Как изменение климата влияет на погоду: жара, ливни, засухи и другие последствия

Погода иногда ведет себя совсем непредсказуемо: то неделями не выпадает ни капли дождя, то за час — месячная норма, то январь удивляет оттепелью, то апрель засыпает снегом. Кажется, что природа сбилась с привычного ритма. Жара, ливни и засухи становятся интенсивнее, сезоны смещаются, а рекорды тепла бьются в разы чаще рекордов холода. В этой статье — о том, как физика атмосферы объясняет эти изменения и почему погода стала все чаще непредсказуемой.

Как изменение климата влияет на погоду

Ключ к пониманию лежит в физике атмосферы. Чем выше средняя температура, тем больше водяного пара она способна удерживать. Согласно фундаментальному закону, выраженному в уравнении Клаузиуса-Клапейрона (прим.ред.: фундаментальное термодинамическое соотношение, описывающее фазовые переходы первого рода: испарение, плавление, сублимацию, полиморфные превращения и другие процессы перехода вещества из одной фазы в другую), при повышении температуры на каждый 1 °C влагоемкость атмосферы возрастает примерно на 7%. Это означает, что в атмосфере накапливается больше «топлива» для образования осадков.

Кроме того, потепление увеличивает испарение с поверхности океанов и суши. В одних регионах это приводит к иссушению почвы, в других — к огромным запасам влаги, которая при определенных условиях выпадает в виде экстремальных ливней. Проще говоря, климатическая система становится более «нервной»: она чаще переходит из одного крайнего состояния в другое — это явление ученые называют «климатическим хлыстом».

Исследователи определяют влияние изменения климата на конкретное погодное явление с помощью «атрибуции погодных событий»: они используют климатические модели для создания двух сценариев — один с текущим уровнем парниковых газов, другой с доиндустриальным, — а затем сравнивают вероятность и интенсивность конкретного события (например, волн жары) в этих двух мирах. Разница между ними — это и есть «вклад человека» в процессы изменения климата.

Как глобальное потепление влияет на температуру воздуха

Средняя глобальная температура растет, но этот рост распределен неравномерно. Самые заметные изменения происходят в экстремальных значениях. Исследования подтверждают, что изменение климата уже привело к кратному росту вероятности экстремальных волн жары: события, которые в доиндустриальном климате были бы редкими, в текущем климате происходят значительно чаще. Более того, наблюдения показывают, что сегодня самый жаркий день десятилетия в среднем на 1,2 °C теплее, чем аналогичный день в доиндустриальную эпоху. То есть вероятность, что будет побит температурный рекорд, стремительно растет, в то время как вероятность рекордов холода снижается. На практике это выражается в том, что ночи становятся более душными, а дневная жара держится дольше, не давая городам и экосистемам «остыть».

Почему волны жары становятся сильнее и продолжительнее

Волна жары — это не просто несколько жарких дней. Это устойчивая аномалия, которую усиливают так называемые обратные связи: когда почва высыхает из-за отсутствия дождей, энергия солнца перестает расходоваться на испарение влаги и вместо этого идет на нагревание воздуха. Это создает самоподдерживающийся цикл: чем суше, тем жарче, и чем жарче, тем суше.

Климатические модели и наблюдения подтверждают, что с 1950-х годов частота и интенсивность волн жары увеличились практически во всех регионах Земли. В будущем, даже при умеренном сценарии потепления, эти явления станут еще более суровыми. Для городов это может грозить ростом смертности, особенно у группы лиц с хроническими заболеваниями, проблемами с энергоснабжением из-за резкого роста спроса на кондиционирование и деградацией инфраструктуры, то есть постепенным износом и разрушением городских систем — дорог, мостов, энергосетей, водопроводов, зданий — под воздействием экстремальной жары.

Как изменение климата влияет на количество осадков

Осадки — самый сложный для прогноза элемент. Общее количество осадков на протяжении года может меняться незначительно, но их характер при этом может изменяться радикально. Главный принцип этих радикальных изменений: «богатые становятся богаче, а бедные — беднее». То есть влажные регионы получают еще больше влаги, а засушливые — еще меньше. Ученые отмечают, что с 1950-х годов наблюдается тенденция к усилению контраста между влажными и сухими сезонами и регионами. Это происходит потому, что более теплая атмосфера может переносить больше водяного пара из тропиков в средние широты, но траектории циклонов при этом меняются.

В результате одни районы страдают от наводнений, в то время как другие погружаются в многолетнюю засуху — например, в последние годы Западная Европа переживает катастрофические паводки, а так называемые страны Африканского Рога — Сомали, Эфиопия, Кения — затяжную засуху с нехваткой воды и гибелью урожая.

