Jak pohyby atmosféry ovlivňují množství a distribuci sněhu

• Globální cirkulace atmosféry ovlivňuje klima a distribuci sněhu na Zemi.
• Klimatické jevy jako El Niño, La Niña, Severoatlantická oscilace (NAO) a Arktická oscilace (AO) mají zásadní vliv na zimní počasí v různých regionech.
• Pozitivní fáze NAO přináší do Evropy mírnější zimy, zatímco negativní fáze může způsobit chladnější a sněhově bohatší zimy.
• La Niña často vede k chladnějším a vlhčím zimám v Severní Americe, s menším vlivem na Evropu.
• Předpovědi zimního počasí závisí na aktuálních fázích těchto klimatických oscilací.

V minulých článcích jsme si popisovali, jaké byly poslední zimy nebo jaký vliv má změna klimatu na vývoj sněhu. V tomto článku se zaměříme, jaké jsou ty hlavní mechanizmy v atmosféře, které mají nemalý vliv na to, kolik bude v zimě sněhu a jak dlouho bude zimní sezóna trvat. Tyto mechanismy jsou ovlivněny tzv. globální cirkulací atmosféry, kam patří také pojmy, které se poslední dobou často skloňují, jako je El Niño nebo La Niña.

Globální cirkulace atmosféry je klíčovým procesem, který ovlivňuje klima a počasí na Zemi. Tento proces vzniká díky slunečnímu záření, rotaci Země a tomu, že se různé typy zemského povrchu a oceány ohřívají různě rychle. Vzduch se nejvíce ohřívá kolem rovníku, stoupá vzhůru a proudí k pólům, kde na 30. rovnoběžce klesá a vrací se zpět k rovníku. To se postupně opakuje ve třech tzv. cirkulačních buňkách až k zemským pólům s různou mírou interakce mezi jednotlivými buňkami, viz Obrázek 2. Pojďme si ale zopakovat dva pojmy, které jsou pro pochopení problematiky stěžejní.

Počasí je aktuální stav nebo projev atmosféry (hodiny až dny), kterým se zabývá meteorologie a snaží se předpovědět jeho chování, samozřejmě s určitou mírou přesnosti na několik dní dopředu.

Klima je dlouhodobý stav atmosféry (desetiletí), který má určité cykly a fáze a jeho vývoj se snaží popsat klimatologie v horizontu několik let až desetiletí. Oba vědní obory se samozřejmě protínají a jeden bez druhého nemůže existovat. Podíváme se tedy jak určité klimatické jevy, tedy dlouhodobější stavy atmosféry zapříčiňují specifické projevy počasí a jak to ovlivňuje množství a distribuci sněhu v různých částech světa.

Samotný popis klimatických jevů by vydal na obsáhlou publikaci, pojďme si tedy pouze vyjmenovat základní klimatické jevy a jejich vliv na počasí v částech světa, které nadšence zimních sportů zajímají nejvíce.

• El Niño – Jižní oscilace (ENSO) je klimatický jev, který pravidelně kolísá mezi třemi fázemi a to neutrální, chladná (La Niña) a teplá (El Niño). Kontinenty, které jev ovlivňuje z hlediska sněhových podmínek, jsou zejména Severní Amerika. Pro sněhovou situaci je zajímavá zejména fáze La Niña, viz níže.
• Severoatlantická oscilace (NAO) je klimatický jev, který ovlivňuje počasí zejména v severní a střední Evropě a východní části Severní Ameriky. Silná pozitivní fáze NAO přináší mírnější zimy do Evropy, zatímco negativní fáze NAO může způsobit chladnější a sněhově bohatší zimy.
• Arktická oscilace (AO) ovlivňuje atmosférické proudění nad Arktidou a má vliv na zimní počasí na severní polokouli. Silná pozitivní fáze AO může vést k teplejším zimám na severu USA a v Evropě, zatímco negativní fáze AO může způsobit chladnější podmínky a více sněhu.

