Из-за чего весь сыр-бор?
В декабре минувшего года в Копенгагене произошло достаточно массовое мероприятие – 15 я конференция ООН по проблемам климата. Событие, несмотря на немалый размах, прошло без каких-либо интересных моментов, если не считать традиционной «изюминки» от Украины, делегация которой в полном составе таинственно испарилась по дороге в Данию. Результаты конференции были весьма скромны. За 12 дней напряженных дискуссий почти 200 стран так и не смогли разработать соглашение об ограничении выбросов парниковых газов, призванное заменить Киотский протокол.
Россия выступала за принятие юридически обязывающего документа на основе дифференцированного подхода к экономике каждого отдельного государства. Однако на встрече удалось принять лишь политическую декларацию. Её инициатор, президент США Барак Обама, заручился поддержкой Китая, Индии, ЮАР и Бразилии, в целом документ одобрила и Европа.
Итоги ожидаемы. Ни США, ни Китаю попросту невыгодно менять нынешнее статус-кво без достаточных на то оснований.
На приведенной диаграмме за 2009 год это видно невооруженным глазом. В Америке эмиссия углерода превышает 1,5 млрд. тонн. Сокращение даже на 5% (а, соответственно, неизбежны изменения в технологии, нужны инновации и перестройка) выливается в миллиарды долларов потерь. И, вполне понятно, что намного дешевле изменить общепринятую точку зрения – недавняя история со взломом сервера британского университета U. K. Hadley Climate Research Unit, который занимается проблемами изменения климата тому подтверждением.
Учитывая количество нулей в суммах, которые стоят на кону, вопрос климатических изменений всегда будет связан с политическими и экономическими интересами весьма большого круга лиц. Вряд ли в ближайшее время стоит ожидать развития линии Киотского протокола.
Однако, вне зависимости от интересов стран-участниц прошедшей конференции ООН, возникает закономерный вопрос – а из-за чего весь сыр-бор?
От чего зависит климат?
В 70-х годах XX века в научных и околонаучных кругах стала циркулировать идея об увеличении средней температуры Земли в результате действий человека. Соответственно, делались жуткие прогнозы, которые графически наиболее полно были отражены в фильме «Послезавтра». Если излагать упрощенно, то главным виновником потепления в рамках данной теории является возросшая концентрация CO2, углекислого газа. К этому мы ещё вернемся в дальнейшем.
Следует признать обидную для некоторых вещь – судя по всему, механизм климата нам пока не по зубам. Это только в желтой прессе всё просто и доступно: раз есть дымящая труба завода, то мы все умрём от потепления.
На самом деле, было бы неплохо понять – а от чего вообще зависит температура Земли? Пока ясно только, что от очень большого количества факторов. И от поголовья овец, и от пятен на солнце, и от космической погоды, и от наклона земной оси, и от извержений вулканов, и от площади полярных шапок, и от солнечной радиации, и от ядерных взрывов, и от количества посевных площадей, и от десятков и сотен циклических событий в океане, атмосфере и земной коре... Хотя бы узнать их все, эти факторы, не говоря уж о понимании механизма их взаимодействия и построении внятной математической модели, которая позволила бы прогнозировать события, – пока не получается. Просчитать механизм изменения климата трудно до невероятия. Исследуемая «система» как минимум трехмерна, трехфазна (жидкость, твердое тело, газ), и, как уже говорилось, зависит от массы внутренних и внешних параметров, не всегда очевидных.
Древний учёный Гиппарх утверждал: климат зависит от угла наклона, под которым солнечные лучи падают на земную поверхность. Собственно, так мы и получили термин «климат» – от древнегреческого «клима», то есть «уклон».
Ось Земли наклонена, подтверждением чему является любой глобус. Земля вращается вокруг светила, подставляя Солнцу то Северный полюс, то Южный, отчего, если верить начальным урокам географии, происходит смена времен года: когда больше Солнца попадает на Северный полюс, случается лето в Северном полушарии, а когда на Южный – в Южном.
Как правило, земная ось наклонена на 23,5 градуса – это средний угол, под которым ось вращения планеты находится по отношению к плоскости эклиптики. Угол этот постоянно меняется, гуляет на полтора-два градуса. Это «гуляние» называется нутацией. Когда угол меньше, больше тепла попадает на «макушки», начинают таять полярные шапки. Когда, напротив, угол возрастает, больше тепла приходится на низкие, экваториальные широты и меньше на полярные. И полярные шапки разрастаются. Период нутации, согласно расчетам, – 41 тысяча лет.
Существует изменение и самой орбиты, цикл эксцентриситета (сжимание-расширение эллипса орбиты) – 93 тысячи лет (как полагают современные ученые).
