Введение

Сезонные изменения в атмосферной циркуляции и осадках – сезонные ветры.

Муссон (/mɒn/'s/uːn/) – это традиционно сезонный ветер, меняющий направление, сопровождаемый соответствующими изменениями в количестве осадков, но в настоящее время используется для описания сезонных изменений в атмосферной циркуляции и осадках, связанных с годовой широтной осцилляцией зоны межтропической конвергенции (ЗМК) между её северными и южными пределами. Обычно термин "муссон" применяется к дождливой фазе сезонно меняющегося режима, хотя технически существует и сухая фаза. Этот термин также иногда используется для описания локальных сильных, но кратковременных дождей. К основным муссонным системам мира относятся западноафриканский, азиатско-австралийский, североамериканский и южноамериканский муссоны. Впервые этот термин был использован в английском языке в Британской Индии и соседних странах для обозначения мощных сезонных ветров, дующих из Бенгальского залива и Аравийского моря в юго-западном направлении и приносящих обильные дожди в этот регион.

Этимология

Этимология слова «муссон» до конца не установлена. Английское слово «monsoon» происходит от португальского *monção*, восходящего к арабскому слову موسم (*mausim*), означающему «сезон», — возможно, частично через раннеголландское *monson*.

Азиатский муссон

Усиление азиатского муссона связывают с поднятием Тибетского плато после столкновения Индийского субконтинента и Азии около 50 миллионов лет назад. На основании исследований данных из Аравийского моря и пыльцевых отложений на плато Лёсс в Китае, многие геологи полагают, что муссон впервые усилился примерно 8 миллионов лет назад. Более поздние исследования ископаемых растений в Китае и новые длительные записи донных отложений из Южно-Китайского моря указывают на начало формирования муссона 15–20 миллионов лет назад, связанное с ранним поднятием Тибета. Проверка этой гипотезы требует глубоководного бурения в рамках Интегрированной программы бурения океана. С тех пор сила муссона значительно менялась, в основном под влиянием глобальных изменений климата, особенно циклов плейстоценовых оледенений. Исследование циклов азиатского муссонного климата за период от 123 200 до 121 210 лет назад (эмианский межледниковый период) показывает, что их средняя продолжительность составляла около 64 лет, минимальная – около 50 лет, а максимальная – приблизительно 80 лет, что сопоставимо с современными значениями. Исследование морского планктона свидетельствует об усилении Южно-Азиатского муссона (SAM) около 5 миллионов лет назад. В период оледенений уровень моря понижался, и Индонезийский пролив закрывался. Это препятствовало поступлению холодных вод Тихого океана в Индийский океан. Считается, что последующее повышение температуры поверхности воды в Индийском океане усиливало интенсивность муссонов. Исследование 2018 года, посвященное изменчивости SAM за последний миллион лет, показало, что количество осадков, вызванных муссоном, значительно уменьшалось в ледниковые периоды по сравнению с межледниковыми периодами, как это происходит в настоящее время. Индийский летний муссон (ISM) несколько раз усиливался в период потепления после последнего ледникового максимума, в частности, в интервалах времени 16 100–14 600 лет назад, 13 600–13 000 лет назад и 12 400–10 400 лет назад, что подтверждается изменениями растительности на Тибетском плато и увеличением влажности, вызванным усилением ISM. Хотя ISM был относительно слабым в течение большей части позднего голоцена, значительное накопление ледников в Гималаях все же происходило из-за низких температур, приносимых западными ветрами. В среднем миоцене июльская зона максимальных осадков сместилась на север, увеличив количество осадков в южном Китае во время восточноазиатского летнего муссона (EASM) и сделав Индокитай более сухим. Во время глобального охлаждения позднего миоцена (LMCG) с 7,9 до 5,8 миллионов лет назад восточноазиатский зимний муссон (EAWM) усилился, поскольку субарктический фронт сместился на юг. Внезапная интенсификация EAWM произошла 5,5 миллиона лет назад. EAWM был значительно слабее, чем сегодня, в период с 4,3 до 3,8 миллионов лет назад, но резко усилился около 3,8 миллиона лет назад, когда растяжение земной коры расширило пролив Цусима и обеспечило больший приток теплого течения Цусима в Японское море. Около 3,0 миллиона лет назад EAWM стал более стабильным, ранее он был более изменчивым и непоследовательным, а также усилился в период глобального охлаждения и понижения уровня моря. EASM был слабее в холодные интервалы ледниковых периодов, такие как последний ледниковый максимум (LGM), и сильнее в межледниковые периоды и теплые интервалы ледниковых периодов. Еще одно событие интенсификации EAWM произошло 2,6 миллиона лет назад, за которым последовало еще одно около 1,0 миллиона лет назад. EASM расширил свое влияние вглубь Азии по мере повышения уровня моря после LGM, а также пережил период интенсификации в среднем голоцене, около 6000 лет назад, из-за орбитального воздействия, усиленного тем, что Сахара в то время была гораздо более покрыта растительностью и выделяла меньше пыли. Этот интервал максимального EASM среднего голоцена был связан с расширением умеренных широколиственных лесостепей и умеренных смешанных лесостепей в северном Китае. Примерно 5000–4500 лет назад сила восточноазиатского муссона начала ослабевать, и ослабевание продолжалось до наших дней. Особенно заметное ослабление произошло около 3000 лет назад. Расположение EASM несколько раз менялось в течение голоцена: сначала оно сместилось на юг между 12 000 и 8000 лет назад, затем расширилось на север между примерно 8000 и 4000 лет назад, а в последнее время снова сместилось на юг между 4000 и 0 лет назад.

