Почему британская погода такая непредсказуемая: наука, лежащая в основе знаменитого климата Великобритании

Любой, кто был застигнут солнечным утром, которое к полудню превратилось в ливень с градом, то есть любой, кто прожил в Британии больше недели, заметил, что погода в Великобритании не подчиняется правилам, применимым к большей части мира. Он меняется быстрее, сбивает с толку более точные модели и регулярно делает то, что никто не предсказывал. Это не случайность. Это предсказуемый продукт специфической географии Британии, и как только вы поймете механизмы, кажущаяся хаотичной погода начнет иметь гораздо больше смысла.

В этом руководстве рассматриваются реальные причины, по которым британская погода ведет себя таким образом: атлантические системы, реактивные течения, региональная топография и сезонная динамика. В нем также рассматриваются практические аспекты — отслеживание штормов, окна точности прогнозов и то, как современные радиолокационные технологии изменили местные прогнозы погоды за последние два десятилетия.

Атлантика правит бал

Британия расположена на восточной окраине Северной Атлантики, прямо на пути преобладающих западных ветров, дующих с запада на восток через океан. Этот единственный географический факт объясняет о погоде в Великобритании больше, чем что-либо еще. Атлантический океан действует как огромный резервуар тепла и источник влаги: зимой он достаточно теплый, чтобы предотвратить устойчивые заморозки, которые наблюдаются в континентальной Европе, а летом достаточно прохладный, чтобы смягчить волны тепла, которые были бы экстремальными, если бы они пришли из глубины страны.

Влияние океана имеет название: морской климат. Это означает, что в Британии никогда не бывает чрезвычайно холодной зимы (по европейским стандартам) или чрезвычайно жаркого лета (по средиземноморским стандартам). Что он действительно получает, так это по существу непрерывный конвейер погодных систем — областей низкого давления (впадин), образующихся над Атлантикой, движущихся на северо-восток и откладывающих свою влагу и энергию на Британские острова, прежде чем продолжить путь в Скандинавию.

Частота этих атлантических депрессий является причиной того, почему британская погода меняется так часто. Типичная депрессия может пройти через Великобританию в течение двух-трех дней, принося с собой последовательность теплого фронта (сгущение облаков, затем постоянный дождь), теплого сектора (более мягкий, возможно, с ливнем), холодного фронта (сильный дождь, возможно, грозы, затем быстрое прояснение) и постфронтальных условий (ясно, холодно, ливень). За напряженную зимнюю неделю вы можете столкнуться с этим циклом два или три раза.

Реактивное течение: директор погоды Великобритании

Полярное реактивное течение — узкая полоса очень сильных ветров на высоте около 8–12 км — является основным механизмом, определяющим, будет ли данный месяц в Британии влажным и мягким или сухим и холодным. Его положение относительно Великобритании определяет все остальное.

Когда реактивное течение проходит прямо над Великобританией или немного севернее (его летнее положение), оно действует как конвейер для атлантических депрессий, доставляя их одну за другой. Когда он опустится к югу от Великобритании, он может позволить системам высокого давления сформироваться над Британией, блокируя приближающуюся атлантическую погоду и создавая устойчивые, засушливые условия. Когда оно сильно усиливается (и следует по очень волнистой траектории), оно может привести к экстремальным сценариям: блокирование высоты над Гренландией может отвлечь атлантические депрессии в Испанию, одновременно утягивая арктический воздух на юг над Британией.

Поведение реактивного течения становится все более изменчивым. Ученые связали эту изменчивость — течение реки становится более волнистым и более склонным к блокированию — с потеплением в Арктике. По мере того как разница температур между арктической и умеренной зонами уменьшается, градиент давления, который обычно удерживает реактивное течение в узком и стабильном диапазоне, ослабевает, позволяя ему еще больше извиваться. Это одна из причин, по которой опытные синоптики отмечают, что «легко прогнозируемые» устойчивые периоды, которые когда-то характеризовали британское лето, становится все труднее выдерживать.

Как на самом деле образуется дождь в Британии

Британский дождь возникает благодаря четырем различным механизмам, и знание того, какой из них отвечает за то, что вы видите, поможет вам понять как его характер, так и его вероятную продолжительность.

