Энергия восходящего потока: новая формула раскрывает тайны силы гроз
Грозы, возникающие при подъёме воздушных масс через всю толщу тропосферы, печально известны тем, что их крайне сложно корректно описать в глобальных климатических моделях. Способность воздушных объёмов подниматься зависит не только от их собственных характеристик, в частности, от «потенциальной энергии доступной конвекции» (CAPE), но и от состояния окружающей их атмосферной среды. Конкретно, интенсивность, которой они достигают — а значит, и их потенциал порождать град, молнии или разрушительные ветры — зависит от количества окружающего воздуха, который вовлекается («энтрэйнируется») с боков по мере их подъёма.
Питерс и соавторы [2026] предлагают новую формулировку CAPE, которую они называют ECAPE (Энтрэйнинг-CAPE), основанную на фундаментальных физических принципах и учитывающую эффект вовлечения окружающего воздуха. Для проверки своей теории они сначала демонстрируют, что она предсказывает географическое распределение «очагов» самой мощной грозовой активности, таких как Великие равнины США, пампасы Южной Америки и африканский Сахель. Затем они используют её для объяснения, почему грозы над сушей, как правило, интенсивнее, чем над океанами: причиной является более высокий уровень конденсации (LCL) над сушей, то есть более высокий «барьер», который восходящий воздух должен преодолеть, чтобы подняться до самых верхних слоёв.
Помимо решения этой давней научной проблемы, исключительно высокое разрешение проведённого анализа (100 метров, 1 час) предоставляет бесценный эталон для текущего поколения разрабатываемых глобальных климатических моделей с километровым разрешением.
Новый подход открывает путь к более точному моделированию экстремальных конвективных явлений в условиях меняющегося климата. Традиционные параметризации конвекции в глобальных моделях, не учитывавшие явно процесс энтрэймента, часто недооценивали предельную силу штормов или некорректно располагали регионы их максимальной активности. ECAPE, будучи более физически обоснованной метрикой, позволяет напрямую связать крупномасштабные атмосферные условия с потенциальной тяжестью локальных гроз.
Это критически важно для улучшения прогнозов того, как изменение климата может повлиять на частоту и разрушительность таких опасных явлений, как суперъячейковые штормы, сильнейшие ливни и вспышки молний. Таким образом, работа не только углубляет наше фундаментальное понимание физики гроз, но и служит практическим инструментом для снижения рисков в будущем, помогая точнее оценивать угрозы для инфраструктуры, сельского хозяйства и жизни людей.
