Table of Contents

Метеорологические рамки неопределенности Blizzard

Чтобы понять, как климат и ландшафт формируют метели, сначала необходимо определить, что именно представляет собой метель. Термин часто неправильно применяется к любому тяжелому зимнему шторму, но официальные метеорологические критерии являются конкретными и строгими. метель требует устойчивых ветров или частых порывов 35 миль в час (56 км / ч) или более [[FLT: 1]], в сочетании с широко распространенным снегом, который уменьшает видимость до менее чем 0,25 миль (0,4 км) [[FLT: 3]] в течение длительного периода - обычно три часа или более. Температура не является формальным критерием для предупреждения о метели, хотя экстремальный холод почти всегда является сопутствующим фактором в континентальных и арктических регионах.

Тяжесть метели измеряется не только скоростью ветра, но и комбинацией факторов, включая общее накопление снегопада, скорость снегопада, продолжительность отключения света, озноб ветра и географическую область, затронутую. Национальная метеорологическая служба (NWS) использует индекс зимней штормовой суровости (WSSI) для классификации этих событий от «малых» до «экстремальных», включая метрики социального воздействия, такие как уязвимость инфраструктуры. Однако две идентичные метеорологические системы могут производить совершенно разные реальные результаты в зависимости полностью от местности и климатической зоны, которую они наносят. метель, которая является управляемым неудобством в сельской местности Северная Дакота может стать парализующей катастрофой в пригородном Вашингтоне, округ Колумбия, из-за различий в ландшафте, инфраструктуре и социальной акклиматизации.

Этот анализ намеренно отделяет частоту метели от их тяжести . Регион может испытывать десятки маргинальных метель каждую зиму (высокая частота, умеренная тяжесть), в то время как другой может видеть одно историческое событие за десятилетие (низкая частота, крайняя тяжесть). Взаимодействие климата и ландшафта действует как основной контроль над обеими этими переменными.

Климатические зоны и их метель

Климат - это долгосрочное среднее значение погоды, и оно диктует базовые условия - температуру, доступность влаги и преобладающие ветровые модели, из которых возникают метели. метели - это в основном продукты бароклиничности , резкого контраста температуры и давления между воздушными массами. Чем больше контраст, тем больше энергии доступно для управления штормовой системой.

Континентальные интерьеры: двигатель Blizzard

Регионы с сильным континентальным климатом, такие как Североамериканские Великие равнины, Канадские прерии, Сибирь и степи Центральной Азии, являются самыми плодовитыми производителями метели на Земле. Эти области испытывают экстремальные сезонные колебания температуры. Зимой доминирует глубокая, холодная и сухая воздушная масса, известная как Сибирская высокая (или Канадская высокая в Северной Америке). Когда эти плотные, холодные воздушные массы сталкиваются с относительно более теплым, влажным воздухом, выталкиваемым на север из Мексиканского залива или Тихого океана, результирующий температурный градиент взрывоопасен.

Штормы, такие как печально известный Альберта Клиппер""Альберта Клиппер" и "Панхандл Хук", происходят в этих континентальных интерьерах. Они движутся быстро, приводимые в движение мощными струйными потоками верхнего уровня. Частота метели здесь высока; Канадские прерии, например, могут испытывать десятки метельных событий в течение одной зимы. Тяжесть обычно измеряется экстремальным ветром и массивными дрейфами. Поскольку воздух постоянно холодный, снег часто порошкообразный и сухой, что делает его очень восприимчивым к дуновению и дрейфу даже после того, как снегопад закончился. Эти "земные метели" - где не выпадает новых осадков, но существующий снег выдувается до условий отбеливания - являются отличительной чертой континентального климата.

Регионы, находящиеся под влиянием моря: тяжелые удары

Прибрежный и морской климаты, особенно те, которые вдоль восточных краев континентов, испытывают другой вид метели. В северо-восточных Соединенных Штатах и Атлантической Канаде штормы, известные как «Нор-восток» развиваются вдоль побережья, питаясь резким контрастом между горько холодным континентальным воздухом и относительно теплыми водами Гольфстрима. Эти штормы имеют доступ к почти неограниченному запасу влаги.

