Механизмы погоды: циклоны, фронты, майские снегопады и новогодние дожди

Обсуждения в комментариях к недавней статье про метеорологию в очередной раз показали, что на SE7ENе погода читателям интересна, и они радостно включаются в обсуждения и споры. Но при этом уровень знания и понимания погодных процессов у аудитории явно недостаточный.

При этом ведь погода — это то что касается каждого из нас, независимо от профессии и образа жизни (не, ну может шахтерам и машинистам метро в их подземельях она не так важна). И наверняка многим из нас приходят в голову философские вопросы: «почему вчера был будний день и +25, а сегодня выходной, всего +15 и дождь». А, ну и еще: «почему по прогнозу ясно, а надо мной льет?!», «где снег на Новый год?», «откуда заморозки в мае?» и тому подобное.

Механизмы погоды: циклоны, фронты, майские снегопады и новогодние дожди

При этом базовые принципы устройства нашей атмосферы довольно просты. Всё упирается в 3–4 основных физических эффекта и пару‑тройку основных понятий. И если их уяснить, то фраза «теплый сектор атлантического циклона на фоне западного переноса» сразу объяснит вам, почему у вас в Питере на Новый год идет дождь вместо снега. А по форме облаков можно будет предсказывать погоду на завтра, не доставая телефон из кармана.

Интересно? Попробуем в этом разобраться!

Сразу скажу, что я не синоптик и не метеоролог (это, кстати, разные профессии, и их представители обижаются, когда их путают). Но я летаю на параплане, и нам, летунам, неплохо бы в основах погоды разбираться. Чтобы не залететь в какую‑нибудь нехорошую ситуацию типа такой (в этот момент в воздухе находилось около 20 человек, их сдуло шквалом в горы, чудом никто не погиб):

И добавлю, что в этой статье будет много упрощений и срезанных углов. Хотите узнать больше — читайте/смотрите полные курсы лекций умных людей по этой теме, ссылки в конце статьи.

Итак, начнем с основ и школьной физики.

Физика погоды

Чтобы понять большую часть всех погодных явлений, нам достаточно понимать вот эти базовые физические принципы уровня средней школы:

Воздух (как и любой газ) стремиться перетечь оттуда, где его много туда, где его мало. Оттуда, где давление больше туда, где оно меньше.

Собственно, все ветра — то есть горизонтальное перемещение воздуха — этим и вызваны: наличием разности давлений.

Горячий воздух легче холодного. Горячий воздух всплывает вверх, холодный опускается вниз. Сила Архимеда, ага. Воздушные шары летают по этому же принципу, нагревая воздух внутри себя горелкой. Но сам шар тут и не нужен, уберите его оболочку и оставьте только большой нагретый пузырь воздуха — и он точно так же будет всплывать вверх, только постепенно расширяясь и остывая.

Это приводит к конвекции — вертикальному перемешиванию атмосферы. Солнышко нагревает землю, горячая земля нагревает приземный слой воздуха, он отрывается и летит вверх. Образуются восходящие потоки теплого воздуха, генерирующие облака (о них ниже) и в которых можем летать мы на парапланах безо всяких моторов.

Чем холоднее воздух, тем меньше влаги в нем помещается. Вот тут стоит остановиться подробнее. Наверняка все слышали про относительную и абсолютную влажность воздуха. Но я вот раньше не очень понимал, что это значит. И откуда берется выражение что «батареи зимой сушат воздух». Они же его греют, а не сушат?

В воздухе растворен водяной пар в виде отдельных молекул воды. Абсолютная влажность — это сколько этих самых молекул воды в нашем объеме воздуха. Например, 10 грамм воды растворено в 1 кубометре воздуха.

Фишка в том, что при разной температуре в воздухе помещается разное количество этих самых молекул. В теплом воздухе плотность ниже, места свободного больше, молекул воды помещается больше. Но как только воздух начинает остывать, свободного места в нем все меньше, молекулы воды начинают лепиться друг к другу… образовывая капли! Уже видимые взглядом. Этот процесс называется конденсация, и это именно то, как образуется пар изо рта, облака и слой влаги на вашем зеркале в ванной.