Австралийский муссон

Январская межтропическая зона конвергенции (МТЗК) переместилась южнее к своему нынешнему положению в среднем миоцене, что привело к усилению летнего муссона Австралии, который ранее был менее выраженным.

Южноамериканский муссон

Известно, что южноамериканский летний муссон (SASM) ослабевал во время событий Dansgaard–Oeschger. Предполагается, что SASM усиливался во время событий Генриха из-за более высокой температуры суши по сравнению с океаном. Однако это больше не рассматривается как основная причина, и муссон теперь понимается как явление планетарного масштаба, связанное с ежегодной миграцией зоны межтропической конвергенции (МТКЗ) между её северными и южными пределами. Пределы МТКЗ меняются в зависимости от контраста нагрева суши и моря, и считается, что на северное распространение муссона в Южной Азии влияет высокое Тибетское плато. Эти температурные дисбалансы возникают из-за различного способа поглощения тепла океанами и сушей. Над океанами температура воздуха остаётся относительно стабильной по двум причинам: вода обладает относительно высокой теплоёмкостью (3,9–4,2 Дж г−1 К−1), а также процессы теплопроводности и конвекции выравнивают температуру горячей или холодной поверхности с более глубокими слоями воды (до 50 метров). В отличие от этого, почва, песок и скалы имеют более низкую теплоёмкость (0,19–0,35 Дж г−1 К−1) и могут передавать тепло вглубь земли только посредством теплопроводности, но не конвекции. Таким образом, температура воды остаётся более равномерной, в то время как температура суши более изменчива. В тёплые месяцы солнечный свет нагревает поверхности суши и океанов, но температура суши повышается быстрее. По мере нагревания поверхности суши воздух над ней расширяется, и формируется область низкого давления. В то же время температура океана остаётся ниже, чем на суше, и воздух над ним сохраняет более высокое давление. Эта разница в давлении вызывает образование морского бриза, который дует с океана на сушу, принося влажный воздух вглубь континента. Этот влажный воздух поднимается на большую высоту над сушей и затем возвращается к океану, завершая цикл. Однако, когда воздух поднимается и всё ещё находится над сушей, он охлаждается. Это снижает способность воздуха удерживать влагу, что приводит к выпадению осадков на суше. Именно поэтому летние муссоны приносят так много дождей на сушу. В холодные месяцы цикл меняется: суша остывает быстрее, чем океаны, и над сушей формируется область высокого давления по сравнению с океаном. Это приводит к тому, что воздух с суши перемещается к океану. Когда влажный воздух поднимается над океаном, он охлаждается, вызывая осадки над океаном. (Затем охлаждённый воздух направляется к суше, завершая цикл.) Большинство летних муссонов характеризуются преобладающим западным компонентом и выраженной тенденцией к восходящим потокам, что приводит к обильным осадкам (из-за конденсации водяного пара в поднимающемся воздухе). Однако их интенсивность и продолжительность варьируются от года к году. Зимние муссоны, напротив, имеют преобладающий восточный компонент и склонность к расхождению, нисходящим потокам и засухе. Аналогичные осадки могут возникать, когда влажный океанский воздух поднимается вверх из-за гор, нагрева поверхности, конвергенции у поверхности, дивергенции в верхних слоях атмосферы или оттоков от штормов у поверхности. Независимо от механизма подъёма, воздух охлаждается из-за расширения при более низком давлении, что приводит к конденсации.

