http://93.174.130.82/digest/showdnews.aspx?id=6affa9e2-3fb6-419c-8561-c452a7b6e7bd&print=1
© 2024 Российская академия наук

ЧЕЛОВЕК И КЛИМАТ

Не раз менялась и позиция России по отношению к нему. В 2002 г. на Всемирном саммите по устойчивому развитию в Йоханнесбурге (ЮАР) глава Правительства РФ заявил о готовности ратифицировать этот документ. Но год спустя, на Всемирной конференции по изменению климата в Москве, Президент РФ высказал сомнения в его научной обоснованности. А еще через год Россия, несмотря на скепсис многих экспертов, неожиданно присоединилась к договору, после чего в феврале 2005 г. он вступил в силу.

Роль соглашения, к которому присоединились уже 160 стран мира, в беседе с заместителем главного редактора журнала "Экология и жизнь" Ю. Н. Елдышевым обсуждает один из самых известных специалистов по климату - директор Института физики атмосферы (ИФА) Российской академии наук, обладатель высшей в мире награды в области наук о Земле - медали Альфреда Вегенера академик Г. С. Голицын.

- Георгий Сергеевич, а вы "за" или "против" Киотского протокола?

- В науке не принято определять истину голосованием, поэтому я предпочитаю иные формулировки. Все математические модели климата не в состоянии объяснить потепление последних десятилетий без учета техногенных факторов. Но и ограничения, диктуемые Протоколом, не смогут заметно повлиять на этот процесс.

- Хорошо, скажем так: как вы оцениваете его роль и эффективность?

- У него скромные цели - ограничить рост содержания в атмосфере углекислого газа (за 150 лет оно увеличилось на треть - с 0, 028 % до 0, 0385 %) и метана (его концентрация выросла в 2, 5 раза), а также фреонов, разрушающих озон (их использование с 1987 г. уже регламентирует Монреальский договор).

Между тем главный парниковый газ в атмосфере - водяной пар. А его концентрация, в свою очередь, зависит от температуры поверхности планеты (и прежде всего океана, занимающего свыше 70 % ее площади). Но с ростом концентрации "неглавных" парниковых газов, сопровождающимся ростом температуры, автоматически повышается и содержание в атмосфере водяного пара, что способствует еще большему росту и температуры, и концентраций этих газов - и процесс развивается, как говорится, "по нарастающей". Без парникового эффекта температура на Земле понизилась бы на 30 с лишним градусов - вместо нынешних +15° в среднем было бы -18°.

В XX в. средняя температура выросла на 0, 6°. Но важнее не этот рост, а "побочные эффекты": изменение частоты и силы ураганов, засух и наводнений, распределения осадков. Ведь парниковый эффект в высоких широтах проявляется сильнее, чем в тропиках, а зимой сильнее, чем летом. Это связано с содержанием водяного пара: чем холоднее, тем меньше его в атмосфере. Скажем, в Москве за век летние температуры повысились незначительно, а зимы стали намного теплее (последняя - исключение), что заметили не только специалисты. На это рассчитывали в свое время даже в Госплане СССР, понимая, что иначе в стране просто-напросто не хватит топлива для обогрева.

- Насколько эти "побочные эффекты" опасны для нас?

- Для нашей страны (самой холодной в мире) потепление - благо, ибо продлит безморозный период. Появятся новые возможности для растениеводства, ареалы многих животных и растений расширятся к северу.

Неприятный момент - тает вечная мерзлота. Это особенно заметно на Аляске. Выходят из строя дороги, трескается асфальт, перекашиваются дома, образуются "пьяные леса" (на севере растения низкорослые, с неглубокой корневой системой, и, когда земля тает, деревья кренятся во все стороны).

