В большинстве регионов Европейской России лето закончилось. Все, кто интересуются погодой, задаются вопросом: какой будет зима? Можно ли сейчас составить прогноз, и если да, то какой?

Основные факторы

Одним из ключевых факторов, определяющих характер зимы, является полярный вихрь (область низкого давления в тропосфере и стратосфере над Северным полюсом, наиболее хорошо выраженная в холодное полугодие).

Полярный вихрь – область пониженного давления над Северным полюсом. Как правило, полярный вихрь формируется в холодное полугодие в условиях ограниченного притока солнечного тепла. Границу циркумполярного вихря в высоких широтах опоясывает зона сильных тропосферных ветров (струйных течений). В невозмущённом состоянии имеет правильную, близкую к овалу, форму.

Хорошо развитый полярный вихрь свидетельствует о большой разнице температуры между югом и севером. Чем больше контраст, тем сильнее окаймляющий его западный воздушный поток.

Как известно, главным источником тепла является Солнце. Его лучи приносят больше тепла тропикам и меньше — полярным районам. По законам физики, теплый воздух устремляется к северу. Сила Кориолиса отклоняет его вправо, на восток. Так формируется западный перенос.

Он увлекает на континент теплый атлантический воздух. В результате зима носит мягкий европейский характер.

Если полярный вихрь развит слабо или даже расколот, то мы получаем русскую зиму. В этом случае складываются благоприятные условия для блокирования западного переноса над Арктикой и Скандинавией.

Блокирующие антициклоны ослабляют и даже обращают вспять привычную циркуляцию атмосферы, в результате чего холодные воздушные массы из Арктики и Сибири распространяются на территорию Европейской России.

Разница температуры между югом и севером для Европейской России выражается индексом североатлантического колебания (NAO — англ. North Atlantic Oscillation). Этот индекс представляет собой разницу давления между Азорскими островами и Исландией.

Североатлантическое колебание — крупномасштабное колебание атмосферного давления между Азорским антициклоном и Исландской депрессией. Североатлантическое колебание количественно определяется индексом. При положительной фазе отмечается высокая активность североатлантических штормов, которые определяют неустойчивую, ветреную и влажную погоду в Северной Европе. При отрицательной фазе циклоны бушуют в Южной Европе и Средиземном море. На севере континента увеличивается повторяемость затоков холодного воздуха с севера и северо-востока.

В настоящий момент индекс NAO отрицательный, то есть разность атмосферного давления небольшая или даже отрицательная. Связано это с действующими в Северной и Восточной Атлантике положительными аномалиями температуры.

Оценить вклад океана позволяет Эль-Ниньо — Южное колебание (ENSO – англ. El Niño/La Niña — Southern Oscillation). Его положительная фаза (эпизод Эль-Ниньо) способствует интенсификации циркумполярного вихря. Именно такая фаза отмечается в настоящее время.

Южное колебание — атмосферный компонент природного феномена Эль-Ниньо. Представляет собой цикличные колебания атмосферного давления в экваториальной зоне Тихого океана. Величина колебания выражается индексом Южного колебания. Индекс вычисляется по разности атмосферного давления на Таити (Французская Полинезия) и в Дарвине (Австралия).

Однако, по прогнозу, осенью-зимой ENSO войдет в нейтральную фазу. В дальнейшем вероятен переход в холодную фазу (эпизод Ла-Нинья). Тогда контрасты температуры между югом и севером будут ослаблены, и как следствие — блокирующие зоны высокого давления могут вклиниваться в западный перенос.

Последний важный фактор — квазидвухлетний цикл ветров в экваториальной стратосфере (QBO — англ. Quasi-Biennial Oscillation).

Квазидвухлетняя цикличность стратосферных ветров — особенность общей циркуляции атмосферы в экваториальных широтах. Характеризуется тем, что на высотах 20–35 км в течение примерно одного года ветры дуют с запада на восток, а в течение следующего года — с востока на запад. Природный феномен наиболее ярко выражен в экваториальной зоне, примерно до 10 градуса широты по обе стороны от экватора. Средняя продолжительность цикла составляет 26 месяцев. Особенность такова, что каждый новый цикл сначала появляется в верхних слоях, на уровне около 35 км, и постепенно распространяется вниз. На границе тропиков и средних широт явление угасает.

При положительной фазе QBO, что наблюдается сейчас, дуют ветры западной четверти. Увлекая за собой атмосферу в средних и высоких широтах, они усиливают полярный вихрь. Колебание QBO довольно хорошо коррелирует с соответствующей фазой ENSO, которая, по прогнозу, также может стать отрицательной этой зимой.

Второстепенные факторы

Теперь рассмотрим факторы, оказывающие второстепенное влияние на полярный вихрь. Это — солнечная активность, снежный покров (накопленный в Сибири к концу осени) и арктическое колебание.

Начнем с последнего. Арктическое колебание (АО – англ. Arctic Oscillation) выражается индексом АО.

Арктическое колебание характеризует форму атмосферной циркуляции в полярных и средних широтах. Арктическое колебание измеряют с помощью индекса арктического колебания. Индекс арктического колебания бывает отрицательным и положительным. Отрицательная фаза арктического колебания характеризуется повышенным атмосферным давлением в полярных районах и пониженным атмосферным давлением на 45-й параллели северной широты. При отрицательной фазе холодный воздух проникает в средние широты Европы, а южные циклоны вызывают штормы в Средиземноморском бассейне. Положительная фаза приводит к противоположным условиям, направляя атлантические циклоны в высокие широты и формируя более влажную и мягкую погоду в Северной Европе и более сухую и теплую — в Южной Европе.

Индекс описывает крупномасштабное распределение атмосферного давления на Алеутских островах, в Исландии и над Бискайским заливом. Индекс АО оказывается положительным, если на юге давление воздуха выше, чем на севере, и отрицательным, если наоборот. Положительный индекс АО говорит о преобладании западного переноса. Как правило, фазы NAO и AO совпадают.

Снежный покров в Сибири в конце осени считается весомым аргументом в пользу холодной зимы. В этом случае над заснеженной территорией формируется устойчивый холодный антициклон. Дующие из его области ветры могут на протяжении нескольких недель распространять холод вплоть до Британских островов и Средиземного моря. Но есть важная особенность! В условиях хорошо развитого полярного вихря и активного западного переноса такому антициклону непросто возникнуть.

Солнечная активность имеет еще более сложную связь. Она меняется каждые 11 лет. В данный момент наблюдается солнечный минимум. Это значит, что Земля получает энергии немного меньше обычного. Физически это так. Но атмосфера, и особенно стратосфера, стремится к равновесию. Уменьшение притока тепла компенсируется волнами и возмущениями, которые нарушают обычную циркуляцию стратосферных ветров (QBO). Этот, на первый взгляд, несущественный фактор, может склонить чашу весов в другую сторону.

Итак, мы рассмотрели все факторы. Но все еще не получили ответ на главный вопрос: какой будет зима?

Если подойти к нему строго научно, то понятно, что ничего не понятно — настолько сложны и запутаны взаимосвязи. Даже при анализе их задним числом ответ никогда не бывает однозначным.

Тем не менее, из большого сложного описания мы извлекли два главных вывода:

• ENSO и QBO станут нейтральными в конце 2019 — начале 2020 года и в перспективе перейдут к отрицательной фазе;
• положительные аномалии температуры поверхности моря в Атлантике останутся значительными, особенно в начале зимы.

В результате полярный вихрь будет ослабленным. Это может приводить к повышенной повторяемости меридиональных процессов, в том числе с продолжительными вторжениями холодного воздуха из Арктики и Сибири.