Результатом является метель, которая часто производит тяжелый, влажный, «сердечный приступ» снег . Частота метель в этих зонах, как правило, ниже, чем в континентальных интерьерах, но тяжесть с точки зрения накопления снегопада и повреждения инфраструктуры часто намного выше. Сильные снеговые нагрузки могут обрушить крыши, щелкнуть линии электропередач и снести деревья на дороги и дома. Климат Западной Европы, наоборот, смягчается Североатлантическим дрейфом, делая настоящие условия метели гораздо более редкими. Когда они происходят, как зимой 2009 года, они имеют тенденцию быть мелкими системами, которые нарушают транспорт, но не имеют экстремального холода их североамериканских коллег.

Высокоширотные и арктические зоны

В арктическом климате метели — это образ жизни, часто длящийся несколько дней или даже недель. Основной движущей силой здесь является не столкновение теплого и холодного воздуха, а явное доминирование холодного, плотного воздуха и мощных градиентов давления. Ландшафт часто представляет собой замерзший океан, который не обеспечивает трения, чтобы замедлить ветры. Катабатические ветры — гравитационные потоки холодного воздуха по ледяным щитам — являются постоянным источником метели в таких местах, как Антарктида и Гренландия.

В этих зонах исчезает различие между «истинной» метелью (с падающим снегом) и наземной метелью. Воздух настолько холодный, что в нем мало влаги, поэтому фактические общие количества снегопада могут быть низкими. Однако существующий снег взрывается по всему ландшафту при силе урагана, создавая непрерывные отбеливания и опасные для жизни ветры озноб ниже -100°F (-73°C). Частота почти 100% в зимние месяцы, а тяжесть оценивается как экстремальная по любым стандартам безопасности человека.

Топографическое влияние на динамику Blizzard

Пока климат задаёт сцену, пейзаж выступает в роли режиссёра, диктуя хореографию шторма. Топография может усиливать, блокировать или полностью перенаправлять энергию метели. Та же штормовая система может производить разрушительную метель с одной стороны горы и ясное небо с другой.

Равнины и прерии: гоночный трек для ветра

Плоские, открытые ландшафты предлагают нулевое естественное сопротивление ветру. Это доминирующий фактор тяжести метели на Великих равнинах. Концепция ветрового притяжения — расстояние, которое ветер проходит над поверхностью без препятствий — имеет решающее значение здесь. В равнинах притяжение ветра может простираться на сотни миль, позволяя ветрам ускоряться и собирать огромное количество снега.

Это приводит к образованию чудовищных снежных заносов, которые могут полностью закапывать дороги, автомобили и одноэтажные здания. Регион может получать только шесть дюймов снегопада, но дрейф может создавать сваи глубиной в десять футов. Психологическое воздействие «широко открытого» ландшафта также способствует риску. Сельские общины могут быть изолированы в течение нескольких дней, а путешественники, пойманные на открытых автомагистралях, сталкиваются с быстрым наступлением условий отбеливания, без соседнего укрытия. Отсутствие деревьев и вертикального рельефа означает, что нет ничего, чтобы замедлить ветер или задержать снег.

Горный рельеф: орографическое улучшение и дождевые тени

Горы оказывают сильное влияние на тяжесть метели через орографический подъем.Когда влажная воздушная масса вынуждена подниматься над горным хребтом, она адиабатически охлаждается, конденсируется и выделяет свою влагу в виде сильного снега. Это может превратить умеренный зимний шторм в калечащую метель на наветренных склонах.

Наиболее ярким примером этого является японское побережье Японского моря. Холодный сухой воздух из Сибири собирает огромное количество влаги, когда он проходит через теплое течение Цусимы. Когда этот воздух попадает в японские Альпы, он насильственно поднимается вверх, создавая одни из самых тяжелых снегопадов на планете. Город Сукаю на горах Хаккода получает более 600 дюймов снега в год, часто создавая условия метели. Аналогичные, хотя и менее экстремальные, орографические эффекты происходят в хребте Уосатч штата Юта, Сьерра-Невада и Европейские Альпы.

