Условия возникновения и моделирование сильных шквалов и смерчей на Европейской территории России 15 мая и 2 августа 2021 г.

В теплый период 2021 г. на Европейской территории России (ЕТР) наблюдался ряд случаев сильных шквалов и смерчей, вызвавших сплошные ветровалы в лесных массивах на общей площади не менее 18,6 тыс. га. Рассмотрены условия возникновения двух вспышек шквалов и смерчей, с которыми были связаны случаи гибели людей, а также наибольший ущерб для инфраструктуры и лесного покрова, которые наблюдались 15 мая и 2 августа. В первом случае через восточную часть Центрального Федерального округа прошел сильный шквал (по данным метеостанций, порывы ветра достигли 30-31 м/с). Наблюдались также крупный град и смерчи в Ярославской, Костромской и Вологодской областях. По спутниковым снимкам Sentinel-2 выявлены сплошные ветровалы на площади свыше 15500 га. Ветровал 15.05.2021 г. по протяженности занимает третье место на ЕТР за период с 1986 г. Всего подтверждено 7 случаев смерчей, из них 6 вызвали ветровалы в лесных массивах. При этом основной ущерб был связан со шквалом, а не со смерчами. Данный случай представляет большой интерес также в связи с тем, что он сформировался в середине мая, т.е. в самом начале сезона летних конвективных явлений.
В случае 2 августа основной ущерб был связан со смерчами. В Тверской и Псковской областях по снимкам Sentinel-2 выявлено 10 смерчевых ветровалов на общей площади свыше 750 га. Ущерб от смерчей был зафиксирован в 4-х населенных пунктах, также в результате смерчей погибли три человека.
Условия возникновения двух вспышек шквалов и смерчей, проанализированные по данным ERA-5, существенно различалась, что привело к возникновению разных типов явлений. Главной особенностью условий возникновения шквалов и смерчей 15.05.2021 г. было невысокое влагосодержание воздуха (не более 31 мм). При этом наблюдалось редкое сочетание сильной конвективной неустойчивости и сдвига ветра, в том числе в нижнем слое тропосферы. В случае 2 августа влагосодержание атмосферы было существенно выше (> 40 мм), выпадали более интенсивные осадки, также отмечался более сильный сдвиг ветра в слое 0-1 км (до 15 м/с), тогда как сдвиг ветра в слое 0-6 км был слабее, чем 15 мая.
Также по спутниковым и радиолокационным данным проанализированы характеристики конвективных облачных систем, вызвавших шквалы и смерчи, и выявлены долгоживущие пробои тропопаузы, совпадающие с полосами разрушений. Проведено моделирование глубокой конвекции с помощью модели WRF на основе начальных данных реанализов CFS, ERA5 и прогноза GFS. В случае 15 мая модель воспроизводит сильный шквал, совпадающий с основным ветровалом, только в эксперименте на основе начальных данных CFS. При этом морфологические особенности МКС воспроизводятся некорректно.

Исследование выполнено при поддержке РНФ (проект № 18-77-10076), сбор данных - при поддержке РФФИ (проект № 20-35-70044)