В свое время Фазиль Искандер подметил необыкновенный интерес столичных жителей к погоде. "Единственная особенность москвичей, которая до сих пор осталась мной неразгаданной, - 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".
На самом деле пристальный интерес к погоде - свойство не только москвичей. Он коренится в самой природе человека. Погода влияет на наше настроение, на урожаи, на состояние жилища, на выбор одежды, наконец.
Люди пытались предсказывать погоду всегда - в древние времена это, правда, больше походило на гадание. 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 условия прежних лет, сообщалось об их особенностях - 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, облику растений…
Сегодня мы живем в пору метеорологической революции. Метеоинформацию получают из космоса от спутников. Почти вся планета покрыта сетью метеостанций. Все это сводится воедино в метеоцентрах, вооруженных мощными компьютерами. Для пользователей мировой компьютерной сети - Интернета - мгновенное получение сведений о погоде в любом крупном городе планеты стало будничной реальностью. Можно войти на сайт Гидрометцентра России и узнать погоду в нужном регионе нашей страны. Точность погоды на следующий день по России составляет 94 процента, на три дня вперед - 85 процентов. Чего еще желать?
Желать остается многого. Например, как узнать погоду на месяц вперед? Или, скажем, на будущую весну? Чем дальше в будущее, тем недостовернее прогноз. И уж точное предсказание климата на XXI век - дело практически безнадежное.
Климат планеты зависит от огромного количества факторов. Температура океанских вод, ветры у поверхности Земли и мощные воздушные потоки в верхних слоях атмосферы, холодные и теплые морские течения, области высокого и низкого давления, содержание в атмосфере газов, удерживающих земное тепло, запыленность воздуха - все это формирует погоду. Необходимость привлечения колоссальных вычислительных мощностей для метеорологических прогнозов первыми поняли еще в двадцатые годы ХХ века 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. - Прим. авт.) "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: он нащупал именно тот принцип, на котором строится компьютерная обработка метеорологических данных сегодня. Однако чего Ричардсон не смог предвидеть - так это того, что для точного прогноза погоды требуется около квадриллиона вычислений. Шестидесяти четырем тысячам "человеческих компьютеров" понадобилось бы более тысячи лет, чтобы рассчитать прогноз погоды на следующий день!
В лос-аламосской лаборатории американские ученые используют для прогнозирования погоды суперкомпью тер. Вся околоземная атмосфера разбивается на пятьсот тысяч тетраэдров (при этом площадь, покрываемая отдельной пирамидой, составляет около 70 квадратных километров), погодные изменения в каждом четырехграннике вычисляет соответствующий процессор, а затем суперкомпьютер обрабатывает данные, сводит их в единую картину.
Несмотря на многочисленные инструментальные наблюдения и работу мощнейшей современной вычислительной техники, мы зачастую сетуем на плохое качество прогнозов, а уж на саму погоду - и подавно. Нам кажется, что раньше и зимы были более снежными, и летние месяцы более теплыми. "Такой погоды, как сейчас, никогда не было, - слышим мы довольно часто. - Совсем испортили климат".
Проблема "порчи" погоды действительно существует, только она в большой степени не климатическая и не технологическая, она - в нашей психологии, а также, между прочим, в нашей информированности.
Вообще говоря, климат Земли постоянно претерпевает какие-то изменения, только мы, люди, чья жизнь довольно коротка, либо не принимаем во внимание то, что было не на нашей памяти, либо не замечаем нормального хода событий и обращаем внимание только на крайности.
Последние десятилетия, начиная с шестидесятых годов, действительно нарастают климатические аномалии, увеличивается их частота: суровая зима 1967/68 года в СССР; три суровые зимы с 1972 по 1977 год в США; серия очень мягких зим в те же семидесятые в Европе; очень сильная засуха в Восточной Европе в 1972 году и на редкость дождливое лето в 1976-м; страшная засуха в Сахеле с 1968 по 1973 год; сильные заморозки в 1976 и 1979 годах погубили кофейные плантации в Бразилии; зима 1981/82 года в США и Канаде была одной из самых студеных (от холода погибли 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.