И наоборот, подветренная сторона гор лежит в тени дождя . Воздух, спускающийся с горы, согревает и высыхает, подавляя снегопад. В то время как ветер все еще может быть сильным на подветренной стороне (ветры нисходящего склона), ослепительный снегопад, типичный для метели, часто отсутствует. Город, такой как Денвер, Колорадо, расположенный к востоку от Скалистых гор, может испытать метель в один день и ясное солнечное небо в 50 милях к западу, иллюстрируя локализованный контроль топографии.

Городские пейзажи vs. Сельское разрастание

Построенный человеком ландшафт резко меняет воздействие и характер метели. В плотных городских районах эффект Городской тепловой остров (UHI) может изменить линию дождевого снега. Шторм, который сбрасывает сильный снег в пригороде, может выпадать как смешанные осадки или мокрый в центре города. Однако городская инфраструктура очень уязвима. Мозгоносцы обнажают хрупкость электрических сетей; тяжелый влажный снег печально известен тем, что сбрасывает линии электропередач и коммунальные столбы. Улицы в городских каньонах могут направлять ветры, создавая локализованные, интенсивные метели, даже когда окружающие открытые районы спокойнее.

В сельских и пригородных районах основной проблемой является изоляция. Длинные проездные пути и проселочные дороги становятся непроходимыми. Экстренные службы растянуты на большие географические районы. Удаление снега часто зависит от индивидуальных домовладельцев или небольших муниципальных автопарков, что приводит к длительным сбоям. Частота разрушительных метель часто выше в уязвимых сельских районах просто потому, что ресурсы для смягчения последствий распределяются более тонко.

Сравнительный анализ глобальных горячих точек Blizzard

Синтезируя роль климата и ландшафта, мы можем классифицировать основные зоны метели по их конкретным поведенческим профилям.

Североамериканские Великие равнины

Климат: Континентальный.Плоский ландшафт.Плоский.Высокая частота, экстремальный дрейф, наземные метели. Стандарт, по которому измеряются другие метели. Штормы здесь быстро движутся, но покрывают обширные территории. Частота условий отбеливания исключительно высока, особенно в Саскачеване, Манитобе и Дакоте.

Северо-восточные Соединенные Штаты и Атлантическая Канада

Климат: Влажный континентальный/морской.Пейзаж:Смешанные (прибрежные равнины, холмы, густые леса.Результат:Умеренно высокая частота, экстремальные снегопады, высокое воздействие на инфраструктуру. Нор’восток часто медленно движется, что приводит к длительным событиям (24-48 часов). Социальное воздействие высокое из-за плотности населения и критической инфраструктуры (транспорт, мощность). События «Снегомагеддона» 2010 года и метели января 2015 года являются классическими примерами.

Сибирские степи и арктические побережья

Климат:Полярный/подполярный.Плоская, безлесная тундра.Результат:Очень высокая частота, экстремальный холод, низкий абсолютный снегопад, но высокий снегопад. Это самые опасные условия для выживания человека. Частота метели в таких местах, как Новая Земля или Канадский архипелаг, почти постоянна. Тяжесть определяется смертельной комбинацией ветра и экстремального холода, где обморожение происходит в течение нескольких минут.

Японские Альпы и побережье Японского моря

Климат: Влажный континентальный.Пейзаж:Крутые, высокие горы.Результат:Умеренная частота, потенциально экстремальное накопление снегопада (самый глубокий в мире).Механизм здесь локализован, но необычайно интенсивный.Степень тяжести измеряется в лавинном риске и обрушении крыши. Знаменитая «Юки Гуни» (Снежная страна) — это глобальная лаборатория для понимания того, как орографический лифт взаимодействует с континентальными воздушными массами.

Катабатские зоны Антарктиды

Климат: Климат: Ледяная шапка. Пейзаж: Высокое плато и крутые прибрежные склоны. Результат:: Экстремальная частота, стойкий ветер, минимальная видимость. Внутреннее пространство Антарктиды — самое ветреное место на Земле. Мозгоносцы — не события; они — вечное состояние атмосферы. Исследовательские станции, такие как Мак-Мердо и Дюмон-д’Урвиль, часто забиваются катабатическими метелями, которые могут разорвать здания на части.

