Вверх по лестнице, ведущей вниз

01 декабря 1997 года, 00:00

Вверх по лестнице, ведущей вниз

В свое время Фазиль Искандер подметил необыкновенный интерес столичных жителей к погоде. «Единственная особенность москвичей, которая до сих пор осталась мной не разгаданной, — писал он в рассказе «Начало», — это их постоянный, таинственный интерес к погоде. Бывало, сидишь у знакомых за чаем, слушаешь уютные московские разговоры, тикают стенные часы, лопочет репродуктор, но его никто не слушает, хотя почему-то и не выключают.
— Тише! — встряхивается вдруг кто-нибудь и подымает голову к репродуктору. — Погоду передают.
Все, затаив дыхание, слушают передачу, чтобы на следующий день уличить ее в неточности».

На самом деле, пристальный интерес к погоде — свойство не только москвичей. Он коренится в самой природе человека. Погода влияет на настроение, на наши передвижения, на урожаи, на состояние жилища, на выбор одежды, наконец. Проснувшись утром, любой человек первым делом подойдет, скорее всего, к окну (двери, бойнице, амбразуре, иллюминатору и так далее) и поинтересуется — а что там у нас на дворе? Что обещает небо на день грядущий?

В течение всей истории люди пытались предсказывать погоду — как правило, это больше походило на гадание, и успех не очень-то сопутствовал синоптикам прошлого. Вообще говоря, само слово «метеорология» упоминается еще у Платона. Тогда оно означало свободную дискуссию на тему небесных явлений.

Две с половиной тысячи лет назад в греческих городах-государствах на всеобщее обозрение выставлялись парапегмы — таблицы, в которых описывались климатические особенности прежних лет, сообщалось о бурях, туманах, грозах, ливнях. Считалось, что это может помочь в предсказании погоды на ближайшее будущее. В средние века погоду предсказывали по движению звезд, поведению диких животных, состоянию определенных растений...

В наше время узнать погоду проще простого: включи радио, телевизор, посмотри газету. Сегодня почти вся планета покрыта сетью метеостанций. Данные этих станций и спутниковая информация сводятся воедино в крупных метеоцентрах, вооруженных мощными компьютерами. Для пользователей мировой компьютерной сети — Интернета — мгновенное предсказание погоды стало будничной реальностью. Можно войти в сеть Гидрометцентра России и узнать погоду для любого региона нашей страны. Прогнозы эти четырехдневные, точность погоды на завтра по России — 94 процента, на три дня вперед — 85 процентов. Чего еще желать?

Желать остается многого. Например, как узнать погоду на месяц вперед? Или, скажем, на предстоящую весну? Вот это как раз и невозможно. И чем дальше мы хотим заглянуть в будущее, тем недостовернее становится прогноз. А уж предсказание климата на XXI век — дело вовсе туманное.

Мириады вычислений

Климат планеты зависит от огромного количества факторов. Температура океанских вод, ветры у поверхности Земли, мощные скоростные потоки в верхних слоях атмосферы, холодные и теплые морские течения, области высокого и низкого давления, содержание в атмосфере газов, удерживающих земное тепло, запыленность воздуха, круговорот химических веществ в биосфере — все это ежедневно, ежечасно формирует погоду. Так что для предсказания климата даже на день вперед требуется огромное количество вычислений.

Необходимость привлечения колоссальных вычислительных мощностей для метеорологических прогнозов первыми поняли еще в двадцатые годы два крупных математика — Александр Александрович Фридман, создатель советской школы динамической метеорологии, и англичанин Льюис Фрай Ричардсон.

В 1922 году Ричардсон выпустил книгу «Предсказание погоды с помощью числового процесса». Перед его мысленным взором вставал огромный амфитеатр, заполненный «64 тысячами вычислителей, которые определяют погоду по всему земному шару». (Под вычислителями подразумевались люди, вооруженные счетами, логарифмическими таблицами или логарифмическими линейками.) «Работа вычислителей по каждому региону, — писал дальше Ричардсон, — координируется администратором более высокого ранга... Как только данные по будущей погоде рассчитаны, четыре старших клерка на центральной кафедре собирают их и передают по пневматической почте в тихую комнату. Там данные кодируются и передаются по телефону на радиовещательную станцию».

