Саймон Кинг – Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде (страница 18)
Внезапные стратосферные потепления бывают и вокруг Южного полюса. Однако их годовая частота составляет всего 4 % по сравнению с 50 % вокруг Северного полюса. Дело в том, что струйные течения в Южном полушарии носят более зональный характер. У них нет пиков и минимумов, так что течения не вклиниваются в стратосферный полярный вихрь настолько часто. За последние шестьдесят лет в Южном полушарии было зафиксировано всего два внезапных стратосферных потепления – в 2007 и 2019 годах. Если же они все-таки случаются в конце зимы, это приводит к бурям над Патагонией, Новой Зеландией и Южной Австралией, а также к образованию западных ветров, которые приносят сухую и жаркую погоду в Восточную Австралию.
Погодные явления настолько связаны между собой, что порой самые отдаленные события, которые происходят даже выше тропосферы, могут иметь фундаментальные и значительные последствия для погоды на поверхности. В остальное время, впрочем, погода определяется процессами в нижней части атмосферы.
Что такое индийский муссон?
Слово «муссон» восходит к арабскому «мавсим» – «время года». Оно обозначает перемену ветра с северо-восточного на юго-западный. Этот поток воздуха становится более влажным и теплым и приносит на Индийский субконтинент сезон дождей.
Жара усиливается летом, по мере того как Солнце светит все ярче. Температуры в Индии и Пакистане доходят до 40–50 градусов, а иногда пересекают и эту отметку. Земля иссушается, ручьи пересыхают, а реки превращаются в жиденькие струйки. Воздух становится грязным и пыльным, все мечтают о дожде. Юго-западный муссон меняет к лучшему жизнь миллионов людей. Каждый год он начинается примерно в июне, и буквально в течение нескольких недель вода вновь приходит в реки, а гнетущий воздух очищается и охлаждается. Происходит все это благодаря простому, но эффективному механизму. Направление ветра меняется, потому что земля в это время года значительно более горяча, чем окружающие моря, при том, что в зимние месяцы ситуация иная. Значительная температурная разница между океанскими водами (20 °C) и обжигающей жарой на субконтиненте создает градиент давления между севером и югом, при этом над сушей возникает область низкого давления. Горячий воздух поднимается вверх, а на его место приходит более холодный и влажный океанский. Сочетание жары и влаги создает огромные, насыщенные дождем облака.
Движение Солнца к северу от экватора после весеннего равноденствия оказывает влияние на глобальное распределение ветров и воздушного давления. Одна из важных погодных зон носит название внутритропической зоны конвергенции. Здесь глобальные ветры, дующие над тропиками и наполненные влагой, схлестываются и образуют грозы. Когда в Северном полушарии лето и весна, внутритропическая зона конвергенции дрейфует на север, что и объясняет обширные и сильные дожди, которые выпадают на Индийском субконтиненте.
Каждый год, как часы, в конце мая или начале июня фронт обильных ливневых дождей, подчас сопровождаемых грозами, образуется к югу от материковой Индии и распространяется по всему Бенгальскому заливу, в том числе в Мьянму и Бангладеш. В атмосфере в это время содержится столько воды, что она при первой возможности выпадает на Землю, порой с настоящими разрушениями. Дожди продвигаются дальше на север, достигая в июле Пакистана и предгорий Гималаев. По большей части явление связано с силой Солнца и направлением ветра, однако география региона тоже играет важную роль. Гималаи служат северной границей дождей – это барьер для их дальнейшего распространения на север. Без них муссон продолжил бы свой победный марш в сторону Тибета, Афганистана и России. Жара спадает, и Индия снова расцветает яркими красками – наступает время празднеств.
Для многих районов сезон дождей, который длится от шести недель до трех месяцев, жизненно важен, если учесть, насколько сухо там может быть в течение всего остального года. Муссонные дожди вновь наполняют реки, возвращают жизнь почве и питают водные ресурсы последующие восемь месяцев. Сельское хозяйство полностью зависит от этого короткого влажного сезона. Рисовые, чайные и молочные фермы год за годом выживают только благодаря юго-западному муссону.
