Глава 4. Влияние течения Гольфстрим на климат европы
4.1. Взаимодействие с атмосферой
Северная Атлантика служит для атмосферы энергоактивной областью. Она занимает всего лишь 11% площади Мирового океана, но при этом отдает в атмосферу 21% явного и 16% скрытого тепла. Итого получается, что 17 % потерь тепла Мировым океаном приходится на северную часть Атлантического океана. Именно этот уход тепла и влияет на аномально высокую соленость вод данного региона. О том, что в Северной Атлантике идет интенсивная отдача теплоты говорит следующий факт: средняя температура поверхности Северной Атлантики составляет +16,06 ºС, в то время как в северной части Тихого океана +20,10 ºС. Высокосоленые и теплые воды Северной Атлантики поступают из южной части Атлантического океана, а те в свою очередь поступают из Индийского. В этом выражается аномальность южной части Атлантического океана, где поток тепла идет не от экватора к полюсу, а в обратном направлении. При этом поток тепла составляет 1×1015 Вт, что компенсирует отдачу тепла в северной части Атлантики. В Северной Атлантике отмечается максимальный меридианальный перенос тепла через северный тропик на север, он составляет приблизительно 1,5×1015 Вт. Иначе говоря, этот перенос «согревает» жителей Европы, составляя 60% меридианального переноса тепла в северном полушарии. Суммарный меридианальный перенос тепла в Атлантическом океане составляет 40% общего меридианального переноса тепла в северном полушарии, и он в 3 раза интенсивнее, чем в других районах северного полушария [1, 8].
4.2. Влияние на климат Европы
Уже доподлинно известно, что температуры в Европе колеблются значительно меньше в течение года, нежели в Западной Сибири, не говоря о ее восточной части. Континентальность климата нарастает с запада на восток. Чтобы наглядно показать влияние океана на климат Евразии, проанализируем несколько климатических диаграмм (рис. 4.1).
Сравним на примере городов Дублин, Минск, Самара и Барнаул. Эти города расположены на примерно одинаковой широте, но на разных расстояниях от океана.
Большая годовая амплитуда температур наблюдается в городе Барнаул и составляет 35 ºС, здесь температура января в среднем – 15,3 ºС, а вот в июле здесь около +19,7 ºС. Среднегодовая температура в этом городе наименьшая и составляет 2,0 ºС. Количество осадков тоже наименьшее – 419 мм в год. Климат в Западной Сибири контрастный, и не удивительно, поскольку этот регион удален от Атлантики более чем на 2000 км и здесь наблюдается континентальный климат. Если рассмотреть Дублин, который находится на побережье, то здесь все совсем по-другому. Температура января в среднем +5,4 ºС, и в июле не выше +15…+16 ºС. Годовая амплитуда значительно меньше, и составляет всего 9,4 – 10,4 ºС. Осадков, напротив, больше – 735 мм в год, и это притом, что Дублин находится на востоке острова Ирландия.
.
Рис. 4.1. Климатические диаграммы для городов
Дублин, Минск, Самара и Барнаул [21]
Города Минск и Самара были выбраны для того, чтобы рассмотреть, как осуществляется переход от типичного морского до типичного континентального климата. Минск, как и Самара, находится в зоне переходного климата от морского к континентальному, поэтому в этих городах не наблюдается таких значений климатических элементов, как в Дублине или Барнауле.
При рассмотрении диаграмм выявились следующие закономерности при движении от побережья в глубину материка:
а) амплитуда температур нарастает от 10 в Дублине до 35 ºС в Барнауле;
б) количество осадков уменьшается от 735 до 419 мм/год;
в) понижается температура самого холодного месяца с +5 до –20 ºС и повышается температура самого теплого месяца с +15 до +19,7ºС;
г) понижается среднегодовая температура воздуха от +9,2 до +2,0 ºС.
Кроме выявленных закономерностей есть еще одна менее выраженная – это режим выпадения осадков. Город Дублин находится в зоне умеренного морского климата, при котором осадки выпадают в целом равномерно в течение года, незначительные максимумы наблюдаются осенью и зимой. Начиная с Минска, который находится в зоне переходного климата от морского к континентальному, и при продвижении в глубину материка режим выпадения осадков меняется. Отчетливый максимум приходится на лето, менее выраженный наблюдается осенью в период активизации циклонической деятельности. Зимой и весной наоборот осадков становится меньше, поскольку осадки в холодное время года хоть и более продолжительные, но менее интенсивные.
Все приведенные выше данные говорят о том, что при продвижении вглубь материка изменяется тип климата от умеренного морского до умеренного континентального.