Нельзя забывать о такой штуке, как прецессия – конусообразное колебание оси вращения планеты. Период колебания прецессии составляет 23 тысячи лет. И всё это, по отдельности и вместе, влияет на количество солнечных лучей, попадающих на квадратный метр Земли, и, стало быть, на температуру.
Загадочные пятна на Солнце
Кстати, о Солнце. Всего 20-30 лет назад ученые полагали, что количество тепла, идущего от Солнца на Землю, уменьшается в периоды, когда на Солнце больше всего пятен. Логика была такая: темные пятна – это области солнечной поверхности, в которых температура ниже окружающей, из-за чего они, собственно, и выглядят темными на фоне сияющего пространства. Температура солнечных пятен почти вдвое ниже температуры остальной солнечной поверхности, примерно 3500 градусов. Ну а раз много темных пятен, значит средняя температура солнечной поверхности ниже, и тепловой поток тоже...
Больше 100 лет назад в горах США были построены обсерватории, которые измеряли интенсивность тепловой радиации, излучаемой Солнцем. Но тогда уловить небольшие колебания теплового потока не удалось. Их открыли совсем недавно, в конце XX-го века. Благодаря спутниковым исследованиям выяснилось, что солнечная радиация не только колеблется, но и четко следует за солнечной активностью – когда на Солнце много пятен, Солнце «греет» больше и наоборот. Разница межу максимумом и минимумом теплоотдачи примерно 2-3 Вт/м2, то есть 0,15%. Но этих долей процента оказывается достаточно, чтобы изменить среднеземную температуру на несколько десятых долей градуса или даже на целый градус. Как видим, научный взгляд в этом вопросе теперь стал противоположным.
Принято считать, что следующий, 24-й, цикл Солнца закончится в 2020 году, потом наступит 25-й. По прогнозам астрономов в этом цикле солнечная активность не превысит 50 единиц. Для сравнения: максимум 22-го цикла – 155 единиц; абсолютный максимум прошлого века, состоявшийся в 1957 году, – 190 единиц. Все, что меньше 100 – катастрофически мало.
Причем прогнозируемый учеными минимум солнечной активности продлится до конца столетия. Почему нужно было уточнять – «принято считать»? Да потому что внятного механизма поведения Солнца у нас тоже нет. Солнце уже должно начинать вести себя, как ему положено по нашим представлениям – а оно не собирается соответствовать. Лишь внезапно преподносит сюрпризы вроде сверхмощных вспышек, которые по любым прогнозам не должны были появляться.
Такое в нашей истории уже было, конечно. В период с 1645 по 1715 годы на Солнце наблюдалось всего 50 пятен. В тысячу раз меньше обычного, определённого со времён древних астрономов. Что за механизмы там циркулируют – никто определенно не знает.
Маятник тепла и холода
Атмосферное давление. Есть определенные «маятники», называются они Североатлантическим колебанием и являются кухней погоды для всего Северного полушария. Критические точки Североатлантического колебания – Азорские острова и Исландия. «Исландская область низкого давления», та самая. Как правило, так оно и бывает – над Азорами безоблачное небо, высокое давление и антициклон. В Исландии –осадки.
Но вдруг качели давления смещают воздушные массы, и всё встает с ног на голову: давление над Азорскими островами и Исландией начинает меняться в антифазе – над Азорами оно падает, а над Исландией растет. В Европу приходят суровые и засушливые (бесснежные) зимы, и европейцы, привыкшие к зимам мягким да влажным, удивляются.
Последние 20 лет давление над Азорами аномально высокое, исландцы регулярно страдают головными болями, а зимы в Европе (и Москве в том числе) стояли такие, к каким мы уже привыкли, теплые и слякотные. Теплые западные ветры передают нам тепло от Атлантики, которая снабжается этим теплом из тропиков благодаря Гольфстриму.
Но что-то произошло, как видно любому выглядывающему за окно человеку. Атмосферное давление – 772 миллиметра ртутного столба, это дико много. И температура в среднем за прошедшие два месяца зимы – 10 и ниже. «Что-то произошло» – эта фраза часто возникает при наблюдении за погодой. А иначе и быть не может, на Земле только 20-30 лабораторий с опытом наблюдения за погодой на протяжении сотни-другой лет.
Даже если абстрагироваться от заоблачных таинств и спуститься на Землю, намного легче от этого не станет. 15 июня 1991 года на филиппинском острове Лусон, взорвался вулкан Пинатубо. Пинатубо взорвался, выбросив в воздух пепел и газы на высоту 24 км. На сотни километров вокруг день превратился в ночь. При извержении было выброшено в атмосферу около 30 млн. тонн диоксида серы. Мельчайшие частицы выброшенного пепла образовали огромное облако, опоясавшее весь земной шар по экватору. Взрыв Пинатубо снизил среднеземную температуру на 0,3 градуса. Много это или мало?.. За последний век земной шар нагрелся на 0,6 градуса, что заставило всех кричать о глобальном потеплении и принимать Киотские протоколы. Другими словами, одно сравнительно небольшое извержение сразу съело половину всего глобального потепления. А если извержение случится большое? Правда, через три года аэрозоль от Пинатубо рассеялся, но известно, что при больших взрывах он может висеть в атмосфере десятилетиями.
