«Погода в сентябре предскажет зиму»: не верьте этим прогнозам!

«По погоде 8 сентября можно определить, когда придет холод», «первый снег расскажет, какой будет зима», «ранние заморозки предупреждают о суровой зиме» — каждую осень СМИ пестрят подобными прогнозов. Иногда они ссылаются на народные приметы, а порой звучат как честные метеорологические закономерности.

Мы решили немного испортить праздник коллегам и выяснить, можно ли действительно заглянуть в зиму, просто посмотрев в окно осенью. Способны ли первый снег, первый мороз или лед на ближайшем пруду хоть что-нибудь рассказать о погоде через несколько месяцев? Спойлер: почти ничего. Но это не значит, что ученые вообще не умеют искать осенью подсказки о предстоящей зиме. Обо всем нам подробно рассказала Ирина Карапетова, доцент Финансового университета при Правительстве РФ.

Первый снег, мороз, лед не предсказывают зиму

Осенью нельзя определить, какой будет зима. Атмосфера на таких сроках слишком хаотична.

Рассказать, будет ли, например, декабрь теплее или холоднее нормы — это задача сезонного прогнозирования. Здесь некоторый предсказательный сигнал существует, потому что есть компоненты климатической системы, которые меняются медленно: океан, морской лед, снежный покров, состояние почвы и стратосферы. Сезонные модели действительно пытаются использовать их. Поэтому профессиональный сезонный прогноз — это не «зима будет холодной», а, например, «вероятность температуры выше климатической нормы несколько повышена».

Что касается первого мороза, то здесь народная примета обычно подразумевает примерно такую логику: рано ударил мороз — значит, зима близко и будет ранней, суровой. Однако физического механизма, который связывал бы первый заморозок в конкретном месте с суровостью всей последующей зимы, нет. Первый мороз — прежде всего показатель того, что в данный момент конкретная территория получила подходящие условия для ночного выхолаживания. На него влияют облачность, ветер, влажность почвы, продолжительность ночи, рельеф, состояние растительности и конкретная воздушная масса. Исследования дат первых заморозков — вполне научный показатель, но он не означает прогноза следующей зимы.

Первый снег — немного интереснее, но тоже не в смысле приметы. Если в Москве, Минске или Варшаве выпал первый снег 20 октября, это говорит прежде всего о том, что в этот конкретный момент произошел достаточно холодный эпизод. Он может оказаться началом устойчивого похолодания или кратковременным вторжением холодного воздуха — вообще единственным холодным эпизодом на несколько недель. Погода может совершенно спокойно перейти после раннего снега в теплый ноябрь.

Поэтому утверждение, что «ранний первый снег означает снежную зиму» научного основания не имеет. Но есть очень важная оговорка.

Снежный покров действительно может быть предсказывающим фактором, если смотреть не на первый снег у себя во дворе. Исследователи давно изучают площадь и скорость формирования снежного покрова в Евразии, особенно в Сибири, в октябре. И это уже совершенно другой показатель. Существовали работы, обнаруживавшие связь между быстрым увеличением октябрьского снежного покрова Евразии и последующей циркуляцией в Северном полушарии. Для этого даже вводился специальный Snow Advance Index — индекс продвижения снежного покрова.

И вот тут возникает журналистская ловушка: «Ученые выяснили, что октябрьский снег связан с зимой» превращается в «Первый снег расскажет, какой будет зима». Это совершенно не одно и то же.

Причем и сама связь «сибирский снег → зимняя циркуляция» оказалась значительно менее универсальной, чем предполагалось первоначально. Более поздний анализ длинного ряда наблюдений показал, что она сильно менялась во времени и делать прогноз зимней NAO только по снегу или морскому льду рискованно.

Дата первого льда на конкретном озере, реке или пруду не имеет самостоятельной прогностической ценности для всей зимы. Это локальная реакция водоема на уже произошедшее охлаждение. На нее влияют разные показатели: глубина, площадь, течение, ветер, температура воды, снежный покров, прозрачность атмосферы, локальный микроклимат. Большой холодный водоем может замерзнуть поздно после нескольких морозных ночей, а маленький мелкий пруд — очень быстро. То есть первый лед — отличный индикатор наступившего охлаждения, но не «запись будущей зимы».

На что действительно смотрят синоптики

ENSO — Эль-Ниньо и Ла-Нинья

Это колебания температуры поверхности воды в тропической части Тихого океана вместе с соответствующими изменениями атмосферной циркуляции, один из главных источников сезонной предсказуемости климата. Поэтому состояние тропического Тихого океана отслеживают за месяцы до зимы.

При этом важно не впадать в другую крайность, так как Эль-Ниньо не означает автоматически «такой-то зимы в Европе». Связи между тропическим Тихим океаном и Европой гораздо сложнее и слабее, чем в некоторых других регионах мира.

NAO — Северо-Атлантическая осцилляция

Для Европы это особенно важно. NAO описывает крупномасштабную разницу давления между субтропической Атлантикой и северной частью Атлантики и фактически характеризует состояние западного переноса воздушных масс. При положительной NAO зимой возрастает вероятность более сильного западного переноса и, в частности, более мягкой и влажной погоды в северо-западной Европе. При отрицательной картине тенденции во многих частях Европы противоположные.

Но NAO — не переключатель «холодная/теплая зима». Его фаза может меняться, а отдельные эпизоды холодов возможны при разных средних зимних режимах.

Стратосфера

Это особенно интересная часть. Синоптики следят за состоянием полярного вихря в стратосфере, температурой и ветрами на больших высотах. Важное явление — внезапное стратосферное потепление. Оно может существенно изменить структуру полярного вихря и затем, при определенных условиях, повлиять на циркуляцию в тропосфере и европейскую погоду.

Исследования сезонной предсказуемости Европы действительно выделяют ENSO и стратосферную изменчивость среди важных источников информации о зимней циркуляции.

Морской лед и состояние океана

Это то, что совершенно не видно человеку, наблюдающему погоду из окна. Сезонные модели учитывают температуру поверхности океана, океанические течения, морской лед, состояние атмосферы, влажность почвы, снежный покров.

Причина в том, что океан и криосфера обладают памятью. Атмосфера может изменить свое состояние за несколько дней, а огромная масса океана или ледяного покрова меняется значительно медленнее. Именно эта «память» физической системы и позволяет говорить о прогнозе на месяцы вперед. Есть, например, исследования, показывающие статистическую связь осеннего морского льда, температуры поверхности океана и последующей зимней NAO.

А где среди всего этого находится осенняя погода?

Вот здесь можно сформулировать хороший принцип: синоптику важна не столько погода в конкретный день, сколько состояние всей климатической системы. Поэтому фраза «8 сентября было холодно» для сезонного прогноза сама по себе почти ничего не значит. А вот: «В октябре быстро увеличивается площадь снежного покрова Евразии, меняется состояние Арктики, океан имеет определенную температурную аномалию, в тропическом Тихом океане развивается ENSO, а стратосферная циркуляция демонстрирует определенные характеристики» — уже потенциально содержательная информация.

Почему народные приметы иногда «работают»

Причин здесь несколько.

• Автокорреляция погоды. Если сегодня холодно, завтра с некоторой вероятностью тоже будет холоднее обычного. Погодные процессы не полностью независимы. Поэтому примета вроде. «Если в начале сентября холодно, скоро наступят холода» может время от времени попадать в цель просто потому, что ближайшее будущее действительно частично зависит от текущего состояния атмосферы. Но это не дает прогноза на три месяца.

• Климатическая сезонность. Если сказать, что «после первых заморозков скоро начнется зима», мы фактически воспользуемся очень грубой календарной закономерностью: заморозки чаще случаются ближе к холодному сезону.

• Сотни примет могут проверяться годами. Некоторые случайно окажутся статистически неплохими. Если потом рассказывать только о тех годах, когда примета сбылась, возникает впечатление удивительной точности.

• Без заранее заданного критерия примету невозможно нормально проверить. Самая важная тонкость в том, что корреляция еще не означает прогноз. Это особенно хорошо видно на примере сибирского снега.

Итак, научный прогноз зимы начинается не с вопроса «когда у нас будет первый мороз?», а с вопроса «какие медленно меняющиеся компоненты климатической системы сейчас способны повлиять на циркуляцию ближайшей зимой?» А «первый снег», «первый лед» и «первый мороз» — в лучшем случае индикаторы уже происходящей осени, а не сообщения из будущей зимы.