Экологическая катастрофа в США в 1930-х годах.
На фото — черная стена пыльной бури надвигается на очередное поселение в американских прериях 14 апреля 1935 года, вошедшего в историю как «Черное воскресенье» (Black Sunday). Это одна из самых сильных пыльных бурь, обрушившихся на главные хлеборобные и кукурузные штаты США в 1930-е годы.
Вот, например, фотографии, снятые в Южной Дакоте в 1934, 1935 и 1936 годах — получился своеобразный триптих на тему гибели сельского хозяйства и трагедии сотен тысяч вынужденных переселенцев:
«Черная буря», Южная Дакота, 1934 год. Фото с сайта nasa.gov
«Наступление почвы на свинарник», Южная Дакота, 1935 год. Фото с сайта anthropocenesoil.wordpress.com
Засыпанная пыльной бурей техника, Южная Дакота, 1936 год. Фото с сайта ru.wikipedia.org
А так описываются события того времени в начале романа «Гроздья гнева» американского писателя Джона Стейнбека:
«Наступило время рассвета, но день не пришел. В сером небе появилось солнце — мутно-красный круг, излучающий слабый, похожий на сумерки свет. <...> Люди сидели по домам, а если им случалось выходить, они завязывали нос платком и надевали очки, чтобы защитить глаза от пыли. <...> Пыль оседала на кукурузу, скапливалась кучками на столбах изгородей, на проводах; она оседала на крыши, покрывала траву и деревья. <...> Мужчины стояли у изгородей и смотрели на погибшую кукурузу.»
Дети собрались в школу. Канзас, 1935. Фото с сайта imgur.com
Так называемый «пыльный котел» — область, подвергнувшаяся наибольшему воздействию пыльных бурь, — располагался в пределах сразу нескольких штатов: Техаса, Нью-Мексико, Оклахомы, Канзаса, Колорадо. Также от бурь регулярно страдали Небраска, Вайоминг, Южная и Северная Дакота, Монтана.
Карта распространения пыльных бурь 1930-х годов. Светло-серым показаны Великие равнины (The Great Plains). Более темными оттенками серого обозначены зоны ветровой эрозии: чем темнее оттенок, тем она была интенсивнее. Изображение из статьи R. A. McLeman et al., 2014. What we learned from the Dust Bowl: lessons in science, policy, and adaptation
Локальные бури начались в 1932 году, в 1933 их количество достигло 179. Самая сильная, зародившаяся 9 мая и продолжавшаяся два дня, донесла свою пыль аж до Нью-Йорка и даже до кораблей в Атлантическом океане, находившихся в 500 километрах от берега. Скорость ветра достигала 44 м/с, в воздух было поднято 350 миллионов тонн пыли и мелких частичек из верхних слоев почвы. Только в Чикаго осело 5400 тонн пыли.
К 1934 году было повреждено 40 миллионов гектаров почв, а зимой на самом северо-востоке страны в районе Новой Англии выпал красный от пыли снег. Самым распространенным заболеванием людей стала «пыльная» пневмония, проявляшаяся болями в груди и затрудненным дыханием.
Засыпанный дом фермера, Оклахома, 1936 год. Фото © Arhur Rothstein с сайта thegreatdepressionphotos.wordpress.com
Череда разрушительных бурь продолжалась до 1936 года, а местами — и до 1940-х годов. Площадь пострадавших почв достигла 70 миллионов гектаров (для сравнения: это немного больше площади Центрального федерального округа России). За 1930-е из одной лишь Оклахомы переехало 500 тысяч человек, почти все они отправились в Калифорнию. Бури усилили экономические последствия Великой депрессии в центральной части США.
Фрагмент физической карты Северной Америки с выделенной территорией «пыльного котла». Изображение с сайта geochemland.ru
Что же послужило причиной этой экологической катастрофы?
Пострадавший регион относится к самым плодовитым землям США — территории Центральных и Великих равнин. Достаточное увлажнение (550–1000 мм осадков в год), продолжительность вегетационного периода порядка 200–240 дней, высокая годовая сумма температур, черноземы, сформировавшиеся на благоприятных для развития плодородных почв лёссовидных суглинках — все эти факторы предопределили развитие региона как сугубо сельскохозяйственного.
Но в то же время эти территории подвержены эрозии и дефляции из-за легких почв, сильной расчлененности рельефа и ливневого характера осадков. Что, конечно же, никто не учел, когда власти США принимали один за другим законы, поощрявшие масштабное освоение равнин, и распространяли теорию «дождь идет за плугом», согласно которой наличие поселения и его сельскохозяйственное развитие изменяют климат засушливых регионов на более влажный.
Архивные съемки активного сельскохозяйственного освоения Великих равнин в 1930-е годы, а также печальных последствий этой деятельности
В сказку поверили. Ускорила процесс Первая мировая война, вследствие которой ощутимо поднялись цены на зерно. Началось экстенсивное развитие сельского хозяйства: механизация, интенсивная распашка без противоэрозионных мероприятий, неприменение севооборотов, сжигание стерни, перевыпас скота, удаление «сорняков», которые своими длинными корнями еще хоть как-то удерживали влагу в почве. После Первой мировой войны только в районе Великих равнин подобным образом было освоено 70 000 км2 земель, а за 1924–1929 годы — еще 60 000 км2.
Но это была только половина беды. Образованию «пыльного котла» поспособствовала и природа — в 1930 году в долине Миссисипи началась долгая засуха, достигшая пика в 1934-м. Эта засуха считается одной из самых сильных в Северной Америке за последнюю тысячу лет.