На острове Суматра есть озеро Тоба. Озеро большое – с одного берега с трудом просматривается другой. Это кратер вулкана Тоба, который взорвался 75 тысяч лет назад.
Объем выброшенных газов и пород – 4 тысячи км3 в эквиваленте сухой скалы. Математическая модель взрыва дает масштаб охлаждения поверхности северного полушария – 3,5 градуса в течение 10 лет. Это, как я смею напомнить, достаточно для ледникового периода, который в то время и наступил. Тогда планета колебалась в переходной эпохе – от межледниковья к ледниковью, и 4000 кубических километров пыли в атмосфере было достаточно для нарушения равновесия.
Когда, наконец, вулканический аэрозоль рассеялся, было уже поздно: мощность ледников была такова, что климатическая система не смогла восстановиться и ледниковый период продлился еще 60 тысяч лет.
Работает это так. Лед – белый. Белый цвет отражает солнечные лучи, в отличие от тёмных почв. Если ледник превышает критическую площадь – температура начинает падать, Солнце не может растопить лёд, который нарастает по закону экспоненты. Почему ледниковые периоды кончаются – тоже существует масса теорий... Не знаем мы, к сожалению, как эта сложнейшая система работает.
Кстати говоря, по одной из версий, причина нынешнего глобального потепления – вулканическое спокойствие XX века. Именно оно, по мнению некоторых климатологов лежит в основе того климатического благоденствия, которое мы нынче имеем.
После того как в 1902 году вулканом был убит город Сен-Пьер, в 1912 году попугал аборигенов вулкан Катмай на Аляске. А затем почти на полвека наступило затишье. Подобного затишья не было полторы тысячи лет. По прогнозам, уже в этом веке интенсивность вулканической активности начнет нарастать и может сравниться с активностью начала Х1Х века. А вы помните, каким был этот век? Достаточно почитать классиков. Летом ходить в пальто по Петербургу или Москве было в порядке вещей.
В «Братьях Карамазовых» в одном октябрьском эпизоде автор упоминает, что морозец стоял минус 10°С. И из контекста понятно, что это обычное явление. У Гиляровского есть эпизод, где он описывает, как первый раз в жизни приехал в Москву, на нынешнюю Комсомольскую площадь. Это было 19 октября 1876 года. Гиляровский рассказывает, как, сойдя с поезда, он со своими чемоданами перелез через сугроб и сел на извозчика.
В XIX веке и в начале ХХ-го климат в России и на планете был совсем другим, не таким, как сейчас. 100-150 лет назад в России было значительно холоднее. В Карелии, например, 40 градусные морозы подчас фиксировались в апреле!
Еще при Николае I в России началось издание «Журнала Министерства внутренних дел». Его правильнее было бы назвать первым в России метеорологическим вестником, потому что журнал публиковал подробнейшие сводки погодных явлений. Из журнала можно узнать, что даже в начале XX века в Москве в июне валил снег – и это не было каким-то исключительным случаем. Июньский снег выпадал даже в Киевской губернии.
Ещё одним авторитетным свидетелем является государь Петр Первый. Из его записных книжек вырисовывается привычная тогда и непонятная нам картина климата эпохи: первая осада Азова провалилась потому, что 1 октября 1696 года русские войска на берегу Азовского моря завалило снегом. Автор данной статьи считает долгом похвастаться, что вполне себе комфортно купался в Балаклаве 18 октября. Как говорится – почувствуйте разницу. А если отмотать еще на пару веков или тысячелетий в прошлое...
Изучение образцов лиственницы позволило выделить годы, в которых на Полярном Урале летом (!) температура опускалась ниже минус 5°С: 1466, 1573, 1601, 1708, 1783, 1797, 1811, 1857, 1862, 1872, 1882, 1891, 1968 годы. Причем самые сильные заморозки пришлись на 1601, 1783, 1857, 1882 и 1968 годы. В 1601 году можно предположить что-то глобальное. Морозобойные кольца, соответствующие этому году, есть и у сосен, растущих в Северной Америке. 1783 год знаком нам тоже. Сухой туман с 24 мая по 8 октября этого года покрывал территорию от Норвегии до Сирии, от Англии до Алтая. В российской столице в середине лета, как отмечали современники, «солнечный свет был слабее, чем свет полной Луны». Это, опять-таки, результат извержения вулкана Лаки в Исландии, вряд ли в указанные года в Сибири происходила промышленная революция с массовым выбросом углекислоты в атмосферу.
