Сибирские ученые разобрались в погоде во время «лихорадки» стратосферы

Специалисты из Института оптики атмосферы имени В. Е. Зуева СО РАН (Томск) и Института солнечно-земной физики СО РАН (Иркутск) исследовали, как крупномасштабные возмущения в стратосфере влияют на погоду у поверхности Земли и даже выше — в мезосфере и термосфере.

Работая над проектом, специалисты разбирались, что происходит, когда стратосферу «лихорадит». «Представьте, что в разгар полярной ночи на высоте 30—50 километров всего за несколько дней температура взлетает на десятки градусов. Это внезапное стратосферное потепление (ВСП) — мощный процесс, который может смещать или даже разрывать полярный вихрь, то есть гигантскую воронку холода над Арктикой», — пояснила старший научный сотрудник ИОА СО РАН кандидат географических наук Ольга Юрьевна Антохина.

Ученые выяснили, что за последние полвека 53 процента самых сильных ВСП сдвигали вихрь, а 40 процентов – расщепляли его на два центра. При этом средняя дата возникновения ВСП сдвинулась на 10 дней раньше. Неожиданным открытием оказалось, что расщепление вихря случалось даже при слабых потеплениях. Это значит, что их роль в прошлом могли недооценивать.

Научный сотрудник ИСЗФ СО РАН кандидат физико-математических наук Ольга Сергеевна Зоркальцева отметила, что после 2000 года в верхней стратосфере начали чередоваться два сценария циркуляции: зимы с ранними потеплениями (когда ВСП случаются уже в декабре) и зимы с мощными, но поздними ВСП, которые полностью разрушают полярный вихрь и перестройка стратосферы на летний режим происходит в более ранние сроки.

«Главный парадокс в том, что, несмотря на глобальное потепление в тропосфере и похолодание в стратосфере, частота, сила и продолжительность ВСП не изменились, — подчеркнула Ольга Зоркальцева. — Однако наблюдаемое усиление межгодовой раскачки стратосферных условий — резкого чередования разных типов зим — делает долгосрочные прогнозы погоды менее надежными и подчеркивает исключительную сложность климатической системы».

Ученые пришли к нескольким важным выводам: ранние ВСП (в декабре-январе) чаще влияют на погоду в Северном полушарии, вызывая аномальные холода в средних широтах. Сильные ВСП во второй половине зимы (февраль-март) сильнее воздействуют на верхние слои атмосферы, включая ионосферу, что важно для связи и навигации. Такие контрастные зимы (слабые ранние и мощные поздние потепления) стали новым трендом, требующим дополнительного изучения. Усиление различий между типами зим снижает точность сезонных прогнозов, увеличивает риск неожиданных погодных аномалий и указывает на сложные нелинейные взаимодействия в климатической системе.

Чтобы объективно оценивать циркуляционные условия в стратосфере, ученые разработали новые методы. Среди них расчет площади полярного вихря — его деформации предупреждают о возможных сбоях в погоде и выявление обрушений волн Россби (ОВР), когда планетарные атмосферные волны размером с континент резко теряют энергию, создавая условия для ВСП.

«Анализ показал, что чаще всего волны обрушаются на севере Тихого океана и Восточной Азии, особенно с октября по декабрь, — отметила Ольга Антохина. — Частота обрушений стала больше в начале зимы (в октябре — декабре) и в конце (в марте — апреле), но слегка меньше в январе — феврале».