Понижение температуры вызывает рост плотности, а он в свою очередь "выдавливает" лишние молекулы воды в капли
Понижение температуры вызывает рост плотности, а он в свою очередь «выдавливает» лишние молекулы воды в капли

Так вот, относительная влажность — это сколько процентов воды в воздухе от максимального количества при данных условиях. Абсолютная влажность не меняется с температурой, а вот относительная — еще как.

Вот вы открыли зимой окно. На улице ноль градусов, и 100% влажность. При таких условиях это означает, что в кубометре залетевшего к вам с улицы воздуха примерно 5 грамм водяного пара.

Воздух начал нагреваться в вашей теплой квартире, и нагрелся до 20 градусов. При этом абсолютная влажность никак не изменилась, там как было 5 грамм воды на кубометр, так и осталось. Но при +20 в этом кубометре может уже поместиться 17 грамм воды. То есть те 5 грамм что там прилетели с улицы теперь — это меньше трети от возможного количества. То есть относительная влажность со 100% упала до 28% при том же уровне абсолютной.

Вода из воздуха никуда не девается и ни на каких радиаторах не "сгорает"
Вода из воздуха никуда не девается и ни на каких радиаторах не «сгорает»

А наш организм воспринимает именно относительную влажность, и начинает нам жаловаться, что воздух сухой — першением в горле, пересыханием слизистых. И мы бежим покупать увлажнитель.

Ну и собственно все, этих трех принципов хватит, чтобы понять все остальное.

Облака, дожди и грозы

Сперва про кучевые облака, они же облака хорошей погоды. Откуда они берутся?

Солнце греет землю, земля греет воздух, он начинает всплывать вверх, образуется восходящий поток теплого воздуха (принцип номер 2). Он поднимается и потихоньку с высотой остывает. В какой‑то момент он остывает до уровня 100% влажности — той температуры (её еще называют «точка росы»), при которой влага перестает в нем помещаться и начинает выделяться в виде капелек (принцип номер 3). Образуется облако.

Процесс образования кучевого облака
Процесс образования кучевого облака

Вообще любые облака образуются именно так. Теплый влажный воздух остывает — доходит до температуры точки росы (100% влажности) — влага конденсируется либо в виде капелек, либо (на больших высотах) в виде льда. Отличается лишь то, откуда берется теплый воздух: поднимается от земли конвекцией, как на картинке выше (такие облака называют конвективными), гонится атмосферным фронтом (фронтальные облака) или еще как‑то (например, поднимается вверх из-за обтекания воздухом горы, орографические облака).

Если капельки, из которых сделано облако, вырастут до достаточно большого размера — они начнут падать вниз, пойдет дождь.

Если облако вырастет еще побольше, то кроме дождя к нему добавятся еще и спецэффекты в виде молний из‑за трения капель друг о друга и образования статического электричества — будет гроза.

Если восходящий поток в грозовом облаке достаточно силен — капельки вместо падения вниз закинет на высоту в 5-10 километров, где уже отрицательная температура. Они превратятся в лед, потяжелеют и упадут обратно. Этот цикл подъема-замерзания-спуска-намокания может повториться несколько раз, в итоге эти ледышки тяжелеют и падают уже окончательно, и получается град.

И чем больше облако — тем больше спецэффектов типа дождя, молний или града оно может породить. Маленькое кучевое облако — безопасно, живет недолго (10–20 минут), быстро испаряется. А вот большое облако может вырасти в большую неприятность. Особенно для нас, летунов. Ева Вишнерская, слетавшая на параплане почти что в стратосферу в таком облаке, не даст соврать.

Впрочем, не она одна, у нас в Ленобласти рекорд высоты на параплане больше 5 километров. Так как один из спецэффектов в дождевых и грозовых облаках — мощнейшие восходящие потоки, с которым безмоторный тряпколет бороться уже не может:

Ленинградская область с высоты около 5 км. Видно намерзший на стропах лёд, на такой высоте уже хороший минус. Пилоту очень повезло ничего себе не отморозить.
Ленинградская область с высоты около 5 км. Видно намерзший на стропах лёд, на такой высоте уже хороший минус. Пилоту очень повезло ничего себе не отморозить.