Почему сильные ливни становятся более интенсивными

Поскольку воздух удерживает на 7% больше влаги на каждый градус потепления, облака содержат больший запас воды. Когда происходит конденсация, например, при прохождении холодного воздушного фронта, этот запас выпадает быстрее и в большем объеме.

В результате короткие, но чрезвычайно интенсивные дожди становятся новой нормой. Для городских дренажных систем, рассчитанных на «старый» климат, это оборачивается катастрофическими затоплениями. Ливневая канализация просто не успевает пропустить увеличившийся объем воды за тот же промежуток времени. Именно в этом несоответствии кроется корень тех аварийных ситуаций, которые сегодня знакомы практически каждому горожанину: мгновенно затопляемые во время летнего ливня подземные переходы; легковушки, «плывущие» по проезжей части по самый капот в воде. И россияне в этом отношении не одиноки: подобные экстремальные осадки усилились во многих регионах мира, в том числе в тех, для которых они ранее были несвойственны. 

Почему сезоны года постепенно смещаются

Климатические изменения влияют и на климатический календарь. Анализ данных за последние десятилетия показывает, что лето становится длиннее, а зима — короче. Согласно исследованию, опубликованному в Geophysical Research Letters (Wang et al., 2021), за 1952–2011 годы лето в Северном полушарии удлинилось с 78 до 95 дней, а весна, осень и зима сократились со 124 до 115, с 87 до 82 и с 76 до 73 дней соответственно.

Это смещение имеет каскадные последствия. Сельское хозяйство сталкивается с более длительным засушливым периодом и риском «ложной весны», когда теплая погода сменяется заморозками и губит урожай. Экосистемы испытывают стресс: например, птицы прилетают раньше, а растения зацветают до появления насекомых-опылителей, что нарушает пищевые цепочки. Правда, отопительный сезон становится короче, а следовательно, меньше и расходы на отопление. Но их с лихвой перекрывают расходы на кондиционирование воздуха жарким летом. Кроме того, удлиняется пожароопасный период: хотя площадь лесных пожаров в России в 2026 году оказалась примерно вдвое меньше, чем годом ранее (около 1,9 млн га против 4,1 млн га), произошло это лишь благодаря усилению лесопожарной группировки и улучшению мониторинга, что тоже потребовало дополнительных расходов.

Почему холодные зимы не опровергают глобальное потепление

Это, пожалуй, самая частая тема для обсуждения от скептиков. Ответ кроется в разнице между «погодой» и «климатом». Погода — это то, что происходит здесь и сейчас. Климат — это статистика за 30 лет и более. Один холодный месяц или даже экстремально холодная зима в отдельном регионе не отменяет долгосрочного тренда на потепление.

Более того, парадоксально, но глобальное потепление может способствовать экстремальным холодам в средних широтах. Нагревание Арктики происходит в несколько раз быстрее, чем остальной планеты. Это ослабляет «полярный вихрь» — систему ветров, которая «запирает» холодный воздух на севере. Когда полярный вихрь ослабевает, холодные арктические массы могут прорываться на юг, принося аномальные морозы в Европу или США. Так что даже сильный мороз зимой — это лишь эпизод в рамках общей тенденции к потеплению.

****

Нынешнее изменение климата — не первое в истории человечества. В IX–XII веках в Северном полушарии наблюдался так называемый «средневековый климатический оптимум» (или «средневековая теплая эпоха»), когда в отдельных регионах — например, в Северной Атлантике и Гренландии — было заметно теплее. Однако это потепление не было глобальным и однозначным: в одних районах оно проявлялось сильнее, в других — слабее, а его причины наука связывает с естественными факторами: повышенной солнечной активностью и низкой вулканической деятельностью, а также с изменениями в циркуляции океана. На смену ему пришло похолодание — «малый ледниковый период», который с разной интенсивностью продлился примерно с XIII–XIV веков вплоть до конца XIX века. Его главными триггерами считаются серии крупных вулканических извержений и периоды слабой солнечной активности. Но сегодняшнее потепление принципиально отличается от этих эпизодов: современные исследования и оценки Межправительственной группы экспертов по изменению климата показывают, что нынешние глобальные температуры беспрецедентны как минимум за последние 2 000 лет, а основной причиной является деятельность человека, приведшая к росту концентрации парниковых газов в атмосфере.

