Ще има ли сняг за коледните празници?

Христо Чипилски 

научен асистент по метеорология

University of Oklahoma

School of Meteorology

Multi-scale data Assimilation and Predictability (MAP) Lab

Прогнозата за коледните празници е пословично една от най-дългоочакваните прогнози през годината, особено за малките децата, които чакат с нетърпение да извадят своите шейни и да направят няколко снежни човеци насред отрупаната със сняг детска градина. Въпреки че до началото на светлите коледни и новогодишни празници има повече от седмица, аз реших да направя анализ на атмосферните процеси, които ще определят характера на времето в последните дни от декември. Трябва да подчертая, че този анализ не е опит за прогнозиране времето в рамките на толкова дълъг период от време. Идеята му е да акцентира върху тези процеси, които ще бъдат ключови за точността на прогнозите за идващите празници.

Фигура 1 (кликни за оригиналния размер)

В днешно време прогнозите за времето се основават до голяма степен на така наречените числени модели за прогнозиране на времето, които смятат най-различни физични уравнения с помощта на мощни суперкомпютри. Синоптиците имат за задача да сравнят изходите на различните числени модели и да преценят кой е най-вероятният сценарий за развитието на времето. Едно такова сравнение е представено на Фиг. 1 - между американския глобален модел GFS (Global Forecasting System) и европейския глобален модел ECMWF (European Centre for Mid-Range Weather Forecasts). През годините двата центъра са се доказали на метеорологичната сцена с едни от най-точните и надеждни модели за изготвяне средносрочни прогнози за времето (т.е. прогнози за следващите 4-10 дни). Фиг. 1 ни показва полето на така наречената абсолютна топография на барично ниво 500 hPa (АТ500), т.е. каква е надморската височина, на която налягането е 500 hPa. В своята практика синоптиците ползват това поле, за да анализират каква е общата атмосферна циркулация. Прогностичните данни от EC са оцветени с червено, докато тези от GFS – със синьо. Наложените цветове показват разликата в AT500 между ECMWF и GFS. От последния панел на Фиг. 1 се вижда, че двата модела показват съществени разлики помежду си на 24 декември. Високата барична долина при американците е разположена директно над Балканския полуостров, докато при европейския модел тя се намира на изток над Черно море. Както ще видим и след малко, вероятността за сняг по време на коледните празници зависи именно от разположението на тази висока барична.

Фигура 2 (кликни за оригиналния размер)

Откъде идват разликите между двата модела? За да отговорим на този въпрос, е нужно да се върнем малко назад във времето. Нека оградим зоната, в която двата модела се различават, с черен квадрат и проследим движението на тази квадрат в по-ранни прогностични срокове. Стигаме до 19 декември 2017, където разликата между моделите е малка и се изразява най-вече в повишената амплитуда на високата барична долина в американския модел. С течението на времето обаче разликите между двете долини се увеличават. Изходът на GFS продължава да задълбава високата барична долина, с което тя не само i) забавя своето движение, но и ii) скъснява своята характеристична ширина (т.е. имаме по-малка дължина на вълната). Ефектът от i) и ii) води и до съществено изменение в приземното барично поле, както е показано на Фиг. 2. Високата барична долина в решението на GFS взаимодейства с Алпите, което води до образуването на зона с понижено приземно налягане в подветрената част на планинската верига. Под влияние на благоприятните синоптични условия, зоната на ниско налягане се организира и превръща в средиземноморския циклон, показан в десния пален на Фиг. 2. Тъй като траекторията на средиземноморския циклон минава южно от България, то страната ни остава в студената част на циклона, където има условия за продължителни валежи от сняг. По-източно разположената висока барична долина в изхода на ECMWF (ляв панел на Фиг. 2) съответства с пълната липса на средиземноморски циклон. Това е така, защото взаимодействието на въздушния поток с Алпите е кратък и възпрепятства циклогенеза в подветрената част на планинската верига.

Фигура 3 (кликни за оригиналния размер)

Но нека да върнем лентата още по-назад. На Фиг. 3 виждате разликите между ECMWF и GFS над Северна Америка. Една от най-съществените такива е оградена със зелен квадрат и се отнася до амплификацията на баричната долина, намираща се на границата между САЩ и Канада. С течение на времето разликите в амплитудите на баричните долини не само се увеличават, но започват да се усещат и далече на изток, към Атлантическия океан. Обърнете внимание на тясната връзка между амплификацията на американската барична долина и разликите в АТ500 на юг от Гренландия, за които говорихме малко по-рано на Фиг. 1 (те са означени със зелен квадрат на втория ред от Фиг. 2). Това бързо разпространение на разликите от запад на изток не е никак случайно. То представлява верижна реакция, при която амплификацията на дадена вълна на Росби (т.е. на дадена висока барична долина) води до амплификацията на други вълни на Росби, намиращи се по посока на направляващия западно-източен пренос. С други думи характерът на времето в България за повече от седмица напред ще зависи до голяма степен от динамиката на процесите в САЩ. Точността на Коледните прогнози за нашата страна ще се обуславят от това как числените модели описват потока над Скалистите планини, вследствие на което ще стане и задълбаването на високата барична долина над Северна Америка.