С предсказаниями облачности и её развития все не так просто. И это то, на что чаще всего злятся люди, попавшие под дождь, поведясь на обещанную солнечную погоду.

С фронтальными облаками ситуация чуть проще — перемещение линии фронта (о том, что такое фронт — ниже) хорошо предсказывается. Фронты видны со спутников и двигаются хорошо просчитываемым образом, что позволяет давать достаточно точные прогнозы осадков..

А предсказания конвективной облачности (то есть вызванной восходящими потоками воздуха от нагретой земли) и ее развития — это то, что заставляет синоптиков плакать. Потому что никто, нигде и никогда не предскажет, какое именно из тысяч облачков над вашим городом в погожий летний день превратится в страшную грозу.

В итоге прогноз погоды летом, показывающий маленький дождик на фоне солнца и жары, надо читать так: «где‑то над территорией города одно из тысячи облачков скорее всего превратится в дождь или грозу, но где и какое — мы сказать не можем». Слишком уж от многих локальных факторов и случайностей это зависит:

  • Тут небольшое озеро охладило воздух и загасило восходящие потоки рядом с собой, создав «голубую дыру» — область без облаков

  • А тут благодаря наклону рельефа на пару градусов на юг земля лучше прогрелась солнцем и дала более мощный восходящий поток

  • А тут трактор проехал по вспаханному полю (да‑да, даже это влияет!), всколыхнул большую массу нагретого за день воздуха и она разом полетела вверх на большой территории

  • И еще тысяча и один возможный фактор, который или виден только на очень детальных картах, или не виден вообще. Пара‑, дельта‑ и просто планеристы годами учатся искать на местности области образования сильных восходящих потоков, это скорее искусство чем наука. И никакой ИИ тут пока помочь не способен.

В итоге у вас льет ливень, а ваш сосед через два квартала радуется солнцу, и не понимает, почему вы так разозлились на прогноз.

На 90% площади сухо, на 10% площади идет ливень с грозой, но в среднем по всей больнице территории получается небольшое количество осадков, что и показывает прогноз
На 90% площади сухо, на 10% площади идет ливень с грозой, но в среднем по всей больнице территории получается небольшое количество осадков, что и показывает прогноз

То есть вот такую картинку из прогноза надо воспринимать не как «на всей территории города поморосит», а «на всей территории города будет солнце, где‑то прольется ливень, но в среднем по больнице по площади в стопицот км2 выпадет всего полмиллиметра осадков».

Как-то вот так выглядит со стороны, серая муть - идущий в этом месте мощный ливень
Как-то вот так выглядит со стороны, серая муть — идущий в этом месте мощный ливень

Ладно, с одним из основных механизмов локального изменения погоды — конвекцией и облаками — познакомились. Что насчет более глобальных процессов?

Воздушные массы

Сперва поговорим о воздушных массах.

Воздушная масса (ВМ) — это… ну просто масса воздуха, да. Сформировавшаяся над какой‑то территорией и набравшаяся от нее основными свойствами: температурой, влажностью.

Все резкие изменения погоды связаны с приходом новой воздушной массы. Вчера в погожий летний денек было +30, а сегодня внезапно стало +22? Откуда? Солнце вчера и сегодня светит примерно одинаково и отдает земле одно и то же количество тепла. Откуда резкое падение температуры?

А оттуда, что к вам затекла воздушная масса откуда‑то с севера. Большая масса воздуха (сотни кубических километров, миллионы тонн массы!) сформировалась над определенной местностью, например над холодными северными морями. Напиталась тамошней погодой — холодом в первую очередь. А потом полетела к вам в гости и понесла свою северную погоду с собой, на тысячи километров.

