циклонов, наводнений и экстремальных осадков, которые они вызывают при обрушении на сушу, но на самом деле они переносят большую часть влаги к полюсам и могут играть куда более значительную роль в климатической системе.

Серена Шольц (Serena Scholz) и Жуан Лора (Juan Lora) из Йельского университета исследовали, как атмосферные реки влияют на температуру земной поверхности. Они использовали почасовые данные реанализа NASA MERRA-2 за 1980-2022 годы и применили семь разных алгоритмов проекта ARTMIP для определения отдельных атмосферных рек. Анализ данных позволил установить связь между частотой появления атмосферных рек и ростом средней температуры в зимний период. В Северной Европе коэффициент корреляции превышает 0,6 (p < 0,05). Значимые корреляции также обнаружены на восточном побережье Северной Америки и в Северо-Тихоокеанском регионе.

Приход атмосферных рек ассоциирован с температурными аномалиями: около +5 градусов Цельсия в Северной Америке и Евразии, до +10 градусов в Гренландии и Антарктиде, до +15 градусов в Арктике в зимний период. Ночные аномалии над сушей всегда выше, чем дневные. Механизмы возникновения тепловых аномалий упираются на смену потоков тепла (с восходящего на нисходящий), увеличение длинноволновой радиации и снижение коротковолновой радиации из-за облачности. Аномальный перенос тепла в пределах самой атмосферной реки достигает 500 мегаватт на метр, а чистый приток тепла в область средних широт — 50 мегаватт на метр.

Атмосферные реки связаны также с аномальной горизонтальной конвергенцией тепла, то есть схождением потоков тепла и его накоплением. Авторы оценили ее в 400 ватт на квадратный метр. В наибольшей степени такая конвергенция выражена в Антарктике и на севере Канады. Глобальный эффект работы атмосферных рек выражен в общем потеплении североатлантического региона и индийского сектора Южного океана на 0,5 градуса, востока Северной Америки и северо-западной Европы — на градус. Ученые отметили, что с дальнейшим потеплением климата атмосферные реки будут становиться все более крупными, сильными и частыми, и это существенно повлияет на температурный режим средних широт.

Скачки потепления могут происходить не только из-за атмосферных рек, которые занимают относительно небольшие площади. В 2023 году 0,22 ± 0,04 градуса температурной аномалии пришлось на влияние рекордно низкого альбедо, которое оказалось самым низким как минимум с 1940 года. При этом вклад солнечного цикла и Эль Ниньо в потепление ученые оценили в 0,03 и 0,07 градуса.