Погода не перестала быть «плохой» или «хорошей», но она стала более экстремальной, и это наша сегодняшняя реальность. Жара, ливни и засухи учащаются, сезоны сдвигаются, а холодные зимы лишь маскируют общий тренд на потепление. И знать механизмы этих изменений важно не для того, чтобы бояться, а для того, чтобы действовать, адаптируя к изменениям строительные, сельскохозяйственные, транспортные и другие технологии. Климат меняется — и нам придется меняться вместе с ним.

Изменение климата и погода в вопросах и ответах

1. Как изменение климата влияет на погоду? 

Изменение климата делает ее более экстремальной. Повышается температура, увеличивается влагоемкость атмосферы, меняются циркуляционные процессы. В результате волны жары, ливни и засухи становятся более частыми и интенсивными.

2. Почему при глобальном потеплении зимой все равно бывают сильные морозы? 

Потому что погода — это краткосрочное состояние, а климат — долгосрочный тренд. Кроме того, потепление в Арктике нарушает стабильность полярного вихря, позволяя холодному воздуху проникать в умеренные широты.

3. Становятся ли волны жары более частыми?

Да, и значительно. Наблюдения показывают, что волны жары стали более частыми и интенсивными практически во всех обитаемых регионах мира с 1950-х годов.

4. Почему потепление может приводить к сильным ливням? 

Теплый воздух удерживает больше водяного пара (примерно +7% на каждый градус). Когда этот влажный воздух поднимается и охлаждается, из него выпадает больше осадков за более короткое время.

5. Как изменение климата влияет на засухи? 

Повышение температуры увеличивает испарение. В регионах, где количество осадков не растет, это приводит к более быстрому иссушению почвы и усилению засух. Кроме того, засухи часто сопровождаются жарой, что создает условия для пожаров.

6. Становится ли больше наводнений? 

Да, тех, что вызваны интенсивными осадками. Хотя речные наводнения зависят от многих факторов, «внезапные» городские наводнения напрямую связаны с ростом интенсивности ливней.

7. Влияет ли глобальное потепление на ураганы?

Да, хотя и не так однозначно. Наиболее сильные тропические циклоны (ураганы, тайфуны) становятся более интенсивными, с более высокими скоростями ветра и большим количеством осадков. При этом общее число ураганов может не расти, но доля самых мощных — увеличивается.

8. Почему погода становится более экстремальной? 

Потому что в систему добавляется энергия. Более теплая атмосфера и океан означают больше энергии для формирования штормов и больше влаги для осадков. Это приводит к росту амплитуды и частоты крайних значений.

9. Как меняется количество снега зимой? 

В большинстве регионов с умеренным климатом количество снегопадов может сокращаться, но интенсивность отдельных снегопадов растет. Причина та же: в более теплом воздухе больше влаги, и если температура все же опускается ниже нуля, эта влага выпадает в виде обильного снега.

10. Становится ли лето длиннее? 

Да, данные наблюдений подтверждают, что теплый сезон начинается раньше и заканчивается позже. За последние полвека лето в Северном полушарии увеличилось примерно на две недели.

11. Как изменение климата влияет на весну и осень? 

Переходные сезоны «сжимаются». Весна наступает раньше, а осень заканчивается позже, но при этом погода в эти периоды становится более нестабильной: возможны резкие возвраты холодов после тепла или затяжные дожди.

12. Как меняется погода в России? 

В России потепление происходит быстрее, чем в среднем по миру (особенно в Арктике). Это выражается в росте числа волн жары, увеличении количества осадков (особенно зимой), а также в изменении характера половодья. Риски засух и лесных пожаров растут в южных регионах.

13. Какие регионы сильнее всего страдают от изменения климата? 

Наиболее уязвимы регионы, которые уже находятся на грани: Средиземноморье (засухи), малые островные государства (подъем уровня моря), Арктика (таяние мерзлоты), а также густонаселенные дельты рек (наводнения). В России — это зоны вечной мерзлоты и юг европейской части.

14. Можно ли по одной аномально жаркой погоде судить об изменении климата? 

Нет. Одна волна жары — это погодное событие. Однако ученые могут оценить, насколько вероятность такого события возросла из-за изменения климата. Для этого используются атрибуционные исследования, сравнивающие реальный мир с моделью мира без парниковых газов.

15. Как ученые определяют влияние изменения климата на конкретное погодное явление?

С помощью «атрибуции погодных событий». Они используют климатические модели для создания двух сценариев: один — с текущим уровнем парниковых газов, другой — с доиндустриальным. Затем сравнивают вероятность и интенсивность конкретного события (например, волны жары) в этих двух мирах. Разница и есть вклад человека.

Автор текста Виктория Стопичева