Азия

Азиатские муссоны можно классифицировать на несколько подсистем, например, Индо-субконтинентальный муссон, который воздействует на Индийский субконтинент и прилегающие регионы, включая Непал, и Восточно-Азиатский муссон, влияющий на южный Китай, Тайвань, Корею и часть Японии.

Юго-западный муссон

Летние муссоны юго-западного направления приходятся на период с июня по сентябрь. В жаркие летние месяцы пустыня Тар и прилегающие к ней районы северного и центрального Индийского субконтинента значительно нагреваются. Это создает область низкого давления над северным и центральным Индийским субконтинентом. Для заполнения этого пространства влажные ветры с Индийского океана устремляются на субконтинент. Эти, богатые влагой, ветры направляются к Гималаям. Гималаи служат высоким барьером, препятствующим прохождению ветров в Центральную Азию и вынуждая их подниматься вверх. По мере подъема облаков их температура понижается, и начинаются осадки. В некоторых районах субконтинента ежегодно выпадает до огромного количества осадков. Юго-западный муссон обычно начинается примерно в начале июня и ослабевает к концу сентября. Достигая самой южной точки Индийского полуострова, ветры, насыщенные влагой, разделяются на две ветви из-за особенностей рельефа: ветвь Аравийского моря и ветвь Бенгальского залива. Ветвь Аравийского моря юго-западного муссона первой обрушивается на Западные Гаты в прибрежном штате Керала, Индия, делая этот регион первым в Индии, принимающим дожди от юго-западного муссона. Эта ветвь муссона движется на север вдоль Западных Гатов (Конкан и Гоа), принося осадки в прибрежные районы, западнее Западных Гатов. Восточные склоны Западных Гатов получают мало дождей от этого муссона, поскольку ветер не преодолевает горный хребет. Ветвь Бенгальского залива юго-западного муссона проходит над Бенгальским заливом в направлении северо-восточной Индии и Бенгалии, собирая дополнительную влагу. Ветры достигают Восточных Гималаев, принося с собой обильные дожди. Мавсинрам, расположенный на южных склонах холмов Хаси в Мегхалае, Индия, является одним из самых влажных мест на Земле. После достижения Восточных Гималаев ветры поворачивают на запад, перемещаясь над Индо-Гангетиской равниной со скоростью примерно 1–2 недели на штат, проливая дожди на всем протяжении пути. 1 июня считается датой начала муссона в Индии, что подтверждается приходом муссона в самый южный штат Керала. Муссон обеспечивает почти 80% осадков в Индии. Индийское сельское хозяйство (которое составляет 25% ВВП и обеспечивает занятостью 70% населения) сильно зависит от дождей, особенно для выращивания таких культур, как хлопок, рис, масличные семена и зерновые. Задержка прихода муссона даже на несколько дней может негативно сказаться на экономике, что подтверждается многочисленными засухами в Индии в 1990-х годах. Муссон широко приветствуется и ценится и жителями городов, поскольку он приносит облегчение от пика летней жары в июне. Однако дороги подвергаются серьезным разрушениям каждый год. Часто дома и улицы оказываются затопленными, а трущобы – размытыми, несмотря на наличие дренажных систем. Недостаток городской инфраструктуры в сочетании с меняющимися климатическими условиями приводит к значительным экономическим потерям, включая повреждение имущества и гибель людей, как это произошло во время наводнения в Мумбаи в 2005 году, парализовавшего город. Бангладеш и некоторые регионы Индии, такие как Ассам и Западная Бенгалия, также часто страдают от сильных наводнений в этот сезон. В последнее время в районах Индии, которые ранее получали незначительное количество осадков в течение года, например, в пустыне Тар, неожиданно стали происходить наводнения из-за затяжного сезона муссонов. Влияние юго-западного муссона ощущается даже на севере, в китайском Синьцзяне. По оценкам, около 70% всех осадков в центральной части гор Тянь-Шань выпадает в течение трех летних месяцев, когда регион находится под влиянием муссона; примерно 70% из них имеют непосредственное "циклоническое" (то есть, обусловленное муссоном) происхождение (в отличие от "локальной конвекции"). Воздействие распространяется также на запад, вплоть до Средиземноморья, где, однако, влияние муссона проявляется в виде засухи посредством механизма Родуэлла-Хоскинса.