Идём ещё глубже. Жители античной Керчи прислали в греческую метрополию лопнувший от мороза медный сосуд с гравировкой: «Если кто не верит, что у нас делается, пусть убедится, взглянув на эту гидрию, которую не как прекрасное подношение богу, но как доказательство суровости зимы представил Стротий-жрец».
В раннем Риме не вызревали ни виноград, ни оливки. Зимой замерзал Тибр, а снежный покров лежал на италийских полях по сорок дней в году. Виноград не выращивали в Северной и Центральной Италии вплоть до конца III века до н. э., хотя виноградная лоза была италийским крестьянам, конечно же, хорошо известна – впервые виноград был завезен на Апеннины за 700 лет до н. э. Греческие колонисты, основавшие город Кумы (близ современного Неаполя) занимались виноградарством, но за 500 последующих лет колонизации виноградная культура так и не двинулась севернее Южной Италии. Сохранились греческие тексты, которые не рекомендуют селянам выращивать виноград и оливки севернее Неаполя – вымерзнут.
Климат меняется постоянно. Каких-то 10 12 тысяч лет назад на месте Сахары была саванна, а находящийся в немилости Овидий, которого сослали в жуткое место – Причерноморье – жаловался на холода и бураны.
В VI веке на севере Китая возникает знаменитый сельскохозяйственный трактат «Необходимое искусство для простого народа», изучая который китайский исследователь Чу Кочен обратил внимание, что сроки цветения абрикоса, шелковицы и ююбы тогда отставали от современных на две недели. Еще одно подтверждение того, что средние температуры тогда были ощутимо ниже современных. А вот с середины VI века начинается потепление, и главной бедой этой эпохи (эпоха династии Тан) становятся уже не засухи, а наводнения.
Температура Северного полушария за последние 5500 лет
График климатических колебаний за последние 400 тысяч лет
Исследования образцов льда из Арктики и Гренландии помогли глобально, но не подтвердили теории о роковом влиянии человека на содержание углекислоты в атмосфере. В ледовых столбиках попадаются вмороженные мельчайшие пузырьки воздуха, исследуя газовый состав которых можно узнать состав атмосферы Земли в глубоком прошлом. Действительно, содержание в атмосфере углекислого газа практически полностью совпадает с колебаниями температуры – высокие пики температуры на графиках совпадают с высокими пиками содержания CO2 в атмосфере. То есть в эпохи потепления углекислоты в атмосфере было больше, чем в эпохи похолодания. Но откуда же она бралась, если никаких активно загрязняющих фабрик и заводов миллионы лет назад еще не было? А ведь вполне можно допустить и обратную зависимость – наоборот, углекислота в атмосфере появляется тем больше, чем теплее на земле. Сначала росла среднеглобальная температура, потом повышалась концентрация парниковых газов в атмосфере: из-за повышения температуры воды океаны начинали активно выпускать растворенные в воде газы, как теплое шампанское.
Содержание метана и углекислого газа в атмосфере в сравнении с колебаниями температуры
Причин для паники нет?
Резюмируя, можно сказать следующее. Влияет ли деятельность человека на климат? Да, влияет, как и масса иных факторов. Насколько именно и какова роль этого влияния – достоверно неизвестно. В многостраничном отчете Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата каждое утверждение сопровождается оговоркой о степени достоверности по следующей шкале. Например, «практически достоверно» означает вероятность правильности утверждения более 99%, «весьма вероятно» – 90-99%, «вероятно» – 66-90%. Характерный пример утверждения из отчета: «...с конца 1960-х годов протяженность снежного покрова, весьма вероятно, сократилась на 10%». Или: «Вероятно, на некоторых территориях увеличилась интенсивность сухих условий в летний период и связанного с этим риска засух».
Если взять данные за большой промежуток времени, то выясняется, что нынешнее повышение среднегодовой температуры вполне попадает в циклы её изменения, которые наблюдались и в то время, когда никакого человека вообще и тем более его активности на Земле не наблюдалось. Так что причин для паники нет. Нагнетание атмосферы вокруг «проблемы потепления» – сродни процессу вокруг озоновой дыры, «проблемы 2000», а также птичьего и свиного гриппов. Иными словами, это политический, а не научный вопрос.
Сообщение от Zed
Ответить с цитированием
Во-вторых, сколько у нас сама-то метеорология существует как наука? 
Если сбывается долгосрочный прогноз на 2 недели вперед - это в общем-то успех, а прогнозы климатических изменений - это вообще "темна вода во облацех..." 
