Пылевая буря 1930-х годов, вызванная перепахиванием Великих равнин и связанная с рекордной жарой и засухой, по-видимому, повлияла на экстремальные температуры далеко за пределами Соединенных Штатов.

Новое исследование показало, что жаркие, открытые земли в центральной части США во время засухи в Пыльной чаше повлияли на температуру на большей части территории Северной Америки и даже в Европе и Восточной Азии. Это связано с тем, что экстремальное нагревание Великих равнин вызвало движение воздуха по всему Северному полушарию таким образом, что подавило образование облаков в некоторых регионах и, в сочетании с влиянием тропических океанических условий, привело к рекордной жаре за тысячи миль от нас.

"Жаркие и сухие условия на Великих равнинах во время Пылевой бури распространили экстремальную жару на другие районы Северного полушария", - сказал Джеральд Мил, ученый из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) и ведущий автор нового исследования. "Если вы посмотрите на ежедневные рекордно высокие температуры, некоторые из этих районов только сейчас бьют рекорды, которые были установлены в 1930-х годах".

Чтобы определить климатическое воздействие Пылевой чаши, исследовательская группа использовала наблюдаемые высокие и низкие дневные температуры, а также передовые компьютерные модели глобальной климатической системы. Они сосредоточились на роли схемы телеконференций, известной как волна-5, которая может регулировать извилистость струйных течений и связывать обширные погодные условия по всему Северному полушарию летом.

Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.

Дразнящее влияние пыльной бури

Пылевая чаша широко рассматривается как одно из самых страшных экологических бедствий в стране. Фермеры в начале 20-го века распахали миллионы акров местных пастбищ на большей части Великих равнин, чтобы посадить пшеницу и другие культуры. Когда в 1930-х годах разразилась многолетняя засуха, на открытых землях стало исключительно жарко, и верхний слой почвы сдулся, вызвав разрушительные пыльные бури, а также медицинскую и экономическую катастрофу.

Новое исследование указывает на то, что экстремальные погодные условия распространились далеко за пределы непосредственной близости от Пылевой чаши. Большая часть Северной Америки, северной Европы, Восточной и северо-восточной Азии пережила такую жару, что некоторые рекордно высокие температуры 1930-х годов превышаются только сейчас, поскольку температура повышается с изменением климата.

Предыдущие исследования указывали на закономерности теплых и прохладных температур поверхности в тропических океанах как на причину засухи на Великих равнинах. Эти условия были связаны с парой многодекадных явлений, известных как Междекадное тихоокеанское колебание (IPO) и Атлантическое многодекадное колебание (AMO). Вопрос, на который обратили внимание Мил и его соавторы, заключался в том, могут ли такие океанические условия также объяснить жаркую и сухую погоду на большей части Северного полушария, или же сама Пылевая чаша сыграла свою роль.

Чтобы выявить влияние Пылевой бури, ученые сначала использовали модель глобального климата, основанную на NCAR, известную как модель системы сообщества Земли (CESM). Они провели серию симуляций на суперкомпьютере Шайенн в суперкомпьютерном центре NCAR-Вайоминг, чтобы выяснить, могут ли IPO и AMO полностью учитывать распределение экстремально высоких суточных температур на трех континентах. Но даже несмотря на то, что они создали модель, отражающую вероятные океанические условия того времени, они не смогли воспроизвести высокие суточные температуры 1930-х годов.

Затем они обратились к версии атмосферной модели CESM, которая является компонентом модели земной системы DOE Energy Exascale, и установили модель, чтобы изолировать влияние экстремальной жары на Великих равнинах в 1930-х годах. На этот раз результаты полностью соответствовали фактическим климатическим данным, указывая на то, что Пылевой шар вызвал атмосферную реакцию, которая в сочетании с условиями в тропической части Тихого океана и Атлантики вызвала экстремальную жару на обширных территориях Северного полушария.

"Когда вы учитываете влияние засухи в пылевой чаше Великих равнин в модели, вы получаете рекордную жару в районах, где мы наблюдали ее в Северном полушарии в 1930-х годах", - сказал Мил.

Дополнительный анализ моделирования выявил причину, по которой Пылевая буря оказала такое выраженное влияние на другие регионы: она породила серию далеко идущих вертикальных движений в атмосфере. Такие движения известны как волновое число-5 или телеконференция "волна-5", названная так потому, что она состоит из пяти пар чередующихся объектов высокого и низкого давления, которые окружают земной шар вдоль струйных течений.

В этом случае интенсивный нагрев поверхности Великих равнин вызвал восходящее движение теплого воздуха, который затем переместился вниз в прилегающих районах, подавляя образование облаков над большей частью севера США и Канады. Это также привело к опусканию воздуха, который подавил облака в других регионах Северного полушария, позволяя большему количеству солнечного света достигать поверхности и приводя к резкому повышению температуры. В то же время эта закономерность позволила теплым южным ветрам проникать так далеко на север, как Скандинавия и Восточная Азия. Эти ветры способствовали сильной жаре на большей части Северной Европы и в некоторых частях Восточной Азии.

Мил сказал, что исследование помогает пролить свет на то, как условия в одной части планеты могут влиять на атмосферу за тысячи миль от нас. Ученым давно известно о климатическом влиянии обширных тропических океанов, которые выкачивают огромное количество относительно влажного, теплого воздуха, влияющего на погодные условия во всем мире, как в случае с Эль-Ниньо. Но оказалось более трудным выявить связи, возникающие из-за условий на небольших участках суши в средних широтах, особенно летом.

"Это механизм, который возник уникальным образом под влиянием человека — не в результате сжигания ископаемого топлива, а в результате вспашки средней трети территории США", - сказал Мил. "Вполне возможно, что интенсивные региональные засухи в будущем также могут повлиять на экстремальные температуры в Северном полушарии".