Z pohledu Evropského kontinentu jsou pro charakter zimy určující zejména fáze Severoatlantické oscilace (NAO), dále fáze Arktické oscilace (AO) a v neposlední řadě fáze El Niño – Jižní oscilace (ENSO). Pojďme se podívat, jakým způsobem se tyto jevy podepisují na zimách v Evropě.

NAO hraje klíčovou roli ve formování zimního počasí v Evropě a projevuje se kolísáním tlaku vzduchu mezi Islandskou tlakovou níží a Azorskou tlakovou výší, což ovlivňuje atmosférickou cirkulaci a tím i klimatické podmínky v Evropě. Stejně jako ENSO, i NAO má své fáze mezi kterými osciluje, a to kladnou fázi, ve které je tlaková výše nad Azorskými ostrovy silnější a tlaková níže nad Islandem hlubší. To vede k silnému západnímu proudění, které přináší mírnější a vlhčí zimy do západní Evropy, zatímco východní část severoamerického kontinentu může zažívat chladnější a sušší podmínky.

Během negativní fáze je tlakový rozdíl mezi Azorskými ostrovy a Islandem menší, což oslabuje západní proudění. To může vést k pronikání studeného arktického vzduchu do střední a jižní Evropy (čili pohyb mas vzduchu ze severu na jih), což způsobuje chladnější a mrazivější zimy. Nutno zmínit, že i během tohoto oslabení západního proudění se otevře prostor pro proudění teplejšího vzduchu z jihu na sever, což se koneckonců ukázalo během posledních pár teplých zim. Fáze NAO se mohou střídat poměrně rychle, tj. v řádu týdnů. Na Obrázku 3 jsou znázorněny jednotlivé fáze NAO v měsíčním kroku od roku 1950.

Blízkou příbuznou NAO je Arktická oscilace (AO) což je klimatický jev, který se vyskytuje od přibližně 60. rovnoběžky až k severnímu pólu a projevuje se jako kolísání atmosférického tlaku mezi arktickými oblastmi a středními šířkami, viz Obrázek 4. Tento jev ovlivňuje počasí na severní polokouli, zejména během zimních měsíců, a má významný dopad na klimatické podmínky v Evropě a Severní Americe. Během pozitivní fáze je studený arktický vzduch (tzv. polární vortex) udržován pomocí silného tryskového proudění (Jet Stream) "zamčený" nad Arktidou. Tlak vzduchu nad Arktidou je v této fázi nižší, než obvykle, zatímco tlak ve středních šířkách je zesílen. To vede k chladnějším podmínkám v Arktidě a teplejšímu a vlhčímu klimatu ve střední Evropě.

Oproti tomu, v negativní fázi je tlak vzduchu nad Arktidou vyšší a ve středních šířkách nižší. Tato situace může vést k častějším průnikům studeného vzduchu do střední Evropy, což přináší chladnější počasí a silnější vlhký vzduch z Atlantiku. Jednotlivé fáze oscilace se zpravidla mění v průběhu několika týdnů nebo měsíců, viz Obrázek 5.

Aktuální situaci proudění vzduchu na planetě si můžete zkontrolovat třeba v této webové aplikaci. Za zmínku také stojí fakt, že se Arktida otepluje až čtyřikrát rychleji oproti zbytku světa a spolu s oteplením oceánu tak vzduch proudící ze severu obecně přichází teplejší. Tudíž proudění a rozložení tlakových útvarů, které dříve znamenalo sněhovou nadílku i v nížinách, přináší dnes převážně dešťové srážky se sněhem spíše až ve vyšších nadmořských výškách.