Фермер откапывает свой участок, Оклахома, 1936 год. Фото © Arhur Rothstein с сайта iowaculture.gov
Засуха была вызвана тем, что температура тропических вод Тихого океана оказалась ниже обычной, в то время как в Атлантическом океане сложилась обратная ситуация — этот эффект называется Ла-Нинья. Такие изменения привели к масштабным перестройкам атмосферы — ослабевшие ветры попросту перестали доносить влагу Мексиканского залива до Центральных и Великих равнин, сбрасывая ее гораздо южнее, чем обычно. Малое годовое количество осадков сохранялось до 1941 года. Этому способствовали и облака пыли: они отражали солнечный свет, не давая ему достигать поверхности земли, а это ослабляло испарение, которое могло помочь образоваться дождевым облакам.
Модель, показывающая изменившееся направление потоков воздуха в Северной Америке в 1930-е годы. Изображение с сайта nasa.gov, там же можно посмотреть анимацию этого процесса
Снизить ущерб помогла правительственная программа по внедрению в сельское хозяйство равнин травосеяния и севооборотов. Также здесь впервые в мире был реализован опыт создания лесополос. Появилась государственная Служба охраны природных ресурсов (Natural Resources Conservation Service). Принятые меры помогли постепенно снизить повреждаемые бурями ценные сельскохозяйственные площади, но до сих пор каждый год ветровой эрозией повреждаются 2,7 млн гектаров почв.
Канзас сегодня. Фото © Sam Zeff с сайта kcur.org
Фото с сайта specialcollections.wichita.edu.
Автор Мария Ялбачева
https://elementy.ru/kartinka_dnya/883/Pustyni_vmesto_preriy
(С.) Сайт ЭЛЕМНЕТЫ
Героическая профессия
Без пяти семь. Пора.
Я встаю, накидываю теплое пальто, наматываю шарф на шею, еще раз окидываю взглядом кабинет и выхожу.
Впереди меня ждут семьдесят четыре ступеньки.
В здании есть лифт, но дождаться его в это время нереально, кроме того, мне кажется, что если я дам слабину и проеду несколько этажей на лифте, то моя работа будет выполнена некачественно. Я не могу этого себе позволить.
Последняя ступенька пройдена. Я в очередной раз взял верх над собой, над ленью, над желанием выбрать легкий путь.
Железная тяжелая дверь. Достаю ключ, отпираю навесной замок и кладу его в карман пальто.
Еще один вдох. Мое сердце слегка ускоряет ритм. Как и вчера. И позавчера.
Шаг, и я выхожу на крышу. Ледяной ветер пронизывает кожу даже через толстый драп. Но я лишь улыбаюсь.
Посередине площадки стоит стул со спинкой. Я подхожу к нему, смахиваю снег, разматываю шарф и аккуратно кладу его на сиденье. Затем снимаю пальто, вешаю на спинку стула.
Встаю лицом к ветру и раскрываю ему объятия. "Приди ко мне, ветер! Покажи свою мощь!"
Спустя несколько секунд я снова надеваю пальто, шарф, достаю телефон:
- Сергей, да. Сегодня минус десять-одиннадцать. Ну, хорошо, минус одиннадцать.
«По данным Метеоцентра температура днем минус три – минус пять градусов мороза. Из-за сильного ветра ощущается как одиннадцать градусов ниже нуля. Одевайтесь теплее.»
(114/366) 23 марта - Всемирный метеорологический день
Да, бывает метеорологи не очень круто выстраивают свои прогнозы. Но их можно понять. Вы видели данные из космоса? Да, сейчас этот погодный фронт движется в эту сторону, но кто сказал, что он продолжит это делать? В общем не агритесь на них так сильно.
От себя могу добавить лайфхак и прогноз. Лайфхак: полюбите дождь всей душой (как я), и перестаните злиться на гидрометеоцентр. Прогноз: лето уже совсем скоро.
Российская метеогруппировка «умерла»
Россия не располагает собственными метеорологическими спутниками, передает РИА Новости заявление главы «Росгидромета» Максима Яковенко.
«У нас нет спутниковой составляющей, российская группировка просто умерла... Поэтому мы сейчас ищем возможность пойти по опыту тех же японцев, которые стали использовать малые спутники, запускаемые на полгода-год на невысокие орбиты... В этом году мы попытаемся, если договоримся, пробный запуск один сделать», — сказал руководитель.
Яковенко, будучи выпускником Московского авиационного института по специальности «Ракетостроение», добавил, что «Росгидромет» ведет переговоры с «одной крупной компанией в сфере ИТ и связи», которая, имея «блок для интернета», может помочь ведомству «сделать такую временную группировку, чтобы отслеживать льды».
По его словам, для этого служба располагает парой геофизических ракет, способных выводить на высоты 115 и 300 километров до 15 килограммов грузов, а также «сканером для изучения льда». Яковенко напомнил, что во времена СССР ведомство ежегодно запускало по 900 ракет. Для этого были задействованы собственные площадки на острове Хейса (Земля Франца-Иосифа) и в Тикси, а также научно-экспедиционные суда, оборудованные для запусков таких ракет.
В феврале научный руководитель Института космической политики Иван Моисеев заявил, что кратное увеличение возможностей российской спутниковой группировки невозможно.
В январе сообщалось, что на околоземной орбите располагаются всего два крупных российских научных спутника, однако оба они не являются полноценно функционирующими.
В том же месяце стало известно, что «Роскосмос» часто не имеет точных данных о причинах выхода из строя собственных спутников.
На метеостанции М-2 Анадырь
В одну из последних командировок мне довелось побывать на полярной метеостанции.
Находится она на Чукотке и называется М-2 Анадырь. Дата основания 1889 год.
Условия быта здесь весьма скромные. Ничего из того чем так дорожит городской житель (газ, ванна, горячая вода) здесь нет. Зато есть сильные ветра (иногда до 60 м/с) из-за которых сотрудникам метеостанции приходится ползком (это не шутка) добираться до метеоплощадки.
В этот день ветер был относительно спокойным, но в купе с морозом и влажностью, создавалось ощущение, что на улице -40. Как говорится - ветер не велик, а стоять не велит.