Да, по пути на юг эта масса холодного воздуха будет потихоньку нагреваться все более и более высоким солнцем. Но она огромная и обладает большой теплоемкостью, при подходящих условиях она вполне успеет долететь от Северного Ледовитого океана до Владикавказа, пролетая по 400–600 км за сутки, и устроить там похолодание до минусовой температуры (а за день до этого было +30 на горном перевале) и снегопад на майские.

Карта минимальных ночных температур в ночь на 4 мая 2024. Полномасштабное вторжение арктической воздушной массы на всю европейскую территорию России.
Карта минимальных ночных температур в ночь на 4 мая 2024. Полномасштабное вторжение арктической воздушной массы на всю европейскую территорию России.

И наоборот, все летние рекорды тепла связаны с тем, что большая масса горячего воздуха с юга — например, из Африки — полетела на север и притащила свою теплую погоду с собой. Да, по пути оно остынет со своих +50 до +30, но все равно устроит нам в Питере очередной рекорд жары, попутно еще заставив обливаться потом всю Европу.

Итак, простой принцип: резкое изменение погоды всегда связано с тем, что к нам прилетел воздух из других краев: либо с юга и вызвал потепление, либо с севера и вызвал похолодание.

Кроме простого изменения температур у движения линии раздела ВМ есть и другие эффекты, о которых ниже.

Фронты

Наверное, все видели в прогнозах погоды вот такие линии разноцветные, красные и синие, и слова типа «завтра через нас пройдет холодный фронт». Что это значит?

Цветные линии фронтов. Холодные, теплые и еще фронты окклюзии, о которых сегодня не будем
Цветные линии фронтов. Холодные, теплые и еще фронты окклюзии, о которых сегодня не будем

Само понятие очень простое: фронт это всего лишь граница между двумя воздушными массами. Причем граница обычно подвижная: одна воздушная масса наступает, другая отступает. Тип фронта определяется наступающей ВМ. Если более теплый воздух наступает — это «теплый фронт», и наоборот, если наступает более холодный — «холодный фронт». Важна относительная температура, а не абсолютная, то есть когда ВМ с температурой в -20 наступает на ВМ с температурой -30, это тоже «теплый фронт», ага, хотя пуховик и валенки лучше не снимать в этом «тепле».

Фронты на карте обычно четко видны, с одной стороны температура больше на 5 и более градусов:

Теплый фронт над Европой. Слева от него +16+18 градусов, а справа, куда он еще не добрался, только +11+13
Теплый фронт над Европой. Слева от него +16+18 градусов, а справа, куда он еще не добрался, только +11+13

То есть тут всё просто: «завтра через город пройдет теплый фронт» — значит, станет теплее на несколько градусов. «Холодный фронт» — значит, холоднее.

Кроме изменения температуры, фронты приносят с собой и другие изменения погоды в виде линии облачности и осадков. Характер этих изменений различается в зависимости от того, какая масса (более теплая или более холодная) наступает, а какая отступает.

Холодный воздух тяжелее (принцип номер 2), поэтому наступая он подползает под теплый снизу. Как лопаточкой подковыривает его и подбрасывает вверх. Начинается мощная конвекция, теплый влажный воздух поднимается, остужается, конденсируется (принцип 3) и привет мощные кучевые облака, перерастающие в дождевые и грозовые, сопровождаемые ливнями:

Клин холодного воздуха движется слева направо, подсекая теплый воздух и поднимая его вверх
Клин холодного воздуха движется слева направо, подсекая теплый воздух и поднимая его вверх
Холодный фронт движется вправо, подковыривая своим клином холода теплый воздух и заставляя его подниматься, создавая полосу мощных кучевых облаков и ливневых дождей
А как-то так оно выглядит из космоса. Четко видна последовательность: от чистого неба к небольшим кучевым облакам, затем к большим, затем к грозовым башням и к сплошным слоистым облакам

Теплый воздух легче. Когда наступает он, то он наоборот наползает на холодный сверху. Медленно ползет вверх по горке, достигая верхних слоев атмосферы. По пути он тоже проходит все стадии отрицания‑гнева‑конденсации, но в отличие от холодного он забирается аж до высот в 10 и более километров.