Видение Ричардсоном будущего было смелым и замечательным: он понял, что архитектура вычислительной системы должна отражать существо решаемой проблемы, — то есть нащупал именно тот принцип, на котором будет строиться компьютерная техника семьдесят лет спустя. Однако чего Ричардсон не смог предвидеть — так это того, что для точного глобального прогноза погоды требуется около квадриллиона вычислений. Шестидесяти четырем тысячам «человеческих компьютеров» понадобилось бы более тысячи лет, чтобы рассчитать прогноз погоды на следующий день!

Только в наше время счетные способности мощнейших вычислительных машин приближаются к тому, чтобы осуществить масштабный расчет прогноза погоды. Например, в Лос-Аламосской лаборатории американские ученые используют для этой цели суперкомпьютер СМ-2. Вся околоземная атмосфера разбивается на пятьсот тысяч тетраэдров (при этом площадь, покрываемая отдельной пирамидой, составляет около 70 квадратных километров), погодные изменения в каждом четырехграннике вычисляются приданным ему процессором, а затем суперкомпьютер сводит все результаты в единую картину.

Даже летом, отправляясь в вояж, бери с собою что-либо теплое, ибо можешь ли ты знать, что случится в атмосфере?
Козьма Прутков

И снегу больше было

Так что прогноз погоды, который мы слышим по радио или видим по телевизору, — это результат не только многочисленных инструментальных наблюдений, но и работы мощнейшей современной вычислительной техники. Тем не менее мы зачастую сетуем на качество прогнозов, а уж на само состояние погоды — и подавно. Нам кажется, что раньше и зимы были более снежными, и лето куда теплей.

Вообще говоря, климат Земли постоянно претерпевает какие-то изменения, резкие перемены бывали и раньше, только мы, люди, живущие довольно короткий отрезок времени, либо забываем то, что было, либо не замечаем «стандарта» и обращаем внимание только на крайности, либо ищем аналогии в нашей собственной памяти, а не в памяти человечества, — иными словами, воспринимаем климат мифологизированно.

Вспомним «Ледяной дом» И. И. Лажечникова. В 1740 году по приказу Анны Иоанновны в центре Санкт-Петербурга был построен дом изо льда. И все там было изо льда, даже баня, в которой люди парились, и стоял тот дом полтора месяца. Возможно ли такое в наше время? Скорее всего нет. А если невозможно — хорошо это или плохо?

Передвинемся немного по оси времени. Что мы видим? Опять-таки разительные погодные отличия. Нынешний климат в Европе вовсе не похож на климат начала XIX века и даже не похож на климат середины нашего столетия. Например, зимой 1814 года Темза была полностью скована льдом, чего не наблюдается уже очень давно. А в 1932 году советский океанолог Н. Н. Зубов на небольшом боте обошел вокруг Земли Франца-Иосифа. Льдов там тогда не было. И вообще к 1940 году по сравнению с началом XX века в Гренландском море количество льдов сократилось вдвое, а в Баренцевом — почти на треть. В тридцатые годы на США обрушились знаменитые засухи.

В последние десятилетия, начиная с 60-х годов, снова нарастают климатические аномалии, увеличивается их частота: суровая зима 1967/68 года в СССР; три суровые зимы с 1972 по 1977 год в США. В те же семидесятые в Европе — серия очень мягких зим; в Восточной Европе в 1972 году очень сильная засуха, а в 1976-м — на редкость дождливое лето. С 1968 по 1973 год — страшная засуха в Сахеле; в 1976 и 1979 годах сильные заморозки губили кофейные плантации в Бразилии (тогда-то сильно подорожал кофе); зима 1981/82 года в США и Канаде была одной из самых студеных (от холода погибло 230 американцев). Летом 1982/83 года в Австралии случилась едва ли не самая драматическая засуха за всю историю континента — «Великая Сушь», а в 1988 году снова засуха в США — причем такого масштаба, что американцы вспомнили «пылевые котлы» тридцатых.