Фронтальный дождь

Наиболее распространенный тип — связан с прохождением теплых или холодных фронтов из атлантических впадин. Теплые фронты приносят постепенное сгущение облаков и постоянный умеренный дождь (часто называемый «мрачным»), который может длиться 6–12 часов. Холодные фронты приносят более сильные и интенсивные дожди, но более короткой продолжительности, часто сопровождающиеся порывистыми ветрами и последующим быстрым улучшением видимости. Лобовой дождь прогнозируется на 24–48 часов вперед с хорошей точностью.

Орографический дождь (облегчающий дождь)

Когда влажный атлантический воздух достигает холма или горного хребта, он вытесняется вверх. Поднимаясь, он остывает; по мере охлаждения водяной пар конденсируется и выпадает в виде дождя на наветренной (западной) стороне возвышенности. «Дождевая тень» на восточной стороне — это место, где воздух опускается и снова нагревается. Именно поэтому на западе Шотландии ежегодно выпадает в четыре раза больше осадков, чем на восточном побережье, почему в Сноудонии постоянно влажнее, чем в Мидлендсе, и почему в Манчестере действительно влажнее, чем в Лидсе, несмотря на то, что он находится всего в 50 км друг от друга через Пеннинские горы.

Конвективный дождь (ливни)

Когда солнце нагревает поверхность земли, воздух находится прямо над ней. нагревается и поднимается (термик). По мере того, как поднимающийся воздух охлаждается, он может достичь точки, где водяной пар конденсируется, образуя кучевые облака и, возможно, кучево-дождевые облака — высокие грозовые облака с наковальней на вершине, ответственные за сильные ливни. Конвективные ливни, как известно, трудно предсказать на местном уровне, поскольку точное место, где достигается порог срабатывания, зависит от влажности почвы, землепользования и местных градиентов температуры, которые ни одна модель не фиксирует с достаточно высоким разрешением.

Конвергентный дождь

Когда потоки ветра с разных направлений встречаются, воздух выталкивается вверх на линии схождения. Это обсуждается реже, но объясняет некоторые явно спонтанные дожди, которые застают синоптиков врасплох, особенно в районах, где морские бризы с разных побережий могут встречаться над центральной Англией в летние дни.

Почему в каждом регионе разная погода

Великобритания — небольшая страна — примерно 1000 км с севера на юг и 500 км с востока на запад в самой широкой точке, — но на этом расстоянии погода в ней меняется сильнее, чем в любой другой стране мира. сопоставимая территория в Европе.

Шотландия наиболее подвержена воздействию атлантических систем. Больше всего осадков выпадает на западном побережье и в горной местности (Ситуэйт в Камбрии и Ллин Ллидо в Сноудонии соревнуются за годовой рекорд количества осадков в Великобритании, обычно около 3000–4000 мм). Это также самый ветреный сезон; Скорость ветра на горных вершинах Шотландии регулярно превышает скорость любого ветра, зарегистрированного на низкоуровневых станциях южной Англии. Восточный Хайленд и район Морей-Ферт находятся в засушливой зоне, защищенной Кэрнгормсом от западных дождей.

Северная Англия имеет сильное разделение с востока на запад, образованное Пеннинами. На западе (Ланкашир, Камбрия) постоянно более влажно и ветрено, чем на востоке (Йоркшир, графство Дарем). Долина Йорка – одна из самых засушливых долин на севере Англии, несмотря на то, что она окружена относительно влажными возвышенностями.

Уэльс является топографически неспокойной погодой. Брекон-Биконс и Сноудония создают интенсивные орографические осадки на своих западных склонах; восточная прибрежная полоса, обращенная к Англии, получает гораздо меньше. В Кардиффе, на южном побережье, относительно мягкий, умеренный морской климат; части Среднего Уэльса более уязвимы и изменчивы.

Восточная Англия и юго-восток — самые засушливые части Британии, подвергающиеся наименьшему влиянию Атлантики и наиболее континентальные: более сухое и жаркое лето, иногда более холодная зима, когда восточные ветры приносят континентальный воздух из России и Северной Европы. В Лондоне выпадает примерно половина годового количества осадков, чем в Глазго.

