Экспресс-информация
УДК 551.506.2:551.509
Метеорологические условия выпадения ледяных дождей 25-26 декабря 2010 г.
над центром Европейской части России
© 2011 г. Р.М. Вильфанд, А.Д. Голубев
Гидрометцентр России, Москва golubev@mecom.ru
Статья принята к печати 14 марта 2011 г.
Гололёд, ледяной дождь, метеорологические условия. Freezing drizzle, glaze, meteorological conditions.
Анализируются особенности метеорологических условий выпадения ледяных дождей в центральных областях Европейской части России 25-26 декабря 2010 г. Показано, что в отличие от наблюдавшихся ранее в Московской области ледяных дождей в данном случае вынос тёплого воздуха был более интенсивным, а продолжительность выпадения ледяных дождей - более длительной. Кроме того, сильные гололёдные отложения на поверхности земли, деревьях и отдельных предметах сохранялись около двух недель, т.е. гораздо дольше обычного. Всё это привело к развитию чрезвычайной ситуации в Центральных областях России.
25—26 декабря 2010 г. в Московской области и соседних с ней областях прошёл ледяной дождь, что привело к сильному гололёду, образованию льда на проводах и деревьях, падению деревьев, опор линий электропередач и обрыву проводов (рис. 1). Согласно средствам массовой информации, предварительные затраты на восстановление только линий электропередач составили около 1 млрд руб. Кроме того, в результате ледяного дождя самолёты, стоящие в аэропортах Москвы, покрылись слоем льда, поэтому в этот период 801 рейс был задержан, а 408 - отменено. В аэропортах скопилось 20 тыс. человек. К чести синоптиков Росгидромета это редкое и опасное явление погоды было не только правильно, но и заблаговременно спрогнозировано.
Предыдущее образование гололёда, обусловленное выпадением ледяных дождей в Московской области, отмечалось 1 декабря 1981 г., т.е. 29 лет тому назад. Тогда это явление не было спрогнозировано. В 2010 г., ещё 23 декабря, Гидрометцентр России распространил предупреждение о комплексе неблагоприятных явлений погоды по Центральному Федеральному округу, в котором указал, что 25-26 декабря ожидаются интенсивные осадки (снег, мокрый снег, дождь), налипание мокрого снега на провода и деревья, гололёд, порывы ветра 12-17 м/с, гололедица на дорогах и температура воздуха 0 ^ -2 °С. Несмотря на заблаговременное предупреждение и принятые меры по уменьшению возможных потерь, материальный и моральный ущерб
от неблагоприятной погоды был значительным. С одной стороны, это показывает, что за прошедшие годы в прогнозировании погоды отмечается существенный прогресс; с другой стороны — сложная современная техника и коммуникации стали ещё более чувствительны к опасной погоде и даже кратковременный их выход из строя длительное время сказывается на работе многих предприятий.
Выпадение ледяного дождя с образование льда на незащищённых предметах в метеорологии известно давно. Согласно словарю С.П. Хромова и Л.И. Мамонтовой [5], ледяной дождь представляет собой «мелкие прозрачные ледяные шарики, размером 1—3 мм в диаметре. Образуется при замерзании капель дождя, когда последние падают сквозь нижний слой воздуха с отрицательной температурой». В международной метеорологической практике термин «ледяной дождь» соответствует термину «замерзающий дождь». Это — дождь, который выпадает жидким, но на поверхности Земли и на незащищённых предметах он замерзает, формируя слой гололёда [6].
Известно, что для формирования гололёда температура предметов, на которых он образуется, должна быть 0 °С и ниже (обычно 0 ^ —3 °С), причём, капли воды до их столкновения с предметами должны быть переохлаждёнными. Именно поэтому намерзание льда чаще всего происходит, когда жидкие осадки выпадают одновременно с ледяными шариками, или зёрнами, о чём справедливо указано в словаре С.П. Хромова и
Рис. 1. В подмосковном лесу после декабрьского ледяного дождя 25—26 декабря 2010 г. Fig. 1. In the Moscow forest after freezing drizzle happened in December 2010.
Л.И. Мамонтовой. Переохлаждённые капли воды, т.е. капли, температура которых 0 °С и ниже, у поверхности земли формируются в единичных случаях, однако для облачных слоёв тропосферы это — не такой уж редкий процесс. Мелкие капли воды в облаках часто бывают переохлаждёнными, особенно в переходные сезоны и зимой. Исследования показывают, что в облаках мелкие капли воды могут существовать при температуре -17 °С и ниже [3]. Облака, содержащие переохлаждённые капли, особо опасны для воздушных судов, вызывая их обледенение, т.е отложение льда на различных частях летательного аппарата [4]. Наличие льда увеличивает массу воздушного судна, ухудшает его аэродинамические качества, уменьшает подъёмную силу. Сильное обледенение — одна из наиболее частых причин авиационных происшествий. При выпадении ледяного дождя обледенение, т.е. образование льда на воздушном судне, происходит и при стоянке самолёта на земле, что и отмечалось 25—26 декабря 2010 г. Наземное обледенение самолёта очень опасно для его взлёта. Именно необходимость удаления льда с воздушных судов и была основной причиной задержки рейсов в московских аэропортах Домодедово и Шереметьево.