Сперва вы видите самые высотные облака — перистые:

Красиво, но с высокой вероятность означают, что завтра погода испортится
Красиво, но с высокой вероятность означают, что завтра погода испортится

Их характерная форма обусловлена тем, что на такой высоте облака состоят уже из кристалликов льда, а не водяных капель, и ветра там дуют ого‑го какие, разнося частички льда далеко друг от друга.

В тот момент, когда перистые облака вы видите над головой, точка, где фронт касается земли, еще находится километров за 400 от вас и примерно за сутки движения фронта.

Теплый воздух заползает на горку из холодного, поднимаясь вверх
Теплый воздух заползает на горку из холодного, поднимаясь вверх

Затем постепенно на вас наползают облака все более низких ярусов, они уплотняются, начинают проливаться дождем, закрывают все небо и устраивают вам моросящий дождь с потеплением и сплошной облачностью.

Красивые поля розовых облаков на закате часто означают то же самое — это высотные облака, которые подсвечиваются из‑за своей высоты уже зашедшим за горизонт солнцем. Тут надо смотреть за тенденцией их развития, но в целом это тоже признак теплого фронта и скорых осадков.

Итак, повторюсь вкратце:

  • Холодный фронт — это когда на вас ползет более холодный воздух. Падение температуры у земли сопровождается «подковыриванием» отступающего теплого воздуха, который летит вверх и создает мощную конвекцию, ливни и грозы.

  • Теплый фронт — когда на вас ползет тепло. Оно карабкается на горку из холодного воздуха и отжимает его дальше. Его видно примерно за сутки по перистым облакам. Приносит потепление, но со сплошной облачностью и мелкими, долгими, унылыми дождями.

  • Холодный фронт сперва приходит по земле, затем на высоте, поэтому его прохождение всегда внезапно, резко и опасно, если не смотреть прогноз (и это то, на чем попались парапланеристы из видео в начале статьи). От момента появления башен гроз на горизонте до их появления у вас над головой может пройти меньше часа.

  • Теплый фронт сперва приходит на большой высоте, и над вами его признаки видны уже тогда, когда до его приземного уровня еще несколько сотен километров и около суток времени.

Циклоны и антициклоны

Ладно, выше определились с тем, что резкие изменения погоды нам приносят смены воздушных масс, приносящие погоду из тех регионов, где они сформировались, и фронты, дающие всякие спецэффекты типа дождей‑гроз на линиях их соприкосновения. А чего эти массы вообще прутся к нам из своей Африки или Арктики, что им на месте‑то не сидится?

А тут вступают в дело те самые циклоны‑антициклоны. Это такие шестеренки, крутящиеся по спирали, имеющие диаметр в сотни и тысячи километров.

Чтобы понять, почему они вращаются, надо понимать что такое сила Кориолиса. Тут я не буду на ней останавливаться, так как об нее можно мозг сломать (и нет, очевидные объяснения из интернета про карусельку и пушку на северном полюсе интуитивно понятные, но упрощенно‑неверные). Важно запомнить, что в северном полушарии ветра всегда заворачивают вправо.

Циклон: в центре образуется область низкого давления, воздух снаружи пытается в нее затечь (принцип 1, выравнивание давления), сила Кориолиса его заворачивает вправо в нашем северном полушарии. Получаем шестеренку, крутящуюся против часовой стрелки.

Воздух стремится заполнить зону низкого давления, устремляется в центр, но закручивается по спирали из-за силы Кориолиса
Воздух стремится заполнить зону низкого давления, устремляется в центр, но закручивается по спирали из-за силы Кориолиса

Если циклон образовался на границе двух воздушных масс, он начнет их закручивать и заставлять проникать друг в друга. В итоге образуется два сектора: тепло начнет таким вот акульим плавником вторгаться на север, а холод будет следом за ним вторгаться на юг. Этакий инь‑янь, только вместо белого и черного — теплая и холодная воздушные массы.