Юго-запад (Девон, Корнуолл) получает наибольшую выгоду от влияния Гольфстрима. Он редко замерзает, имеет самые мягкие зимы и первым принимает атлантические системы. Здесь также значительно облачнее и влажнее, чем на юго-востоке, несмотря на то, что в хорошее лето ощущается «Средиземноморье».

Сезон за сезоном: чего ожидать и почему

Зимой (декабрь – февраль) преобладает Атлантический океан. Фронтальные системы проходят регулярно, поддерживая умеренную температуру (обычно 4–10 ° C на большей части территории Англии), но принося обильные осадки и сильные ветры. «Похолодания» происходят, когда реактивный поток опускается достаточно далеко на юг, чтобы позволить арктическому или континентальному воздуху проникнуть внутрь — именно такие условия приносят снегопады в Великобританию, поэтому они относительно редки, кратковременны и концентрируются на севере и востоке. Длительное явление «Чудовище с Востока» (арктический воздух, принесенный на запад из-за необычного давления) может привести к устойчивому холоду и снегу даже в Лондоне, но эти явления обычно длятся несколько дней, а не недель.

Весна (март–май) — переходный сезон, а в Британии это означает настоящую непредсказуемость. Апрель особенно печально известен, потому что реактивное течение смещается на север, а баланс между морским влиянием (умеренным, влажным) и периодическими вспышками холода еще не установлен. Апрельский снегопад в равнинной Англии вполне возможен. Как и солнечный свет при температуре 18°C. Иногда на одной и той же неделе.

Лето (июнь–август) – сезон, когда британцы становятся синоптиками-любителями. Реактивное течение идеально расположено к северу от Великобритании, что позволяет создавать и сохранять высокое давление. На практике он часто неустойчиво зависает в положении, которое приводит к разочаровывающей смеси: теплый, влажный воздух с юга приносит солнечные периоды, но также и конвективную нестабильность, которая порождает дневные грозы. Прогнозы «барбекю-лета» постоянно подрываются этой динамикой — статистические модели могут предсказать общую картину, но не могут надежно предсказать, выразится ли нестабильность в виде мягких кучевых облаков или сильного града в конкретный полдень.

Осень (сентябрь – ноябрь) недооценена. В сентябре часто бывает самая устойчивая погода в Британии, поскольку атлантические системы временно ослабевают. Море имеет самую теплую умеренную температуру. В октябре-ноябре Атлантика возобновляет свое господство: первые «названные» штормы сезона обычно приходят в октябре, а внетропические системы иногда достигают Великобритании в конце лета/осени, принося чрезвычайно интенсивные осадки, даже когда они ослабевают.

Отслеживание штормов: как работают современные прогнозы

Метеорологическое бюро ECMWF (Европейский центр среднесрочной погоды) Forecasts in Reading) и подобные организации используют численные модели прогнозирования погоды, которые решают уравнения, описывающие динамику атмосферных жидкостей, термодинамику и физику в сетке точек, охватывающей весь земной шар. Модель ECMWF работает с горизонтальным разрешением примерно 9 км по всему миру; Модель UKV (переменное разрешение Великобритании) Метеорологического бюро работает на высоте 1,5 км над Великобританией.

Эти модели каждые 12 часов собирают миллиарды данных наблюдений — с метеостанций, радиозондов (метеорологических шаров), самолетов, метеорологических спутников, океанских буев и измерений задержки сигнала GPS — и составляют прогнозы на 7–10 дней. За пределами 5–6 дней присущая динамике атмосферы хаотичная природа означает, что прогоны отдельных моделей значительно расходятся. Вот почему прогнозисты используют ансамблированное прогнозирование — многократно запускают одну и ту же модель с немного разными начальными условиями и изучают разброс результатов. Плотный ансамбль означает высокую уверенность. Широкий разброс означает низкую достоверность.

Доплеровский радар – это технология, которая делает прогнозы на короткие расстояния (0–6 часов) гораздо более точными, чем просто модели. Передавая микроволновые импульсы и измеряя обратную связь от частиц осадков, доплеровский радар показывает не только местонахождение дождя, но и скорость движения капель, что позволяет рассчитать скорость и направление ветра внутри самого дождя. Метеорологическое бюро управляет сетью из 18 радиолокационных станций, охватывающих Великобританию; их совокупный результат является основой радарного изображения в UK Weather и ukweather.akstool.com.