Фигура 4 (кликни за оригиналния размер)

Взимайки предвид казаното дотук, прогнозата за коледните празници у нас ще попадне в една от трите категории, описани на Фиг. 4. При първия сценарий високата барична долина над Централна Европа е плитка, с което над България преминава бърз студен атмосферен фронт без съществени валежи. При вторият вариант баричната долина е по-дълбока и нейното взаимодействие с Алпите води до образуването на средиземноморски циклон. Последният минава южно от страната ни и се изнася на север през Черно море (път 3а), с което носи обилни снеговалежи за Коледните празници. При третия вариант високата барична долина значително увеличава амплитудата си и се превръща във висок баричен циклон под натиска на прииждащия от запад азорския гребен. Средиземноморският циклон при тази конфигурация е блокиран, с което България остава в топлия му сектор и валежите са предимно от дъжд. Разпределението на баричното поле при тези три варианта е показано в малко по-голям мащаб на Фиг. 5.

Фигура 5 (кликни за оригиналния размер)

Надявам се, че с анализа на метеорологичните процеси преди коледните празници успях да ви убедя, че прогнозирането на времето е не е никак лесна задача и е свързана с метеорологични процеси, случващи се в другата част на земното полукълбо. За да направим точна прогноза за коледните празници, ще се наложи да обърнем специално внимание на баричните образувания, описани тук. Според очакваното развитие на метеорологичните процеси, по-точни прогнози за коледните празниците ще може да направим едва след 19 декември, когато ще стане ясно какво е поведението на високата барична долина над Северна Америка. Дотогава може само да продължим да се радваме на предколедното настроение, обхванало страната ни!

Весели празници на всички читатели на нашия блог!

Защо ще вали сняг в Северна България на 29 ноември?

Навярно много от вас очакват с нетърпение снеговалежите над България на 29 ноември. Това ще е една от първите по-сериозни снежни обстановки за зимния сезон. В този коментар искам да обърна внимание на един интересен метеорологичен феномен, който ще доведе до валежите в Северна България. Той се нарича орографска оклюзия и бих казал, че много малко места по света стават свидетели на изразени валежни количества от такъв характер.

На 28-ми над България ще започне преминаването на студен атмосферен фронт от север-северозапад. Обикновето такива фронтове не са богати на влага и водят до оскъдни валежи от сняг през зимното полугодие. Но много от текущите числени модели настояват, че на много места в Северна България ще има небренебрижими количества сняг (тоест повече, отколкото би се очаквало да вали по самия фронт). Защо е така?

Причината за снеговалежите е малко по-нетрадиционна - Карпатската планинска верига. В този пост прилагам карта от сайта http://wxcharts.eu, която показва обновлението на американския модел GFS то 06 UTC на днешния ден (27 ноември). Вижда се, че в края на 28-ми ноември и началото на 29-ти ноември северозападният вятър на северозапад от Карпатите се разделя на два клона, маркирани със светлосин цвят. Няма да навлизам в дълбоки теоритични обяснения, но причината за това се крие в стабилната стратификация на атмосферата. В условия на нестабилна атмосфера въздухът щеше да се издигне над планината и да образува конвективни облаци. Обикновено динамичните метеоролози използват числото на Фройд, за да определят дали поток с определени параметри (скорост на вятъра, честота на Брунт-Вайсала и прочее) ще успее да премине планинско препятствие с височина H. В текущото обновление на GFS може да догатнем, че условията възпрепятвстват потока да премине над Карпатите и този поток е принуден заобиколи планинското препятствие. Двата клона се засрещат в подветрените южни склонове на Карпатите, където образуват конвергентна зона (зона със засрещащи се потоци).

Официалното име на процеса в българските метеорологични учебници е орографска оклюзия. Един от сигурните признаци за наличието на орографска оклюзия е типичното огъване на изобарите в областта на оклюзията - образува се плитка барична долина (маркирана с лилав цвят на картинката).

Конвергенцията по протежението на орографската оклюзия води до вертикални движения, образуване на облаци и впоследствие валежи от сняг. Този феномен можем да оприличим на поведението на потока при преминаването му през цилиндър - в предната част на цилиндъра се образува инфлексна точка, в която скоростта е нулева и оттам потокът се разделя на два клона, които се съединяват в задната част на цилиндъра. Голяма част от динамиката на потокоразделянето може да се обоснове с теоремите на Бернули, които описват енергийния баланс на флуид с пренебрижимо малък вискозитет.

И в заключение само искам да спомена, че точността на прогнозите за 29-ти ноември до голяма степен зависи от това как числените модели представят структурата и положението на засрещащите се потоци. Това е основната неизвестна към момента, но в следващите часове нещата ще се изяснят напълно.

