XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Введение

Африканский континент самый жаркий на Земле и его климатическое влияние протягивается во многие регионы планеты. Пыль из пустыни Сахара переносится через всю Атлантику, отражая солнечный свет и таким образом охлаждая атмосферу, чем препятствует формированию циклонов. Минеральные и питательные вещества, содержащиеся в ней, удобряют морские и наземные экосистемы, в том числе долину реки Амазонка.

У западных берегов Африки ежегодно с мая по октябрь формируются восточноафриканские волны (далее ВАВ), из которых формируются самые мощные
и разрушительные тропические циклоны (далее ТЦ) в западном полушарии. Иногда такие циклоны совершают внетропический переход в умеренные широты и оказывают влияние
на погоду в Европе.

В их изучении помогают данные реанализа [8] и снимки с метеорологических спутников [7].

3 июля 2025 года в Санкт-Петербурге закрывали дамбы комплекса защитных

сооружений (КЗС), потому что уровень воды в реке Нева превышал критические значения
(с внешней стороны дамб 180 см.). Повышение было вызвано воздействием североатлантического циклона Енгин, в формировании которого участвовал внетропический циклон из Северной Америки.

Механизм образования восточноафриканских волн и тропических циклонов.

ВАВ-это вид области низкого давления с холодным центром, образующиеся на северо-западе побережья Африки и его побережье между 10 и 20 широтой, у пустыни Сахара, состоящие из скопления конвективной облачности. Образуются в Северной Атлантике.

На космических снимках представляют собой скопление конвективной и слоистой облачности над сушей или морем. Когда они находятся над сушей по космическому снимку опознать волну трудно, т.к. можно перепутать с обычной облачностью.

Рис.1 Снимок восточноафриканской волны из космоса с выбросом пыли из Сахары

Механизм образования ВАВ изучен не полностью, часть исследователей полагает,
что причиной их образования служит вторжение масс холодного воздуха из умеренных широт, другая часть, что процесс образования может быть обусловлен конвекцией, создаваемой горным рельефом. Точно известно, что в образовании восточных волн участвует горячий сахарский воздух, который при взаимодействии с более холодным атлантическим, вызывает повышенную конвекцию. В их образовании играет важную роль и восточный поток, который является струйным течением в тропосфере, дующим с востока на запад над севером Африканского континента со скоростью более 40 м/с. Восточное струйное течение непостоянно, часто меняет свою скорость и высоту, именно это явление и может вызывать образование восточных волн. Волны образуются в восточном потоке над поверхностью суши и океана.

Простой аналог тропического циклона — это тепловая машина, преобразующая потенциальную энергию от испарения в кинетическую [5]. В этом процессе роль нагревателя играет океан, а холодильника окружающий воздух.

Образование ТЦ начинается с нагрева морской поверхности выше 26,5 градусов,
при этом важен прогрев на глубину до 50 метров [1]. При разнице температуры воды и воздуха более 2 градусов начинается интенсивное испарение и накопление влаги в воздухе, из-за чего начинает накапливаться тепловая энергия в атмосфере. При неустойчивой стратификации атмосферы начинается конвекция, благодаря которой влажный и теплый, относительно окружающего его, воздух начинает адиабатически подниматься вверх и конденсироваться на высоте, образовывая облачность и понижая давление в верхних слоях. Все большие объемы влажного воздуха стремятся наверх и конденсируются, высвобождая энергию. Таким образом теплая подстилающая поверхность служит топливом для любого циклогенеза.

Типы траекторий ТЦ, образованных из ВАВ

С помощью интернет-ресурсов Национального Центра Ураганов США были выявлены и проанализированы 63 случая внетропического перехода тропических циклонов, образованных из восточноафриканской волны. На траекторию циклонов основное воздействие положение центра Азорский антициклон (максимум) – область высокого давления, центр которой, как правило, располагается над Азорскими островами, за что она и получила свое название.

На внетропический переход в европейские широты основное влияние оказывает Исландская депрессия (минимум) – область низкого давления, центр которой, как правило, находится над островом Исландия, за что по аналогии с примером выше и получила свое название. Положение центра депрессии колеблется от севера к югу и наоборот.

Между Азорским максимумом и Исландским минимумом действует северный поток, который является высотным струйным течением – узкая зона сильного ветра, расположенная в верхней тропосфере.

Скорость ветра в северном потоке напрямую зависит от градиента давлений между Азорским максимум и Исландским минимумом. Чем больше градиент давлений, тем быстрее циклоны двигаются по направлению высотного струйного течения и температура потоков воздуха, поступающего в Европа из Атлантического океана, повышается.