Быстро поделав свои дела, сотрудники метеостанции бегут поближе к печке. Каждые три часа у них сеанс связи с центром обработки данных - передают собранную информацию о текущей погоде. Задержка на 15 минут карается штрафом.
Здесь работает всего несколько человек, но все они, не смотря на бытовые проблемы, кажется по настоящему влюблены в свое дело и Чукотку. Одна из метеорологов, Лиля Галимова, ведет в instagram страничку о жизни на станции М-2 Анадырь. Если будет интересно можете заглянуть: https://www.instagram.com/ligali357/
Вечер наступил неожиданно быстро. Зимой в этих краях солнце, прямо скажем, не перетруждается: встает в 10.00, а к двум часам дня, когда метеорологи разогревают себе обед, оно уже клонится к закату.
Интересное физическое явление
Уникальное явление антропогенно-природного характера наблюдалось в тоннеле вблизи города Меделин (Колумбия). Впервые кадры прыгающего тумана появились в сети 17 мая, но полноценное объяснение феномена было сформулировано немного позднее.
Видно, что в определённых местах быстро возникают и тут же исчезают облачка конденсата. Как пояснил один из физиков, данный туннель проходит через дамбу на реке Каука (примерно 110 км к северу от Меделин). Механизмы внутри контрольного блока, которые отвечают за управление потоком воды через плотину, периодически вызывают большие колебания атмосферного давления в туннеле. Когда давление внутри туннеля падает, точка росы также падает, что приводит к мгновенной конденсации водяного пара в туннеле и образованию локальных облаков. Причина, по которой облака появляются только в определенных местах, состоит в том, что волны давления, накладываясь друг на друга, вызывают интерференционные картины в туннеле. Облака появляются там, где происходит деструктивная интерференция (частный случай интерференции волн одинаковой интенсивности, при которой они гасят друг друга, если разность хода волн составляет нечётное число длин полуволн, см. схему), которая вызывает падение давления.
Таким образом, эти кадры не являются фейком или проявлением сверъестественных сил. Всем процессам в природе можно найти здравое физическое объяснение
Как я с инопланетянами встречался
Фигня эта была пару лет назад. Еду домой по пустой трассе, уже вечереет, спускаюсь в долину и тут вижу... прямо над дорогой висит огромный зеркальный шар. Я притормозил. Вышел из машины. Лето. Кузнечики стрекочут. До шара метров 500. Я не обладатель идеального зрения но снял эту фигню на мобильник. Ехать дальше ссыкотно, насмотревшись всяких секретных материалов. Объездная дорога это километров 50... Смотрю на противоположный холм там тоже машина. Думаю, что делать. Минут через 5 шар немного отплывает от дороги, и я рискую ехать. Реально в пот прошибло. В закатных лучах эта штука стала красным отблескивать, страшноматьвашу! Приближаюсь и вижу как за шаром веревка волочится и на ней какой-то грузик. Короче понял что это метеозонд. Почему их зеркальными делают? Народ наверное ссыться как я. Остановился, отнес за веревку от трассы и привязал его к кустику метрах в 50. Кому надо - найдут. Но не я один перессал тогда :))
Как получается "ощущается как" в прогнозе погоды.
- Ну что, Петрович, как там?
Петрович помялся немного с ноги на ногу, стоя на морозе, подставил лицо ветру, дующему из-за угла, и, спустя несколько секунд, ответил:
- Ну хрен его знает, вроде бы, минус 23.
- Ага, спасибо, так и запишем: «ощущается как: -23».
Конечно же, всё немного сложнее. В начале Второй мировой войны США заказало исследования, чтобы подготовить зимнее снаряжение для своих солдат. ВС США обратились к полярным исследователям Полу Сайплу и Чарльзу Пасслу.
Во время второй антарктической экспедиции Ричарда Бэрда, зимой 1941 года был проведён ряд экспериментов. Учёные наблюдали скорость замерзания воды в зависимости от температуры и скорости ветра. Так был получен ветро-холодовый индекс, который чаще всего и используется для определения жесткости погоды или того самого «ощущается как».
В России данный индекс применяется, например, на Крайнем Севере для определения норм работы на открытом воздухе и актировок для школ и других учреждений. В упрощённом виде каждый м/с ветра равен -2 градусам Цельсия. На самом же деле влияние ветра на ощущения вычисляется по таблице с изменяемыми коэффициентами. Чем сильнее мороз, тем сильнее ветер влияет на ощущения человека. Так как на Крайнем Севере климат резко-континентальный, то влиянием влажности воздуха пренебрегают.
Канадские метеорологи пользуются в своих прогнозах индексом Humindex, который учитывает температуру и влажность. Подобным индексом для определения влияния погоды пользуются и израильские военные. В США также существует индекс тепла, который основан на точке росы.
Существует более сотни разных способов вычисления «ощущается как». Например, метеорологи из AccuWeather используют свою технологию RealFeel, которая учитывает ещё и влажность, тип местности, координаты и другие показатели. Возможно, технология Яндекса основана именно на Петровиче :)
Использованы материалы из Википедии и с сайта hi-news.ru
Постоянные циклоны: чем 30 лучше 60, кто управляет Ирмой, и почему Юпитер такой полосатый
В этом посте речь пойдет про постоянные циклоны и антициклоны - отчего они возникают и как влияют на нашу жизнь. В процессе вы также узнаете о том, как вращение Земли кардинально влияет на климат, и почему некоторые места земного шара равнее других.
В качестве вступления давайте ответим на вопрос "кто управлял ураганом Ирмой?" Посмотрим на путь урагана. Сначала он (она?) летел себе практически на запад, и казалось бы, должен вообще миновать штаты.
Но ПОЧЕМУ-то он решил повернуть и проехаться по восточному побережью штатов. Но интернет не проведешь, мы все конечно же знаем причину:
А если серьезно, то виновник вот: это т.н. Бермудский антициклон (т.е. область высокого давления), по английски Bermuda High.
