20 stycznia 2021

Fani Pogody

Prognozy pogody. Dzienne i długoterminowe

Pogoda długoterminowa. Wir polarny słabnie. Czy to szansa na śnieżną zimę w Polsce?

Nadszedł wreszcie styczeń 2021 r z bardzo dużą zmiennością pogody. Patrząc na najnowsze prognozy, zima może być silnie obecna w tym miesiącu dzięki potężnemu systemowi wysokiego ciśnienia na obszarze Grenlandii oraz rejonów polarnych.

Przyjmiemy podejście tygodniowe, dzieląc drugi zimowy miesiąc na okresy tygodniowe, patrząc na wzorce ciśnienia oraz odpowiadające im rozkłady pogody i temperatury.

Ponieważ ten okres prognozy trwa ponad 30 dni, będziemy używać zespołowego systemu prognozowania. Oznacza to, że prognoza składa się z kilku indywidualnych obliczeń. Ostateczna prognoza jest średnią ze wszystkich obliczeń, pokazującą panującą ideę i główny trend w wyliczeniach numerycznych.

Zima meteorologiczna rozpoczęła się 1 grudnia i potrwa do 28 lutego. W tym okresie wszystkie oficjalne statystyki zimowe będą rejestrowane. Okres od grudnia do lutego obejmuje 3 najzimniejsze miesiące w roku, dlatego nazywany jest meteorologicznym okresem zimowym.

Przed zimą wiele mówiło się o wpływie zimnej fazy ENSO (La Nina) na rozwój pogody, szczególnie w grudniu.

W styczniu 2021 roku na scenę wkroczyło znane zjawisko. To nagłe ocieplenie stratosferyczne (SSW) jest to jedno z najpotężniejszych zjawisk pogodowych, które mogą wystąpić zimą. Najczęściej na przełomie grudnia i stycznia.

Obecnie obserwujemy rozwijające się ocieplenie stratosfery w górnej i środkowej stratosferze. Poniższy obrazek przedstawia wysokość geopotencjalną i temperaturę na poziomie 10 mb (~ 30 km wysokości). To znacznie więcej niż nasza „normalna pogoda”, która średnio dochodzi do zaledwie 8-12 km.

Dostrzegamy dwa duże systemy. Jeden to system cyklonowy, dobrze znany wir polarny, a drugi to system antycykloniczny (nieoficjalny wir Polar Anti) nad północnym Pacyfikiem i Aleutami. Obserwowane jest też ocieplenie Syberii.

Spoglądając na prognozy z większym wyprzedzeniem czasowym możemy zobaczyć, jak układ wysokiego ciśnienia napiera dalej na wir polarny i podnosi temperaturę w regionach polarnych na tej wysokości. W tym momencie mówimy o oficjalnym, dużym wydarzeniu w stratosferze.

Analiza temperatury przeprowadzona przez NASA na poziomie 10 mb (~ 30 km) ujawnia gwałtowny wzrost temperatur polarnych, ujawniając, że ma miejsce dość silne ocieplenie stratosfery.

Kiedy mówimy o amplitudzie tych zdarzeń pogodowych, zwykle patrzymy na prędkość wiatru i składowe kierunkowe w czasie. Poniższy rysunek przedstawia tryb wiatru (zachodni-wschodni) wokół koła polarnego od powierzchni do górnej stratosfery (~ 48 km).

Jest oczywiste, jak wiatr ujemny opada z czasem ze szczytu stratosfery. Nie opada niżej niż do środkowej stratosfery, ale nie jest to najlepszy sposób na śledzenie faktycznego wpływu tych wydarzeń na pogodę przy ziemi.

Prognoza wiatru ECMWF dla koła polarnego na poziomie 10 mb (~ 30 km) ujawnia wartości ujemne i odwrócony przepływ. Trwa to przez jakiś czas, zanim ulegnie zmianie, zwiększając z czasem potencjalny wpływ na naszą pogodę.

Zanim przejdziemy do styczniowych, tygodniowych prognoz pogody, musimy przyjrzeć się średnim anomaliom ciśnienia po tych stratosferycznych ociepleniach.

Poniższy rysunek przedstawia średnie anomalie ciśnienia w okresie 0-30 dni po zdarzeniu SSW. Jest to średnia z wielu różnych wydarzeń w ciągu ostatnich dziesięcioleci, ale pokazuje wyższe ciśnienie dla regionów polarnych i niższe we wschodnich Stanach Zjednoczonych i Europie. Zwiększa to potencjał chłodniejszych zim w tych regionach, ale to jest przeciętny obraz z wielu różnych wydarzeń, więc ostateczny wynik może się różnić w zależności od wydarzenia.

Wykres ciśnienia dla pierwszego tygodnia stycznia pokazuje już bardzo nietypowy obraz. Przynajmniej w porównaniu z tym, czego normalnie spodziewalibyśmy się zobaczyć podczas przeciętnej zimy.

Poniższy obraz prognozy GEFS pokazuje bardzo dominującą strefę systemów wysokiego ciśnienia, rozciągającą się od Północnego Atlantyku aż po Syberię. Zwykle tworzy to „przepływ krzyżowo-biegunowy”, wzmacniający transport zimnego powietrza z regionów polarnych.

Taka konfiguracja oznacza również dwa lub trzy dominujące obszary niskiego ciśnienia. Mamy jeden w Europie, Azji Wschodniej i Aleutach, rozciągający się na zachodnią Kanadę i północno-zachodnie Stany Zjednoczone.

Europa – prognoza temperatury w pierwszym tygodniu stycznia pokazuje zimny obszar nad Europą Zachodnią, zgodnie z położeniem obecnego tutaj systemu niskiego ciśnienia. Przepływ w kierunku północnym po zachodniej stronie systemu umożliwia transport zimnego powietrza z regionów polarnych dzięki systemom wysokiego ciśnienia nad kołem polarnym.

Ale oznacza to również, że po jego wschodniej stronie aktywny jest przepływ południkowy, ponieważ system niskiego ciśnienia obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. To aktywnie transportuje cieplejsze niż normalnie powietrze do dalekowschodniej i południowo-wschodniej Europy.

Ameryka Północna – ze względu na rozległy obszar niskiego ciśnienia na Aleutach i zachodniej Kanadzie, w północnych Stanach Zjednoczonych oraz w środkowej i wschodniej Kanadzie mamy duży obszar o wyższych niż normalnie temperaturach.

System niskiego ciśnienia sprzyja aktywnemu przepływowi w kierunku południowym przez kontynentalne Stany Zjednoczone i południową Kanadę, wzmocniony przez bruzdowanie regionów środkowych i wschodnich. Jest to nadal przeciętny obraz z kilku dni, który zawiera przejście systemów niskiego ciśnienia nad Kontynentalnymi Stanami Zjednoczonymi.

Na kole podbiegunowym widoczne są również dość znaczące dodatnie anomalie spowodowane aktywnym południowym przepływem powietrza. Nie są to rzeczywiste wysokie temperatury i nadal są nadal niskie, ale w tym regionie o tej porze roku są wyższe niż zwykle.

Prognoza opadów śniegu – obraz prognozy przedstawia prognozę głębokości śniegu na koniec pierwszego tygodnia stycznia. Widzimy, że pokrywa śnieżna rozszerzyła się od początku miesiąca w Europie Środkowej i Zachodniej, a także na Wyspach Brytyjskich, miejscami śnieg zalega też w Polsce. Głównie w górach oraz na krańcach południowo-wschodnich. Niewielkie opady śniegu wystąpiły 1 stycznia na zachodzie i północy kraju.

W Ameryce Północnej możemy zobaczyć, że w Stanach Zjednoczonych pokrywa śnieżna jest bardziej zarezerwowana dla dalekiej północy i wyżyn. Cieplejszy niż normalnie transport powietrza nie pozwoli na znaczną (jeśli w ogóle) ekspansję pokrywy śnieżnej w kierunku południowych Stanów Zjednoczonych.

W 2 tygodniu stycznia będziemy świadkami istotnych zmian i rozwoju systemu wysokiego ciśnienia na obszarze Grenlandii i Kanady. W tym momencie zaczyna wyglądać to bardzo podobnie do wzoru ciśnienia, który pokazaliśmy wcześniej jako typowy rozwój pogody po zdarzeniu SSW w okresie 0-30 dni.

Patrząc najpierw na Europę, system niskiego ciśnienia jest nadal silnie zaznaczony, w trybie zrównoważonym z systemem wysokiego ciśnienia w obszarze Północnego Atlantyku/ Grenlandii. Umożliwi to dodatkowo adwekcję chłodu do większości rejonów Europy Północnej i Środkowej. Jest to dość typowy cykl ujemnego NAO (oscylacja północnoatlantycka).

Ameryka Północna znajduje się prawie bezpośrednio pod wpływem tego potężnego systemu wysokiego ciśnienia ulokowanego w rejonie Grenlandii. Wyż będzie działać w parze z niżem aleuckim, pomagając stworzyć „korytarz” do napływu chłodu do kontynentalnej części Stanów Zjednoczonych. Zmiany w pogodzie będą przemieszczać się w tym korytarzu, przechodząc z zachodu / północnego zachodu w kierunku południowo-centralnej części USA.

Strefa niskiego ciśnienia nad Azją Wschodnią jest nadal obecna, pomagając w transporcie zimnego syberyjskiego powietrza dalej na południe w kierunku Chin.

Europa – Utrzymujący się wzór ciśnienia w Europie pomaga rozszerzyć anomalie niższych temperatur do kolejnych regionów. Spoglądając dalej na wschód, widzimy postęp ujemnych anomalii. Powinno to pomóc w poszerzeniu pokrywy śnieżnej w Europie, w tym także w Polsce.

Ameryka Północna – Silny system wysokiego ciśnienia nad Grenlandią pomoże w utrzymaniu cieplejszej niż normalnie masy powietrza w większości regionów wschodniej i północnej Kanady. Daleko na północy panują wciąż niskie temperatury, ale znacznie wyższe niż powinny o tej porze roku.

Widzimy pewne negatywne anomalie, które zaczynają się rozwijać w środkowych i południowych Stanach Zjednoczonych, ponieważ systemy niskiego ciśnienia poruszające się nad tym regionem powodują chłodniejszą lub nawet zimniejszą pogodę w okresie przejściowym.

Na uwagę zasługuje silna adwekcja zimnego powietrza występująca w rejonach Azji Środkowej, napędzana silnym systemem wysokiego ciśnienia nad Uralem i Skandynawią, o którym wspominaliśmy wcześniej.

Prognoza opadów śniegu – Prognoza głębokości śniegu na tydzień 2 pokazuje znaczne rozszerzenie pokrywy śnieżnej w Europie, zgodnie z obszarem zalegania chłodnych mas powietrza.

Orientacyjna prognoza wysokości pokrywy śnieżnej do 12 stycznia 2021 dla Polski.

W Ameryce Północnej pokrywa śnieżna utrzymuje się w Kanadzie pomimo znacznie wyższych temperatur niż normalnie. Widzimy również ślad pokrywy śnieżnej w południowo-środkowej części Stanów Zjednoczonych. Jest to związane z układami frontowymi przechodzącymi przez wspomniany wyżej „korytarz” przez zachodnie i południowe Stany Zjednoczone.

Od tego momentu będziemy również wprowadzać rozszerzoną prognozę ECMWF na styczeń. Pomoże to dodać nową perspektywę do prognozy, pokazując zaufanie do wstępnej prognozy podstawowej z powyższego modelu GEFS.

Prognoza z drugiego tygodnia ECMWF przedstawia bardzo podobną historię do modelu GEFS. Widzimy silny wyż nad Grenlandią. Dostrzegamy znacznie lepiej zdefiniowany obszar niskiego ciśnienia w południowych i wschodnich Stanach Zjednoczonych, podczas gdy wzór w Europie jest dość podobny.