Мы узнаем об этом из книг, газет, телевизионных сообщений и так далее. Человек, живший, скажем, в XVIII веке, тоже мог бы изумиться климатическому неистовству, но он о нем просто не знал: доступа к такой информации не было. Очень хорошо сказал об этом профессор Санкт-Петербургского 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".
Так что же все-таки происходит с климатом на земном шаре? Теплее он становится или холоднее? На самом деле продолжается длительный геологичес кий период - ледниковый (не будем забывать, что 14 миллионов квадратных километров Земли покрыты льдами), а на него накладываются более короткие климатические циклы.
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.
Еще в прошлом веке в Голландии катались на коньках, а Темза зимой была полностью скована льдом. А уже к 1940 году в Гренландском море количество льдов по сравнению с началом XX века сократилось вдвое, а в Баренцевом - почти на треть.
Если говорить о последних двух столетиях, то можно выделить два периода: холодный - с 1815 по 1919 год (понятно, почему в рассказах Джека Лондона о золотоискателях на Аляске слюна его героев замерзала на лету) 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 - две. Сейчас - холодный период, а пройдет еще сколько-то времени, и опять будет теплый.
Помимо сложной системы климатических колебаний существуют и такие явления, как извержения вулканов или мощные лесные пожары, когда в атмосферу выбрасываются огромные количества мелких частиц. Еще Бенджамин Франклин отметил уменьшение потока солнечной радиации после вулканических извержений. Он обнаружил, что в такие периоды солнечные лучи, проходящие через увеличительное стекло, не воспламеняют бумагу. После извержения вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году французские ученые на метеостанциях в течение трех лет наблюдали понижение потока солнечной радиации. То же отмечали и русские ученые на станции в Павловске под Петербургом в 1912 году - после извержения вулкана Катмай. Тогда солнечная радиация в течение полугода была на 35 процентов ниже нормы.
После извержения индонезийского вулкана Тамбора в 1815 году наблюдались аномально холодные зимы. В начале восьмидесятых годов ХХ столетия произошло два крупных извержения: 18 мая 1980 года взорвался вулкан Сент-Хеленс в США и 28 марта 1982 года - вулкан Эль-Чичон в Мексике. Оба выбросили примерно по 0,5 км3 мельчайших частиц. Это во много раз больше среднего количества пыли, поступающего в атмосферу за год. Выбросы вулкана Эль-Чичон достигли высоты 35 км. Результатом стали последовавшие за извержением несколько очень холодных зим.
Летом 2000 года в России и многих других странах бушевали страшные пожары. Помимо колоссального ущерба, нанесенного экономике, и экологического урона можно говорить и о климатическом потрясении. По-видимому, ближайшие год-два следует ожидать более холодных зим на всей планете: гарь от лесных пожаров, разнесенная ветрами, не могла не снизить приток солнечного тепла.
В сущности, такие прогнозы делать несложно, для этого даже не нужно быть специалистом: понятно, что увеличение концентрации мельчайших частиц в атмосфере приведет к некоторому снижению потока солнечной радиации.
Гораздо труднее прогнозировать глобальные изменения климата на длительный период, и климатологи, строя свои прогнозы, прибегают либо к хорошо изученным погодным механизмам, либо… к механизмам, пока еще понятым не до конца. Какие, к примеру, страхи люди связывают с парниковым эффектом?
Сначала о самом явлении. 30 процентов солнечного излучения, падающего на Землю, отражается в пространство, а 70 процентов поглощается атмосферой и поверхностью планеты. Сама Земля тоже излучает тепло, которое частично поглощается атмосферой, а частично уходит в космическое пространство. Это соотношение тепла получаемого и тепла отдаваемого называется тепловым балансом. В атмосфере находятся газы, обладающие большей способностью удерживать тепло. К ним, прежде всего, относится углекислый газ - он удерживает примерно 18 процентов земного тепла. Если его количество в атмосфере увеличивается - значит, тепла удерживается больше и воздушная оболочка нашей планеты понемногу разогревается: в этом и состоит парниковый эффект.
С начала промышленной революции в атмосферу было выброшено огромное количество углекислого газа - ведь это продукт горения углеводородного топлива. И поступает его в атмосферу все больше и больше. А раз так, значит, парниковый эффект усиливается, значит, мы будем жить в более теплом климате - растают ледники, зимы практически исчезнут, уровень Мирового океана поднимется...
