Про дожди в Декабре и Январе
Зима в Сингапуре, - какая она?
Если коротко, то ответ такой: "Мокрая. Очень."
При той же температуре воздуха, около +30, зима в Сингапуре характерна неимоверным количеством осадков.
День за днём может идти дождь, теннисные корты залиты по щиколотку, кататься на лыжах велосипеде опасно для жизни, и вообще постоянно хочется спать.
Инфраструктура Сингапура, конечно, отлично подготовлена к своей годовой норме осадков, которая, как для тропического леса, составляет около 2500 мм, но вот жителям города приходится особенно тяжко, и все, что называется, «ждут лета», а местные постоянно повторяют странное слово "Monsoon".
Откуда они здесь, эти дожди? И почему в Декабре и Январе?
В этой заметке я собрал несколько энциклопедических фактов, чтобы «залатать дыру» в понимании тропического климата Сингапура, живущего в ритме муссон-поворот-муссон-поворот. Все эти знания лежали у меня на верхней полке с самого детства, ещё с уроков географии, - а ведь я тот ещё географ! Я уверен, что ни для кого не составит труда вспомнить все эти приятные мелочи, - но пожалуйста, не останавливайте себя, если вам станет интересно поискать что-то дальше, - и делитесь своими знаниями фактов, а также задавайте мне вопросы в комментариях!..
Итак! Как мы помним, Сингапур находится всего в 1 градусе севернее Экватора, и является образцом экваториального тропического климата на Земле:
Земная ось эта бальшой паласатий мух наклонена к орбите вокруг солнца. Это должно быть правдой как минимум потому что всем с детства известно, что зимой в Австралии - ужасно жарко, а в Москве – ужасно холодно. Сему факту есть какое-никакое а разумное объяснение!
В Сингапуре сезоны, с точки зрения средней температуры воздуха, не так сильно заметны. А вот если говорить о бОльшем регионе, на десять-пятнадцать градусов севернее и южнее по меридиану – то угла падения Солнечной энергии хватает для образования достаточно заметных разниц в температурах:
Что получается. Солнце прогрело воды в регионе южнее Сингапура - Тиморское море, ну и все прочие бассейны в Индонезии и Южной Австралазии, - лучше, чем регион севернее, в Южно-Китайском Море.
Прогретый воздух (на Юге) расширяется, поднимается от поверхности Земли, создавая разряженные области – области низкого давления. Тогда более холодный, густой и тяжёлый воздух (на Севере), из области с высоким давлением - он же тяжелее, значит давит на землю сильнее), устремляется заполнять пустоты низкого давления. Пример: открыли зимой балкон в прогретую квартиру в Мурманске, и ледяной воздух устремился по полу в комнату.
Кстати, про направление ветра всегда говорят прилагательным, описывающим откуда он дует. Южный ветер – с Юга, северный ветер – с Севера. Не путайтесь!
Земля крутится вокруг своей оси, против часовой стрелки. Чтобы не забывать – есть удобное правило правой руки:
Смотришь на правую руку - думаешь "А Земля-то крутится!"
Теперь держитесь. Самая сложная фраза: "Поскольку ветер имеет конечный, хотя и малый, вес, к нему применимо понятие инерции. Инерция объекта, движущегося под действием центробежных сил, изменяет траекторию его движения по поверхности по так называемому эффекту Кориолиса quot;. Соответственно, ветер, стремившийся было пронестись строго с Севера на Юг по крутящейся вокруг своей оси поверхности Земли, отклоняется «назад» от продвижения лесов, морей, полей и рек.
Следовательно, "теоретический" Северный ветер подвергается отклонению на Восток, становясь Северо-Восточным Муссоном (North-East Moonsoon). По-русски про него незаслуженно мало написано, но всё же ссылка на Wiki тут.