О чем это говорит? О том, что в природе происходят мощные энергетические процессы, и это для планеты Земля не новинка. Еще это говорит о том, что мы об этом знаем из книг, газет, телевизионных сообщений и так далее. Человек, скажем, восемнадцатого века тоже мог бы изумиться климатическому неистовству, узнай он о нем, однако доступа к такой информации у него не было. Очень хорошо сказал об этом профессор Ленинградского университета О. А. Дроздов: «Рассуждения об усилившейся изменчивости климата на земном шаре справедливы только частично, частично же это явление кажущееся, связанное с увеличением информации о погодных изменениях в различных частях земного шара».

Наблюдение со спутников подняло метеорологию на целую ступень. Во-первых, спутники дают картину всей планеты — для точного предсказания погоды это необходимо; во-вторых, они посылают снимки зарождения ураганов, извержений вулканов, гигантских лесных пожаров, по которым можно определить их развитие и влияние на процессы в атмосфере.

Теплее или холоднее?

Так что же все-таки происходит с климатом на земном шаре? Теплее он становится или холоднее?
Ни то и ни другое. Просто продолжается длительный геологический период — ледниковый (не будем забывать, что 14 миллионов квадратных километров Земли покрыты льдами), а на него накладываются более короткие климатические циклы. Одни из них мы понимаем хорошо — скажем, колебания в сто тысяч лет или одиннадцатилетние циклы солнечной активности, другие — плохо, и из этой обширной группы колебаний складывается общая, очень непростая картина. В ней по-прежнему много неясного, однако ничего угрожающего пока не просматривается. Наверное, самое главное в нашем отношении к климату — не поддаваться панике.

Вспомним, как тридцать лет назад забили тревогу по поводу обмеления Каспия. Мол, стихийное бедствие, уровень воды падает катастрофически, еще немного — и море исчезнет, надо его спасать, пора поворачивать северные реки вспять и поить ими Каспийское море. Слава Богу, что не повернули и не начали спасать. Совершенно ясно, что это привело бы к страшной экологической катастрофе. А уровень Каспийского моря сам по себе начал подниматься, и сейчас он уже на два метра выше средней отметки, снова затапливаются низменные участки волжской дельты. Почему это происходит — ученые пока не знают, ясно лишь, что мы наблюдаем какие-то циклические изменения.

Если говорить о последних двух столетиях, то можно выделить два резко отличающихся друг от друга периода: холодный — с 1815 по 1919 год (понятно, почему в рассказах Джека Лондона о золотоискателях на Аляске слюна его героев замерзала на лету; сейчас же, сколько ни плюй, — не замерзнет) — и теплый — с 1920 по 1976 год (первые полярные станции дрейфовали по открытой воде, а нынешние стоят на толстенном арктическом льду). Каждые десять лет в первый период наблюдалась одна крупная засуха, во второй период — две. Пройдет еще сколько-то времени, и опять будет холодный период, а затем — снова теплый.

Помимо сложной системы климатических колебаний существуют и такие факторы, как извержения вулканов или мощные лесные пожары, в результате которых в атмосферу выбрасываются огромные количества мелких частиц — аэрозоля. Это тоже в значительной степени влияет на погоду.

В начале 80-х годов нашего столетия произошло два крупных извержения — в мае 1980 года взорвался вулкан Сент-Хеленс в США и в марте 1982 года — вулкан Эль-Чичон в Мексике. Оба извержения выбросили примерно по пол-кубического километра пыли. Это во много раз больше среднего количества аэрозоля, поступающего в атмосферу. Выброс вулкана Эль-Чичон был почти вертикальным, и продукты его извержения достигли высоты 35 километров. В результате последовало несколько очень холодных зим. Аномально холодные зимы наблюдались и после извержения индонезийского вулкана Тамбора в 1815 году.