Обычно случаи возникновения одного и того же опасного процесса имеют общие физические причи-
ны, но каждый раз развитие этих процессов протекает по-разному и имеет свои особенности.
Первая особенность ледяных дождей 25—26 декабря 2010 г. — необычайно сильный вынос тёплого влажного воздуха с юга. Анализ приземных синоптических карт показывает, что 25—26 декабря 2010 г. погода в Центральном районе определялась двумя барическими системами — обширным глубоким циклоном с центром, расположенным между Киевом и Минском, и холодным и не менее значительным антициклоном с центром в районе Вологды и Санкт-Петербурга. Поскольку циклон представлял собой высокое барическое образование и был хорошо выражен даже на уровне 500 гПа, а антициклон был малоподвижным и почти стационарным, возникшие в результате этого большие барические градиенты способствовали сильным ветрам, особенно на высотах. Даже на уровне 850 гПа (1,5 км) скорость ветра составила 15—20 м/с, а на более высоких уровнях она превышала 30 м/с. Сложившаяся синоптическая обстановка способствовала постоянному выносу тёплого влажного воздуха со Средиземного и Чёрного морей на северо-восток, к центру Европейской части России.
Встретив на своём пути холодный, более плотный и, следовательно, более тяжёлый воздух антициклона, тёплый воздух замедлял своё движение, обтекая
Рис. 2. Синоптическая карта в 09 час МСК 26 декабря 2010 г.: 1 — тёплый фронт; 2 — холодный фронт; 3 — фронт окклюзии; 4 — изобары Fig. 2. Synoptic chart at 06:00 UTC on December 26, 2010: 1 — warm front; 2 — cold front; 3 — occlusion front; 4 — isobars
слой холодного воздуха подобно тому, как воздух обтекает встретившееся на его пути горное препятствие. Вертикальные (восходящие) движения, возникающие при таком обтекании, способствовали конденсации водяного пара, а также образованию облачности и осадков. При таком процессе тёплый воздух в более высоких слоях как бы скользит по более холодному воздуху нижнего слоя, уходя далеко вперед от приземной границы наступающего тепла. В этом случае синоптики на карте погоды проводят два фронта: верхний тёплый, имея в виду границу между тёплым и холодным воздухом в более высоком слое, и тёплый — у поверхности Земли. Отметим, что такая система фронтов часто наблюдается в переходные сезоны и зимой. В таких случаях верхний тёплый
фронт не вызывает повышения температуры у поверхности Земли, а проходящий вслед за ним холодный фронт перемешивает слой более холодного воздуха нижнего слоя, и температура у поверхности Земли повышается [3]. Такие условия необходимы, но недостаточны для образования ледяного дождя.
Как уже отмечалось, ледяной дождь бывает только в тех случаях, когда нижний холодный слой воздуха имеет отрицательные значения температуры (0 °С и ниже), а более высокий, тёплый, — положительные (0 °С и выше). Действительно, на синоптической карте за 09 час МСК 26.12.2010 (рис. 2) видно, что приземный тёплый фронт, за которым отмечены положительные значения температуры, проходит южнее Москвы, а верхний тёплый — севернее
ремещения тёплого воздуха, построенный по прогностическим значениям температуры мезомасштабной модели WRF-ARW на 21 час МСК 25 декабря 2010 г. 1 — изотермы, °C
Fig. 3. Vertical atmospheric cross-section in the direction of the warm air movement plotted on the basis of prognostic temperature values of the mesoscale WRF-ARW model at 18:00 UTC on December 25, 2010 1 — isotherms, °C
Тверской области. В зоне между этими фронтами и наблюдались ледяные дожди, мокрый снег и гололёд, отмеченные значками на карте. Ледяной дождь, достигая земной поверхности, моментально замерзал, что и привело к образованию гололёда. Диаметр гололёдных отложений в Московской, Тверской, Нижегородской, Псковской и Владимирской областях составил 20—34 мм. При этом в некоторых местах отмечались туман с видимостью 200—500 м и усиление ветра до 19 м/с.
Вертикальную структуру выноса тёплого воздуха с положительными значениями температуры можно хорошо проследить по прогностическим расчётам мезомасштабных моделей общей циркуляции атмосферы, применяемых в оперативной работе Гидрометцентра России [1, 2]. На рис. 3 показан вертикальный разрез атмосферы в направлении перемещения тёплого воздуха по линии Наро-Фоминск — Москва — Юрьев-Польский — Иваново. Разрез составлен на основании прогностических значений температуры на 21 час МСК 25.12.2010, вычисленных c использованием модели WRF-ARW на основании наблюдений в
03 час МСК. Хорошо видно проникновение тёплого воздуха с положительными значениями температуры от Наро-Фоминска до Юрьева-Польского. При этом изотерма 0 °С проходит от поверхности Земли в районе Наро-Фоминска до высоты 1 км в районе Юрьева-Польского, а затем снова повышается, но уже в обратном направлении, составляя над Наро-Фоминском 2,3 км. В результате нижний слой воздуха от Наро-Фоминска и далее на север сохраняет отрицательные значения температуры: от 0 °С в Наро-Фоминске до -7,8
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.