El Niño je označení pro nepravidelně periodické kolísání větrů a povrchových teplot moře v tropické oblasti východní části Tichého oceánu. Pokud bychom nahlédli pod pokličku ENSO, bude nás skialpinisty a zimní nadšence zajímat hlavně její chladná fáze La Niña, která přináší zejména na západní pobřeží USA a Kanady studené počasí s větší četností sněhových přeháněk. Na počasí v Evropě má La Niňa menší vliv, tam dominuje především efekt NAO a AO. Nuance mezi silnou a slabou La Niña fází jsou znatelné v daných regionech Evropy, ale obecně lze říci, že v rámci této fáze jsou ve Skandinávii díky vychýlenému jet streamu studenější podmínky a zimy s bohatší sněhovou nadílkou.

El Niño fáze zjednodušeně řečeno znamená pravý opak, jeho projevy jsou teplejší a srážkově chudší zimy. Zatímco La Niña bývá ve svých projevech konzistentnější, projevy El Niño se mohou lišit podle konkrétního roku. Fáze ENSO se obvykle vyskytují každé 2 až 7 let a mohou trvat od několika měsíců až po několik let, přičemž průměrná délka trvání je kolem čtyř let, viz Obrázek 6.

Určit, jaká bude letošní zima, je velmi složitý proces, který si ani tým zkušených klimatologů netroufne odhadnout bez určité míry nejistoty. Proto zde můžeme přinést pouze rešerši vědeckých zpráv z pozorování těchto klimatických jevů a náš skromný odhad a pohled na vývoj zimy.

Nejnovější zprávy z ENSO pozorování od Národního úřadu pro oceán a atmosféru (NOAA) tvrdí, že fáze La Niña měla nastat v období od října do prosince 2024 a má přetrvávat až do období ledna až března 2025, má však určité zpoždění. Tento kvalifikovaný odhad však vědci deklarují s 59% jistotou. Poslední prognózy, co se týče jak NAO, tak AO ukazují na to, že obě oscilace jsou v současné chvíli (prosinec 2024) v neutrální fázi, tudíž počasí v Evropě není výrazně ovlivněno výměnou mas vzduchu ať už z nebo do Evropy směrem z nebo do Arktidy. Protože obě oscilace jsou velmi dynamické, může tento současný stav být za pár týdnů od vydání článku jiný.

Pokud ale vědcům z NOAA opravdu předpověď, co se týče La Niña vyjde a ještě by byla podpořena negativními fázemi NAO a AO, můžeme se těšit na projevy počasí, které jsou pro milovníky zimy a nadšenců do zimních sportů velmi vítané. Jinými slovy recept na tuhou zimu s dostatkem sněhových srážek.

Velký dík patří našemu kolegovi Ing. Martinu Vokounovi, Ph.D., který nám, jakožto nejlepší meteorolog a klimatolog, kterého známe, provedl první čtení článku a vyslovil pár dobrých připomínek. 

Autoři článku

Autory jsou Roman Juras a Vojtěch Moravec z Katedry vodního hospodářství a environmentálního modelování (KVHEM) na ČZU v Praze. Jejich aktivity můžete sledovat taky na Instagram profilu @kvhem.

Fakulta životního prostředí na ČZU v Praze se dlouhodobě věnuje výzkumu přírody a přírodních procesů a konkrétně KVHEM se dlouhodobě zabývá především modelováním vody v krajině. Roman a Vojtěch se specializují na problematiku sněhu, jeho měření a možné rizika se sněhem spojené.

Zdroje

• earth.nullschool.net
• www.climate.gov
• nsidc.org/sea-ice-today/sea-ice-tools/charctic-interactive-sea-ice-graph
• windy.app/blog/what-is-wind-direction.html
• cs.wikipedia.org/wiki/Pol%C3%A1rn%C3%AD_v%C3%ADr
• www.climate.gov/news-features/blogs/enso/what-about-snow-during-la-ni%C3%B1a-winters
• cambridge.org/core/journals/journal-of-glaciology/article/effects-of-el-nino-and-la-nina-on-snow-and-avalanche-patterns-in-british-columbia-canada-and-central-chile/
• nationalgeographic.com/environment/article/el-nino-la-nina
• tc.copernicus.org/articles/18/4633/2024/