Циклон закручивает границу между ВМ, занося в своей восточной части тепло на север, а в западной - холод на юг
Циклон закручивает границу между ВМ, занося в своей восточной части тепло на север, а в западной — холод на юг

В итоге мы и получаем картину наших фронтов. Пролетает теплый фронт, мы попадаем в «теплую» часть нашего инь‑яня с облачностью и дождиком. Затем пролетает холодный, мы попадаем в «холодную»: температура падает, летом гремят грозы, затем скорее всего устанавливается ясная погода.

Антициклон: в центре образуется область высокого давления, воздух из нее пытается растечься наружу (опять принцип 1, горизонтальное течение воздуха из области с высоким давлением в область с низким), опять же закручивается вправо, только теперь двигаясь от центра. Получаем шестеренку, крутящуюся по часовой стрелке.

Воздух устремляется от центра к краям, закручиваясь по часовой стрелке
Воздух устремляется от центра к краям, закручиваясь по часовой стрелке

В отличие от циклонов, антициклоны не выглядят со спутника так живописно.

В центре антициклона большая масса воздуха опускается вниз к земле из верхних слоев атмосферы. Антициклон это такой «пресс», давящий на землю поршнем из опускающегося воздуха. Опускаясь, воздух сжимается и нагревается. Его относительная влажность падает, воздух становится как бы «суше» (хотя, напомню, сама влага из него никуда не девается, просто в нем становится больше места на впитывание дополнительной влаги). В таких условиях облака не образуются, ведь им нужна растущая, а не падающая относительная влажность, и антициклон выглядит как «голубая дыра» без облаков, принося с собой безоблачную погоду на большой территории.

Циклоны и антициклоны, вращаясь, работают как этакие шестеренки или валы, по которым прокручивается атмосфера. «Передавая» друг другу воздушные массы, несколько связанных циклонов‑антициклонов как конвейер способны прокинуть их через половину земного шара.

Например, так работают рекорды тепла. 26 сентября 2024 года установлен рекорд температуры для этого дня в СПб. На изображении показано распределение температур (цветом) и давления (линиями). Циклон слева и антициклон справа, вращаясь по желтым стрелкам, гонят между собой турецкое тепло аж до Новой Земли:

Две шестеренки атмосферных вихрей помогают друг другу гнать рекордное тепло с юга на север. Напоминает двойную турбощётку пылесоса, работает примерно так же
Две шестеренки атмосферных вихрей помогают друг другу гнать рекордное тепло с юга на север. Напоминает двойную турбощётку пылесоса, работает примерно так же

Глобальная циркуляция атмосферы

Окей, мы выяснили, что циклоны приносят нам смены погоды. Но при этом они еще и летают по планете. Что же их заставляет?

А в масштабах планеты у нас действует вся та же самая конвекция из пунктов 1 и 2, только уже в размерах целых континентов и океанов. Создавая устойчивые ветра, дующие на огромных территориях.

Сперва ее представляли так: на экваторе большие воздушные массы нагреваются и взлетают, а на полюсах остывают и опускаются. То есть по низам ветер дует от полюса к экватору, а по верхам — наоборот. Как‑то так:

Первое (неверное) представление о глобальной циркуляции на планете. По одной ячейке на полушарие
Первое (неверное) представление о глобальной циркуляции на планете. По одной ячейке на полушарие

Все было бы хорошо, но на деле оказалось сложнее. И таких вот циркуляций (названных «конвективными ячейками») на каждое полушарие оказалось не одно, а три. Более того, та же мерзкая сила Кориолиса опять не дает ветру дуть по прямой, а заворачивает его вправо. В итоге получаем вот такую картину глобальных направлений ветров:

На деле все оказалось сложнее, и таких ячеек на каждое полушарие аж три штуки
На деле все оказалось сложнее, и таких ячеек на каждое полушарие аж три штуки

То есть, например, горячий воздух поднимается на экваторе, по верхам дует на северо‑восток (он‑то хочет строго на север, но на восток его подворачивает сила Кориолиса), долетает примерно до 30 градуса широты. За это время успевает остыть и начинает опускаться. Затем он движется вдоль поверхности наоборот — с северо‑востока на юго-запад. Он-то хочет на юг, к зоне пониженного давления у экватора, которую сам и создал, улетев оттуда, но сила Кориолиса, опять вмешивается. Этим движением он формирует знакомые всем морякам еще с древних времен стабильные ветра-пассаты.

