Останнім часом українські аграрії дедалі частіше стикаються з ситуацією, коли влітку на значній території країни на багато днів встановлюється спекотна, суха і майже безхмарна погода. Дощі припиняються, денна температура тривалий час перевищує +30°C, швидко зменшуються запаси продуктивної вологи в ґрунті, а рослини потерпають одночасно від ґрунтової та атмосферної посухи. Однією з важливих причин таких тривалих аномалій є блокувальні процеси в атмосфері, а за певних умов – формування так званих теплових куполів (heat domes).

Для сільського господарства важливо розуміти ці процеси, що визначають не лише температуру повітря. Вони впливають на опади, випаровування, вологість повітря й ґрунту, тривалість бездощових періодів, а зрештою – на водозабезпеченість рослин і ризик втрат урожаю.

Коли антициклон блокує погоду

У помірних широтах, де розташована Україна, переважає західне перенесення повітря. Разом із ним переміщуються циклони й атмосферні фронти, які приносять зміну погоди та опади. Проте іноді ця циркуляція порушується: над великим регіоном формується потужний малорухомий антициклон або висотний гребінь, який ніби перегороджує звичайний шлях атмосферним процесам.

Таке явище називають атмосферним блокуванням, а антициклон – блокувальним. На відміну від звичайного антициклону, який через кілька днів зміщується або руйнується, блокувальний процес може зберігатися тиждень, два, а інколи й значно довше. У дослід­женнях для України блокування ідентифікували, коли характерні аномалії атмосферної циркуляції зберігалися не менше п’яти діб. Для України особливо важливі саме літні блокування. Дослідження показали, що середня тривалість блокувальних процесів, які спричиняли аномальну погоду в Україні, влітку становила 10 днів і більше. Найдовші епізоди спостерігалися у травні, липні та серпні й могли тривати 25–30 днів. Це вже достатній проміжок часу, щоб істотно змінити стан посівів і запаси ґрунтової вологи.

Що таке тепловий купол

Останнім часом для опису особ­ливо тривалих і сильних періодів спеки дедалі частіше використовують термін тепловий купол (heat dome). Тепловий купол і блокувальний антициклон – не зовсім одне й те саме, хоча ці явища тісно пов’язані. Тепловий купол формується, коли велика область високого тиску в тропосфері тривалий час утримує над певною територією дуже теплу повітряну масу. Низхідні рухи повітря сприяють його додатковому нагріванню, пригнічують розвиток хмарності й опадів. За ясного неба поверхня землі одержує багато сонячної енергії та інтенсивно нагрівається. Якщо така ситуація підтримується блокуванням атмосферної циркуляції, вона може існувати багато днів поспіль.

Тому спрощено цей механізм можна представити так:

Проте для сільського господарства на цьому процес не закінчується. До нього долучається ще один надзвичайно важливий чинник – вологість ґрунту. Вологий ґрунт є своєрідним природним кондиціонером. Значна частина сонячної енергії витрачається на випаровування води з ґрунту й транспірацію рослинами. Завдяки цьому поверхня і приземний шар повіт­ря нагріваються менше. Коли ж тривалий час немає дощу, запаси вологи поступово виснажуються. Випаровування зменшується, й дедалі більша частина сонячної енергії витрачається вже безпосередньо на нагрівання поверхні та повітря. Виникає позитивний зворотний зв’язок:

Саме тому особливо небезпечними є ситуації, коли блокувальний антициклон встановлюється над територією, де запаси ґрунтової вологи вже були недостатніми навесні або на початку літа. У такому разі однакова за інтенсивністю атмосферна циркуляція може спричинити значно сильнішу спеку, ніж над добре зволоженою територією.

Результати досліджень блокувальних процесів над Україною підтверджують їхній значний вплив на температурний режим і формування посух. Наявність тривалих аномалій атмосферної циркуляції суттєво впливає на максимальну температуру повіт­ря. Найбільше цей вплив проявлявся на півдні та південному сході України, де за таких процесів місячні аномалії максимальної температури можуть сягати +4°C і більше.

Встановлено також, що кількість днів зі спекою та максимальна тривалість спекотних періодів суттєво залежать від тривалих додатних аномалій геопотенціалу в середній тропосфері. Влітку цей зв’язок особливо виражений у північних, центральних і східних областях України.

Ще важливіший для аграріїв результат стосується посухи. За тривалих додатних аномалій геопотенціалу збільшується кількість посушливих днів у східних, південних і центральних областях України, а також максимальна тривалість атмосферної посухи. Найсильніше цей вплив проявлявся навесні та влітку. До того ж саме влітку визначальне значення для формування посухи має блокування в середній тропосфері.

Отже, блокувальний антициклон для аграрного сектору небезпечний не просто високою температурою. Набагато важливіше поєднання трьох чинників: тривалої спеки, відсутності опадів і поступового виснаження запасів ґрунтової вологи.

Чи стають такі ситуації частішими

Дослідження блокувальних процесів в Євроатлантичному секторі, які впливали на погодні умови в Україні протягом 1979–2013 років, показали тенденцію до зростання їхньої повторюваності й тривалості, особливо влітку. Проте переносити ці тенденції безпосередньо на наступні десятиліття слід обережно. Сучасні кліматичні дослід­ження не дають однозначних підстав стверджувати, що в майбутньому кількість літніх блокувальних антициклонів над усією Європою та Україною обов’язково збільшуватиметься. Набагато надійніше прогнозується інше: підвищуватиметься температура повітря, зростатиме інтенсивність і тривалість хвиль тепла і ризик поєднання сильної спеки з дефіцитом вологи.

Що це означає для аграріїв

Це означає, що навіть без істотного збільшення кількості блокувальних антициклонів їхні наслідки для аграрного вироб­ництва можуть ставати важчими. У найближчі десятиліття для оцінювання ризику посухи вже недостатньо орієнтуватися лише на прогноз кількості опадів. Важливо одночасно враховувати тривалість антициклонального періоду, температуру, запаси продуктивної вологи в ґрунті й випаровуваність.

Особливо небезпечним сигналом є поєднання кількох умов: дефіциту опадів навесні або на початку літа, низьких запасів ґрунтової вологи й прогнозованого стійкого блокувального антициклону. Якщо ґрунт входить у період блокування вже висушеним, дальший розвиток спеки може істотно прискоритися. Тому інформація про вологість ґрунту на початку літа фактично стає одним з індикаторів потенційної інтенсивності майбутньої спеки та посухи.

Для України, особливо її південних, східних і центральних регіонів, це набуває дедалі більшого практичного значення. Адаптація землеробства має бути спрямована не лише на нестачу опадів, а й на комплекс­ний ризик: поєднання спеки, сухого ґрунту, високого дефіциту вологи в атмосфері й тривалих бездощових періодів. Саме такі поєднані явища можуть стати одним із головних кліматичних викликів для рослин­ництва України в найближчі десятиліття.