Траектории были построены за 30 лет, поэтому эти данные можно отнести к климатическим. По ним наглядно видно, что количество ТЦ, образованных из ВАВ, все чаще доходят до европейских широт, при этом преодолевая расстояние более 10 тысяч км., а иногда и 20 тысяч.

Изменение климата влияет на погодные явления по всей планете, в том числе
и на тропические циклоны. По данным исследования [3], количество циклонов в Северной Атлантике возросло, также как и количество циклонов, совершающих внетропический переход, в среднем на 2 циклона/год. А по данным моделирования [2] показано, что внетропические циклоны усиливают ветер в морях Западной Европы в осенний период, а также есть прогноз на увеличение экстремальных ветров в 5 и 25 раз [6]. Наблюдается тенденция на увеличение интенсивности по сравнению с прошлыми годами [4].

За последние 30 лет было зафиксировано 8 случаев, когда циклоны умеренных широт, образованные из внетропических, оказывали влияние на формирование погоды в Санкт-Петербурге, при этом 4 из них были произошли за последние 15 лет. Эти тропические циклоны доходят до наших широт в виде циклонов умеренных широт или оказывают серьезное влияние на формирование традиционных для нас циклонов умеренных и арктических широт, усиливая их.

Рис.8 Обобщенные траектории ТЦ, образованных из ВАВ

В результате этой работы были обобщены все траектории и выведены 3 типичных, которые представленные выше. Они были разделены на 4 условные группы:

1. «Американский» тип – получил свое название за то, что траектории этих циклонов проходили над территорией Северной или Южной Америки, нанося колоссальный ущерб странам. Происходит при синоптической ситуации, когда центр Азорского антициклона расположен в центре Северной Атлантики.

2. «Морской» тип – получил свое название за то, что почти все время своего пути эти циклоны существуют над Северной Атлантикой. Такие траектории обусловлены тем, что центр Азорского антициклона в этот момент находится над Азорскими островами.

3. «Восточный» тип – получил свое название за то, что проходит над южной восточной частью Северной Атлантики и в подавляющем большинстве случаев формирует погоду на юге Европы. Такая траектория обуславливается смещением центра Азорского антициклона на запад.

4. «Западный» тип – получил сове название за то, что такие циклоны перемещаются западнее остальных и могут формировать погоду в Гавайях в виде мощных штормов.

Эти траектории обусловлены положением центра Азорского антициклона в северной части Атлантического океана, за исключением 4-го типа. 4-й тип возникает в момент, когда в Карибском море образовывается мощный антициклон, а ТЦ достаточно усилился, чтобы пройти через Центральную Америку, также одним из важнейших условий для этой траектории является Ла-Нинья, потому что во время этого явления запад Тихого океана достаточно прогрет для поддержания существования таких циклонов.

Стоит упомянуть о циклонических петлях, которые происходят в момент смещения центра антициклона, но такие ТЦ не затухают из-за того, что в этот момент находятся над достаточно прогретой водной поверхностью

Примеры некоторых тропических циклонов, сформировавшихся из ВАВ и их влияние на погоду в Европе.

1. Рассмотрим историю циклона Карл, наблюдавшегося 16-28 сентября 2004 года. Его траектория относится к «Морскому» типу.

Рис.9 Траектория циклона Карл	Рис.10 Синоптическая ситуация

Из ВАВ 16 сентября в 06 UTC с координатами центра 11.2 С.Ш. 29.2 З.Д., давлением в центре 1008 гПа двигался в западно-северо-западном направлении и 21 числа в 06 UTC достиг пика развития с координатами центра 19.6 С.Ш. 47.3 З.Д., давлением 938 гПа и скоростью ветра 64 м/с. 22 числа сменил его на северное, а 25 в 00 UTC стал внетропическим циклоном в точке с координатами 48.1 С.Ш. 40.5 З.Д и давлением 963 гПа, через 6 часов. 25 сентября попал в ведущий поток и начал двигаться на восток по его направлению. 28 числа в 00 UTC центр циклона находился над центральной частью Норвегии и часть его изобар проходила над территорией Санкт-Петербурга. По данным из архива погоды, 28 и 29 числа на протяжении всего дня наблюдалась дождливая погода.

2. Рассмотрим историю циклона Лили, наблюдавшегося 14-29 октября 1996 года, его траектория относится к «Американскому» типу.