Вот отличная усреднённая картинка ветров в районе Сингапура в Декабре-Январе:
Обстановка с муссонным ветром усложняется, когда зимой с континентального Китая, и даже из Сибири, в Восточную Азию прорываются ледяные ветры, которые увеличивают температурную разницу между регионами. Эти холодные ветры своим ледяным и тяжёлым воздухом ещё больше усиливают область высокого давления за тысячи километров от Сингапура. Этот феномен получил названи cold air outbreak, - и это именно он усиливает муссонный ветер, приводя к затяжным ливням и многодневным дождям. К этому факту мы вернёмся дальше.
Итак, когда мы разобрались с превалирующим ветром в Декабре-Январе, теперь давайте разберёмся откуда берётся столько дождя.
Для начала вспомним, что дождь – это выпадение осадков, образованных влагой, которая была до этого... где-то. Влага может быть образована, например, испарением водоёмов в континентальном климате, или обширных лесов в тропическом, или испарением с поверхности моря.
Наш случай – это сбор влаги над Южно-Китайским морем, конечно же:
Но эта влага над поверхностью моря - всё-таки всего лишь пар. А пар, как известно, должен сконденсироваться во влагу Вспомним самогоноварение.
Конденсация пара происходит только на достаточно больших высотах, - собранная у поверхности влага должна расшириться и остыть, чтобы начать падать обратно вниз, нам на головы в виде дождя.
Внимание вопрос: а как её, влагу, туда, наверх, поднять?
Давайте представим картинку в трёх измерениях.
Воздух может быть выдавлен наверх, например когда бегущие вдоль поверхности ветры налетают на узость (см. (а) ниже), когда более быстрые ветры «налетают сзади» на значительно замедленные по каким-то причинам участки поверхности Земли (см. (b) ниже), или когда раскрученная область нижнего давления буквально «пылесосит» поверхность, поддерживаемая сошедшимися под нужными углами ветрами (см. (c) ниже).
К этой картинке мы ещё раз потом вернёмся, поэтому будьте готовы промотать страницу немного назад.
Давайте посмотрим, какие условия сложились в регионе вокруг Сингапура, чтобы пар переносимый ветрос поднимался бы так сильно. Для этого я выложил несколько карт.
Первая – это топографическая карта. Чем насыщеннее зелёный цвет на ней, тем больше высота рельефа местности:
Как мы видим, рельеф имеет примерно одинаковые высоты (но не Гималаи конечно, и даже не Эльбрус!), но есть более высокие области, образующие «ловушку» для Северо-Восточных ветров.
Для получившейся «западни» можно применить рисунок (b) из трёх случаев подъёма воздушных масс, поскольку Северо-Восточный ветер сильно тормозится о натуральный рельеф, получается «пробка» из ветров у поверхности, и ветры начинают подниматься один над другим, вытаскивая вверх собранную вдоль Южно-Китайского моря влагу.
Кстати, после торможения, ветер всё равно огибает эти более высокие области, что тоже служит причиной локального подъёма воздушных масс, их охлаждения и выпадения осадков на подветренных частях гор. Но это локальный процесс, не будем на нём фокусироваться:
Теперь посмотрим что нам даёт карта глубин моря. Для этого открываем Navionics у меня он для iPhone, поэтому пришлось увеличивать дважды. Смотрим:
Как видно на следующем рисунке, в Юго-Западной части Южно-Китайского моря, прямо перед Сингапуром, происходит очень быстрый подъём шельфа, от тысяч метров глубины до десятков, буквально за двадцать-тридцать морских миль:
Теперь... Одной из характеристик любого моря является прогретость его верхнего 50 – 100 м слоя. Да-да, именно того слоя, куда все ныряют с аквалангом. Там, где глубже чем 100 метров, очень холодно, и туда никто не ныряет, кроме спецназа и прочих очень рисковых товарищей.
Степень прогретости этого слоя также прямо зависит от степени солёности моря, - а в Южно-Китайское впадает такой пресноводный монстр как Меконг:
Пресная вода из рек приводит к значительному снижению солёности с Запада на Восток, поперёк моря. Падение солёности и температура воды влияют на плотность морской толщи, что, соответственно, делает прогретый слой неоднородным, влияя дальше на течения. "Лёгкую" воду легче переносить, чем "тяжёлую", - правильно? Планета не глупая, ни разу!