Летом нынешнего года Россию постигло серьезное бедствие — на ее лесных просторах бушевали страшные пожары. Помимо колоссального ущерба, нанесенного экономике, помимо экологического урона можно говорить и о климатическом потрясении. По-видимому, ближайшие год-два следует ожидать более холодных зим, причем, разумеется, не только в России: дым лесных пожаров, разнесенный ветрами, не мог не снизить притока солнечного тепла на Землю.

В сущности, такие прогнозы делать несложно, для этого даже не нужно быть специалистом: понятно, что увеличение аэрозоля в воздухе планеты приведет к некоторому снижению потока солнечной радиации; понятно, что климатический баланс хоть немного да изменится; это значит, что зимы могут стать более холодными, а летние месяцы — более дождливыми. Если хотя бы одно из этих явлений произойдет — можно считать себя пророком (как тут не вспомнить замечание американского писателя-фантаста Л.Спрейг де Кампа: «Пророку невыгодно быть излишне конкретным»).

Гораздо труднее прогнозировать глобальные изменения климата на длительный период, здесь пророчествовать куда труднее, и климатологи, строя свои прогнозы, прибегают либо к хорошо изученным погодным механизмам, либо... к механизмам, пока еще понятым не до конца. Любопытно взглянуть, какие страхи или какие надежды люди связывают с таким явлением, как парниковый эффект. Само разнообразие точек зрения на этот предмет подталкивает к выводу, что с толкованием парникового эффекта дело обстоит не очень уж гладко.

Прежде, чем молиться о ниспослании дождя, лучше всего почитать прогноз погоды.
Марк Твен

Парниковый эффект

Сначала — о самом явлении. Речь идет о тепловом балансе земной атмосферы. Тридцать процентов солнечного излучения, падающего на Землю, отражается в пространство, а семьдесят поглощается атмосферой и поверхностью планеты. Сама Земля тоже излучает тепло, которое частично поглощается атмосферой, а частично уходит в космическое пространство. Вот это соотношение тепла получаемого и тепла отдаваемого и называется тепловым балансом.

Углекислый газ удерживает примерно 18 процентов земного тепла. Если его количество в атмосфере увеличивается — значит, тепла поглощается больше, и, таким образом, наша воздушная оболочка понемногу разогревается. Вот, в сущности, и весь парниковый эффект. Со времен начала промышленной революции в атмосферу было выброшено огромное количество углекислого газа — ведь это продукт горения углеводородного топлива. Более того, углекислого газа и других газообразных продуктов деятельности человека в атмосферу поступает все больше и больше. А раз так — значит, парниковый эффект усиливается, значит, мы живем во все более теплой атмосфере, скоро уже начнут таять ледники, зимы практически исчезнут, уровень Мирового океана поднимется, страшно сказать, на сколько метров, и тогда — только держись... Примерно таково самое примитивное, но, однако, и самое устойчивое понимание парникового эффекта. Тем не менее, не так все просто и не так все страшно...

Следует заметить, что парниковый эффект для нашей планеты не новость. Углекислый газ живая природа вырабатывала всегда, а значит, и «парник» над нашими головами — и над головами динозавров, между прочим, тоже — был опять-таки всегда. Ну, по крайней мере, столько же времени, сколько существует сама живая природа. Более того, не будь этого парникового эффекта — не было бы и жизни на нашей планете, а значит, и нас с вами: именно газы, удерживающие тепло в атмосфере, сохраняют климатический режим, благоприятный для живой материи.