Но углекислый газ вырабатывался живой природой всегда. Не будь парникового эффекта, не было бы и жизни на нашей планете: 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 10 процентов общей площади "остекления". Именно через эти "окошки" земное тепло уходит в космос. А если их "закрыть"? Чисто теоретически, конечно. Ведь надо очень постараться, чтобы действительно "закрыть" все окошки в атмосфере. Даже если человечество поставит перед собой такую антизадачу, на создание "стопроцентного парника" уйдет не одна сотня лет. Но что же все-таки станет с климатом, если добавить в атмосферу столько углекислого газа, что будет удерживаться все земное тепло? По оценке ученых, среднемировая температура поднимется примерно на 4оС. Это очень много: растают льды, уровень Мирового океана сильно поднимется, будут затоплены гигантские территории - климат изменится.
Случится ли такое? С уверенностью можно сказать лишь то, что последние десятилетия регистрируется стабильный прирост содержания углекислого газа в атмосфере - примерно 0,4 процента в год.
Регулярные наблюдения за концентрацией углекислого газа в воздушном пространстве планеты были начаты в 1958 году в обсерватории на вершине гавайского вулкана Мауна-Лоа. Тогда она составляла 315 частей на миллион, теперь 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. Вполне возможно, что мы наблюдаем естественные колебания газового состава атмосферы или некое суммарное воздействие природных и промышленных факторов.
Исследования образцов льда из глубоких скважин в Антарктиде показали, что за последние 30 тысяч лет содержание углекислого газа в атмосфере менялось много раз, причем в довольно большом диапазоне - от 200 до 320 частей на миллион. 30 тысяч лет назад никакой промышленности на планете точно не было.
Кстати, показано, что увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере ведет к повышению урожайности. Таким образом, для сельского хозяйства "парник" благо. А если продолжать "закрывать окошки"? Здесь уместно привести мнение отечественного климатолога К. С. Лосева: "Многократный рост концентра ции углекислого газа в атмосфере не приведет к такому же многократному увеличению средней температу ры, так как после двух-трехкратного увеличения концентрации наступает резкое замедление развития тепличного эффекта, и для получения таких же повышений температуры нужно будет новое многократное увеличение концентрации CO2".
Нынешние читатели, наверное, и не знают, что лет тридцать-сорок назад были очень популярны проекты переделки климата. Тогда казалось, что еще немного - и человек, вооруженный могуществом науки и техники, возьмется за коренную перестройку планеты. 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 из Гольфстрима и, таким образом, в Арктику придет если не лето, то по крайней мере вечная весна.
Еще был проект перегородить плотиной Гибралтарский пролив, чтобы Средиземное море стало совсем теплым озером и в Сахаре зацвели сады. Или создать огромное рукотворное море в Западной Сибири...
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.
Опять можно процитировать К. С. Лосева: "Факт воздействия человека на климатическую систему и климат становится реальным вне связи с проектами его "улучшения". И теперь появляются проекты совсем другого рода - проекты "спасения" климата...".
Что же все-таки ждет нас 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 образно эту картину охарактеризовал 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 - Владимир Михайлович Котляков и Дмитрий Борисович Орешкин - вели разговор 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" - потепление, вызванное как локальными погодными циклами, так и антропогенным воздействием на природу. Точнее не скажешь.
Как считают некоторые климатологи, 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 могут дать 50-процентный прирост урожая зерновых, а это означает, что Россия вновь станет одним из главных экспортеров зерна и перестанет полагаться на американский импорт. Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере опять-таки будет работать на урожай. Так что поводов для пессимизма в связи с грядущими климатическими изменениями немного.
***
Даже летом, отправляясь в вояж, бери с собою что-либо теплое, ибо можешь ли ты знать, что случится в атмосфере?
Козьма Прутков
***
Прежде чем молиться о ниспослании дождя, почитайте прогноз погоды.
Марк Твен
***
АСТРОВ. ...Когда я прохожу мимо крестьянских лесов, которые я спас от порубки, или когда я слышу, как шумит мой молодой лес, посаженный моими руками, я сознаю, что климат немножко и в моей власти и что если через тысячу лет человек будет счастлив, то в этом немножко буду виноват и я.
А. П. Чехов, "Дядя Ваня"