Изменение климата и меняющаяся география метель

Распространенным вопросом является то, увеличит ли потепление климат или уменьшит частоту и тяжесть метели. Ответ сложен и противоречит простой интуиции. Потепление планеты сбрасывает атмосферный суп, и в результате погодные условия изменяют географию метели.

Парадокс потепления: тепло, влага и снег

В более теплом мире атмосферная влагозагрузка увеличивается. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона говорит нам, что более теплая атмосфера может содержать значительно больше водяного пара — примерно на 7% больше на градус Цельсия. Это означает, что когда штормовая система, способная производить снег, действительно образуется, у нее есть доступ к большему количеству влаги. Вот почему мы наблюдаем, что высококачественные снегопады (например, «бомбовый циклон» 2018 года или зимний шторм в феврале 2021 года) становятся более интенсивными, даже когда общие зимние температуры повышаются.

Однако этот эффект ограничивается границей между холодным и теплым воздухом. По мере того, как планета нагревается, зона, где снег встречает дождь, смещается на север в Северном полушарии. Регионы на южном краю снежного пояса (например, Великобритания, Южная Америка и Средиземноморский бассейн) наблюдают резкое снижение частоты метели. Чистый результат - полевое сокращение зоны метели , но в этой зоне сокращения потенциальная тяжесть отдельных штормов увеличивается.

Нестабильность реактивного потока и полярный вихрь

Арктика нагревается в два-четыре раза быстрее, чем в среднем по миру (Арктическое усиление). Это снижает температурный градиент между Арктикой и средними широтами. Хотя это может показаться, что это ослабит штормы, данные свидетельствуют о том, что это приводит к тому, что полярный струйный поток становится более волнистым и неустойчивым. Ослабленный, более волнистый струйный поток может погружаться глубоко в средние широты, принося холодный арктический воздух на юг, позволяя теплому, влажному воздуху подниматься на север. Эти резкие «меридиональные» потоки создают именно бароклиническую установку, необходимую для сильных метелей.

Кроме того, нарушения в стратосферном полярном вихре все чаще связаны с серьезными вспышками зимней погоды. Когда полярный вихрь растягивается или раскалывается, он может отправить долю экстремального холода, вращающегося над Европой, Азией или Северной Америкой. Это создает глубокий, устойчивый холод, необходимый для метели высокой тяжести. В то время как частота всех зимних штормов может уменьшаться, частота этих экстремальных, «полярных вихрей», вызванных событиями, кажется, увеличивается, создавая значительный риск для регионов, не привыкших к такому сильному холоду.

Синтез и заключение

Метеорологические явления не являются монолитными. Термин охватывает широкий спектр метеорологических явлений, от сухой, воющей метели на Антарктическом плато до влажной, парализующей Нор-Систер на Манхэттене. Основными детерминантами этой изменчивости являются климатический режим (который обеспечивает энергию и влагу) и ландшафт (который модулирует характер ветра и осадков).

Плоский континентальный ландшафт порождает частые, обусловленные ветром события, которые изолируют сообщества и требуют специальных навыков выживания. Горный морской ландшафт порождает редкие, но катастрофические события снегопада, которые создают стресс для инфраструктуры и вызывают лавины. Городской ландшафт усиливает экономические и логистические перебои, превращая погодные явления в инфраструктурный кризис.

Поэтому необходимо скорректировать свою готовность с учетом географического положения. Стратегии, которые работают для сельской фермы в канадских прериях (запасы продовольствия, топливо, генераторы для расширенной изоляции), отличаются от тех, которые необходимы для прибрежного города на северо-востоке (быстрые остановки транзита, затвердевание электросетей, управление нагрузкой на крышу). По мере того, как климат продолжает меняться, эти географические профили не являются статическими. Зона максимального риска развивается, вынуждая общины как внутри, так и за пределами традиционных «поясов пурпура» переоценивать свою устойчивость. Понимание специфического сочетания климата и ландшафта в вашем регионе является наиболее эффективным инструментом для смягчения неизбежного воздействия этих мощных зимних штормов.

Внешние ссылки: