Погоду делают циклоны…

Погоду делают циклоны…

Погода каждого дня в Петербурге в любое время года объясняется очень просто: она зависит от расположения циклонов, антициклонов и разделяющих их атмосферных фронтов над Европой от Британских островов до Урала и от арктических морей до морей Черного и Каспийского. Для метеоролога, изучающего атмосферу, для синоптика, «одновременно обозревающего» погоду на пространстве 1000—3000 км через каждые 3-6 часов (по крайней мере, не реже одного раза в сутки), такое объяснение вполне очевидно. Простому же читателю, интересующемуся не погодой вообще, а погодой на завтра, на ближайшие выходные, на месяц очередного долгожданного отпуска – в особенности, приведенное объяснение простым скорее всего не покажется. Что это за циклоны, антициклоны, атмосферные фронты? Зачем нам, петербуржцам, такие необозримые просторы? Следует ли начинать объяснения с ежедневной погоды, зная, что у нас она может измениться за короткие часы, а каждое время года отличается неповторимым своеобразием? Читатель, даже достаточно образованный, вправе задавать любые вопросы, но он должен сознавать, как отметили известные физики, «что научная, хотя бы и популярная, книга не может читаться так же, как новелла»^[180]

Итак: повседневную погоду в Петербурге определяют циклоны, антициклоны и атмосферные фронты. Метеорологи с полным основанием называют их погодообразующими факторами. И не только в Петербурге, и даже не только на Северо-Западе России, но и во всех умеренных широтах Земли. Именно здесь, примерно между 35 и 70 градусами широты, то есть от тропиков до полярного круга, атмосферные процессы протекают наиболее активно и изменчиво, причем особенно – в северном полушарии. Здесь самое неравномерное распределение материков и океанов, по-разному поглощающих и сохраняющих солнечное тепло. Здесь расположены самые различные природные области и ландшафты: океаны, равнины, леса и степи, горы и пустыни, внутренние полузамкнутые моря и крупные озера. Над относительно однородными регионами и областями протяженностью порядка 1000 км формируются воздушные массы примерно таких же горизонтальных размеров и высотой до 5 км. Эти огромные объемы воздуха – теплые и холодные, сухие и влажные – не остаются в покое, перемещаются с разными скоростями и обычно приходят во взаимное соприкосновение.

Между воздушными массами различного происхождения и различных свойств образуется относительно узкая – порядка 100 км – переходная зона, в которой резко меняются все метеорологические элементы: давление, температура, ветер, влажность. Эта зона и есть «атмосферный фронт». Название придумали ученые знаменитой «бергенской метеорологической школы» из норвежского города Бергена в годы Первой мировой войны, по-видимому, внимательно следившие не только за погодой, но и за жестоким противостоянием воюющих сторон. Они установили, что атмосферный фронт, как и военный, не может бездействовать сколько-нибудь продолжительное время. Он подвержен колебаниям, воздушные массы в зоне раздела перемешиваются, завихряются, фронт обретает форму волны. (Представим себе большую морскую волну..) У ее гребня атмосферное давление понижается. Такова начальная стадия образования циклона, стадия «молодого» циклона.

Затем, в течение часов или немногих суток, единоборство воздушных масс обостряется. Теплый воздух поднимается над холодным, холодный проникает под теплый, волна растет, превращается в вихрь. По внешней выпуклой поверхности волны проходит теплый фронт, по противоположной – холодный. Внутри фронтов сохраняется масса теплого воздуха – «теплый сектор» циклона. Вокруг гребня волны четко обозначается воронкообразная область низкого давления. Циклон полностью сформировался, вступил в зрелую стадию, распространился в высоту, «углубился», по терминологии метеорологов.

Далее активность циклона снижается, холодный и теплый фронты сближаются, воздух теплого сектора вытесняется в верхние слои, а в приземном слое остается однородный холодный воздух. Такова третья, заключительная, стадия развития циклона, стадия «окклюзии» или «заполнения». Обновленная холодная воздушная масса пребывает в относительном покое до тех пор, пока снова не подойдет теплая воздушная масса и все возвратится на круги своя, и снова разыграется атмосферная драма с борьбой разных воздушных масс.

Эта схема образования атмосферных фронтов и циклонов в духе «бергенской школы» наиболее характерна для европейской части умеренных широт, прилегающей к Атлантическому океану, и, соответственно, для Северо-Запада России и Петербурга. Действительно, согласно климатическим данным, через наш город проходит в среднем за год 180 фронтов разных типов, причем осенью и зимой примерно по 50, весной и летом – по 40. Петербург расположен на «путях циклонов», и эти атмосферные вихри у нас явно преобладают: их повторяемость осенью и зимой составляет 60—70%, весной и летом – 50—60%.

С циклонами связаны представления о плохой погоде. Антициклоны повторяются заметно реже: в холодные сезоны – в 30—40% случаев, в теплые – в 40—50%. Они приносят хорошую погоду. Существуют еще и нейтральные атмосферные ситуации, так называемые «малоградиентные», но их повторяемость ни в один из месяцев года не превышает 10%.

Циклон в чистом виде и в полном развитии увидеть простым глазом, наглядно рассмотреть, к сожалению, невозможно. Это дано только космонавтам и синоптикам. С космических высот циклон представляется облачным вихрем, воронкообразной спиралью, закрывающей значительные пространства земной поверхности. На синоптической карте Европейской России, построенной по наблюдениям и измерениям метеорологических элементов сотен станций от Атлантики до Урала, циклон представляет собой систему замкнутых линий равного атмосферного давления – изобар. Форма циклона у земной поверхности близка к эллипсу, большая ось которого почти вдвое больше малой, минимальное давление в центре может опускаться до 720 мм ртутного столба, а разность давления между центральной и крайней «периферийной» изобарами может достигать 10 мм. Разность температур воздуха между центром и периферией на первой-второй стадиях развития циклона, пока контрасты между воздушными массами еще не сгладились, может составлять 10—12 градусов. Циклон с такими характеристиками называют глубоким.

Воздух в циклоне северного полушария вращается против часовой стрелки. Вся система перемещается обычно с запада на восток то медленно, а то и со скоростью курьерского поезда. Горизонтальные потоки воздуха направлены от периферии к центру, втягиваются в него, как в воронку, и поднимаются вверх со скоростью порядка 10 см/сек. На высотах 1-5 км воздух охлаждается, выделяется тепло от конденсации водяного пара, образуются облака, из которых на землю падают дожди, порой обильные. В верхних слоях атмосферы форма циклона отличается от приземной: там изобары обычно не замкнуты, а почти параллельны между собой и близки друг другу по величинам, что свидетельствует о сильных ветрах скоростью 20—30 м/сек.

Глубокий малоподвижный вертикально развитый циклон со слабыми приземными ветрами может охватить территорию до 3000 км по большой оси эллипса и застрять над ней на две– три недели, а то и на полтора– два месяца. Так сложилось в затяжную весну рокового 1941 г., когда на Европейскую часть СССР обрушилось 40 кубических км дождей. Такой объем содержится в озере площадью 1000 кв. км при средней глубине 40 м. Сравним: в прилегающей к Петербургу Невской губе содержится чуть более одного кубокилометра воды. Такие, но не столь интенсивные, ситуации складываются в атмосфере нередко. Тогда говорят о дождливом прохладном лете (например, середина лета 2007 г.) – снежной мягкой – «сиротской» зиме, которые случаются у нас почти ежегодно, в общем – о плохой погоде в любое время года. Циклон другого типа – также глубокий, но активный и быстрый, не слишком развитый по вертикали, занимающий по большой оси не более 1500 км, с ураганными ветрами у земли, может за сутки преодолеть расстояние 2500 км от юга Скандинавии до Белого моря и вызвать наводнение в Петербурге.

Антициклоны внешне – из космоса и на картах – похожи на циклоны, это те же атмосферные вихри. Но в них, грубо говоря, все наоборот: высокое – до 780 мм – давление в центре, горизонтальное движение воздуха – по часовой стрелке, вертикальное – по нисходящей. Они приходят чаще с восточного направления, приземные ветры преимущественно слабые. Антициклон обычно сменяет циклон и радует хорошей погодой, как в первые две декады августа 2007 г., но иногда оборачивается продолжительной изнурительной жарой и засухой (лето 1972 г.), либо крепкими морозами зимой (вторая половина января 2006 г., февраль 2007 г.).

Упрощенные копии синоптических карт с циклонами и антициклонами нам по нескольку раз в день демонстрируют по телевизору. Мы видим, что от Чукотки и Камчатки до Петербурга и Калининграда располагается 5– 8 циклонов, разделенных причудливыми линиям теплых и холодных фронтов между собой и от антициклонов. Достаточно беглого взгляда на такую картинку, чтобы судить о погоде по всей России.

