В России исследование в этой сфере, выполненное на основе долгосрочного моделирования, провели впервые. Его выполнили ученые из НИУ ВШЭ, МГУ имени Ломоносова, Института физики атмосферы имени Обухова РАН и Пермского государственного университета. Результаты работы опубликованы в журнале Urban Climate.

Исследователи изучили эффект влияния городской среды на экстремальные осадки и ветер на примере Москвы. Как выяснилось, мегаполис существенно усиливает экстремальные погодные явления. При этом более сильные дожди и ветер чаще наблюдаются в пределах столицы, нежели в пригородах, за исключением районов в северо-восточном направлении.

Городские территории, особенно крупные, серьезно влияют на климатические процессы в нижних слоях атмосферы. Ученые в качестве примера приводят один из наиболее известных эффектов – городской остров тепла. Его суть в том, что в городской черте по сравнению с сельской местностью или окружающим природным ландшафтом температура превышена из-за антропогенных выбросов.

Установлено, что влияние городов на осадки и конвективные явления, связанные с вертикальным подъемом воздуха, зафиксированы практически на всех континентах. Факторами этого выступают более высокие температуры и тепловые потоки, более высокая неровность и аэрозольное загрязнение атмосферы. Это может вести к модификации существующих конвективных систем, образованию новых, а также стимулировать усиление грозовой активности. Американские ученые, в частности, выяснили, что город способствует увеличению объема крупного града примерно на 20%, а урбанизация может усилить потенциал торнадо.

На территории Евразии исследования в этом направлении ранее не проводились. Применительно к Москве климатологи использовали набор данных, основанный на долгосрочном моделировании погодных явлений в столичном регионе в тёплое время в 2007–2016 годах – с 1 мая по 31 августа.

Анализировались максимальная скорость ветра в пределах часа на высоте 10 метров, вертикальные компоненты скорости ветра на высоте 1, 1,5, 2 и 5 км, часовая норма осадков и их суточное количество, в том числе частота сильных ливней. Также учитывался показатель спиральности восходящего потока.

Как отмечается, результаты моделирования показали статистически значимое влияние города на различные переменные количества осадков.

"В среднем на большей части территории Москвы, а также в пригородах к северо-востоку от Москвы выпадает больше осадков. Смещение влияния города на погодные явления на северо-восток объясняется преобладанием ветров западного и юго-западного направления над Восточно-Европейской равниной в летний сезон", – говорится в пресс-релизе НИУ ВШЭ.

Фактор города, как установили ученые, дает для Москвы в среднем до четырех дополнительных дождливых дней и на два дня больше сильных ливней в летнем сезоне, когда выпадает свыше 20 мм осадков. Также установлено, что более сильный ветер также чаще наблюдаются в городе и к северо-востоку от него.

Что касается таких экстремальных событий, как шквал, смерч и крупный град, то оказалось, что городская среда приводит к росту на 50% критических значений вертикальной скорости ветра. Наиболее выражено влияние города на высоте 2 и 5 км и особенно сильно на востоке столицы.

Ученые пришли к выводу, что городская среда может влиять на возникновение комплексных явлений – экстремальные осадки на фоне столь же экстремального ветра.

Полученные данные соответствуют предыдущим исследованиям зарубежных климатологов по другим городам, но неожиданным оказался рост частоты возникновения экстремальных скоростей ветра над городскими районами. Это идет вразрез с общепринятым представлением, что скорость ветра в городах обычно падает из-за большей шероховатости поверхности.

По мнению авторов, города станут более уязвимыми к экстремальным погодным условиям при нынешних темпах урбанизации на фоне изменения климата.