Вклад атмосферного водяного пара в межгодовую изменчивость летних тепловых волн в Северном полушарии

Почему «липкий» воздух может усугублять тепловые волны

Летние тепловые волны становятся сильнее и случаются чаще по всему Северному полушарию — от рекордных событий в Европе и Северной Америке до нестерпимо высоких температур в Китае и Индии. Известно, что более тёплый воздух способен удерживать больше влаги, и этот водяной пар действует как дополнительное одеяло, улавливая тепло у поверхности. Но при реальных тепловых волнах воздух не всегда бывает душным — иногда он поразительно сух. В этом исследовании задаётся простой, но важный вопрос: когда лето переходит от более мягких годов к периодам, заполненным экстремально тёплыми днями, какая доля этого изменения обусловлена влагой в воздухе, а какая — другими факторами, такими как облачность, ветры и состояние почвы?

Разные оттенки опасной жары

Авторы анализируют сорок лет метеорологических данных, чтобы проследить, как часто летние дни превышают локальный порог «очень жарко» по всему Северному полушарию. Затем они исследуют, как изменяется количество водяного пара во всём столбе атмосферы над каждой точкой в те лета, где таких экстремальных тёплых дней больше. Выявляется ясная картина: в средних и высоких широтах — таких как северная Европа, Сибирь и северо‑восток Канады — тепловые волны обычно сопровождаются более влажным воздухом, тогда как в таких регионах, как Индия и запад Северной Америки, тепловые волны, как правило, суше. Некоторые территории, включая юго‑восток США, занимают промежуточное положение и в целом демонстрируют мало изменений в атмосферной влажности в тёплые лета.

Как температура и поставка влаги соперничают за водяной пар

Тёплый воздух может удерживать больше воды, но этот потенциал важен только если влага реально доступна. Чтобы распутать эти эффекты, исследователи разделили изменения влажности на две части. Одна часть отражает простой факт: более тёплый воздух может содержать больше водяного пара. Другая показывает, сколько влаги реально поставляется — через испарение с поверхности и перенос ветром. На большей части суши член, отвечающий за поставку влаги, отрицателен в годы тепловых волн: атмосфера суше, чем могла бы быть при данной температуре. В высоких широтах, напротив, достаточная влага в почве и более прохладный фон позволяют испарению усилиться, поэтому побеждает температурный эффект и воздух становится влажнее. В Индии и на западе Северной Америки происходит обратное: ослабление муссонных ветров или пересыхание почв столь сильно ограничивают поставку влаги, что, несмотря на жару, атмосфера фактически пересыхает.

Муссоны, гребни и жаждущие почвы

Исследование подробно рассматривает Индию и запад Северной Америки, чтобы выяснить, как крупномасштабные погодные паттерны приводят к сухим тепловым волнам. В Индии сильные летние муссонные ветры обычно приносят с океана влажный воздух на сушу, вызывая дожди и облегчение от пред‑муссонной жары. В лета с большим числом экстремально тёплых дней циркуляция муссона ослабевает: ветры, которые обычно вносят влагу внутрь континента, нарушаются, и формируется широкая схема воздушных потоков, способствующая высыханию субконтинента. В западной Северной Америке, напротив, воздух изначально сух и почвы содержат мало воды. Устойчивые гребни высокого давления, подпитываемые волновыми структурами, изгибающимися через Евразию и Тихий океан, способствуют ясной погоде и интенсивному солнцу. По мере того как земля нагревается, оставшаяся влага в почве истощается, испарение замедляется, и воздух над ней становится ещё суше, закрепляя жару.

Что водяной пар делает с невидимым излучением

Помимо учёта самой влаги, авторы изучают, как водяной пар изменяет невидимые потоки энергии между атмосферой и поверхностью. Они разделяют внизледящее инфракрасное «тепловое» излучение на составляющие, вызванные температурой воздуха, водяным паром и облаками. По всему полушарию более тёплый воздух последовательно увеличивает это нисходящее излучение, в то время как уменьшение облачности имеет тенденцию снижать его. Водяной пар добавляет более тонкий эффект. В влажных высоких широтах и в глубине пустынь дополнительный водяной пар усиливает парниковый эффект и увеличивает количество инфракрасной энергии, достигающей поверхности. В Индии и на западе Северной Америки, однако, более сухой воздух немного ослабляет этот парниковый вклад, компенсируя часть потепления, которое в противном случае вызвало бы только повышение температуры. Для приходящего к поверхности солнечного света основным фактором являются изменения облачности; водяной пар оказывает лишь незначительное влияние в этой части энергетического баланса.

Что это значит для будущих тёплых лет

В совокупности результаты показывают, что влажность воздуха — не просто «пассажир» во время тепловых волн; это активный участник, чья роль меняется в зависимости от региона. Во многих северных районах влага и температура работают совместно и усиливают жару, укрепляя парниковое «одеяло» у поверхности. В регионах сухих тепловых волн, таких как Индия и запад Северной Америки, недостаток влаги уменьшает это одеяло, но ничто не мешает солнцу сильнее прогревать поверхность через более ясное небо, а сухие почвы лишают естественного охлаждения за счёт испарения. Понимание того, какой тип тепловой волны чаще проявляется в том или ином регионе — влажный, сухой или нейтральный — поможет планировщикам лучше прогнозировать риски для здоровья, опасность лесных пожаров и нагрузку на водные и энергетические системы в условиях потепления климата.

Цитирование: Cao, D., Lin, H. & Huang, Y. Atmospheric water vapor contribution to interannual variability of Northern Hemisphere summer heatwaves. npj Clim Atmos Sci 9, 88 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01361-4

Ключевые слова: тепловые волны, водяной пар, излучение, муссон, влажность почвы