Когда в мае 2017 года бушующий в Москве ураган унес жизни 11 человек, бывший глава МЧС Владимир
Пучков выступил с идеей штрафов для синоптиков за неверные прогнозы. Мол, людей не
оповестили о приближающейся опасности, поскольку в этот день Гидрометцентр не назвал
ожидаемую скорость ветра достойной режима ЧС. Но обвиняя во всем синоптиков, мы не
учитываем, что они работают с самой нестабильной оболочкой Земли. И предугадать, что
атмосфера выкинет на этот раз, бывает нелегко.
«Саперы» Гидрометцентра
Бородатый анекдот гласит, что синоптики как саперы – ошибаются всего раз, но каждый день. Заслужены ли наши нападки в их адрес? Синоптики лишь интерпретируют полученную от метеорологов информацию и доносят ее до людей.
Метеорологи изучают погоду с помощью приборов, установленных на десятках метеостанций по всей стране. Для сбора информации о метеоусловиях они используют специальный метеорологический шифр. Дождь, кучевые облака, грозы, снег – все имеет свой универсальный код. Совокупность собранных кодов направляют в гидрометцентры, где компьютеры составляют на их основе погодные карты для разных регионов. Но на картах присутствуют циклоны и антициклоны, расшифровки которых не под силу машине, и тут в дело вступают синоптики.
Спонсоры жары и холода
Циклоны и антициклоны — одни из главных погодных творцов на Земле. Чтобы понять их механизм, нужно разобраться еще с одним явлением – атмосферным фронтом. Все воздушные массы имеют разную температуру, степень влажности и запыленности. Постоянная циркуляция позволяет им перемещаться, и в месте, где они соприкасаются, формируются атмосферные фронты – нейтральная территория в нижнем слое атмосферы (тропосфере) между двумя «государствами» – потоками холодного и теплого воздуха. Фронты всегда наклонены к поверхности планеты, их длина может достигать 2-3 тыс. км, а ширина – 500-900 км.
Атмосферный фронт может быть теплым, холодным и фронтом окклюзии. В первом случае теплый воздух «давит» на фронт, заставляя его двигаться в сторону более холодного воздуха, принося общее погодное потепление. Теплый фронт образует полосу облаков в сотни км – если вы видите в небе перистые и перисто-слоистые облака, знайте, что над вами висит теплый атмосферный фронт.
Холодный атмосферный фронт формируется по той же схеме – холодные воздушные массы «оккупируют» весь фронт, заставляя его двигаться в направлении теплого воздуха и вытесняя его наверх. Холодный фронт движется очень быстро, вызывая сильные ветры, обильные осадки, грозы, метели и похолодание. Фронт окклюзии появляется при смыкании теплого и холодного фронтов, завлекая в регион сильные осадки.
Атмосферные фронты возникают и меняются примерно за несколько дней. Больше всего они влияют на формирование климата в умеренных широтах: к примеру, почти вся территория России лежит именно в такой полосе, поэтому мы вынуждены нести тяжелую ношу – терпеть неустойчивую погоду. Разные воздушные массы, приходящие с северных и южных районов России, формируют множество атмосферных фронтов, заставляя Петербург страдать от влажности, а Иркутск — от сухой погоды.
Метеоры – это не только мелкие космические тела, сгорающие в атмосфере. Все явления, которые мы наблюдаем в атмосфере, также являются метеорами. Дождь, снег, град – гидрометеоры,ветер и пыльные бури – воздушные метеоры,пыль – литометеоры,радуга и миражи – светящиеся метеоры,молнии – огненные метеоры.
Ни один прогноз погоды не обходится без слов «циклон и антициклон». Что же это за звери? В двух словах, это атмосферные вихри. Циклоны имеют огромные размеры – в высоту устремляются на 10 км, а в ширину расстилаются на 3 км. Они «запускаются» из-за того, что в одном из участков атмосферы воздух внизу теплее и легче воздуха наверху, поэтому он поднимается. К нему «подключается» воздух сбоку, и вихрь запущен. Ветры в циклоне дуют с краев в центр и движутся против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном.
Идеальные условия зарождения циклона — на атмосферных фронтах, где соприкасаются разные по температуре воздушные массы. Когда один фрагмент фронта смещается в одну сторону, а другой – в противоположную, возникает «импульс», который вскоре станет молодым циклоном. Постепенно он обособляется от фронта, самостоятельно двигаясь и перемещая вихрь из воздушных масс дальше со средней скорость 30-40 км/час.
С появлением спутников и Интернета отслеживать надвигающиеся циклоны и антициклоны стало проще. На борту метеоспутников устанавливают оборудование для наблюдения за температурой поверхности Земли, облачным, снеговым и ледовым покровом. Таким образом сопоставляются данные из космоса и с Земли, дополняя карты и прогнозы. В России эксплуатацией метеоспутников занимается ФГБУ «НИЦ Планета», в Европе – EUMETSAT.
Существует два основных вида циклонов: тропические и внетропические. Первые появляются в тропических широтах, а скорость ветра в них доходит до буревой (более 20 м/с). Вторые образуются в умеренных или полярных широтах и приносят в регион сильные осадки, грозы, ветры, шквалы (так называемые южные циклоны).
Антициклон – это антипод циклона. Плоский нисходящий атмосферный вихрь проявляется у поверхности Земли областью повышенного давления, с системой ветров от центра к периферии. Воздух в нем движется по часовой стрелке в Северном полушарии, а в Южном – против часовой.
Каждый день в тропосфере рождается нескольких циклонов и антициклонов, а за год – сотни. Циклоны и антициклоны живут по 5-10 дней, проходя четыре этапа развития (на примере циклона):
1. Начальная (волнообразная) стадия. Проходит за сутки, характеризуется изменением поверхности, когда теплый воздух начинает двигаться к холодному. Возникают слоистые облака.
2. Стадия молодой воздушной массы. Также проходит за сутки, теплый и холодный воздух соединяются в центре циклона с образованием области теплой воздушной массы. Остальное пространство заполняется холодным воздухом.
3. Максимальное развитие. Длится 12-24 часа, в центре циклона повышается давление, скорость ветра снижается. Теплый воздух циркулирует внизу, а холодный пытается его «победить», но на ; одном из участков часть слоя оттесняется назад. Происходит столкновение масс. Усиливается скорость ветра (циклон затягивает слои воздуха со скоростью до 50 км/ч), в центре она меньше, чем на периферии. Из-за низкого давления происходит резкое изменение погоды.
4. Период заполнения воздушной массы. Длится четверо и более суток. Облачный вихрь смыкается и двигается к периферии, снижается скорость ветра, выпадают обильные осадки.
Внетропический циклон возле Исландии, 4 сентября 2003 г. Фото: NASA’s Aqua/MODIS, ;satellite, visibleearth.nasa.gov
Рождение климата
Погода формируется за счет того, что воздух в циклоне поднимается, а в антициклоне направлен вниз. Восходящее движение воздуха в циклоне приводит к его охлаждению, увеличению влажности и возникновению облаков, в том числе дождевых. С ним приходит пасмурная погода с осадками и ветрами.
Опускающийся воздух в антициклоне, двигаясь к земле, теряет влагу, поэтому для него характерна ясная безветренная погода с минимальным количеством облаков, а значит, и осадков. Летом это жаркая, засушливая погода, а зимой – источник сильных морозов.
Существуют места, в которых циклоны и антициклоны возникают постоянно. Так, северную Атлантику можно считать родиной циклонов из-за теплого течения с одной стороны и ледников Гренландии с другой. Южные широты Атлантики – колыбель антициклонов. Они зарождаются благодаря циклонам на севере и холодному течению.
Название для основных типов облаков почти одновременно предложены Люком Говардом и Жан-Батистом Ламарком в 1802 году. В обиход вошла терминология Говарда, так как она была изложена на латыни, а ; Ламарка – на французском языке. Названия с того времени не претерпели изменений:кучевые (cumulus), слоистые (stratus) и перистые (cirrus).
Пара слов о метеостанциях
Метеорологические станции бывают аналоговые и цифровые. На «стандартной» аналоговой метеостанции установлены все необходимые приборы для измерения погодных условий. Обычный человек запутается в этом перечислении «метров»: термометр, барометр, гигрометр, анеморумбометр, осадкомер, плювиограф (непрерывная регистрация жидких осадков в теплое время года), термограф, гигрограф (непрерывная регистрация влажности воздуха), психрометр (измерение температуры и влажности), барограф (определение барометрической тенденции), рейка для измерения высоты снежного покрова. В некоторых случаях инструментов может быть еще больше, чтобы измерять нижние границы облаков или регистрировать солнечное сияние.
В 1781 году в немецком Мангайме основали первое метеорологическое общество, которое снабжало метеорологов по всему миру одинаковыми приборами. Это же общество предложило ввести единое время замеров: в 7, 11, 14 и 21 час. До середины ХХ века, пока не стало возможным непрерывное отслеживание погодных изменений в режиме онлайн, многие страны придерживались этих «чекпоинтов». Сейчас сбор и анализ данных проводится каждые три часа.
Цифровые метеостанции гораздо проще в использовании и могут применяться в бытовых условиях. Дорожные, кроме вышеперечисленных приборов, используют датчики температуры поверхности и датчик температуры под покрытием (на глубине 30 см), контроллер и GPRS модуль для отправки данных в информационные центры. Они устанавливаются, в основном, для водителей, чтобы те знали о мокрой дороге из-за дождя или сильном боковом ветре. Лесные метеостанции «заточены» на предупреждение лесных пожаров. Фиксируя разные параметры — влажность дерева, почвы, температуру на разной высоте, они помогают пожарным спланировать работу. На основе данных, собранных лесной метеостанцией, формируется карта вероятной или реальной пожарной активности.
Гидрологические метеостанции ведут наблюдение за погодой водных просторов. В морях и океанах это плавающие станции, на реках, озерах и болотах – наземные. В морях, кроме того, находятся тысячи буев оповещения о цунами. Волна бьет с определенной силой, данные немедленно наносятся на карту. Самое страшное — если буй ушел под воду: значит, надвигается тайфун.
Компания морских львов тусуется на плавающей метеостанции. Фото: www.rcmsar12.org
В последнее время становятся популярны бытовые метеостанции – разместить у себя дома один прибор, предоставляющий кучу данных о «погодных» условиях в помещении и вне его, многим кажется хорошей идеей. Такие домашние метеостанции показывают не только температуру и влажность воздуха, но и атмосферное давление, силу и направление ветра, количество осадков и уровень ультрафиолетового излучения! Работая от электричества или на аккумуляторе, они могут запрашивать данные у спутников и информировать хозяина о погодных условиях на несколько дней вперед.
Так кто же тогда виноват в неточных прогнозах? Ответ прост – природа! В разное время года и при различных условиях случаются «природные форс-мажоры». Например, зимой в антициклоне может возникнуть инверсия, вследствие чего воздух внизу будет холоднее, чем наверху. Как следствие, образуется сплошная облачность с возможными моросящими осадками. Таких форс-мажоров могут быть десятки, и пока ветры путешествуют по планете, а Земля вращается, нам остается терпеть последствия природных капризов.
