Несмотря на глобальное потепление, зимние месяцы в Северной полушарии продолжают удивлять своей жестокостью: сильными морозами, снегопадами и экстремальными снежными штормами. В 2021 году крупнейший холодный апокалипсис в Техасе и Оклахоме нанес ущерб более чем на 1 миллиард долларов, парализовав инфраструктуру и поставки энергии. Однако она не единственная среди таких экстремальных природных явлений. Новые научные исследования показывают, что все чаще в последние годы во всем мире фиксируются необычно сильные и продолжительные холодовые явления, связанные с изменениями в структуре полярного вихря — зоны низкого давления, обычно циркулирующей над Арктикой.

Что такое полярный вихрь и почему он важен для климата?

Полярный вихрь — это огромный циклон, обвивающий Северный полюс и окружающий его атмосферный фронт. Этот гигантский «водоворот» удерживает холодный воздух в арктическом регионе, создавая барьер, который мешает холодным массам проникать ниже поlatitude. В норме вихрь вращается вокруг полюса, обеспечивая стабильность погоды в умеренных широтах. Однако, как показывают последние исследования, структура и поведение этого вихря претерпевают фундаментальные изменения.

По мере потепления Арктики, разница температур между её регионом и более южными зонами уменьшится, что, по мнению климатологов, ведет к более нестабильным и «играющим» моделям вихря. В результате, он начинает «вихриться» сильнее, растягиваться, деформироваться, вызывать пробои и формирования длинных «шлейфов», которые приносят холодный воздух в южные территории. И если раньше подобные явления происходили в редких случаях, то сегодня такие скачки становятся все более частыми и интенсивными.

Исследования новых механизмов изменений полярного вихря

Международная команда ученых, включая ведущих специалистов из MIT и Университета Висконсина, провела масштабное исследование, анализируя спутниковые данные за период с 1980 по 2021 год. Они выявили, что в среднем за последние три десятилетия полярный вихрь стал чаще подвергаться «растяжениям» и «колебаниям», что создает условия для проникновения арктикого холода на более южные широты.

«Основной механизм, вызывающий экстремальные зимние явления, связан с тем, что вихрь больше не остается стабильным. Он как бы раскачивается и вытягивается, что позволяет холодному воздуху просачиваться в такие места, как Канада и южные штаты США» — делится результатами исследования профессор Йуда Cohen, эксперт по прогнозам сезонной погоды.

Изучение данных также показало, что существует пять типичных режимов работы полярного вихря, причем два из них особенно связаны с холодными волнами, достигающими североамериканского континента. Особое внимание ученых привлекла тенденция увеличения числа так называемых «растягивающихся» событий, что говорит о росте их частоты и интенсивности.

Как изменения в полярном вихре влияют на погоду в США и Канаде?

Исследования показали, что один из наиболее распространенных сценариев — это появление холодных «шлейфов», протягивающихся от Арктики через Канаду в южные штаты. В феврале 2021 года Техас испытал полное разрушение энергетической системы под натиском рекордных морозов, когда температура опустилась до -20°C и ниже. Подобные случаи свидетельствуют о том, что изменения в структуре вихря напрямую сказываются на числе и силе зимних экстремумов в США.

Другой вариант — это проявление холодных волн на Восточном побережье, что бывало при классических сценарииях, но с ростом частоты таких событий. Примером огромных морозных вспышек в Канаде и Восточной части США служит январь 2022 года, когда температуры опустились ниже -25°C на юге Онтарио и Нью-Йорка. Эти явления вызывают не только экологический и социальный дискомфорт, но и перерасход энергоносителей, увеличение числа аварий и аварийных ситуаций.

Влияние глобального потепления и изменения климата

В 2015 году исследователи впервые заметили корреляцию между ростом температуры в Арктике и увеличением числа «растягивающихся» полярных вихрей. Почему это происходит? Учёные выделяют несколько факторов:

• Потепление Арктики уменьшает разницу температур между полюсом и тропиками, что делает структуру вихря менее стабильной.
• Меление морского льда увеличивает теплообмен между океаном и атмосферой, создавая более сильные волновые паттерны, которые «раскалывают» вихрь.
• Изменения в атмосферных потоках над Евразией создают условия для формирования стенных волновых режимов, способных «подрывать» стабильную циркуляцию.

Ученые предупреждают, что, с одной стороны, увеличение частоты «растягивающихся» событий может привести к более холодным зимам в умеренных широтах, а с другой — к «затишью», когда зимы станут значительно мягче, а холода исчезнут. Вопрос о том, какое будущее ожидает полярный вихрь под действием глобального потепления, остается открытым и требует дальнейших исследований.

Прогнозы и перспективы

Ученые разрабатывают модели, которые позволяют прогнозировать поведение полярного вихря на две, четыре и шесть недель вперед. Такие прогнозы особенно важны для энергетического сектора, систем отопления и страховых компаний. Например, если вероятность сильных морозов резко возрастает, можно заранее подготовиться к скачкам спроса на электроэнергию и топливо, а также к росту числа аварийных ситуаций с коммуникациями.

В то же время, есть опасения, что при дальнейшем потеплении Арктики и дальнейшем усилении волн, вызывающих деформации вихря, сезонные аномалии станут ещё более непредсказуемыми. Некоторые эксперты предполагают, что в будущем может возникнуть ситуация, когда полярный вихрь вовсе перестанет «раскалываться» и его структура станет куда более стабильной, что приведет к более мягким зимам в умеренных широтах, но и к особым проблемам — например, росту влажности и последующим наводнениям.

Заключение

Современные исследования показывают, что изменения в структуре полярного вихря — это ключ к пониманию новых зимних кризисов и экстремальных погодных явлений, с которыми сталкивается человечество. Ожидается, что в ближайшие годы, по мере потепления Арктики, эти явления могут приобретать новые формы и масштабы. Для России и Америки, которые активно страдают от морозов и сильных снегопадов, это открывает новые горизонты для разработки мер по адаптации и минимизации ущерба.

Наука продолжает следить за изменениями в атмосфере, стремясь дать точные прогнозы и подготовить население к возможным экстремальным ситуациям. Только понимание механизмов деформации полярного вихря и его влияния на глобальный климат сможет помочь человечеству лучше адаптироваться к новым условиям и сохранить безопасность и комфорт на своей планете.