Mapy temperatur powierzchni ujawniają obszar niższych niż normalne temperatur w południowych i wschodnich Stanach Zjednoczonych. Jest to zgodne z bardziej rozwiniętą interakcją między blokadą Grenlandii / Kanady a wynikającym z tego spadkiem ciśnienia w Stanach Zjednoczonych. Pozwala to na chłodniejszy transport powietrza z północy, w przejściowych systemach niskiego ciśnienia nad południowo-środkową i wschodnią USA.

Dodatnia anomalia w północnej i wschodniej Kanadzie jest również widoczna w prognozie temperatury ECMWF. Chłodniej niż zwykle może być w wielu regionach Europy na przełomie 2 i 3 dekady stycznia 2021.

Dochodząc do trzeciego tygodnia stycznia, pojawia się nowy problem z prognozowaniem pogody, ponieważ używamy zespołowego systemu prognozowania, oznacza to, że ostateczna prognoza jest tworzona z kilku różnych / indywidualnych obliczeń, które są uśredniane, aby uzyskać jedną prognozę.

Przy prognozowaniu krótkoterminowym, do 3 lub 4 dni, większość obliczeń pokazuje dość podobny obraz. Ale idąc dalej w przyszłość różnice między tymi obliczeniami mogą znacznie wzrosnąć. Nazywa się to również rozrzutem.

Oznacza to po prostu, że prognoza pokazuje słabsze sygnały, ponieważ obliczone scenariusze bardzo różnią się w czasie. Nadal możemy patrzeć na prognozę, aby szukać trendów, pamiętając, że intensywność systemu jest słabsza niż później w rzeczywistości.

Styczniowy wzór pogodowy w trzecim tygodniu zaczyna wyglądać jeszcze bardziej podobnie do anomalii ciśnienia typowych po zdarzeniu SSW. Chociaż w tym miejscu trudno powiedzieć, że istnieje pewne powiązanie, nie można zaprzeczyć podobieństwom.

Europa nadal znajduje się w strefie niskiego ciśnienia. Ale dalej na zachód zaczynamy widzieć zmianę w Europie Zachodniej.

W Ameryce Północnej schemat pozostaje prawie taki sam. Strefa wysokiego ciśnienia nad Kanadą, ze strefą niskiego ciśnienia nad Stanami Zjednoczonymi. To tylko przeciętny obraz z tygodniowego okresu, ale takie pozycjonowanie wspierałoby chłodniejszy transport powietrza do środkowych i wschodnich Stanów Zjednoczonych. Nie jest to tutaj bezpośrednio widoczne ze względu na rozrzut w prognozie zespołowej.

Europa – Nadal prognozuje się chłodniejsze niż normalnie powietrze w większości Europy Środkowej i Wschodniej, które posuwa się dalej na wschód. Interesujące jest tutaj zmniejszenie ujemnej anomalii w Europie Zachodniej. Byłoby to zgodne ze wskazaną „przerwą” w obszarze niskiego ciśnienia, wskazującą na potencjalne wznoszenie się grzbietu, z cieplejszą niż normalnie masą powietrza z kierunków południowych.

Ameryka Północna – nad Ameryką Północną widzimy stabilną strefę dodatnich anomalii temperaturowych nad wschodnią Kanadą. Jednocześnie mamy strefę niższych niż normalnie temperatur występujących w środkowych i południowych Stanach Zjednoczonych. Chłodne masy powietrza byłyby w tym regionie zgodne z silnym systemem wysokiego ciśnienia znajdującym się nad obszarem Grenlandii.

Schemat pogody na 3 tydzień stycznia z ECMWF nie różni się tak bardzo od powyższej prognozy GEFS. Mamy oczywiście silny wyż nad Grenlandią, ze strefą niższego ciśnienia nad Stanami Zjednoczonymi położoną nieco dalej na wschód. Jest to najbardziej logiczne rozwiązanie w takim schemacie.

W Europie prognoza jest również bardzo podobna do GEFS, z przerwą w strefie niższego ciśnienia wskazanej nad Europą Zachodnią, gdzie prawdopodobnie powstanie grzbiet, który przyniesie cieplejszą masę powietrza do Europy Zachodniej.

