Небо иногда имеет свои пределы, согласно новому исследованию двух ученых-атмосферников из Чикагского университета.
Исследование, опубликованное 24 мая в журнале Science, предлагает объяснение загадочной и иногда смертельной картины погоды, при которой струйный поток, глобальные воздушные потоки, окружающие Землю, останавливается над регионом. По словам исследователей, реактивный поток, как и автомагистрали, имеет пропускную способность, и когда он превышается, образуются заторы, которые удивительно похожи на пробки, и синоптики могут использовать одну и ту же математику для моделирования обоих.
Смертельная европейская жара 2003 года, засуха в Калифорнии в 2014 году и ураган "Сэнди" в 2012 году, удививший синоптиков, - все это было вызвано погодным явлением, известным как "блокировка", при котором струйный поток извивается, останавливаясь. погодные системы от движения на восток. Ученые знали об этом на протяжении десятилетий, почти столько же, сколько они знали о струйном течении - фактически впервые открытом метеорологом-первопроходцем из Чикагского университета Карлом-Густавом Россби - но ни у кого не было хорошего объяснения тому, почему это происходит.
«Известно, что блокировку трудно предсказать, в значительной степени потому, что не было убедительной теории о том, когда она образуется и почему», - сказал соавтор исследования Нобору Накамура, профессор кафедры геофизических наук..
Накамура и тогдашняя аспирантка Клэр С. Ю. Хуан изучал струйный поток, пытаясь определить четкий набор измерений для блокировки, чтобы лучше проанализировать явление. Одной из их новых метрик был термин, который измерял меандр струйного течения. Глядя на математику, Накамура понял, что уравнение почти идентично тому, которое несколько десятилетий назад придумали транспортные инженеры, пытающиеся описать пробки.
«Оказывается, струйный поток имеет способность к «погодному движению», точно так же, как шоссе имеет пропускную способность, и когда она превышена, блокирование проявляется как затор», - сказал Хуанг.
Подобно автомобильному движению, движение замедляется, когда сходятся несколько автомагистралей, а скорость струйного течения снижается из-за топографии, такой как горы или побережье.
Результатом является простая теория, которая не только воспроизводит блокировки, но и предсказывает их, сказал Накамура, который назвал установление междисциплинарной связи «одним из самых неожиданных, но поучительных моментов в моей исследовательской карьере - поистине подарком». от Бога."
Объяснение, возможно, не сразу улучшит краткосрочное прогнозирование погоды, говорят исследователи, но оно, безусловно, поможет предсказать долгосрочные закономерности, в том числе области, в которых может наблюдаться больше засух или наводнений.
Их первоначальные результаты показывают, что, хотя изменение климата, вероятно, увеличивает блокирование из-за приближения струйного течения к его мощности, будут региональные различия: например, в Тихом океане блокирование может фактически уменьшиться за десятилетия.
«Очень сложно что-либо прогнозировать, пока вы не поймете, почему это происходит, поэтому эта механистическая модель должна быть чрезвычайно полезной», - сказал Накамура.
И эта модель, в отличие от большинства современных наук о климате, проста в вычислительном отношении: «Это уравнение отражает суть гораздо менее сложной системы», - сказал Хуанг.