В ИМКЭС СО РАН установили причины возникновения организованных скоплений грозовых облаков над Западной Сибирью

Ученые из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН и Томского государственного университета установили причины возникновения мезомасштабных конвективных систем (МКС) – организованных скоплений грозовых облаков площадью от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч квадратных километров, которые часто приводят к опасным природным явлениям – молниевой активности, шквалистому ветру, крупному граду и даже смерчам.

– Изучать подобные явления стало возможным благодаря развитию космонавтики. Только с появлением метеорологических спутников стало понятно, что между локальными грозовыми облаками (отдельными грозовыми ячейками) и огромными грозовыми фронтами есть еще одно недостающее звено – мезомасштабные конвективные системы, – рассказывает доктор физико-математических наук Петр Нагорский, главный научный сотрудник лаборатории физики климатических систем ИМКЭС СО РАН.

Одним из российских регионов, где они наиболее активны, оказалась Западная Сибирь. Значительная площадь МКС вызывает грозы и ливневые дожди длительностью от 8 часов до суток, в течение этого времени значительно возрастает количество опасных атмосферных электрических явлений (регистрируется от 900 до 2 400 молний по всей территории прохождения системы), велико само количество выпавших в течение одного дня осадков (сопоставимое со среднемесячной нормой), а сам грозовой очаг может проходить расстояния от 500 до 1 000 километров.

Исследователям удалось установить причины и механизмы формирования МКС. Как оказалось, их «колыбель» – система хорошо прогреваемых мелководных озер и болот в Северном Казахстане и Южной Сибири, которые выполняют функцию паровой машины. Как объяснил Петр Михайлович, влага от них, поднимаясь вверх в виде пара, конденсируется и выделяет огромное количество энергии, которая разогревает атмосферу, что и приводит к быстрому формированию больших организованных скоплений грозовых облаков. Они, в свою очередь, с севера Казахстана и юга Сибири движутся на северо-восток (движению в ином направлении препятствует горные системы Алтая и Саян). Следует отметить, что заболоченность Западной Сибири дополнительно способствует тому, что мезомасштабные конвективные системы живут долго, до суток и более.

Ученые рассказали и о том, что мезомасштабные конвективные системы оказывают большое влияние на глобальную электрическую цепь и обменные процессы, происходящие между атмосферой и стратосферой:

– Наряду с круговоротом воды в природе существует и круговорот электрических зарядов. В силу того, что МКС характеризуются очень высокой электрической активностью, они являются одним из механизмов подзарядки глобальной электрической цепи, а сам перенос электрических зарядов осуществляется по вертикали – от земной коры в ионосферу, – говорит кандидат физико-математических наук Константин Пустовалов, ведущий научный сотрудник лаборатории физики климатических систем, доцент кафедры метеорологии и климатологии ТГУ.

Если обычные кучево-дождевые (грозовые) облака в умеренных широтах развиваются в пределах всей тропосферы до высоты 10 километров, т.е. до тропопаузы – переходного слоя в атмосфере между тропосферой и стратосферой, где температура прекращает понижаться с высотой, то вершины мезомасштабных конвективных систем могут достигать больших высот (до 12 километров и более), приподнимая тропопаузу вверх. В некоторых случаях вершины МКС даже могут «пробить» тропопаузу и оказаться на следующем «этаже» атмосферы – в стратосфере. Все это может влиять не только на процессы обмена водяным паром, аэрозольными частицами, малыми газовыми составляющими, но и на формирование перламутровых облаков, возникающих на высотах 20–30 километров в стратосфере.