Гидроэлектростанции тоже зависят от стабильных потоков воды, так что поставки энергии и экономика Индии и соседних стран в целом вынуждены рассчитывать на длительный период дождей каждое лето. Порой юго-западный муссон даже называют «настоящим министром финансов Индии». Однако немногое требуется этому масштабному погодному явлению для сдвига в ту или другую сторону от нормы. Здесь играют роль многие факторы, и в некоторые годы муссон из праздника может превратиться в настоящую катастрофу. Если воды слишком много, это оборачивается затоплением городов и сел, погубленными жизнями и разрушением сельскохозяйственных угодий. Для многих сезон юго-западного муссона 2018 года прошел совершенно непримечательно, но в штате Керала на западе Индии ливневые дожди привели к самому серьезному наводнению за последние сто лет и гибели сотен людей. Если же дожди недостаточно сильные, то это приводит к неурожаю, и тогда стоимость пищи и электричества взлетает до небес, а бедность растет.
Среди самых влажных районов Земли заметно выделяются Дарджилинг и Шиллонг в Индии. Красоту и богатство местных рек, лесов и водопадов можно, вероятно, считать светлой стороной мрачных темных дождевых туч, которыми изобилуют эти части Индии. Самые засушливые месяцы – январь и декабрь, но даже тогда 60 миллиметров осадков за месяц – обычное явление. А за звание самого дождливого места на Земле соперничают два местных населенных пункта – Маусинрам и Черапунджи. В обеих деревушках выпадает почти 12 метров осадков в год.
Эти поселения находятся на высоте 1200 метров от уровня моря. Преобладающий ветер с Бенгальского залива, полный влаги, устремляется в эти края с низин, из Бангладеш. Поскольку воздух поднимается вверх, он охлаждается и конденсируется, образуя облака и дожди. Подъем воздуха вверх – одна из предпосылок местной дождливой погоды, другая причина – муссон. Эта часть Индии находится на северном краю действия юго-западного муссона, поскольку дальнейшее его распространение заблокировано Гималаями. Поэтому на деревушки выливается огромное количество осадков, которые не прекращаются по шесть месяцев в году.
В мире есть множество других климатических зон с локальными муссонами, но все они расположены в тропиках. Интенсивность, распределение и ход этих сезонов дождей зависят от местоположения суши и воды, температурных градиентов и связанных с ними процессов обмена давлением воздуха.
Почему важны пустыни?
На Земле есть сухие и влажные области, эти различные климатические зоны называются биомами. Одна пятая суши на Земле занята пустынями. Обычно эти регионы слабо заселены: в пустынях живет около одной шестой части населения планеты. Это регион, в котором среднегодовое количество осадков (дождя, снега и т. д.) не превышает 25 сантиметров. Однако для существования пустынь важнее скорость потери воды: именно она влияет на образование характерного ландшафта – пустой и засушливой зоны без явно видимого биоразнообразия (полной противоположности биому дождевых лесов). В пустынях случаются дожди, но лишь эпизодически, порой никаких осадков там не выпадает на протяжении нескольких месяцев, а то и лет. В таких местах обычно высокий уровень испарения и транспирации: вода быстро исчезает и с поверхности, и из обитающих там растений. Уровень испарения и транспирации превышает уровень осадков минимум в 2 и максимум в 33 раза, поэтому в пустыне мало растительности и скудная фауна.
Пустыни будут всегда. Классическая модель циркуляции воздуха в атмосфере описывает глобальное распределение тепла от тропиков к полюсам. Хотя от года к году имеются незначительные отличия, эта модель достоверно изображает крупные воздушные потоки, восходящие и нисходящие, по мере их движения на север и юг от экватора. Самое сильное солнечное излучение наблюдается на экваторе – эта зона называется тропиками, воздух здесь быстро поднимается, формируя облака и вызывая дождь. Он добирается до верхней части тропосферы (атмосферной «фабрики погоды»), направляется на север и юг и постепенно спускается. Нисходящий воздух сокращает образование облаков, становится сухим и жарким, так что вместо дождевых лесов в этих районах образуются пустыни. Эта первая, ближайшая к экватору циркуляция носит название ячейки Хэдли. К северу и югу от нее действуют две другие: ячейка Феррела формирует климатические условия в средних широтах, а полярная – на обоих полюсах. Как мы уже видели, от этой модели существует множество отклонений, а атмосферная система не просто более сложна, но и постоянно взаимодействует с океаном внизу, стратосферой вверху и соседними ячейками. Однако это хороший способ представления основных механизмов, который дает простое объяснение тому, почему пустыни на Земле расположены чаще всего на широте 20–30 градусов к северу и югу от экватора.
Пустыни, находящиеся к северу и югу от тропиков, называются субтропическими пустынями. Это жаркие области, в число которых входят и травянистые саванны, и такие засушливые зоны, как Сахара в Северной Африке.