Северо-восточный муссон

Примерно в сентябре, когда солнце начинает смещаться к югу, северная часть Индийского субконтинента быстро охлаждается, и над северной Индией начинает повышаться атмосферное давление. Индийский океан и прилегающая к нему атмосфера всё ещё сохраняют тепло, что вызывает приток холодных ветров с Гималаев и Индо-Гангской равнины к обширным акваториям Индийского океана южнее полуострова Декан. Это явление известно как северо-восточный муссон, или муссон отступающего сезона. Двигаясь в сторону Индийского океана, холодный сухой ветер насыщается влагой из Бенгальского залива и выпадает дождями на полуостров Индию и отдельные районы Шри-Ланки. Города, такие как Ченнаи, которые получают меньше осадков от юго-западного муссона, получают осадки именно от этого муссона. Примерно 50–60% осадков, выпадающих в штате Тамилнад, приходится на северо-восточный муссон. В Южной Азии северо-восточные муссоны наблюдаются с октября по декабрь, когда система высокого давления у поверхности наиболее выражена. В этом регионе струйное течение разделяется на южное субтропическое и полярное течения. Субтропичный поток направляет северо-восточные ветры над Южной Азией, формируя сухие воздушные потоки, которые обеспечивают ясную погоду над Индией. Тем временем над Юго-Восточной Азией и Австралазией формируется область низкого давления, известная как муссонный желоб, и ветры направляются к Австралии. На Филиппинах северо-восточный муссон называется Амихан.

Восточноазиатский муссон

Восточноазиатский муссон оказывает влияние на значительные территории Индокитая, Филиппин, Китая, Тайваня, Кореи, Японии и Сибири. Он характеризуется теплым, дождливым летним муссоном и холодным, сухим зимним муссоном. Осадки выпадают в концентрированной полосе, простирающейся с востока на запад, за исключением Восточного Китая, где она наклонена к востоку-северо-востоку над Кореей и Японией. Сезонные дожди известны как Мэйю в Китае, Чжанма в Корее и Байу в Японии, причем последние два по характеру напоминают фронтальные дожди. Начало летнего муссона отмечается периодом предмуссонных дождей над Южным Китаем и Тайванем в начале мая. С мая по август летний муссон проходит через череду сухих и дождливых фаз, по мере продвижения дождевой полосы на север: начиная с Индокитая и Южно-Китайского моря (май), затем бассейн реки Янцзы и Япония (июнь) и, наконец, северный Китай и Корея (июль). С окончанием муссона в августе дождевая полоса возвращается в южный Китай.

Австралия

Сезон дождей длится с сентября по февраль и является основным источником энергии для циркуляции Хэдли в течение северной зимы. Это связано с развитием Сибирского максимума и перемещением зон максимального нагрева от Северного полушария к Южному полушарию. Северо-восточные ветры спускаются вдоль Юго-Восточной Азии, отклоняются в северо-западные/западные ветры рельефом Борнео в направлении Австралии. Это формирует циклонический вихрь над Борнео, который, вместе с опускающимися холодными воздушными массами с более высоких широт, вызывает значительные погодные явления в регионе. Примерами служат образование редкого тропического шторма на низкой широте в 2001 году – тропического шторма «Вамей», и разрушительный потоп в Джакарте в 2007 году. Начало муссона над Австралией обычно следует за перемещением зон максимального нагрева вдоль Вьетнама и Малайского полуострова (сентябрь), Суматры, Борнео и Филиппин (октябрь), Явы, Сулавеси (ноябрь), Ириан-Джая и северной Австралии (декабрь, январь). Однако муссон – это не просто реакция на нагрев, а более сложное взаимодействие рельефа, ветра и моря, что проявляется в его резком, а не постепенном отступлении из региона. Австралийский муссон («Сезон дождей») наступает в южное лето, когда над Северной Австралией формируется муссонный желоб. В это время на Северную Австралию выпадает более трех четвертей годового количества осадков.

Европа

Европейский муссон (чаще называемый возвращением западных ветров) возникает из-за повторного усиления западных ветров, приходящих из Атлантики, где они насыщаются влагой и энергией. Эти западные ветры – обычное явление зимой в Европе, но к концу марта, а также в апреле и мае они ослабевают. В июне ветры вновь усиливаются, отсюда и название – "возвращение западных ветров". Осадки обычно приходят двумя волнами: в начале июня и снова в середине или конце июня. Европейский муссон не является муссоном в строгом смысле этого слова, так как не соответствует всем критериям для такой классификации. Скорее, возвращение западных ветров можно рассматривать как механизм, доставляющий в Западную Европу серию циклонов, вызывающих неустойчивую погоду. Эти штормы обычно сопровождаются значительно более низкими, чем обычно, температурами, сильными дождями или градом, грозами и порывистым ветром. Возвращение западных ветров оказывает влияние на северное атлантическое побережье Европы, в частности на Ирландию, Великобританию, страны Бенилюкса, западную Германию, северную Францию и отдельные регионы Скандинавии.