В течение следующих двух часов хорошо реализованная радиолокационная экстраполяция (простое отслеживание эхо-сигналов дождя) превосходит любую числовую модель. В течение 2–6 часов сочетание данных радара и модели дает наилучшие результаты. За пределами 6 часов доминируют модели. Вот почему понимание радара практически полезно: оно подсказывает вам, когда следует доверять прогнозу приложения на следующий час, а когда относиться к нему с соответствующим скептицизмом.

Насколько точны прогнозы погоды в Великобритании на самом деле?

Лучше, чем они были, и хуже, чем люди ожидают. Несколько тестов:

• 24-часовые прогнозы имеют точность в пределах 2 °C для температуры примерно в 90 % случаев. В случае осадков (будет ли дождь вообще) точность значительно снижается, особенно в случае дождя.
• 48-часовые прогнозы сохраняют достаточную точность в отношении температуры и осадков синоптического масштаба (лобовой дождь, названные штормы), но становятся ненадежными для конвективных явлений.
• Прогнозы на 3–7 дней могут определить общий характер периода (будет ли он мягким и влажным или холодным и устойчивым?) со значительными навыками, но конкретное время и интенсивность осадков в этом диапазоне ненадежны.
• Прогнозы на 10 дней лучше всего интерпретировать как вероятностные рекомендации, а не прогнозы. Они более полезны для выявления потенциальных сбоев (штормовая система с высокой вероятностью обрушится на Великобританию), чем для планирования конкретных мероприятий на свежем воздухе.

Приложения, которые утверждают, что предлагают надежные прогнозы на 14 дней с почасовой точностью, отображают ложную точность. Атмосфера — хаотичная система; значимые навыки за пределами 10 дней практически отсутствуют для местной погоды.

Что наиболее важно для практического использования, так это наличие прогноза, честно говорящего о своей неопределенности. Служба погоды Великобритании использует калиброванные данные о вероятности, сообщая вам, что вероятность дождя составляет 70 %, а не уверенно показывает значок солнца, когда модель действительно неопределенна.

Чтение радара: практический навык

Если вы часто используете метеорологический радар, вы начнете распознавать закономерности. Несколько вещей, которые нужно знать:

Цветовые шкалы — данные радара отображаются с использованием цветовой шкалы, соответствующей интенсивности осадков. Зеленый = небольшой дождь (обычно 0,5–1 мм/ч). Желтый/янтарный = умеренный (2–5 мм/ч). Красный = тяжелый (более 5 мм/ч). На некоторых радиолокационных дисплеях Великобритании фиолетовый или белый цвет указывает на чрезвычайно интенсивный дождь или град. Знание того, что означают цвета, – это разница между взглядом на радар для уверенности и фактическим пониманием того, что он вам говорит.

Направление движения – эхосигналы радара движутся вместе с ветром, вызывающим осадки. Зимой они обычно перемещаются с юго-запада на северо-восток (вслед за преобладающими западными ветрами). Летом конвективные ячейки могут двигаться практически в любом направлении, быстро усиливаться или рассеиваться. Скорость движения показывает, сколько времени понадобится полосе дождя.

Слоистый или конвективный. Фронтальный дождь отображается на радаре как большие, относительно однородные цветные области, постоянно движущиеся. Конвективные ливни представляют собой изолированные пятна интенсивного цвета (часто желтого или красного цвета в центре), быстро движущиеся и развивающиеся. Переход между этими двумя шаблонами виден на радаре и многое говорит о том, как будет развиваться ваш день.

Отслеживайте штормы в Великобритании в режиме реального времени с помощью радара в UK Weather или прочитайте полное техническое объяснение в нашем руководстве: Как метеорологический радар предсказывает дождь. Более широкий контекст прогнозирования см. в разделе Как читать прогноз погоды, как метеоролог.

Изучите категория инструментов погоды, чтобы найти все руководства, связанные с погодой, или просмотрите полный блог, чтобы ознакомиться с последними статьями из Редакция AKSTOOL.