По оценке некоторых ученых, нашу атмосферу можно представить как теплицу, в которой открытые окошки составляют лишь десять процентов общей площади «остекления». Именно через эти окошки земное тепло уходит в космос. Хорошо, а если закрыть и эти 10 процентов? Если добавить в атмосферу столько углекислого газа, что ВСЕ земное тепло будет удерживаться и перестанет рассеиваться в пространстве, — что тогда? Неужели всепланетная катастрофа? По оценке тех же ученых, и в этом случае среднемировая температура поднимется не более чем на четыре градуса. Это, конечно, очень много: растают льды, уровень Мирового океана сильно поднимется, будут затоплены гигантские площади, климат изменится катастрофически, многие страны испытают страшные природные бедствия. Тем не менее жизнь не замрет и цивилизация не кончится.

Однако эта картина — чисто теоретическая, надо ОЧЕНЬ постараться, чтобы закрыть все окошки в атмосфере. Даже если человечество поставит перед собой такую дурную задачу, на создание «стопроцентного парника» уйдет не одна сотня лет.

Регулярные наблюдения за концентрацией углекислого газа в воздушном пространстве планеты были начаты в 1958 году — в обсерватории на вершине гавайского вулкана Мауна-Лоа. Тогда концентрация составляла 315 частей на миллион, теперь она достигла примерно 360 частей на миллион. Это пока еще не очень много. И к тому же — самое главное — до сих пор не найдено реальных доказательств, что изменение содержания углекислого газа в атмосфере вызвано только развитием промышленности.

По крайней мере, исследования образцов льда из глубоких скважин в Антарктиде — точнее, анализ пузырьков воздуха в этом льде — показали, что за последние 30 тысяч лет содержание углекислого газа в атмосфере менялось много раз, и как: от 200 до 320 частей на миллион! Можно поклясться, что 30 тысяч лет назад никакой промышленности на планете не было.

Изгнание владыки

Нынешние читатели журнала, наверное, и не знают, что лет тридцать-сорок назад были очень популярны проекты переделки климата. Стоит вспомнить хотя бы роман Г.Адамова «Изгнание владыки» — холода из Арктики! Тогда многим казалось, что еще немного, и человек, окрыленный могуществом науки и техники, возьмется за коренную перестройку планеты. Грешил этими проектами и журнал «Вокруг света». Умы будоражила, например, идея инженера Борисова, заключавшаяся в том, чтобы перегородить плотиной Берингов пролив — тогда, мол, можно будет сбрасывать холодную воду из Северного Ледовитого океана в Тихий, а на смену ей будет поступать все больше теплой воды, несомой Гольфстримом, и, таким образом, в Арктику придет если не лето, то, по крайней мере, вечная весна.

А то еще был проект перегородить плотиной Гибралтарский пролив: Средиземное море станет совсем уж теплым озером, и в Сахаре зацветут сады. Или создать огромное рукотворное море в Западной Сибири...

Очень хорошо, что не нашлось ни денег, ни энтузиазма претворить эти проекты в жизнь. Бог знает что стряслось бы с природой от таких революционных свершений. Погодная машина планеты — очень мощный, очень сложный и в то же время очень тонкий механизм. В процессы, которые человечество еще не поняло до конца, лучше не вмешиваться с кайлом в руках.

Так что же с климатом?

Что же все-таки нас ждет впереди глобальное потепление или глобальное похолодание? Как ни парадоксально, наиболее точный ответ — и то, и другое одновременно. Ближайшие десятилетия, а то и весь XXI век, пройдут под знаком временного потепления в рамках общего похолодания. Очень точно эту картину обрисовал Сергей Петрович Капица. Когда съемочная группа, в которой я принимал участие как автор, записывала очередную телепередачу из цикла «Очевидное — невероятное Век XXI» и гости Капицы — географы Владимир Михайлович Котляков и Дмитрий Борисович Орешкин — вели разговор именно о глобальных изменениях климата. Сергей Петрович подытожил: «В климатическом отношении человечество движется вверх по лестнице, ведущей вниз». «Вниз» — имелось в виду медленное похолодание, связанное с продолжением ледникового периода. «Вверх» — то есть потепление, вызванное как локальными погодными циклами, так и антропогенным воздействием на природу. Точнее не скажешь. Как считают метеорологи, для России это «вверх-вниз» будет означать более благоприятный климат — по крайней мере, в смысле выгоды для сельского хозяйства. Эксперты предсказывают, что некоторое повышение среднегодовой температуры и увеличение количества осадков может дать пятидесяти процентный прирост урожая зерновых, а это означает, что Россия вновь станет одним из главных экспортеров зерна и перестанет полагаться на американский экспорт. Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере опять-таки будет работать на урожай. Ну и, разумеется, руки тоже надо будет приложить. Без этого хоть всю нефть пережги на СО2 — толку не будет.

Так получилось, что эту статью я начал в Москве, а продолжил в Калифорнии, близ Сан-Франциско, где провел летом две недели. Погода в Калифорнии ну никак не располагала ни к работе, ни к размышлениям на тему климата. Стояла ровная умеренная жара — впрочем, не отупляющая, а какая-то даже приятная, — на небе ни облачка, дневной зной слегка умерялся ветерком, веющим с океана, вечерами же было просто сказочно тепло. Я слушал сводки новостей из России и злился — надо же, там и дожди, и сильные ветры, и лесные пожары к тому же, вот где надо было бы писать, там сама природа водила бы рукой. Я уже мечтал о ливне (летом в Калифорнии — вещь немыслимая), чтобы, не кривя душой, закончить статью о непредсказуемости погоды так: «В день отлета все-таки пошел дождь».

Дождь, конечно же, не пошел, но концовка тем не менее родилась — только не на земле, а в небесах. Путь от Сан-Франциско до Москвы неблизкий — сначала три часа лета до Сиэттла, потом еще часов десять в воздухе. Едва самолет набрал высоту, вылетев из Сиэттла, нас начало трясти. Весьма ощутимо. Что ж, турбулентность — вещь неприятная, но не страшная: потрясет — перестанет.

Однако прошел час, второй — тряска не проходила. Стало немного тоскливо. Рядом со мной пустовало кресло. Один из стюардов, что сновали по салону, отвечая на вызовы пассажиров, вдруг опустился на это место и пристегнулся. Я заметил, что ему тоже слегка не по себе.
— И часто так трясет? — спросил я.
— Трясет-то часто, но чтобы так долго... Со мной это, пожалуй, впервые.
— Может быть, какой-нибудь особо мощный фронт, — высказал я предположение.
— Дело не во фронте. Видите дымку?
Только сейчас я обратил внимание, что самолет шел как бы в «молоке» — это на высоте десяти тысяч метров-то!
— Я давно заметил, — сказал стюард, — что верхняя кромка облачности все время подступает к нашему потолку. Когда летали на шести тысячах метров — поначалу ничего-ничего, а потом облака поднялись повыше. Стали летать на восьми — кромка опять со временем подползла. Теперь летаем на десяти тысячах — и вот, пожалуйста, снова облака подпирают. Природа словно бы выжимает нас в стратосферу...
В общей сложности нас трясло — почти без перерывов — целых пять часов.

Я далек от предположения, что природу сильно волнует, на какой высоте летают современные пассажирские самолеты. Скорее всего, она по-прежнему их не замечает, как мы не обращаем внимания на пылинки, носящиеся в воздухе. Однако убежден, что без вмешательства цивилизации в мощные природные атмосферные процессы здесь не обошлось. Не облака гоняются за человеком, а человек, с его энергетикой, промышленностью и транспортом, понемногу подталкивает облака, добавляя в воздух планеты все больше и больше продуктов своей деятельности.
В следующем веке будем летать, наверное, уже на пятнадцати, а то и двадцати тысячах метров.
Или — что правильнее — научимся не баламутить воздух.

Виталий Бабенко

 

Рубрика: 2001 и дальше
Просмотров: 7684