Почему Сахара именно там где она есть? А потому что в этом месте, на краю ячейки Хэдли, в атмосфере сильные нисходящие потоки, воздух опускается и нагревается сжимаясь. Его относительная влажность падает (помним картинку про приключения кубометра воздуха с улицы выше по тексту), в итоге получаем большую территорию на которой очень сухой воздух и почти нет дождей. Тадам, вот нам и пустынный пояс, в котором расположены все самые крупные пустыни Земли, и это не случайность, что они все примерно на 30 градусе широты, как на север так и на юг от экватора. Хотя, казалось бы, ближе к экватору ещё жарче и пустыням место там. А нет, не только в температуре дело, а еще и в циркуляции атмосферы.

И тут же объяснение того, почему в моем родном Питере так колбасит погоду. Потому что 60 градус северной широты — это как раз примерно граница между двумя ячейками. И у нас побеждают то арктические ветра, то ветра западного переноса. В итоге у нас зимой может то ударить мороз (северо‑восточный ветер арктической ячейки принес нам ледяной воздух из Арктики), то оттепель и дождь — потому что юго‑восточный ветер западного переноса принес нам теплый сектор циклона из Атлантики.

Собираем все вместе

В итоге, соберем все наши явления в единую систему, и попробуем объяснить конкретные погодные явления всей той информацией, которую я изложил выше.

Итак, почему в моем Питере идет дождь на Новый год?

Потому что над Атлантикой образовалась зона низкого давления — зимой море теплое, оно греет воздух, теплый воздух улетает вверх, создавая разрежение внизу.

Эта зона низкого давления превратилась в циклон. Окружающий воздух попытался ее заполнить, но сила Кориолиса закружила его против часовой стрелки вместо кратчайшего пути от краев к центру.

Ветер западного переноса, часть глобальной общепланетной циркуляции, понес всю эту структуру на северо‑восток.

Каждый год горожане гадают, будет на Новый год хоть немного снега, или нет
Каждый год горожане гадают, будет на Новый год хоть немного снега, или нет

Пролетая мимо Санкт‑Петербурга, циклон зацепил его своим теплым сектором, в котором находится воздух, который в обычное время находится где‑то на широте Сочи, и который шестеренка циклона подцепила и притащила с юга. По дороге на 2 тысячи км на север этот воздух, конечно, подостыл, но недостаточно. В итоге на теплом фронте циклона пришло потепление, а по мере остывания и конденсации теплого воздуха он стал выпадать осадками, при околонулевой температуре — дождем.

Почему в мае снегопад в Сочи?

Одной шестеренки-циклона устроить такое будет маловато, да и не летают обычно циклоны так далеко с севера на юг (хотя бывает и летают, их называют «ныряющими»). Но тут срабатывает принцип конвейера. Над Европой стоит антициклон и крутится по часовой. Над Сибирью стоит циклон и крутится против часовой. Вместе они как два валика проматывают между собой поток ледяного арктического воздуха узким языком далеко на юг.

Фото с сайта vedomosti.ru
Фото с сайта vedomosti.ru

Иногда циклоны-антициклоны выстраиваются в ряды и в 3 шестеренки, перебрасывая воздушные массы через все полушарие. В таких случаях происходят самые аномальные погодные эффекты, типа того же снега в Сахаре. Но случается такое редко и не каждый год, слишком много факторов должны совпасть для такого события.

Почему летом две недели стоит лютой жары и засухи?

А это наш друг антициклон. Причем не просто антициклон, а блокирующий. Очень большой и мощный. Он как колонна стоит на месте, и своим высоким давлением не пускает в себя другие воздушные массы. Они все бьются где-то об него по краям и обтекают его, все циклоны проходят мимо.