Сравним климатические диаграммы городов, расположенных за полярным кругом вблизи 70-й параллели. Рассмотрим этот вопрос на примере городов Тромсе (Норвегия) Мурманск и Дудинка (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Климатические диаграммы городов
Тромсе, Мурманск и Дудинка [21]
На основе этих последних диаграмм, очевидно, что система течений Гольфстрим влияет на климат не только умеренных, но и более высоких широт (отметим, что все эти города находятся за полярным кругом), причем город Тромсе находится немного севернее остальных. В этом городе среднегодовая температура положительная, в то время как в Мурманске и Дудинке она отрицательная. На этих диаграммах сохраняются все ранее выявленные тенденции. Большое количество осадков в Городе Тромсе объясняется наличием гор, которые задерживают часть осадков.
Наиболее полное представление о том, как влияет Гольфстрим на климат северного полушария, демонстрируют карты среднемесячных температур за период 1961 – 1990 гг. (рис. 4.3).
а) |
|
б) |
|
Рис. 4.3. Среднемесячные температуры в Европе
в январе (а) и июле (б) за период 1961 – 1990 гг. [21]
На карте средних январских температур отчетливо видно что на Британских островах температура около +5 ºС, в то время как на полуострове Лабрадор она составляет –15 ºС, примерно такая же картина наблюдается на востоке Европейской части территории России. Июльские температуры тоже хоть незначительно, но отличаются, если на Британских островах +15 ºС, то на европейское территории России уже +20 ºС, а на севере полуострова Лабрадор итого ниже – всего +9…+12 ºС
Несмотря на то, что величина суммарной солнечной радиации определяется в основном широтой, облачность в Северной Атлантике все же влияет на величину суммарной радиации в некоторых районах Европы. Это наглядно показывает карта распределения суммарной солнечной радиации (рис. 4.4).
-
а)
б)
Рис. 4.4. Распределение прямой солнечной радиации
за период с 1961 по 1990 гг. в июне (а) и декабре (б) [21]
Прямая солнечная радиация на Британских островах (150 – 170 Вт/м2) меньше чем на Европейской части территории России, где она составляет 210 – 230 Вт/м2, даже на полуострове Лабрадор прямая солнечная радиация составляет 180 – 190 Bт/м2. Это можно объяснить повышенной облачностью в северной Атлантике, которая поглощает часть радиации.
В целом в декабре влияние Гольфстрима на перераспределение солнечной радиации незначительно. В Великобритании в среднем радиация составляет менее 10 Вт/м2, в то время как на той же широте в Сибири эта величина не более 20 Вт/м2. Небольшой минимум наблюдается лишь в районе Германии, Бельгии и северо-западной части Польши. В районах где черты морского климата ослабевают, радиация увеличивается до 10 – 20 Вт/м2.
На основе продемонстрированных данных можно сделать вывод о том, что океан значительно смягчает зимы в западной и Северной Европе и облегчает жару летом, поскольку является естественным аккумулятором тепла. Имея высокую теплоемкость (4186 Дж/(кг׺С)), вода в пять раз медленнее нагревается летом, чем суша, и в те же пять раз медленнее суши остывает зимой. Теплопроводность воды аномально низкая, поэтому, как видно из разрезов, вода прогревается хорошо до глубины 200 м. На глубине в 3000 м температура круглый год составляет +1…+3ºС.
Это связано опять-таки с физическими свойствами соленой воды. В отличие от пресной, соленая вода имеет максимальную плотность не при +4ºС, а при температуре, близкой к ее точке замерзания, т. е. имея температуру около 0ºС, морская вода начинает опускаться на дно, вытесняя более теплые нижние слои. Благодаря растворенным солям, вода не замерзает, а продолжает свое движение ко дну, и в конечном итоге в придонных слоях начинает двигаться в теплые регионы земного шара [1].
Такое влияние даже сформировало целый тип климата. По Б. П. Алисову, он называется умеренный климат западных побережий или умеренный морской [10, 16,17].
Для этого типа климата характерен активный перенос морских воздушных масс и активная циклоническая деятельность, которая делает погоду в данном регионе крайне изменчивой. Главным фактором его формирования является циркуляция атмосферы и океанические течения, а вот солнечная радиация отходит на второй план (рис. 4.4) Основными чертами такого климата являются теплая зима, прохладное лето и повышенная влажность воздуха в течение всего года. Следствием этих черт является постоянное наличие облаков и довольно равномерное распределение осадков в течение года, лишь незначительный их максимум может быть осенью или зимой. Города Дублин и Тромсе являются типичными представителями климата такого типа (см. рис. 4.1 и 4.2).
