Стратосферное потепление привело к аномальным холодам

Ученые выяснили, что к аномальным холодам зимой 2020-2021 годов привело стратосферное потепление. Оно повлияло на полярные вихри, реактивные потоки и температуру Северного Ледовитого океана. Исследование опубликовано в журнале Advances in Atmospheric Sciences.

54,4 °C — самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле. Ее зафиксировали 9 июля 2021 года в калифорнийской Долине Смерти. Что самое интересное, рекордная жара наступила всего через несколько месяцев после рекордных холодов в США и Азии. Могут ли эти явления быть связаны? Международная исследовательская группа изучила три случая экстремального холода, чтобы выяснить, какие механизмы лежат в основе таких колебаний температуры.

«Общий вопрос, на который необходимо ответить: почему экстремальные погодные явления чаще происходят в условиях потепления климата в последние десятилетия, и играет ли усиление потепления в Арктике ведущую движущую роль. Экстремальные явления зимы 2020-2021 годов предоставляют уникальную возможность изучить, какие физические процессы или механизмы приводят к этим событиям», — рассказал Сяндун Чжан из Университета Аляски Фэрбенкс, первый автор исследования.

Исследователи изучили две рекордные вспышки холода в Китае с конца декабря 2020 года по середину января 2021 года. В Пекине и Тиадзине этой зимой наблюдались самые низкие температуры за 54 года: -19,7 °C и -19,9 °C соответственно. Также ученые обратились и к рекордным холодам на юге США. Этой зимой в техасских городах Остин и Хьюстон были зафиксированы самые низкие температуры за последнее столетие (-13,3 °C и -8,3 °C соответственно).

Ученые сравнили зиму 2020-2021 годов с предыдущими 42 зимами. Они использовали данные наблюдений и компьютерные модели. Так исследователи хотели понять, какие морские и атмосферные явления могут лежать в основе экстремальных погодных явлений. Они обнаружили, что ключевую роль играют полярный вихрь (холодный воздух при низком давлении над полюсами) и реактивный поток (воздушные потоки, движущиеся с запада на восток). Это два атмосферных явления, которые переносят холодный воздух с полюсов. Резкое повышение температуры в верхнем слое атмосферы, называемое внезапным стратосферным потеплением, может радикально изменить их поведение и взаимодействие. Это повлияет на температуры воды в Северном Ледовитом океане, что, в свою очередь, сделает погоду еще более экстремальной по всему Северному полушарию.

«Исследование показывает, что аномалии температуры океана в дополнение к крупномасштабной атмосферной циркуляции могут играть ключевую роль в экстремальных погодных явлениях, дополняя крупномасштабную атмосферную циркуляцию», — отметила Аннетт Римке из Института Альфреда Вегенера Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца.

Ученые отмечают, что хотя в основе всех экстремальных холодов последней зимы лежит один процесс, проявлялись похолодания по-разному. Например, во время первого события в Восточной Азии холодный полярный воздух модулировал струйный поток в средних широтах, направляя холодный воздух на юг. Во втором случае полярный вихрь раскололся, углубив область низкого давления и циркулируя с более холодным арктическим воздухом. А в случае Северной Америки полярный вихрь также был разделен, но в этом случае заставил нижние слои атмосферы осесть глубже на юге, оказывая давление на очень холодный воздух.