Циклоны и антициклоны в полном виде мы рассмотреть воочию не можем. Но мы можем судить об их приближении и развитии, если постараемся терпеливо наблюдать текущую погоду и ее последовательные изменения. Например, в прекрасные сентябрьские дни «бабьего лета» в Петербурге, когда хочется, чтобы такие дни продолжались как можно дольше, вдруг замечаешь постепенное ослабление солнечного сияния. Через 12—18 часов, но не более чем через сутки-двое, облака уплотняются, переходят в сплошные и вскоре начинает моросить. Тишина сменяется сначала слабым, но постепенно усиливающимся ветром с юго-запада и запада. Но еще тепло и даже как-то уютно. «Моросит мелкий дождь, до чего он хорош, если ты с малых лет в Ленинграде живешь…» или «…Мне мила твоя сырость». Так поют о городе Эдита Пьеха и Александр Розенбаум. А синоптики отметят: «проходит теплый фронт». Но ветер становится каким-то тугим, все более сильным, а дождь переходит в проливной. Кто оказывается в такую погоду на любой из набережных, замечает возвышение уровня воды, грозящее затоплением низко расположенных мест. Облака несутся над самой водой, над крышами домов, исчезли шпили Петропавловки и Адмиралтейства.

Однако не холодно: мы находимся в теплом секторе циклона. Ветер сбивает с ног, а вода достигает опасных пределов, вливаясь в некоторые улицы. И когда кажется, что потопа не миновать, ее уровень начинает понижаться. Ветер меняет направление к северо-западному и северному, становится порывистым, пронизывающим, в воздухе несется осенняя листва, в облаках появляются просветы, заметно холодает. Это проходит холодный фронт. Еще несколько часов – и над городом открывается чистое небо. Но погода уже другая, совсем не «бабье лето». Даже если все успокаивается, все же чувствуется наступление осени. Мы находимся «в тылу циклона», в холодном воздухе. Заморозки по утрам, туманы, полный листопад. Это на смену циклону пришел, предвещая зиму, антициклон. Подобные перемены погоды происходят в любое время года, хотя и не столь отчетливо.

Синоптики, конечно же, видели на своих картах все эти циклы и стадии. Когда мы заметили первые тонкие облака, они обнаружили небольшую область пониженного атмосферного давления, начальную стадию образования «молодого» циклона, где-то на юге Балтийского моря или над Скандинавией.

Когда над нами опустились низкие облака, усилился ветер и стала возвышаться вода, циклон уже сформировался окончательно, «созрел», его центр на синоптической карте оказался уже у входа в Финский залив, а низкое давление охватило всю Балтику и распространилось на российский Северо-Запад. Четко обозначились теплый и холодный фронты. А когда у нас вода пошла на убыль, на карте стала вырисовываться область повышенного давления, циклон вступил в стадию окклюзии и начал уступать место антициклону.

Позволим себе небольшую оговорку. Не будучи в состоянии увидеть циклоны-антициклоны в целом, а наблюдая их лишь по местным признакам погоды, очень многие из нас, особенно пожилые, почти безошибочно чувствуют приближение и развитие этих погодообразующих атмосферных образований. Теперь уже не настаивают, что человек – царь природы, а чаще подчеркивают, что он ее частица и все ее капризы, так или иначе, воспринимаются человеком. Не будем, однако, углубляться в вопрос влияния погоды на человека. Достаточно того, что погода – самое сложное явление в неживой природе. Изучение связи погоды с еще более сложной живой природой оставим биологам и врачам.

И еще. Редкое литературное произведение обходится без описания погоды. Классики отечественной и мировой литературы были прекрасными наблюдателями. Их картины погодных колебаний не только соответствуют научным представлениям, но во многих случаях подсказывают метеорологам особые детали явлений, призывают обращать внимание на погодные тонкости. Образцом может служить, конечно же, Пушкин. Его описание редкостного – однажды за 306 лет – наводнения 7 (19) ноября 1824 г., с безукоризненной точностью соответствует поведению исключительно активного и глубокого циклона, сменившегося антициклоном.

Сердито бился дождь в окно,

И ветер дул, печально воя…

Нева всю ночь

Рвалася к морю против бури…

И вдруг, как зверь остервенясь,

На город кинулась…

И всплыл Петрополь…

Утра луч

Из-за усталых, бледных туч

Блеснул над тихою столицей….

Или – зимняя изменчивость погоды:

Вечор, ты помнишь, вьюга злилась,

На мутном небе мгла носилась…

А нынче – погляди в окно:

Под голубыми небесами,

Великолепными коврами,

Блестя на солнце, снег лежит…

Циклоны и антициклоны, ответственные за повседневную погоду – лишь один из видов атмосферных движений, пространственно-временное разнообразие которых необычайно широко: от долей секунды и мизерных расстояний до десятков тысячелетий в масштабах всей Земли. Изначальная причина такого разнообразия – в неповторимости и уникальности нашей планеты.