ТЦ «Лили», сформировавшийся из ВАВ 14 октября 1996 года на севере Карибского моря, начал двигаться в северо-западном направлении и недалеко от побережья Кубы изменил направление движения на северо-восточное. Пройдя над территорией Кубы, вышел в Атлантический океан и продолжил двигаться в том же направлении. Пройдя через центральную часть Северной Атлантики, 26 октября 06 UTC, в точке с координатами 46.3 С.Ш. 27.2 З.Д. стал внетропическим циклоном с давлением в центре 980 гПа и начал углубляться. Через сутки попал в зону ведущего потока, начав двигаться в сторону Великобритании. Имел общие изобары с циклоном умеренных широт в стадии затухания. 29 числа центр внетропического циклона находился в Северном море и часть его изобар проходили
над территорией Санкт-Петербурга, в дальнейшие 2-е суток продолжил двигаться на восток и окончательно заполнился. По данным из архива погоды 29 числа дождь проходил в 6 и 21 час, а 30 и 31 на протяжении всего дня.

3. Рассмотрим историю циклона Лили, наблюдавшегося 29 сентября - 7 октября 2024 года, его траектория относится к «Восточному» типу.

Циклон зародился над островами Кабо-Верде из восточноафриканской волны через
4 дня после ее образования у берегов Африки. Он достаточно быстро усиливал интенсивность и двигался в сторону юга Европы. Кирк вышел на побережье Португалии 7 октября и через
3 дня затух над Западной Германией, он принес массивные осадки по всей территории Южной и большей части Западной Европы (около 70 мм. за 12 ч.), а скорость его ветра в те дни достигала 57 м/с. В результате прохождения Кирка над территорией Европы произошли разрушения зданий, травмы людей и наводнения были зарегистрированы даже в Париже.
А 9 и 10 октября в Санкт-Петербурге были осадки в течение дня.

Заключение

По итогам проведенной работы можно сделать выводы о том, что наибольшее количество циклонов формировалось в августе-сентябре, самые частые типы траекторий – «американский» и «морской», самый редкий – «западный». Тип траектории зависит от положения Азорского максимума, а скорость их внетропического перехода в европейские широты от величины барического градиента между ним и Исландским минимумом.

Количество случаев внетропического перехода увеличилось примерно в 2 раза за последние 15 лет, по сравнению с идентичным отрезком времени, а также наблюдается тенденция на рост числа таких случаев в будущем. Также количество случаев, когда такие циклоны оказывали влияние на формирование погоды в Санкт-Петербурге, увеличилось. В Европе же последствия прихода таких барических образований становятся серьезнее с каждым десятилетием, потому что в 1990-х годах они могли вызвать только шторм в Великобритании, а в последние годы последствиями этих циклонов являются мощные осадки и наводнения по всей Европе.

Ввиду изменения климата и наблюдаемых тенденций из-за этого, дальнейший мониторинг и изучение данного явления можно считать актуальным. Тропические циклоны являются самыми разрушительными и даже вероятность их появления в Европейских широтах вызывает риск.

Список литературы

1. Г. Г. Тараканов Тропическая метеорология - Л.: Гидрометеоиздат,1980 - 172 С.

2. Мингалев И.В., Астафьева М.Д., Орлов К.Г., Мингалев В.С., Мингалев О.В., Чечеткин В.М., Возможность предсказания образования тропических циклонов по спутниковым снимкам, 2011 – стр. 290-296

3. И. И. Мохов, М. Е. Макарова, А. Г. Порошенко, доклады РАН, том 493, номер 1, 2020 – 106 стр. Ветер и волны в океанах и морях. - Регистр СССР, стр.35. - Л.: Транспорт, 1974.

4. Benjamin A. Schenkel, Robert E. Hart, Modern Era Retrospective-Analysis for Research and Applications (MERRA), 2012 – стр. 3453-3475

5. Emanuel K., Divine Wind: The History and Science of Hurricanes – Oxford University Press, 2005 - 285 С.

6. Reindert J. Haarsma, Wilco Hazeleger, Camiel Severijns, Hylke de Vries, Andreas Sterl, Richard Bintanja, Geert Jan van Oldenborgh, Henk W. van den Brink, Geophysical Research Letters Volume 40, Issue 9, 2013 – стр. 1665-1893

7. https://www.nhc.noaa.gov/data/tcr/index.php?season=2000&basin=atl

8. https://www.wetterzentrale.de/de/reanalysis.php?model=cfsr