Pod względem temperatury ECMWF nie wykazuje określonego obszaru zimnego powietrza nad środkowymi i wschodnimi Stanami Zjednoczonymi, lecz pokazuje obszar neutralny, co w tym wzorze oznaczałoby niższe temperatury, ponieważ region znajduje się w chłodniejszej masie powietrza.

W całej Europie możemy zobaczyć, jak chłodniejsze powietrze przemieszcza się dalej na wschód i na północ. Teraz możemy zobaczyć, jak cieplejsze temperatury powracają, co jest zgodne ze wzrostem ciśnienia wskazanym w prognozie dla Europy Zachodniej / Środkowej.

Niewiele zmian widać w ostatnim tygodniu stycznia, ale może to również wynikać z charakteru prognozowania modelu w tak długim zakresie czasowym. Czasami prognozy wydają się „zamrożone” w czasie, ponieważ rozrzut w modelu staje się bardzo duży, bez ostatecznego rozwiązania.

Niemniej jednak nadal mamy obszar niskiego ciśnienia nad Europą Północną, z wyraźniejszą przerwą widoczną nad Europą Zachodnią. To dodatkowo wskazuje na tendencję do rozszerzania się obszaru wysokiego ciśnienia od południa. Jest to dodatkowo wspierane ze względu na strefę niskiego ciśnienia położoną dalej na zachód na Atlantyku, która sprzyjałaby cieplejszemu południowemu przepływowi w Europie Zachodniej.

W Ameryce Północnej widzimy bardziej zdefiniowany obszar niskiego ciśnienia w zachodnich i północno-zachodnich Stanach Zjednoczonych. Może to być spowodowane dużym rozrzutem w prognozach, ale jest to możliwe rozwiązanie, podczas gdy wysokie ciśnienie pozostaje stabilne nad Grenlandią i obszarem Kanady.

Europa – Prognoza temperatury pokazuje rozszerzającą się dodatnią anomalię w Europie Zachodniej, rozprzestrzeniając się również nad Europę Środkową. Można zauważyć, że chłodniejsze powietrze kieruje się dalej w kierunku północnej Europy. Ale jest tu haczyk, ponieważ system niskiego ciśnienia nad północną Europą może zainicjować napływy chłodnego, mroźnego powietrza w Europie Środkowej.

Ameryka Północna – rozszerzający się obszar o niższych niż normalnie temperaturach powietrza występuje nad zachodnimi i północno-zachodnimi Stanami Zjednoczonymi, co odpowiada ustanowieniu strefy niskiego ciśnienia. Sprzyjałoby to południowemu przepływowi i łagodnym warunkom w południowych i wschodnich Stanach Zjednoczonych.

ECMWF w podobny sposób kończy styczniowe trendy pogodowe w Europie. System niskiego ciśnienia nad Europą Północną i Wschodnią oraz grzbiet wyżowy nad Europą Zachodnią.

Wzór w Ameryce Północnej pozostaje stabilny z blokującym wysokim poziomem nadal nad Grenlandią i strefą niskiego ciśnienia nad kontynentalnymi Stanami Zjednoczonymi.

Prognoza temperatury pokazuje masę zimniejszego powietrza nad północną Europą, która z dużym prawdopodobieństwem zostanie przetransportowana przynajmniej w jednym odcinku do Europy Środkowej i Wschodniej, biorąc pod uwagę obecny przepływ w kierunku północnym. W Europie Zachodniej w strefie wysokiego ciśnienia panuje cieplejsza pogoda niż zwykle.

W Ameryce Północnej nie widzimy tak dużego obszaru niższych temperatur w zachodnich Stanach Zjednoczonych. Zamiast tego mamy ślady niższych temperatur w środkowej i północnej części. W rzeczywistości, w oparciu o wzór ciśnienia, epizody zimniejszego powietrza prawdopodobnie wystąpiłyby w części centralnej, a nawet wschodniej, ze względu na przepływ południkowy (północ-południe).

Poniżej 2-tygodniowe prognozy zespołowe dla temperatury na poziomie 850 mb (~ 1500 m npm). Są dla różnych miejsc w Polsce. Widoczne ochłodzenie w okolicach 8-10 dnia miesiąca, co zwiększa szanse na zimowe epizody i większe opady śniegu.