Теперь представим себе, что зародившийся Северо-Восточный ветер гонит над прогретым морем тёплую волну, когда под слоем – тысяча или даже две тысячи метров глубины... Влажный морской воздух, поверхность моря по температуре однородна, - ветру легко скользится над ним... Влага перемещается с муссоным ветром с Северо-Востока в сторону Юго-Запада...
Потом вдруг начинается резкий подъём шельфа до 100 метров, сказываются наносимые пресные воды Меконга, приповерхностная волна перемешивает море чёрт его знает как, и поверхность становится крайне неоднородной по температуре. Образуются разрозненные поверхности, создающие ветру препятствия, подобно противотанковым ежам. Ветер начинает об них "спотыкаться", одновременно отклоняясь и замедляя своё движение:
В данном случае происходит одновременно и случай (a) и случай (b) из картинки с причинами подъёма ветров. Ветры налетают сначала на эти ежи, потом друг на друга, закручиваются друг об друга, и с неистовой силой толкают собранный до этого водный пар вверх...
И давайте посмотрим, что у нас получается в итоге:
- Солнце светит, где-то холодно где-то тепло, разные давления, ветер дует;
- Земля крутится, ветер отклоняется, получается Северо-Восточный муссон;
- Муссон летит над солёным и прогретым Южно-Китайским морем, подбирая влагу, нагоняя волну;
- В регионе вокруг Сингапура рельеф неоднородный, его огибание образует "пробку" из поверхностных ветров, и муссон налетает "сам на себя", поднимается вверх, образуя локальную область низкого давления и локальные дожди;
- Резкий подъём шельфа в море Северо-Восточнее Сингапура перемешивает однородный прогретый 100-метровый слой моря волной, поднятой ветром;
- Приносимые Меконгом пресные воды тоже влияют на образование неоднородно прогретых областей моря;
- Над неоднородно прогретым морем ветер натыкается на "противотанковые ежи",
впадает в панику, разнонаправленно отклоняется и тормозится, возникает «пробка», и как следствие - подъём (то есть образование области Низкого Давления); - Всё это происходит постоянно, в динамике, пока мы пьём кофе с Starbucks и думаем о том, как прекрасно работает дренажная инфраструктура Сингапура;
- Периодически, за тысячи километров от Сингапура, из Китая и Сибири прорывается ледяной воздух (cold air outbreak), который значительно усиливает ветер, ускоряет процессы и тем самым преумножает картину, описанную выше.
В большинстве случаев, cold air outbreak и является следствием унылых многодневных дождей в Сингапуре в Декабре-Январе.
И теперь, когда у муссона есть много влажного воздуха, поднятого наверх, которому пора бы свалиться нам на головы... он оттуда и падает.
Есть такое понятие – ковш муссона, он же муссонный ковш (или впадина, monsoon trough) – это его граница, где многочисленные области низкого давления (их причины для региона Сингапура мы перечислили выше) образуют "пояс" постоянных дождей.
Я постарался объяснить, откуда столько дождя в Декабре. Я не рассмотрел такие понятия как тропическая циркуляция не стал вдаваться в такие подробности как сверхнизкочастотная приливная компонента, которая влияет на отлонение ветра раз в год и раз в полгода. Об этом как-нибудь в другой раз.
Постепенно, ковш муссона будет смещаться на Юг, и к Марту-Апрелю он уже будет на Явой и Суматрой, перед тем как муссон развернётся на Юго-Восточный, и к осени начнётся примерно та же картина, но в обратную сторону. В Марте-Апреле будут формироваться шторма из-за столкновений по-прежнему превалирующего Северо-Восточного муссона и Юго-Западных бризов из-за Суматры. Потом наступит очередь Суматранских Шкваликов (Sumatran Squalls) – налетающих на город штормов, - стравленного избыточного давления со стороны Индонезии. Постараюсь описать их отдельными заметками.
Задавайте свои вопросы в комментариях, буду рад ответить.
В следующей статье расскажу немого о том, как город борется с затоплениями во время муссонных дождей.