Есть и более тонкие эффекты. Вместе с немецкими коллегами из Института метеорологии в Гамбурге мы проанализировали изменения уровня Каспийского моря в XX в. В 30-х годах он упал на 1, 7 м, в следующие 37 лет еще на 1, 3 м, а затем стал резко расти. Мы проверили, способны ли современные модели климата воспроизвести эту динамику. Оказалось, да. Еще раньше отдельные климатологи заключили, что погоду в обширном регионе земного шара определяет температура поверхностного слоя в определенной части Тихого океана. Здесь время от времени возникает теплое поверхностное течение Эль-Ниньо, влияющее на погоду в Атлантике и Европе. И, похоже, изменения уровня Каспия (по меньшей мере, на четверть) определяет Эль-Ниньо, что в 10 тыс. км от него. Колебания уровня Каспия - яркий пример локальных изменений климата, представляющих не меньший интерес. Сначала море собирались "спасать" переброской сибирских рек, а в 1978-1995 гг. его уровень поднялся на 2, 5 м, и море затопило многие объекты. По оценкам ООН, ущерб превысил 10 млрд долл.

- Помнится, некоторые гидрологи и обмеление Арала связывали с подъемом Каспия.

- Да, были и такие попытки, но хотя их и публиковали в научных журналах, относились они, скорее, к жанру научной фантастики. Разность уровней Арала и Каспия около 100 м, а вода, как известно, вверх не течет. Просто весь сток в Арал разобрали на орошение. Задачка-то для начальной школы.

А вот феномен Каспия до сих пор привлекает внимание ученых всего мира. Недавно появилась статья климатологов из так называемой Академии третьего мира в Триесте (Италия), в которой будущее Каспия анализируют во всех известных климатических моделях, учитывающих основные процессы в атмосфере и океане (их около 30). Выяснилось, что 6 из них сулят новое снижение уровня, но некоторые предрекают повышение. Это один из примеров того, как ученые обращаются к долгосрочным (на десятки лет) прогнозам - что и где можно ожидать от изменений климата.

- Какая из характеристик климата при этом больше всего занимает ученых?

- Пожалуй, осадки - от наводнений и засух люди страдают больше, чем от жары или холода.

В более теплом мире, как я уже отмечал, в атмосфере станет больше водяного пара, и круговорот воды в природе ускорится. Но при общем увеличении количества осадков число дождливых дней сократится - дожди станут реже, но обильнее. Сильные ливни повышают вероятность наводнений, более редкие дожди - вероятность засух. У нас и в Европе пока преобладают наводнения - достаточно вспомнить ежегодные в этом веке сильнейшие наводнения в Европе, а также разрушительные наводнения на Северном Кавказе и на Лене, от которых мы и поныне не можем оправиться.

"Смыв" Ленска - характерный пример того, что можно ожидать в будущем. В тот год зима там была средней, но земля, конечно, промерзла. В мае, когда лед на Лене еще не сошел, вторгшийся из Центральной Азии горячий воздух поднял температуру до +30°. Снег начал быстро таять, а промерзшая земля не впитывала воду, которая пошла в низины, по поймам рек, поверх льда. Так вот, подобные события будут случаться все чаще, и в этом главная опасность изменений климата.

А в позапрошлом году в Европе свирепствовала жуткая жара и жестокая засуха. Больше месяца дождей не было вовсе. Жара вызывает рост сердечно-сосудистых заболеваний, а тогда медики не ждали этого. В будущем такие катаклизмы неизбежны, надо их предвидеть и быть к ним готовыми.

- Иными словами, эти явления - отнюдь не непредсказуемые аномалии, а совершенно естественные события, которые на фоне глобального потепления будут происходить все чаще?

- Да, и именно в этом его основная угроза. Возвращаясь же к Киотскому протоколу, стоит заметить, что если серьезно пытаться противостоять изменениям климата, надо не допускать повышения концентрации парниковых газов в атмосфере. Но для этого придется перестраивать почти всю энергетику и транспорт, а это дорого и долго. Только на перестройку энергетики (даже если деньги найдутся) уйдет не меньше 30 лет. Киотский протокол (первый этап его осуществления охватывает 2008-2012 гг. ) направлен лишь на то, чтобы передовые страны, промышленность которых сегодня развивается не столь быстро, как в отчаянно "коптящих" Индии или Китае, сохранили объемы выбросов СО2 на уровне 1990 г. Но это изменит концентрацию водяного пара столь незначительно, что все усилия просто-напросто могут скрыть естественные флуктуации, знакомые каждому по поговорке: "Год на год не приходится". Поэтому и воспринимать данный договор надо лишь как первый шаг к тому, чтобы все страны стали стремиться к сокращению выбросов.

- Уже не один год в наших СМИ много говорят и пишут о возможных драматических последствиях присоединения России к Киотскому протоколу для развития нашей экономики. Неужели при ратификации политические соображения оказались более весомыми, чем экономические?

- Почти 15 лет при Правительстве РФ существовала Межведомственная комиссия по вопросам изменения климата (распущена в 2004 г. ). На одном из ее заседаний еще в 1993 г. мы специально обсуждали экономические последствия присоединения к Киотскому протоколу. А исходили из того, что все равно придется сокращать выбросы, ибо Россия тратит энергоресурсов на единицу ВВП в 3-4 раза больше, чем ЕС, и почти в 10 раз больше, чем Япония. Сейчас наша экономика еще существует только потому, что у нас много сырья и дешевая рабочая сила. Но это не может продолжаться долго. Между прочим, США, выйдя из Протокола, изо всех сил сокращают выбросы, хотя пока и не достигли значений, предписываемых им.

Итак, для чего нужен Киотский протокол? Прежде всего для того, чтобы осознать: если мы хотим избежать природных катастроф, жить так, как мы живем сейчас, нельзя.

- Но в последнее время приходится все чаще слышать о том, что в научном сообществе нет единого мнения по поводу не только масштабов, но и направления изменения климата. В СМИ появляются даже сообщения (со ссылками на отдельных специалистов) о якобы грозящем нам едва ли не в этом столетии новом оледенении. Насколько обоснованы подобные угрозы?

- За последний миллион лет прослежено 8 оледенений. Не глобальных, но создавших обширные ледниковые щиты в Северной Америке и Евразии, заметно "поднявших" Антарктиду. Такие серьезные похолодания были связаны с изменением орбиты Земли. Как известно, Земля вращается вокруг Солнца по эллипсу, но его параметры (наклон оси, время года, когда Земля ближе всего к Солнцу, и т. д. ) меняются.

Рост ледников занимает около 100 тыс. лет, так что в этом веке оледенение вряд ли начнется. Если бы мы не "утепляли" атмосферу, очередное оледенение началось бы через несколько тысяч лет. Потом надо подождать еще 100 тыс. лет, чтобы образовался крупный ледник (последний, как известно, оставил свои следы в виде Клинско-Дмитровской гряды в Подмосковье, а вот предыдущий "наследил" гораздо дальше - между Киевом и Днепропетровском). Тает же ледник примерно 10 тыс. лет. Теория изменений земной орбиты и образования ледников развита неплохо, так что неожиданного оледенения ждать, к счастью, не приходится.

- Узнаем ли мы и сегодня что-то новое о климатической системе, возможно, самой сложной из неживых систем на Земле, или же нам все уже ясно и дело лишь в сложности климатических моделей и возможностях компьютеров?

- Увы, мы до сих пор многого не знаем. Еще в 1988 г. ООН впервые решила подытожить развитие науки в этом направлении. Был подготовлен трехтомный доклад. В первом томе говорилось как раз о том, что мы знаем и чего не знаем о климате, на что нужно обратить внимание; во втором - о том, как изменение климата влияет на биосферу, здоровье, экономику, а в третьем - о том, что с учетом всех этих знаний можно сделать. Так вот, похоже, ничего особенно радикального мы пока не можем, мы лишь в состоянии слегка замедлить потепление и выиграть время, чтобы как-то к нему подготовиться: развить страхование; укрепить дамбами берега; не строить там, где нельзя; убрать уже построенные в неподходящих местах сооружения и т. д. Позволю себе вновь упомянуть Каспий, который и прежде менял свой уровень, правда, медленнее, чем в XX в. Так вот, еще со Средневековья здесь запрещалось селиться ближе определенного расстояния от воды. И колебания моря не вели к потерям. А в наши дни об этом забыли. Или взять тот же Ленек - разве можно было его строить так низко и так близко к воде?

- В СМИ немало спекуляций о том, что ученые вот-вот научатся управлять погодой и даже создадут климатическое оружие, более грозное, чем нынешнее оружие массового уничтожения. Ссылаясь на известных специалистов, журналисты рекомендуют бороться с глобальным потеплением, "распыляя" , например, в космосе аэрозоли, поглощающие солнечное излучение, или, скажем, управлять ураганами, взрывая их. * Высказывались даже предположения, что и страшным ураганом "Катрина" пытались управлять, направляя его в сторону от побережья США, что в итоге якобы и стало роковой ошибкой. Как вы относитесь к подобным сенсациям? Конечно, это привлекает внимание общества к возможностям науки, но ведь речь идет о далеко небезобидных гипотезах.