Поздрави от Норман, Оклахома, където зимата също започва да напомня за себе си!

Христо Чипилски,
Научен асистент в Националния метеорологичен център на САЩ, Норман, Оклахома

Защо въздухът през последните дни е толкова запрашен?

(От Христо Чипилски, Graduate Research Assistant, University of Oklahoma и
Nicolas Bellouin, Associate Professor in Climate Processes, University of Reading)

Намалената видимост над България през последните дни събуди интерес у мен, подтиквайки ме да дискутирам причините за създалата се обстановка с професора ми по сателитна метеорология и радари - Николас Белуин (Nicolas Bellouin). Учудващото при тази обстановка е, че задържащият слой с увеличено количество прахови частици не идва от Северна Африка. Той е пряко следствие от засушливото време в Източна Европа.  Нека да видим защо! 

Фигурата    по-долу    показва    актуалната    обстановка    от    31    август,    видяна    чрез приложението Worldview. На картата съм насложил два слоя данни. В синьо е оцветена аерозолната оптична дебелина. Това е величина, която показва каква част от слънчевата радиация бива погълната или разсеяна, преди да достигне земната повърхност. Данните идват до нас благодарение на инструмента MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer), който e на борда на два полярни сателита - Terra и Aqua. Скалата на оптичната дебелина варира от 0 до 1. В горната граница на тази величина слънчевата радиация, достигнала земната повърхност, не е пряка. Важно е да се отбележи обаче, че оптична дебелина равна на 1 не означава, че навън е тъмно като в рог, а че радиацията в горната част на атмосферата е погълната/разсеяна на 100%. При стойности близки до 1 видимостта ще бъде толкова намалена, че очертанията на слънцето почти няма да се виждат. От друга страна при оптични дебелини по-ниски от 0.1 небето е ясно и видимостта е максимална. 

От  фигурата  по-горе  виждаме,  че  оптичната  дебелина  в  цяла  Източна  Европа  е повишена – в отделни региони сателитите отчитат над 0.7. Това означава, че концентрацията на фини прахови частици е голяма и видимостта е силно намалена. Интересното в случая е, че специализираните RGB канали като Dust или Volcanic Ash не дават никакви индикации за нивото на замърсеност. Това е така, защото размерите на праховите частици са значително по-малки от така наречените минерални аерозоли, които се образуват от почвени минерали. Минералните аерозоли имат по-голям радиус и    създадат    градиенти    в    полето    на температурата  на    излъчване  (brightness temperature), която стои в основата на горепосочените RGB канали.  

И   накрая   идва   въпросът,   защо   въздухът   в   България   е   толкова   замърсен.   Според мнението на професора ми една от причините за тази запрашеност над Източна Европа е големият брой пожари. Последните са отбелязани с червени точки на картата по- горе и съответстват много добре на местата със запрашена атмосфера. Силното слънчево греене и съпътстващия процес на фотолитично преобразуване на газове в твърди частици са допълнителен фактор за наситените стойности на оптичната дебелина над нас през последните дни. Колкото и безобидни да изглеждат, фините прахови частици представляват потенциален риск за здравето на хората, така че тяхното влияние не бива да се подценява. Добрата новина е, че през следващите дни небето ще започне да се изчиства с идването на студен фронт от запад-северозапад.

Есенна буря в Русе - 03.09.14

След сравнително спокоен период, с който завърши лятото, в първите дни на септември средиземноморски циклон динамизира сериозно времето на Балканите. Гръмотевични бури имаше и  в България. На снимките е настъпващата към Русе от юг шквалова линия, покриваща разстоянието от Югоизточна България до Северна Сърбия. В дунавския град бяха отчетени не толкова силен дъжд, придружен от поривист вятър и слаба гръмотевична дейност.

Сателитна снимка на Югоизточна Европа - 11.10.13

Този път решихме да обърнем внимание на нашия регион. Снимката е от 12:30 наше време. Над България се вижда най-разнообразна облачност - от ниска/мъгливо време (в североизточния ѝ край), през средна, висока и даже такава с вертикално развитие. Над Югозападна България прави впечатление наличието на висока облачност от наковалните на бури, намиращи се над Западните Балкани. Конвективна дейност очакваме и за крайните южни части от страната. Днес затоплянето ще продължи, като в Дунавската равнина температурите ще достигнат и +25С в следобедните часове (GFS, 06GMT).

Около нас. Все още има наличие на снежна покривка по високите части на Карпатите в Румъния. В източния край на северната ни съседка пък се забелязва също наличието на ниска облачност, мъгла. Същото е положението и над части от Черно море. В лявата част на изображението, над Западните Балкани, времето е доста по-динамично, с конвективна дейност още от предобедните часове. Днес там, най-вече над Албания и части от Гърция, ще бъде особено интересно, с бури с типично пролетно-летен характер. Подобни бури вече са в действие и както споменаха по-горе, високата облачност от наковалните им покрива Югозападна България.