У восточного побережья США оказался сильнейший антициклон. В антициклоне воздух вращается по часовой стрелке, увлекая ураган за собой, как показано на рисунке.
Вот ведь не повезло жителям Флориды, что там именно в тот момент оказался антициклон! Но наверно остальные ураганы не поворачивают в сторону Флориды и просто продолжают путь на запад? Давайте посмотрим на то, как они себя ведут:
Почти все повернули на север. Можно подумать, там этот антициклон сидит всегда и вертит ураганами, а также мнением жителей Флориды.
На самом деле почти так и есть. Bermuda High - это пример т.н. "постоянного антициклона" (semi-permanent High), т.е. области, в которой как правило давление выше, чем вне ее. Как вы уже догадались, именно такие циклоны и антициклоны и являются главными героями сегодняшнего поста.
Чтобы осилить данный пост, нам пригодятся следующие факты:
Факт №1: Атмосфера неоднородна и имеет области низкого/высокого давления
Факт №2: Жизнь в областях низкого и высокого давления сильно отличается (фотошоплю как умею):
То есть, в области высокого давления (антициклон) ясное небо и хорошая погода.
В области низкого давления (циклон) тучи, осадки, плохая погода, кот повесился.
Факт №3: Ветер дует из области высокого давления в область низкого давления (на самом деле нет, но об этом чуть позже).
Постоянные циклоны/антициклоны (semi-permanent Lows and Highs). (Хочу сразу извиниться перед метеорологами: 1. я не метеоролог и 2. насколько я понимаю, правильный термин для постоянного циклона - "депрессия". Но я всё буду называть постоянными (анти)циклонами, надеюсь вы не обиделись).
Давайте посмотрим на карту среднего давления, а чтобы это не было средней температурой по больнице, среднее давление взято в июле. Для других месяцев картина будет немного другой - некоторые системы чуть сместятся или станут сильнее/слабее. Поэтому они и называются semi-permanent.
Итак, в некоторых местах на нашей планете давление как правило выше (обозначено синей буквой H от слова High и желтым) или ниже, обозначено L от Low, чем в других местах. Из примера с ураганами могло сложиться впечатление, что постоянный антициклон - это что-то плохое, но на самом деле жить в или рядом с постоянным антициклоном офигенно! Вспомните картинку "жизнь с бородой". По мнению метеорологов, Калифорния, Флорида, Испания обязаны своей солнечной погодой именно тем, что рядом с ними обитает персональный постоянный антициклон!
Некоторым обитателям Питера парадных бы тоже не помешало иметь личный антициклон под боком, но на широте 60 градусов не судьба. Внимательный пикабушник наверно уже обратил внимание на то, как расположены зоны давлений в южном полушарии, потом вспомнил, что пост назывался "чем 30 лучше 60", и начал что-то подозревать. И тут мы плавно переходим к следующему вопросу: да как так-то?
Причина существования постоянных циклонов/антициклонов. Это будет чуть более сложный кусок, но все будет с картинками, так что не пугайтесь. На нашей планете слишком много всякой фигни, которая все усложняет (континенты например), поэтому давайте упростим задачу и посмотрим на климат на сферической Земле в вакууме:
А именно, предположим, что планета полностью покрыта водой и что нет смены времен года (т.е. ось не наклонена). Как там с климатом?
На экваторе будет очень жарко. На полюсах будет очень холодно. Воздух на экваторе будет подниматься, создавая зону низкого давления. На полюсе - опускаться, создавая зону высокого давления. Из-за этого ветер будет дуть с полюсов на экватор.
Т.е. климат будет вот каким: жарко и дождь (L) на экваторе, холодно и ясно (H) на полюсе, и ветер северный, как в песне.
Да? Нет, совсем нет. Мы решили, что ветер дует из высокого давления в низкое, но это работает только для сквозняка. В планетарном масштабе все по-другому. Почему?
Мы забыли что-то важное. Ах да, наша планета же вертится. А значит, на любое движение, и в том числе на воздушные массы, действует сила Кориолиса, отклоняя любое движение вправо в северном полушарии и влево в южном. Но стоп, ведь эта сила очень мала, как она на что-то влияет? Просто она действует на каждую частичку воздуха очень долго - так долго, что даже маленькая сила приводит к макроскопическим эффектам.
То есть ветер не может просто дуть с полюса на юг. Он начнет отклоняться вправо и в какой-то момент начнет дуть на юго-запад, потом на запад. Точно так же воздух не может просто дуть на юг к экватору- он начнет отклоняться на запад в северном полушарии. Приводит это все вот к такой картинке:
Более подробно про причину возникновения именно такой картинки можно почитать по запросу "atmospheric circulation cells". Для нас же важно вот что: каждое полушарие оказывается разделенным на 3 зоны широтами 30 и 60 градусов. Эти зоны называются ячейками. При этом на экваторе и 60 градусов широты давление низкое (плохая погода), а на 30 градусов широты и полюсах давление высокое (хорошая погода).
Вы спросите, а почему именно 3 зоны по 30 градусов каждая, а не 2 по 45 или там 9 по 10. Ответ: хз. Ну вот такие вот параметры атмосферы, скорость вращения Земли итд. Но на других планетах другие параметры и другое количество ячеек. Например, по одной из версий полосатая окраска Юпитера как раз вызвана большим количеством ячеек (справа не тарелка, а Юпитер-вид-сверху):
Т.е. в некоторых местах (как у нас на Земле на 0 и 60 широты) существуют восходящие потоки; на Юпитере они приводят к образованию серебристых аммиачных "облаков" высоко в атмосфере. В других местах (как у нас на полюсе и 30 широты) нисходящие потоки приводят к более темным и низкорасположенным облакам. Только у нас три зоны, а у Юпитера их много.
А у Венеры вот всего одна зона. Но там все равно весело - у нее верхние слои атмосферы вращаются в ~60 раз быстрее, чем сама планета! Это называется superrotation, но мы отвлеклись!
Итак, Земля, низкое давление на 0 и 60, высокое на 30 и 90 (так что Питеру с его 60 широты... НИЧЕГО НЕ СВЕТИТ). Так предсказывает теория погоду на идеальной Земле, а теперь давайте опять посмотрим на реальный мир:
Что тут можно сказать? Там, где нет материков, картинка довольно похожая. Там, где есть материки, все случилось не так, но это уже другая история. Это первое.
Во-вторых, на картинке также видно, что вокруг зон высокого и низкого давления воздух вращается определенным образом - например в северном полушарии воздух в антициклоне вращается по часовой стрелке (это также вызвано силой Кориолиса).
Влияние постоянных циклонов и антициклонов на нашу жизнь.
Уже были два примера:
1. Во-первых, сам факт наличия высокого давления: жить внутри или рядом с зоной высокого давления здорово. Но только если ты не Флорида. И если ты не пустыня. Кстати, а где у нас расположены пустыни?
В районе 30 градусов широты, т.е. там, где по теории должны быть зоны высокого давления, - а значит, ясное небо, мало осадков, и вообще жизнь с бородой. Какое совпадение!
2. Еще пример: вращение вокруг таких (анти)циклонов может перенаправлять разные явления, например ураганы, как мы видели в примере с Ирмой. Еще пример: вращение вокруг бермудского антициклона хреначит во Флориду (опять Флорида...) теплый и влажный тропический воздух, что является одной из причин неприличного количества гроз во Флориде.
Еще пример: в 2010 году в России была аномальная жара. По одной из версий, в этом был виноват т.н. "блокирующий антициклон", который не пустил внутрь холодный воздух из Атлантики.
Картинка с вики, 2010 год, температура 37 градусов, голуби охлаждаются в луже. (в другом месте написано 42 градуса. Но что это я, я ведь в интернете)
... А ты хорош.
3. В-третьих, Североатлантическая осцилляция. Вращение вокруг бермудского антициклона (синяя стрелка) и исландского циклона (красная стрелка) приводит к тому, что воздух фактически проталкивается от сша к европе.
Этот эффект настолько важен для погоды в Европе и восточной части США, что у его силы есть собственное название - североатлантическая осцилляция (north-atlantic oscillation, NAO). Грубо говоря, чем ниже давление в L и чем выше давление в H, тем сильнее вращение, и тем сильнее западный ветер. Для жителей восточного побережья сша этот "воздушный коридор" из штатов в европу фактически является "щитом" от холодной погоды, т.к. из-за сильного западного ветра холодная арктическая масса из канады отправляется в долгий путь в Европу вместо США. Но когда ветер слабый, он наоборот все портит... Но это уже другая история.
NAO регулярно измеряют. В 2010 году например NAO был крайне низким (т.е. западный ветер был очень слабым):
По некоторым версиям низкий NAO усугубил аномальную жару 2010 года. Вообще причины той жары очень много изучались и очень бурно обсуждались, в основном чтобы ответить на один вопрос: виновато глобальное потепление или нет? (вроде как нет).
Вместо заключения. Наша атмосфера - очень и очень сложная и взаимозависимая штука, и конечно на погоду и климат влияют очень многие факторы. Например, горы здесь или равнина? центр континента или прибрежная зона? конечно, все это тоже очень важно. Однако постоянные (анти)циклоны, т.е. постоянные зоны повышенного/пониженного давления, являются одним из основных макро-факторов, этакой канвой, на которую нанизаны другие , более локальные факторы.
Надеюсь, вы узнали что то новое и/или интересное, и до новых встреч. Интересующиеся могут почитать по ключевым словам atmospheric circulation cells, semi-permanent high/low pressure, Hadley cell, north-atlantic circulation.
Прогноз погоды
Сначала наблюдение
Прогнозирование погоды начинается с наблюдения за текущим состоянием атмосферы. Зная ее текущее состояние, синоптики могут затем прогнозировать предстоящие изменения погоды в ближайшие дни или недели.
«Мы живем в воздушном океане, все изменения погоды зависят от солнечного излучения. Состояние воздушного океана скорее говорит о будущей погоде, чем о погоде в настоящий момент», — писал во введении к своей «Книге о погоде» Роберт Фицрой — основатель и руководитель Британского метеорологического департамента, будущего Met Office.
Первый в истории прогноз погоды, опубликованный в печати, был составлен именно Робертом Фицроем. Он был опубликован в английской газете Times 1 августа 1861 года. По одной из версий, именно неточность составляемых им прогнозов и стала причиной его добровольного ухода из жизни.
Многочисленные погодные датчики, размещенные на поверхности Земли и над ней, в море и на орбите, измеряют целый ряд погодных параметров, которые помогают максимально нарисовать наиболее полную картину погоды на нашей планете. Сбор погодной информации ведется метеорологическими организациями по всему земному шару, а затем национальные метеослужбы обмениваются ею со своими коллегами в других странах.
К основным погодным параметрам относятся: температура, атмосферное давление, влажность, скорость и направление ветра, осадки и их количество. Для их измерения на суше действует сеть метеостанций. В России таких метеостанций 1670, тогда как, например, в Китае их более 53 тысяч. Они могут обслуживаться как специалистами-метеорологами, так и быть полностью автоматизированными. В США, к примеру, действует сеть автоматизированных систем наблюдений (ASOS) за поверхностью. Такие метеостанции установлены в более чем 900 аэропортах по всей стране, где они собирают информацию о погодных явлениях
Автоматическая метеостанция в аэропорту Чайлдресс (штат Техас)
А вот отслеживать в режиме реального времени местоположение и перемещение облачных образований, возникновение зон интенсивных осадков, фиксировать зоны опасных явлений, в том числе гроз, града, шквалов, следить за их развитием и перемещением помогают специальные погодные радары. В нашей стране разработкой и производством такого оборудования занимается концерн «Алмаз-Антей», известный своими системами противовоздушной и противоракетной обороны. Доплеровский метеорологический радиолокатор (ДМРЛ-С), разработанный этой ведущей оборонной корпорацией, относится к новому поколению радаров с двойной поляризацией сигнала. Современные радары ДМРЛ-С имеют радиус обзора 250–300 км и позволяют осуществлять циклические наблюдения с периодичностью от 3 до 15 минут в круглосуточном автоматизированном режиме. Они предоставляют данные с высоким пространственным разрешением (0,5–1 км) на площади до 200 тыс. км2. Всего в планах Росгидромета до 2020 года значится установка около 140 радиолокаторов ДМРЛ-С. Специально разработанное для радиолокатора ДМРЛ-С программное обеспечение (ПО ВОИ «ГИМЕТ-2010») дает возможность соотносить метеоявления на карте ДМРЛ-С с синоптической ситуацией. Графическую информацию с таких радаров мы можем увидеть на картах осадков, имеющихся на многих погодных сайтах.
В США также существует сеть метеорадаров, которая включает более чем 120 доплеровских радаров. Недавно они были усовершенствованы с помощью технологии Dual Polarization Technology, аналогичной той, что применили в ДМРЛ-С. На данный момент сеть погодных радаров в США считается самой развитой в мире. Радарами покрыта практически вся территория, причем восточная часть страны с большим запасом. Именно поэтому краткосрочный прогноз погоды в Вашингтоне и Нью-Йорке считается одним из самых точных на планете. В России сейчас также реализуется программа развития радиолокационной сети, новые радары строятся, прежде всего, в Центральном регионе, на юге Сибири и Дальнего Востока
Доплеровский радары отправляют импульсы радиоволн для сканирования атмосферы.
На воде, в океанах и морях, собирают данные о погоде метеобуи. Они, как и другие типы метеорологических станций, измеряют такие параметры, как температура воздуха над поверхностью океана, скорость (постоянная и порывистая) и направление, барометрическое давление. Поскольку погодные буи находятся в водоемах, они также измеряют температуру поверхности моря и высоту волн. Полученные данные обрабатываются и могут регистрироваться на борту буя, а затем передаваться по радио, сотовой или спутниковой связи в метеорологические центры для использования в прогнозировании погоды. Используются как пришвартованные буи, так и дрейфующие, в том числе и в открытых океанских течениях. Фиксированные буи измеряют температуру воды на глубине до 3 метров.
Для измерения параметров атмосферы непосредственно в ее «толще» в воздух запускаются метеозонды. Они измеряют параметры атмосферы и по радио передают данные обратно на аэрологические станции наблюдений. Во всем мире действует порядка 870 станций метеорологического зондирования, из них 115 — на территории нашей страны. Вот только с 2015 года Росгидромет стал запускать метеозонды для изучения атмосферы в два раза реже. Вместо ежедневного двухразового зондирования российские метеорологи перешли на одноразовое. «Информации теперь собирается меньше, а это, в свою очередь, сказывается на точности начальных данных, от которых "стартуют" прогностические модели», — отметил директор Гидрометцентра Роман Вильфанд. Отразилось это на качестве прогнозов погоды не только в нашей стране, но и, например, в соседнем Китае, прогнозы в котором во многом зависят от данных российских метеостанций.
Выше метеозондов наблюдают за погодой метеоспутники. Но и здесь все не так просто. Россия имеет четыре метеоспутника. Два из них находятся на геостационарной орбите, это "Электро-Л 1" и «Электро-Л №2». К сожалению, запущенный в январе 2011 года «Электро-Л №1» вышел из строя, хотя предполагалось, что космический аппарат проработает на орбите не менее 10 лет. «Электро-Л №2» работает. Находясь постоянно в одной точке над Землей, он снимает целиком все Восточное полушарие планеты. Космический аппарат этой серии с высоты 35 786 км способен проводить многоспектральную съемку в видимом и инфракрасном диапазонах с разрешением 1 км и 4 км соответственно. Снимки делаются каждые полчаса.
Низкоорбитальные спутники «Метеор-1» и «Метеор-2» имеют более низкую орбиту — 825 километров, это позволяет получать более детальную информацию, чем при использовании расположенных на гораздо более высокой орбите геостационарных спутников. Оба космических аппарата выведены на солнечно-синхронную орбиту. Вот только «Метеор-1» тоже не функционирует, на орбите он еще находится, но картинку уже не дает. Таким образом, у нашей страны на сегодняшний день только два действующих метеоспутника. Для сравнения, у США на орбите постоянно работают пять метеоспутников и еще один аппарат находится в резерве. Однако стоить сказать, что еще восемь лет назад российских метеорологических спутников в космосе не было совсем. Российские метеорологи пользовались информацией, полученной от спутников, запущенных США, ЕС и Китаем. Даже особо точные военные карты с грифом «совершенно секретно» составлялись на основе данных с американских спутников.
Благодаря именно спутниковым наблюдениям удается существенно повысить точность прогнозов погоды. Так, например, благодаря инструменту AIRS (Atmospheric InfraRed Sounder), выведенному в космос на борту спутника Aqua, NASA удалось существенно повысить точность прогнозирования погоды. Прибор позволяет создавать трехмерные карты температуры воздуха и поверхности, водяного пара и свойств облаков. Имея 2378 спектральных каналов, AIRS дает разрешение более чем в 100 раз больше, чем предыдущие инфракрасные зонды, и обеспечивает более точную информацию о вертикальных профилях атмосферной температуры и влажности. AIRS также может измерять следовые парниковые газы, такие как озон, угарный газ, двуокись углерода и метан.
Сруктура облачности урагана Ирма (август-сентябрь 2017 года) построенная на основе данных AIRS
В середине прошлого века пришли к выводу, что другие методы могут более точно прогнозировать будущую погоду, чем это было возможно с помощью традиционного Синоптического подхода. Численный метод включает в себя много математики. Он также называется «гидродинамическим» и основан на построении математических моделей атмосферы и моделей взаимодействия атмосферы и океана. В нем решаются уравнения гидро- и термодинамики и используются основные физические законы.
Газы атмосферы подчиняются ряду физических принципов, и если известны текущие условия атмосферы, то известные физические законы могут использоваться для прогнозирования будущей погоды.
С конца 1940-х годов наблюдается устойчивый рост использования математических моделей в прогнозировании погоды. Эти процедуры стали возможны благодаря продвижению в формулировании математических моделей. Математические уравнения применяются для разработки теоретических моделей общей циркуляции атмосферы. Они также используются для прогнозирования изменений в атмосфере с течением времени. В них учитываются параметры определенных элементов погоды, таких как воздушные течения, температура, влажность, испарение, облачность, дождь, снег и взаимодействие воздушных потоков с поверхностью суши и океанов.
В разработке численного метода прогнозирования погоды решающие шаги были сделаны советским ученым, академиком А. М. Обуховым и американским ученым Дж. Чарни. Именно они довели этот метод до практической реализации, ставшей возможной с появлением ЭВМ.
Когда мы рассматриваем постоянно меняющуюся атмосферу, необходимо учитывать большое количество переменных. Это очень сложная задача. И для ее решения были подготовлены численные модели, которые игнорируют некоторые переменные в предположении, что некоторые аспекты атмосферы не изменяются со временем. Это позволяет снизить требования к производительности компьютеров, но одновременно снижается и качество прогноза.
Статистические методы используются наряду с численным прогнозом погоды. Этот метод часто дополняет численный метод. Статистические методы используют прошлые записи метеорологических данных, исходя из предположения, что в будущем погода будет повторяться.
Основная цель изучения прошлых метеорологических данных — выяснить те аспекты погоды, которые являются хорошими показателями будущих событий. Но таким образом можно делать прогноз погоды с большим шагом по территории. Это особенно полезно при проектировании только одного аспекта погоды за раз. Например, это имеет большое значение для долгосрочного прогнозирования максимальной температуры в течение дня в определенном месте. Процедура заключается в сборе статистических данных, касающихся температуры, скорости и направления ветра, количества облачности, влажности конкретного сезона года. Статистический метод имеют большое значение для долгосрочных прогнозов погоды.
Как видим, возможностей для улучшения точности прогнозов погоды достаточно. Мощности суперкомпьютеров растут, и с большой уверенностью можно сказать, что они будут находить свое применение в метеорологии. Все новые инструменты для наблюдения за погодой выводятся в космос, растет сеть метеорадаров. В целом, это касается и нашей страны. Развивается новое направление в прогнозировании погоды — наукастинг, позволяющий выпускать сверхкраткосрочный прогноз об опасных явлениях погоды на ближайшие несколько часов. Так что будем надеяться, что обещания главы Гидрометцентра Романа Вильфанда о прогнозах погоды с точностью до района и даже улицы будут реализованы.
Суперкомпьютер Cray XC40 национальной службы погоды Соединённого Королевства - Met Office
На этом фоне российские метеорологи, конечно, смотрятся весьма скромно. Главный вычислительный центр Росгидромета располагает на сегодняшний день тремя вычислительными кластерами общей производительностью 62 терафлопса (триллиона операций в секунду). Новый суперкомпьютер планируютустановить к концу года. Параметры его производительности не раскрываются. Актуальность в нем назрела после урагана, который произошел в Москве 29 мая. Тогда погибло 18 человек. По словам Романа Вильфанда, для окончательной настройки компьютера потребуется еще от 6 до 8 месяцев. Но прогнозы высокого разрешения для Московского региона с шагом в километр появятся еще позже — к концу 2019 года.
Методы прогнозирования погоды
Считается, что предсказание погоды является конечной целью исследования атмосферы. Прогнозирование отмечается как наиболее развитая область в метеорологии. Природа современного прогнозирования погоды достаточно сложна. Принято выделять три метода научного прогнозирования погоды: синоптическое прогнозирование погоды, численный (он же гидродинамический) метод и статистический.
Синоптическое прогнозирование — это традиционный подход к прогнозированию погоды. До конца 1950-х годов этот метод использовался как основной. Он основывается на построении и анализе синоптических карт, изображающих атмосферные условия в конкретный момент времени. На них выделяются отдельные объекты (циклоны, антициклоны, атмосферные фронты и т. д.), для каждого из которых свойственны определенные типы погодных условий. Современный метеорологический центр ежедневно готовит серию синоптических карт. Такие карты составляют основу прогнозов погоды. Задача подготовки синоптических карт на постоянной основе включает в себя сбор и анализ огромного количества данных наблюдений, полученных с множества метеорологических станций.
Первую карту погоды составил французский математик, директор Парижской обсерватории Урбен Леверье 19 февраля 1855 года. Этот процесс отнял немало времени. Ее составили на основе данных, полученных по телеграфу из нескольких городов Европы. Разносторонний Леверье также известен тем, что на основании его расчетов была открыта планета Нептун.
На основе тщательного изучения метеорологических карт на протяжении многих лет были сформулированы определенные эмпирические правила. Эти правила помогают метеорологам оценить скорость и направление движения погодных систем. Например, когда известен тип погоды, создаваемой вдоль фронта, а также скорость и направление движущейся бури, можно сделать довольно точный прогноз погоды для выбранной местности.
Но из-за внезапных изменений в циклонической системе эти прогнозы действительны на протяжении лишь короткого периода времени, скажем, в течение нескольких часов или дня. Прогнозирование на более длительный период уже затруднительно.
Современная синоптическая карта
В середине прошлого века пришли к выводу, что другие методы могут более точно прогнозировать будущую погоду, чем это было возможно с помощью традиционного синоптического подхода. Численный метод включает в себя много математики. Он также называется «гидродинамическим» и основан на построении математических моделей атмосферы и моделей взаимодействия атмосферы и океана. В нем решаются уравнения гидро- и термодинамики и используются основные физические законы.
Газы атмосферы подчиняются ряду физических принципов, и если известны текущие условия атмосферы, то известные физические законы могут использоваться для прогнозирования будущей погоды.
С конца 1940-х годов наблюдается устойчивый рост использования математических моделей в прогнозировании погоды. Эти процедуры стали возможны благодаря продвижению в формулировании математических моделей. Математические уравнения применяются для разработки теоретических моделей общей циркуляции атмосферы. Они также используются для прогнозирования изменений в атмосфере с течением времени. В них учитываются параметры определенных элементов погоды, таких как воздушные течения, температура, влажность, испарение, облачность, дождь, снег и взаимодействие воздушных потоков с поверхностью суши и океанов.
В разработке численного метода прогнозирования погоды решающие шаги были сделаны советским ученым, академиком А. М. Обуховым и американским ученым Дж. Чарни. Именно они довели этот метод до практической реализации, ставшей возможной с появлением ЭВМ.
Когда мы рассматриваем постоянно меняющуюся атмосферу, необходимо учитывать большое количество переменных. Это очень сложная задача. И для ее решения были подготовлены численные модели, которые игнорируют некоторые переменные в предположении, что некоторые аспекты атмосферы не изменяются со временем. Это позволяет снизить требования к производительности компьютеров, но одновременно снижается и качество прогноза.
Статистические методы используются наряду с численным прогнозом погоды. Этот метод часто дополняет численный метод. Статистические методы используют прошлые записи метеорологических данных, исходя из предположения, что в будущем погода будет повторяться.
Основная цель изучения прошлых метеорологических данных — выяснить те аспекты погоды, которые являются хорошими показателями будущих событий. Но таким образом можно делать прогноз погоды с большим шагом по территории. Это особенно полезно при проектировании только одного аспекта погоды за раз. Например, это имеет большое значение для долгосрочного прогнозирования максимальной температуры в течение дня в определенном месте. Процедура заключается в сборе статистических данных, касающихся температуры, скорости и направления ветра, количества облачности, влажности конкретного сезона года. Статистический метод имеют большое значение для долгосрочных прогнозов погоды.
Как видим, возможностей для улучшения точности прогнозов погоды достаточно. Мощности суперкомпьютеров растут, и с большой уверенностью можно сказать, что они будут находить свое применение в метеорологии. Все новые инструменты для наблюдения за погодой выводятся в космос, растет сеть метеорадаров. В целом, это касается и нашей страны. Развивается новое направление в прогнозировании погоды — наукастинг, позволяющий выпускать сверхкраткосрочный прогноз об опасных явлениях погоды на ближайшие несколько часов. Так что будем надеяться, что обещания главы Гидрометцентра Романа Вильфанда о прогнозах погоды с точностью до района и даже улицы будут реализованы.
Источник: Naked science
Самый сильний тайфун этого года только что приземлился в город Чжухай Китая
Что может измерять этот прибор?
Как вы думаете, что может измерять этот прибор, основной частью которого является стеклянный шар.
Этот интересный прибор используется в метеорологии для вычисления длины солнечного дня и получения информации о климате местности. Работает он так: через стеклянный шар проходят солнечные лучи, которые преломляются и прожигают картон, который установлен под шаром. Таким образом образом видно, как долго светит солнце, и когда оно в зените.
А кто подскажет как он правильно называется и используется ли до сих пор?
Спутниковый детектор молний
Грозовая активность, зафиксированная GOES-16
NASA опубликовало первые снимки, сделанные погодным спутником GOES-16 с помощью встроенного детектора молний. Снимки были сделаны спустя три месяца после запуска спутника с мыса Канаверал 19 ноября 2016 года. До этого на спутнике проводилось тестирование систем и съемка солнечной активности.
В настоящее время метеорологи располагают несколькими инструментами, позволяющими прогнозировать приближение грозового фронта. К ним относятся наземные и воздушные погодные радары, а также метеорологические спутники. Однако эти системы не всегда позволяют увидеть зарождение грозы, особенно, если оно происходит в удаленной точки над океаном.
Спутник GOES-16 оснащен системой GLM (Geostationary Lightning Mapper, геостационарное картографирование молний). Спутник находится на геостационарной орбите на высоте 35,9 тысячи километров. Детектор на космическом аппарате в непрерывном режиме ведет наблюдение за грозами в западном полушарии.
GLM способен фиксировать все виды грозовой активности, включая атмосферные разряды, происходящие между облаками. Оптическое излучение молний фиксируется детектором и пересчитывается в киловатт-часы. Затем полученные данные совмещаются с выдачей другой оптической системы GOES-16, отвечающей за съемку облаков.
Исследователи полагают, что получаемые со спутника снимки позволят с высокой точностью прогнозировать распространение грозовых фронтов, особенно над засушливыми территориями, где удары молний нередко приводят к возникновению пожаров. Наконец, спутник позволит составлять более точные прогнозы погоды для флота и авиации.
В конце декабря прошлого года климатологи из США и Бразилии опубликовали результаты 16 лет спутниковых наблюдений за грозами на Земле. Согласно исследованию, рекордсменом по числу ударов молний оказалось озеро Маракайбо в Венесуэле. Там грозы развиваются в среднем 297 дней в году. Средняя частота ударов молний там может достигать нескольких десятков тысяч раз в год или около 90 молний в день.
В своей работе ученые указали 500 областей Земли, где частота ударов молний превышает 50 ударов в год на квадратный метр. Почти половина этих мест располагается в Африке, с пиковой частотой во впадине Конго. Кроме того, удары молний часто происходят в прибрежных областях Кубы, Саудовской Аравии и Йемена.