Крупный антициклон выглядит как огромная дыра в облаках
Крупный антициклон выглядит как огромная дыра в облаках

При этом за счет безоблачной погоды солнце хорошо прогревает землю, и становится жарче с каждым днем (а зимой эффект будет обратный — без облаков земля отдает тепло быстрее, и зимой долгая безоблачная погода означает похолодание). При этом высокое давление так же мешает конвекции — восходящих потоков у земли мало, облака не формируются, условий для конденсации облаков нет. Получаем стабильную жаркую безоблачную погоду, пока антициклон не выдохнется и избыток воздуха в нем не кончится.

Почему зимой не бывает гроз?

Грозы — конвективное явление, они создаются мощными восходящими потоками. Теплый воздух от земли летит вверх, и при достаточной энергии конденсируется в огромное напичканное спецэффектами облако.

Зимой конвекция очень слабая: солнце слабое, земля холодная, прогрева воздуха от земли почти нет. Нет и условий для образования мощных восходящих потоков. Зимой и кучевые облака‑то — редкость. Поэтому нет и гроз, ведь для них надо не абы какое, а очень большое кучевое облако.

Но иногда случаются исключения. Как правило, это происходит над теплым водоемом, не успевшим остыть с лета. После прохождения очень холодного фронта, могут сложиться удачные условия для развития достаточно сильных восходящих потоков: с большим градиентом температур между теплой водой внизу, греющей нижний слой воздуха, и очень холодным воздухом наверху. Но это бывает прям редко‑редко. Но бывает:

Снежная гроза в Украине в 2020 году - первая и единственная в этой стране за 80 лет метеонаблюдений (фото и новость с сайта)
Снежная гроза в Украине в 2020 году — первая и единственная в этой стране за 80 лет метеонаблюдений (фото и новость с сайта)

Если у вас есть еще вопросы по конкретным погодным явлениям — задавайте в комментариях, попробуем разобраться и объяснить.

Заключение

Надеюсь, теперь фразы из прогнозов погоды стали чуть понятнее. Понятно, что в рамках одной статьи всю тему метеорологии не охватить. Но, надеюсь, я смог показать, какая это комплексная и интересная система — наша атмосфера, при этом базирующаяся на небольшом количестве физических принципов. И как вся эта физика влияет на то, что происходит у нас за окном.

Если тема метеорологии вас заинтересовала — очень рекомендую послушать лекции или даже посетить семинар Леонида Дубейковского. Это синоптик‑метеоролог‑яхтсмен‑парапланерист, который всю эту погоду знает и в теории, и на практике, все эти конвекции и конвергенции трогал руками, крыльями и парусами, и умеет про это понятно объяснять.

Очень классная группа в ВК для жителей Питера. В ней наши питерские синоптики очень детально, с любовью и интересом рассказывают о погоде в городе и процессах, которые ее создают. И в комментариях у них там можно что‑то спросить и попросить объяснить подробнее.

Тут все подробно объяснят, на синоптической карте покажут и стрелочки нарисуют
Тут все подробно объяснят, на синоптической карте покажут и стрелочки нарисуют

Лучшая понятная статья про прогнозы погоды, их тех что я видел в интернете — что такое погодные модели, как их считают, почему они ошибаются — https://vas3k.blog/blog/how_to_weather/

А если захотите в Питере научиться летать на параплане, и потрогать всю эту метеорологию руками — приходите к нам в SkyStream. Потому что когда все эти облака и фронты видишь с расстояния буквально в десяток метров — все это начинает ощущаться совершенно иначе, становится нагляднее и понятнее.

Когда вопросы облачного развития, фронтов и конвекций переходят из теоретической плоскости в плоскость выживания
Когда вопросы облачного развития, фронтов и конвекций переходят из теоретической плоскости в плоскость выживания

Ну и появляется дополнительная мотивация все это изучать, а то мало ли что.

 

Источник

Читайте также