Для климата такого типа характерна теплая зима с положительными температурами (+1…+6 ºС) и довольно прохладное лето (не более +15ºС). Количество осадков тоже в среднем составляет 600 – 1000 мм, однако на наветренных склонах гор оно может достигать 2000 – 6000 мм, для Скандинавских гор более характерно количество 1500 – 2000 мм, поскольку они не образуют клинообразный тупик для воздушных масс и пропускают большую часть влаги на восток и северо-восток. А вот в Кордильерах ситуация совсем иная, там горы гораздо выше и моложе, они образуют клин и воздушные массы оказываются зажатыми между гор и из-за их большой высоты почти вся влага выпадает в виде продолжительных дождей и снегопадов. Таким образом, черты морского климата пропадают уже в 200 км от берега. Что касается Европы, то здесь морской климат сохраняет свои черты приблизительно до долготы Берлина. Далее начинает проявляться влияние континентального климата. Чтобы наглядно это понять рассмотрим банальный пример. Например для Великобритании температура воздуха –8 ºС явление исключительно редкое, в то время как на северо-востоке Беларуси это средняя температура января. Для Беларуси исключительно редкая температура –35 ºС, в то время как в отдельных регионах Сибири это средняя температура целого месяца [14].
А теперь вернемся к вопросу о том, что будет, если остановится Гольфстрим. Очень часто в сети Интернет можно видеть сообщения о том, что в случае его остановки вся Европа замерзнет [6, 19].
Отчасти в этом есть правда. Если проанализировать явления за последние несколько лет, то действительно окажется, что число неблагоприятных явлений в Европе выросло. Для примера возьмем 2010 год. Этот год был действительно богат на неблагоприятные явления в т. ч. и в Беларуси. Если в Европе шли проливные дожди, которые вызывали наводнения, то в России стояла чрезвычайная засуха, вызвавшая лесные пожары и пожары на торфяниках, последние горели до весны 2011 года. Но самое страшное в этих явлениях это не то, что они снизили урожайность во многих странах Европы, а то, что власти некоторых стран не смогли избежать жертв среди населения. Во многих случаях явления наступали так быстро, что власти не успевали вовремя всех предупредить. Но на этом все не закончилось. Зимой 2010 – 2011 г в Германии устанавливался устойчивый снежный покров толщиной более 10 см, а температура воздуха понижалась по ночам порой до –20 ºС. В отдельные дни наблюдались ледяные дожди, которые вызывали сильный гололед, транспортные проблемы и многочисленные обрывы линий электропередачи. В 2012 г аномально холодная погода наблюдалась и в Великобритании, которую накрыли сильные снегопады, они сопровождались гололедом, парализовавшим транспортное сообщение в стране, при этом температура в отдельные ночи понижалась до –10 ºС. Оказалось, что даже такая высокоразвитая страна как Великобритания оказалась неготовой к таким неблагоприятным явлениям.
В целом в случае остановки Гольфстрима в Европе случится сильное похолодание порядка 10ºС. В Англии температура зимой будет падать до –20 ºС, а в Беларуси сорокоградусный мороз станет обычным явлением, значительно возрастет количество дней со снегопадами и сильными метелями. Летом будет жарче, до +20 º, а засухи будут чередоваться с ливнями. Климат станет гораздо более агрессивным. Увеличится и амплитуда температур [4, 19].
Все это может случиться в будущем, посколькубыло установлено, что в доисторические времена Гольфстрим периодически не доходил до берегов Европы. Это было выявлено при исследовании останков фораминифер, живших 21 тыс. лет назад. По содержанию изотопов кислорода можно было бы понять, какая была плотность воды в те времена, а при помощи специальных формул рассчитать примерный расход воды. Именно тогда (21 тыс. лет назад) расход воды во Флоридском течении снижался до 15 – 18 млн. м3. Это значит, что во время последнего ледникового периода Гольфстрим был значительно слабее, и нормальная динамика глубинных вод была нарушена, проще говоря, не было глубинных течений, которые выносили бы холодную воду из района Норвежского моря [4]. Из-за того что льды тают, образуется пресная холодная вода, которая легче соленой. Она не погружается на глубину, как это делает морская нераспресненная вода, а остается на поверхности, смешиваясь с более теплыми водами Гольфстрима. Ряд крупных ученых полагает, что Гольфстрим может прекратить свое движение к Северной Европе уже к 2020 году и уже с большей долей уверенности к концу XXI века.