В Москве дожди и ветер оказались сильнее, чем за ее пределами
Ученые из НИУ ВШЭ, МГУ имени М. В. Ломоносова, Института физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН и Пермского государственного университета изучили эффект влияния городской среды на экстремальные осадки и ветер на примере Москвы. Исследование, выполненное на основе долгосрочного моделирования, в России проведено впервые. Выяснилось, что мегаполис существенно усиливает экстремальные погодные явления. Более сильные дожди и ветер чаще наблюдаются в пределах Москвы и к северо-востоку от нее, нежели в пригородах.
Результаты работы опубликованы в журнале Urban Climate. Подробнее — в материале IQ.HSE. Исследование является частью стратегического проекта НИУ ВШЭ «Национальный центр научно-технологического и социально-экономического прогнозирования» в рамках программы «Приоритет 2030».
Городские территории, особенно крупные, оказывают серьезное влияние на климатические процессы в нижних слоях атмосферы. Один из наиболее известных эффектов — городской остров тепла: превышение температуры в городской черте по сравнению с сельской местностью или окружающим природным ландшафтом. Данное явление связано с антропогенными выбросами тепла, влаги и загрязняющих веществ, а также изменением радиационного баланса из-за специфических свойств искусственных материалов.
Влияние городских эффектов на осадки и облачность давно известно благодаря исследованиям в области городской метеорологии. Однако осадкам всегда уделялось меньше внимания, чем температуре воздуха, его качеству, ветрам и радиации. Впервые на тенденцию образования гроз над городами ученые обратили внимание в 1920-е годы. Позже эта проблема изучалась в 1970–1980-е на примере таких крупных городов США, как Сент-Луис, Чикаго, Кливленд, Вашингтон, Хьюстон и Новый Орлеан.
Недавние обзоры литературы показывают, что влияние городов на осадки и конвективные явления, связанные с вертикальным подъемом воздуха, зафиксировано практически на всех континентах. Согласно научным данным, главные физические драйверы подобных процессов следующие: термодинамические — более высокие температуры и тепловые потоки; динамические — более высокая неровность; микрофизические — аэрозольное загрязнение атмосферы.
Согласно ряду исследований, эти факторы могут модифицировать существующие конвективные системы, способствовать образованию новых, а также выступать в качестве триггера усиления грозовой активности. Так, в одной из работ на основе десятилетнего моделирования климата в четырех мегаполисах средних широт было показано, что урбанизация может значительно увеличить частоту и чуть менее — интенсивность экстремальных осадков.
Кроме того, город способствует увеличению объема крупного града примерно на 20%, а урбанизация может усилить потенциал торнадо. Эти результаты были получены на примере Канзас-Сити (США). К сожалению, на территории Евразии подобные исследования ранее не проводились, отмечают авторы новой работы.
Влияние Москвы на комплекс атмосферных явлений оценивалось впервые. В ходе работы климатологи использовали набор данных, основанный на долгосрочном моделировании погодных явлений в Московском регионе в теплое время (с 1 мая по 31 августа) в 2007–2016 годах. Соответствующие данные были созданы с помощью региональной климатической модели COSMO-CLM. Анализировались такие переменные, как максимальная скорость ветра в пределах часа на высоте 10 метров, вертикальные компоненты скорости ветра на высоте 1, 1,5, 2 и 5 километров, часовая норма осадков и их суточное количество, в том числе частота сильных ливней.
Кроме того, использовался показатель спиральности восходящего потока. Он служит хорошим индикатором наличия в конвективном облаке мезоциклона — вращающегося столба воздуха, который иногда опускается до земли и переходит в торнадо.
Результаты моделирования показали статистически значимое влияние города на различные переменные количества осадков. В среднем на большей части территории Москвы, а также в пригородах к северо-востоку от Москвы выпадает больше осадков. Смещение влияния города на погодные явления на северо-восток объясняется преобладанием ветров западного и юго-западного направления над Восточно-Европейской равниной в летний сезон.
В среднем фактор города дает для Москвы до четырех дополнительных дождливых дней и на два дня больше сильных ливней за летний сезон, когда выпадает более 20 миллиметров осадков.
Более сильный ветер также чаще наблюдаются в городе и к северо-востоку от него. Дополнительно интересные данные были получены для спиральности восходящего потока и вертикальной скорости ветра. «Вертикальная скорость в пограничном слое атмосферы, а также в нижней и средней тропосфере и спиральность (как бы закрученность) восходящего потока, несомненно, являются важными факторами в формировании сильных конвективных явлений», — отмечают авторы.
Речь идет о таких экстремальных событиях, как, например, шквал, смерч и крупный град. Оказалось, что городская среда приводит к 50-процентному росту критических значений вертикальной скорости ветра. Влияние города наиболее выражено на высоте 2 и 5 километров и особенно сильно на востоке Москвы.
«Примерно на 50% растет и повторяемость событий, когда одновременно наблюдаются очень сильные ливни и очень сильный приземный ветер», — комментирует один из авторов исследования, климатолог, доцент базовой кафедры Института географии РАН факультета географии и геоинформационных технологий НИУ ВШЭ Александр Чернокульский. Таким образом, приходят к выводу ученые, городская среда может влиять на возникновение комплексных явлений — экстремальных осадков на фоне столь же экстремального ветра.
Полученные данные соответствуют предыдущим исследованиям зарубежных климатологов по другим городам. Однако неожиданным результатом оказалось увеличение частоты возникновения экстремальных скоростей ветра над городскими районами. Это противоречит общепринятому представлению о том, что скорость ветра в городах обычно снижается из-за большей шероховатости поверхности.
Впрочем, известны исключения из этого правила: при определенных условиях скорость ветра в городах действительно может превышать фоновые значения, в результате чего образуется «городской остров ветров». Полученные данные, как отмечают исследователи, подтверждают важность роли более интенсивного вертикального потока ветра над городом в формировании экстремальных погодных явлений.
Полученные выводы важно учитывать при реализации мер адаптации Москвы к изменению климата, при прокладывании ливневой канализации в Москве или расчете влияния застройки на ветровой режим. Также они могут быть полезны при выборе районов для проживания, полагает Александр Чернокульский.
Авторы обращают внимание, что города станут более уязвимыми к экстремальным погодным условиям при текущих темпах урбанизации на фоне изменения климата. В будущих исследованиях, по их мнению, важно проанализировать влияние размера города на интенсивность и количество осадков, а также ветровых явлений.
Telegram 
Дзен 
VK Если достаточно развитая цивилизация может отправлять к звездам не колонистов, а крошечные автономные зонды с ИИ, роботами и архивами знаний, то молчание Вселенной становится еще более странным. Возможно, развитые цивилизации не строят космические империи и не окружают звезды мегаструктурами, а расселяются по Галактике тихо — с помощью малозаметных автоматических систем.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Современные люди проводят днем неподвижно столько же времени, сколько и охотники-собиратели. Но делают это сидя, а не на корточках, как их предки. Физиология человека не адаптирована к сидению, а физические возможности цивилизованных людей — к длительному пребыванию на корточках. Теперь исследователи рассчитали часть цены, которую мы платим за проблему длительного сидения.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно