Аномальный октябрь 2014 года на Среднем Урале

Необходимые пояснения

Данный обзор имеет исключительно научно-популярный и описательный характер. Мы не ставим себе цель детально проанализировать причины формирования интенсивной волны холода на Урале во второй половине октября 2014 г., которая стала одной из крупнейших погодных аномалий в регионе за последние десятилетия. Эта работа будет проведена позже. Не исключено что по данной тематике еще будут изданы как научные статьи (посвященные рассмотрению отдельных аспектов данного явления), так и целые сборники работ (аналогичных известному сборнику, посвященному анализу условий аномальной погоды летом 2010 г. на Европейской части России).

Общая характеристика погодной аномалии октября 2014 г. на Урале

Октябрь 2014 г. запомнился жителям восточной части Европейской России, Урала и Западной Сибири необычно холодной погодой. Средняя месячная температура воздуха на этой территории оказалась на 3-4°, местами на 5° ниже климатической нормы. Такие крупные отклонения среднемесячной температуры от нормы в октябре – значительно более редкое явление, чем например, в зимние месяцы. Более холодный октябрь наблюдался в регионе в 1976 г. (тогда он оказался холоднее нормы на 6-7°).

В основном отрицательная аномалия температуры воздуха была накоплена за вторую половину октября. Первая половина месяца еще более-менее соответствовала климатической норме, и была всего 1-2° холоднее, чем обычно.  А в период с 17 по 27 октября наблюдалась аномальная по интенсивности и продолжительности волна холодов. Средняя температура воздуха за этот период на обширной территории (север, восток Европейской части России, Северный и Средний Урал, Западная Сибирь) оказалась ниже нормы на 7-11 градусов. Она соответствовала норме конца ноября-начала декабря. В отдельные сутки отрицательная аномалия температуры увеличивалась до 12-14°, что вообще нехарактерно для середины осени.

Необычайные для октября холода на Среднем и Северном Урале сопровождались редкими по интенсивности снегопадами. Количество осадков в виде снега в ряде районов превысило месячную норму. Интенсивность осадков в Пермском крае и Свердловской области неоднократно достигала критерия опасного метеорологического явления – 20 мм в виде снега за 12 часов и менее. К середине третьей декады октября на обширной территории установился снежный покров высотой 20-35 см, а на севере Свердловской области – до 45-57 см.
 

Кратко  о распределении аномалий температуры и особенносмтях атмосферной циркуляции  в октябре 2014 г.

Рис. 1. Карта аномалий средней месячной температуры воздуха в октябре 2014 г. (глобально)

На представленной карте хорошо видна обширная область значительных (3° и более) отрицательных аномалий температуры воздуха в Северной Евразии. Причиной ее появления был аномальный характер атмосферной циркуляции, а именно стационирование в течение практически всего месяца над Уралом холодной тропосферной ложбины. В то время как над Восточной Европой существовал устойчивый блокирующий антициклон, регулярно поддерживаемый затоком арктического воздуха по его восточной периферии.

Похожие условия атмосферной циркуляции наблюдаются в 2014 г. неоднократно, что обусловило высокую повторяемость на Урале интенсивных и продолжительных волн холода (во второй половине января, в течение большей части апреля, во второй и третьей декадах июля 2014 г.). В то же время по западу Европейской части России преобладают положительные аномалии температуры и ощущается дефицит осадков. В целом подобная форма циркуляции с повышенной интенсивностью меридиональных процессов, вторжениями арктического воздуха на восток ЕТР и Урал имеет достаточно высокую климатическую повторяемость. Однако в 2014 г. она встречается намного чаще, чем обычно.

Так и октябрь 2014 г., в Белоруссии и на западе Европейской России оказался очень сухим (выпало менее 50% от месячной нормы осадков), что даже привело в отдельных районах к возникновению торфяных пожаров. А над Уралом, наоборот, наблюдалась интенсивная циклоническая деятельность. Количество осадков местами в Зауралье превысило норму в два раза и более. Причем большая часть этих осадков выпала в виде снега в период с 17 по 24 октября.

Описание условий атмосферной циркуляции и погодных условий в октябре 2014 г. на Среднем и Северном Урале

В третьей декаде сентября 2014 г. на Среднем Урале в течение нескольких дней наблюдалась малооблачная сухая и теплая погода («бабье лето»), приход которого обеспечил устойчивый высокий антициклон. Температура была на 3-5° выше нормы. Однако с 28 сентября антициклон начал разрушаться. Этот процесс предшествовал первому в нынешнем октябре арктическому вторжению на Урал. Как позже выяснилось, с 2 октября в Пермском крае установилась отрицательная аномалия температуры воздуха, которая сохранялась до 28 октября – почти весь месяц.

29-30 сентября с Норвежского моря на Архангельскую область сместился циклон по «ныряющей» траектории. В его тыловой части над Скандинавией сформировался антициклон, и происходило вторжение холодного воздуха с Кольского полуострова на Европейскую Россию. 1 октября циклон начал углубляться над Кировской областью, и вторжение арктического воздуха в его тыл усилилось. Циклон стал высоким и малоподвижным барическим образованием.

В Пермском крае значительное понижение температуры произошло 2 октября, когда центр циклона стационировал в районе Перми, а северо-западные районы края оказались в его тылу под влиянием петли окклюзии с интенсивными осадками в виде дождя, переходящего в мокрый снег. В Гайнах установился первый в этом октябре временный снежный покров.
 

Рис. 2. Относительный геопотенциал ОТ500/1000. Данные объективного анализа на 00 ВСВ 02.10. 2014 г.. Высокий циклон с центром юго-западнее Перми
 

3 октября значительные осадки шли уже на всей территории Пермского края что было связано с выходом частного циклона со Свердловской области. Однако при температуре воздуха +1…+2° они выпадали в основном в виде дождя.

В последующие дни Прикамье оказалось в глубоком тылу циклона, уходящего на восток. А над арктическим побережьем сформировался очень мощный антициклон (на стадии максимального развития давление в его центре достигло 1042 гПа), который переместился в район Москвы. Этот антициклон был достаточно теплый по высотам, но инверсионная облачность не способствовала прогреву воздуха у земли. К тому же Пермский край находился на его холодной восточной периферии. В результате в Перми температура воздуха так и не поднялась до +10° даже днем, и оставалась несколько ниже нормы.

В итоге к 8 октября антициклон сместился на южную часть ЕТР и открыл дорогу теплой воздушной массе с запада. Однако прохождение теплого фронта через Пермский край утром 10 октября привело к неожиданному снегопаду. Его не удалось спрогнозировать вследствие достаточно высокой температуры воздуха на уровне 850 гПа (-1..-2°) (ожидалось, что осадки пройдут в виде дождя). Утром 10 октября в Перми сформировался первый снежный покров высотой 3 см, который днем растаял. И это был далеко не последний погодный «сюрприз» октября 2014 г.
 

Рис. 3. Относительный геопотенциал ОТ500/1000. Данные объективного анализа на 00 ВСВ 10.10. 2014 г. Прохождение теплого фронта через Пермский край, которое сопровождалось неожиданным снегопадом
 

Потепление в начале второй декады октября в Пермском крае так и не состоялось. Вместо него произошло новое арктическое вторжение, затронувшее в основном северо-восток ЕТР и Северный Урал. 10 октября над Баренцевым морем сформировался новый антициклон, низкий и достаточно холодный.  11 октября он сместился на Архангельскую область и вытеснил теплый воздух к югу. В итоге высотная фронтальная зона проходила теперь  с северо-запада на юго-восток, с Санкт-Петербурга на Башкирию. К югу от нее, под влиянием теплых западных воздушных потоков,  установилась очень теплая погода с дневной максимальной температурой +15…+18°. А на северо-востоке ЕТР и Среднем Урале усилились холода. 11-12 октября среднесуточная температура воздуха в Перми оказалась ниже нулевой отметки, а по северу края было еще холоднее (примерно на 5° ниже нормы для этого периода).

К 12 октября стало очевидно, что произошедшее похолодание – это только начало, и неделя с 13 по 19 октября окажется холоднее нормы уже не на 2-3°, а на 4-5°. На прогностических картах было хорошо видно, что 13-14 октября в район Новой Земли должен произойти прорыв очень холодной для этого периода (температура на АТ850 ниже -15°) воздушной массы с Канадского сектора Арктики в системе глубокого высотного циклона. Такие процессы более характерны для зимнего периода. И в перспективе, на 15-16 октября, прогнозировалось распространение влияния высотного циклона и на северные области Европейской России.
 

Рис. 4. Абсолютный геопотенциал АТ500. Данные объективного анализа на 00 ВСВ 13.10. 2014 г. Начало смещения высотного циклона с Центральной Арктики на северо-восотк ЕТР

К утру 15 октября северо-восток Европейской России оказался под влиянием глубокого (высота геопотенциала АТ500 в центре менее 500 дам) высотного циклона, сместившегося  с Центральной Арктики на Ямал. В этот же день по северу Коми и в Ненецком ОА необычно рано температура воздуха упала до -15…-18° (на 10-11 градусов ниже нормы). 15 октября днем началось поступление арктического воздуха и на Средний Урал. Происходило оно без существенных осадков с умеренным западным ветром по южной периферии глубокой тропосферной «воронки» с центром над Ямалом.

Рис. 5. Абсолютный геопотенциал АТ500. Данные объективного анализа на 00 ВСВ 15.10. 2014 г. Глубокий высотный циклон с центром над Ямалом. Начало вторжения холода на ЕТР.
 

Стоит отметить, что над Норвежским морем все это время усиливался блокирующий гребень, в результате чего поступление теплого воздуха с Атлантики в российский сектор Арктики было невозможно. И воздушная масса, пришедшая с Канадского сектора Арктики, в условиях короткого светового дня не прогревалась.

15 октября над Кольским полуостровом оформился самостоятельный низкий и холодный антициклон, гребень которого быстро распространился на юго-восток, и к утру 16 октября достиг Урала. Сам центр антициклона по потоку также перемещался на юго-восток и усиливался. Антициклон был низкий и очень холодный для октября, температура воздушной массы в нем составляла -8…-10°.

Под влиянием арктического антициклона оказался север ЕТР. Высотная фронтальная зона сместилась на Центр ЕТР и обострилась. Температурные контрасты в этом районе резко увеличились, арктический воздух с температурой на АТ850 -10° взаимодействовал с теплой и влажной воздушной массой европейского происхождения с Т850 +6…+8°. Над западной частью ЕТР сформировались благоприятные условия для циклогенеза.

Уже 16 октября под влиянием малоподвижной фронтальной зоны, и особенно в зоне влияния частного циклона с центром в районе Москвы, наблюдались осадки в виде дождя, переходящего в снег. В этот же день малоподвижная фронтальная зона, пролегавшая через Среднее Поволжье и Башкирию, обострилась, и через Средний Урал прошло волновое возмущение с сильными осадками. По югу Пермского края осадки выпадали в виде мокрого снега, причем в Чернушке днем 16 октября выпало 11 мм/12ч, а в Октябрьском 10 мм/12ч и сформировался снежный покров высотой до 7 см. Это был первый случай сильного снегопада в октябре 2014 г. в Прикамье. Обострению фронтальной зоны способствовала двусторонняя адвекция – с севера со смещением арктического антициклона усиливался заток холода, а с юго-запада поступила порция теплого воздуха. В результате температурный контраст между Средним и Южным Уралом достиг 15-17°.

Рис. 6. Температура воздуха на изобарической поверхности АТ850 и поле приземного давления 16.10.2014, 12 ч. ВСВ (данные GFS/NCEP). Контрастный фронт, проходивший через юг Пермского края, дал сильные осадки
 

 

Пока на юге Пермского края наблюдались осадки в виде мокрого снега, на севере территории под влиянием усиливающегося антициклона продолжалось похолодание. В ночь на 17 октября центр антициклона сместился в район Сыктывкара. На фоне прояснения минимальная температура по северу края упала до -8…-10°.

Влияние арктического антициклона на погоду в Пермском крае сохранялось до второй половины дня 17 октября, когда с юго-запада начал подходить активный циклон, которому немецкие метеорологи дали имя «Livia». За 17-18 октября этот циклон вызвал в ряде регионов ЕТР и Урала комплекс опасных явлений погоды (очень сильный снег, гололед, метели, усиление ветра) и вошел в историю.

Циклон “Livia” сформировался вечером 16 октября над востоком Украины на полярном фронте и, смещаясь на восток, быстро углублялся. Этому способствовал все более интенсивный заток холода в тыл циклона с севера ЕТР. При сближении углубляющегося циклона с усиливающимся арктическим антициклоном (с центром на Республикой Коми) резко увеличивался барический градиент и усиливался ветер.
 

Рис. 7. Относительный геопотенциал ОТ500/1000 и приземное давление. Данные объективного анализа на 00 ВСВ 17.10. 2014 г. Углубляющийся циклон «Livia» с центром северо-восточнее Воронежа


Рис. 8.Относительный геопотенциал ОТ500/1000 и приземное давление. Данные объективного анализа на 12 ВСВ 17.10. 2014 г. Углубляющийся циклон «Livia» с центром западнее Самары


Рис. 9.Относительный геопотенциал ОТ500/1000 и приземное давление. Данные объективного анализа на 00 ВСВ 18.10. 2014 г. Циклон «Livia» на стадии максимального развития
 

Ухудшение погодных условий в Пермском крае началось с вечера 17 октября по южным районам. Ветер усилился в порывах до 15 м/с, после 18.00 местного времени в районе Чайковского уже начался сильный снегопад и метель. К 21 ч. местного времени здесь выпало 5 мм осадков.

Ночью зона интенсивных снегопадов и метелей с ветром до 15 м/с охватила всю южную половину Пермского края. Наиболее интенсивные осадки наблюдались у точки окклюзии, которая прошла юго-восточнее Перми. А крайние южные районы ненадолго попали в теплый сектор,  здесь сменился дождем, отмечался гололед диаметром до 8 мм. За 12 ч выпало в Оханске и Кунгуре 21 мм (опасное явление «очень сильный снег»), в Ножовке 18, в Чайковском 17,  Верещагино 15 мм. В Перми сильная метель началась около полуночи и продолжалась 11 часов подряд. Высота снежного покрова к 09.00 местного времени составила 14 см. Официально выпало 6 мм осадков. Снегопадов подобной интенсивности в Пермском крае не было с 16-17 марта 2013 г.

Рис. 10. Снегопад в Перми утром 18 октября 2014 г.
 

Сильнейшие снегопады прошли также по южной половине Свердловской области. Они начались ночью и продолжились днем с выходом зоны осадков у точки окклюзии. В итоге в Екатеринбурге выпало за сутки 36 мм осадков в виде снега, а в Невьянске 28 мм только за 12 часов.

По северу Пермского края снегопады наблюдались под влиянием петли окклюзии и были менее интенсивными. 19 октября циклон уходил на восток, затягивая в свой тыл арктической воздух  с севера ЕТР.  Снегопады в Прикамье продолжались практически весь день, но были в основном слабыми и умеренными. Тем не менее, высота снежного покрова в Перми  к утру 20 октября достигла 29 см. Температура воздуха понизилась до -5…-8°
 

Рис. 11. Облачная система циклона на снимке со спутника Terra MODIS за 18.10.2014, 07.30 ВСВ

 

20 октября Пермский край находился в  глубоком тылу циклона в арктическом воздухе, который над заснеженной поверхностью совершенно не прогревался. В итоге даже максимальная температура составила в Перми около -7°. А в ночь на 21 октября с северо-запада на Средний Урал сместился промежуточный низкий и холодный барический гребень. Полный штиль и прояснения способствовали формированию температурной инверсии. В итоге ночь на 21 октября оказалась аномально холодной. Минимальная температура воздуха в Перми составила -18,1°, что на 3,8 ниже предыдущего суточного рекорда, установленного  в 1946 г.

По территории края были зафиксированы двадцатиградусные морозы (Ныроб -21,8°, Гайны -20,9°, Большое Савино -21°). Такие низкие температуры отмечались в  октябре впервые с 1976 г.

 

Рис. 12.Относительный геопотенциал ОТ500/1000 и приземное давление. Данные объективного анализа на 00 ВСВ 21.10. 2014 г. Низкий холодный гребень на фоне высотной ложбины над Пермским краем
 

В последующие несколько дней аномальные холода с температурой на 8-13 градусов ниже нормы установились не только на Урале, но и на большей части Европейской территории России. Над севером ЕТР усилился арктический антициклон, в зоне влияния которого отмечены многочисленные рекордные минимумы температуры. В частности, в Нарьян-Маре 20 октября суточный минимум температуры воздуха был перекрыт сразу на 4 градуса, а также установлен рекорд для второй декады октября.

Из-за усиления арктического антициклона высотная фронтальная зона оказалась смещена к югу. В результате траектория следующего в серии ныряющего циклона прошла через Санкт-Петербург, Москву, Казань и Пермский край. Этот циклон, определявший погодные условия в Европейской части России 21-22 октября, не получил своего имени, но также отметился комплексом неблагоприятных явлений погоды – сильными снегопадами, метелями, смешанными осадками и резкими колебаниями температуры воздуха. В тылу циклона на центр Европейской части России произошло классическое ультраполярное вторжение – процесс, весьма нехарактерный для октября.

Пермский край оказался под влиянием второго в серии циклона 22 октября. К этому времени циклон достиг стадии максимального развития, и уже окклюдировался. В теплый сектор снова попали лишь крайние южные районы, а на большей части территории под влиянием фронта окклюзии прошел сильный снегопад  с метелью и ветром до 15-19 м/с при температуре воздуха -5…-7°. Больше всего осадков выпало в Верещагино и Кудымкаре (12-13 мм/12ч). Этот второй за короткое время снегопад еще больше осложнил обстановку на дорогах края.
 

Рис. 12.Относительный геопотенциал ОТ500/1000 и приземное давление. Данные объективного анализа на 12 ВСВ 22.10. 2014 г. Выход циклона с сильным снегопадами на Средний Урал и ультраполярное вторжение на ЕТР
 

Впрочем, уже в ночь на 23 октября циклон стал быстро заполняться, и стал высоким и холодным барическим образованием. Центр глубокого высотного циклона из района Перми медленно смещался на восток. В высотном циклоне арктический воздух продолжал выхолаживаться за счет интенсивных восходящих движений над снежным покровом. В результате образовался замкнутый очаг холода не только в тропосфере, но и у земли. Температура воздуха снова упала на 10° ниже нормы. Продолжались умеренные снегопады ливневого характера, а высота снежного покрова приблизилась к норме второй половины декабря.

Одновременно, 23 октября частный южный циклон, образовавшийся на холодном фронте над Южным Уралом, вышел на северные районы Свердловской области и в последующие сутки заполнялся на месте. В зоне продолжительных и интенсивных снегопадов оказались обычно малоснежные районы севера Свердловской области. Интенсивность осадков здесь увеличивалась за счет влияния орографии при восточном ветре.

На Серов, Краснотурьинск и Североуральск обрушились аномальные по продолжительности и интенсивности снегопады. За сутки выпало более 30 мм осадков, в Североуральске 50 мм за двое суток. Высота снежного покрова увеличилась до полуметра, в Североуральске до 57 см, что на уровне нормы февраля.

 

Рис. 13.Относительный геопотенциал ОТ500/1000 и приземное давление. Данные объективного анализа на 06 ВСВ 23.10. 2014 г. Частный южный циклон, вызвавший рекордные снегопады на севере Свердловской области



Рис. 14. Последствия снегопада в Серове, 24.10.2014




Рис. 15. Последствия снегопада в Серове, 24.10.2014
 

Одними из самых холодных дней в Пермском крае стали 25-26 октября, когда высотный циклон с Зауралья медленно смещался на восток, а в ночь на 26 октября Пермский край оказался под влиянием гребня антициклона с Европейской России (ранее этот антициклон сместился на ЕТР по ультраполярной траектории). В результате за счет радиационного выхолаживания температура воздуха ночью понизилась до -13…-17°, да и днем была немногим выше -10°. Малооблачная и морозная погода со снежным покровом высотой 34 см была особенно нехарактерна для октября.

Еще более холодными эти дни были в Свердловской области, где даже дневная температура не поднималась выше -10…-13°, а среднесуточная оказалась ниже нормы на 13-15°. Ночные минимумы здесь составили -18…-20°.

После снегопадов под Пермью, 26.10.2014 г. Малооблачная погода под влиянием антициклона

 

В последние дни месяца с восстановлением зонального переноса воздушных масс на Урале произошло значительное повышение температуры, днем до +4…+8°. Причем наиболее теплая погода установилась именно на сеевре Свердловской облсти, где прошли снегопады наибольшей интенсивности. Оттепель и осадки в виде дождя способствовали интенсивному таянию снежного покрова, высота которого к концу месяца сократилась до 5-15 см.
 
Климатические итоги октября 2014 г. по метеостанции Пермь
Средняя температура воздуха составила -1,4°, что ниже климатической нормы (за период 1961-1990 гг.) на 3,4°. Это самый холодный октябрь с 1976 г.
Минимальная температура была отмечена 21 октября -18,1°, это самый низкий минимум с 1976 г.
Максимальная температура +10,2° отмечена 1 октября.
За месяц выпало 82 мм осадков, что составляет 134% от нормы. Из них в виде снега за период 18-25 октября выпало 47 мм.
Высота снежного покрова в Перми 25 октября достигла 34 см.


Некоторые характеристики октября 2014 г. по метеостанциям Пермского края

Метеостанция	Абсолютный минимум температуры воздуха в октябре 2014 г. (дата)	Количество выпавших осадков в виде снега за период 16-25 октября, мм	Максимальное количество осадков в виде снега за 12 ч, мм	Максимальная высота снежного покрова, см (дата)
Ныроб	-22,1° (27.10.2014)	45	13 (23.10.2014)	41 (25.10.2014)
Чердынь	-17,4° (22.10.2014)	17	8 (22.10.2014)	19 (25.10.2014)
Гайны	-20,9° (21.10.2014)	34	9 (22.10.2014)	29 (24.10.2014)
Коса	-18,5° (21.10.2014)	16	4 (22.10.2014)	33 (25.10.2014)
Кочево	-21,7° (21.10.2014)	37	9 (22.10.2014)	27 (23.10.2014)
Кудымкар	-17,9° (21.10.2014)	38	12 (22.10.2014)	28 (24.10.2014)
Березники	-21,3° (21.10.2014)	37	7 (22.10.2014)	28 (25.10.2014)
Губаха	-21,1° (27.10.2014)	47	8 (23.10.2014)	38 (25.10.2014)
Бисер	-18,8 (23.10.2014)	40	7 (18.10.2014)	17 (25.10.2014)
Лысьва	-16,8 (26.10.2014)	42	7 (23.10.2014)	38 (25.10.2014)
Добрянка	-16,5 (27.10.2014)	45	9 (22.10.2014)	25 (24.10.2014)
Верещагино	-14,4° (26.10.2014)	66	15 (18.10.2014)	41 (25.10.2014)
Пермь	-18,1° (23.10.2014)	47	11 (18.10.2014)	34 (26.10.2014)
Оханск	-13,2° (24.10.2014)	51	21 (18.10.2014)	24 (24.10.2014)
Оса	-15,8° (24.10.2014)	20	-	11 (24.10.2014)
Ножовка	-15,9° (24.10.2014)	24	5 (22.10.2014)	17 (24.10.2014)
Чайковский	-12,9° (23.10.2014)	16	-	9 (22.10.2014)
Чернушка	-14,1° (24.10.2014)	21	11 (16.10.2014)	7 (10.10.2014)
Октябрьский	-17,7° (26.10.2014)	36	10 (16.10.2014)	19 (25.10.2014)

 
Больше всего снега выпало на западе края в Верещагино – 66 мм. Здесь же была зафиксирована максимальная высота снежного покрова – 41 см.
Всего за период зафиксировано два случая очень сильных снегопадов (в ночь на 18 октября в Оханске и Кунгуре выпало по 21 мм осадков за 12 ч).
Кроме того, в нескольких случаях наблюдался сильный снег 10 мм и более за 12 ч:
16 октября – Чернушка (11 мм/12ч), Октябрьский (10 мм/12ч).
18 октября –Верещагино (15 мм/12ч), Пермь (11 мм/12ч)
19 октября – Верещагино (11 мм/12ч)
22 октября – Верещагино (13 мм/12ч), Кудымкар (12 мм/12ч), Ныроб (11 мм/12ч)
23 октября – Ныроб (20 мм за сутки)