* См. "ЭиЖ" , N 4'2006, с. 48.

- Что касается аэрозолей, то это предложение академика Ю. А. Израэля. Он направил Президенту РФ трехстраничный текст (его прислали на экспертизу в наш институт из Администрации Президента) и опубликовал его в журнале "Метеорология и гидрология"...

- ... а журналисты оповестили об этом миллионы...

- Он предлагает сжечь в атмосфере в первый год 200 тыс. т серы, а затем по 100 тыс. Образующиеся капли серной кислоты, соединяясь с частицами пыли, дают тот самый аэрозоль. Но в этом предложении нет ничего нового. Все это отмечается при извержениях вулканов, когда в атмосферу выбрасывается неизмеримо больше серы. Скажем, в 100 раз больше ее попало в атмосферу во время крупнейшего в XX в. извержения вулкана Пинатубо (Филиппины, 1991 г. ). На следующий год глобальная температура действительно понизилась примерно на 0, 3°.

Так что придется сжигать в сотни раз больше серы, чем предлагает Израэль. Но этот процесс и технологически сложен, и лишние десятки или даже сотни миллионов тонн серной кислоты в атмосфере, мягко говоря, небезопасны (серьезные экологические и климатические исследования и были вызваны устрашающими кислотными дождями в ряде районов Европы). Хотя как научную гипотезу это можно обсуждать, и она обсуждалась еще 20 с лишним лет назад, когда в СССР (и, в частности, в ИФА) оценивали глобальные последствия возможного ядерного конфликта. Моя публикация в сентябре 1983 г. - первая в открытой печати (американцы отстали на полтора месяца).

Говоря об ураганах, приходится признать, что ураган - слишком большая и сложная система, его энергия в тысячи раз больше энергии мощной ядерной бомбы. Так что тут особенно надеяться тоже не на что. Важнее понять, где, как и почему ураганы зарождаются. Для этого необходимо выполнение не менее семи условий: температура поверхности океана не ниже +27°, небольшой вертикальный градиент скорости ветра, состояние атмосферы близкое к нейтральному равновесию и т. д. Эти условия одновременно выполняются редко - лишь 1 из 10 зарождающихся вихрей превращается в ураган. Если же ураган все-таки родился, наши коллеги в Майами, где находится основная лаборатория атлантической метеорологии, по данным о состоянии атмосферы, температурных профилях, направлениях и скоростях ветров сегодня могут достаточно точно предсказать его траекторию.

Трагические последствия "Катрины" - особый разговор, не имеющий непосредственного отношения к теме нашей беседы. Новый Орлеан находится ниже уровня океана и отгорожен от него дамбами, на содержание которых год от года выделялось все меньше средств, поэтому неудивительно, что они не выдержали напора воды. Помощь пришла не сразу, потому что в таких случаях ее обычно оказывает национальная гвардия штатов, а большая часть национальной гвардии штатов Луизиана и Миссисипи оказалась в это время в Ираке.

- Что ж, выходит все это вымыслы журналистов, и ученые не занимаются управлением погодой и, тем более, созданием климатического оружия?

- Ну почему же, погодой мы уже давно пытаемся управлять, например, осадками, правда, с переменным успехом. Атмосфера - многокомпонентная система, и повлиять на все факторы, от которых зависит погода, пока сложно.

- Что мы реально можем - разогнать дождь, иногда предотвратить снежную лавину, расстреляв горный склон из пушки? Но это умели делать давно, раньше даже с большим успехом, потому что в стране были соответствующие службы. Можем защититься от наводнения, если будем грамотно возводить защитные дамбы и не застраивать побережья. Нидерланды вообще существуют благодаря дамбам. Что еще?

- Дело в том, что основная опасность связана с изменением уровня океана. По разным оценкам, в XX в. он повысился на 15-20 см из-за теплового расширения воды и таяния ледников. Разные судьбы у ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии. В XXI в. в Антарктиде он будет расти, а в Гренландии - сокращаться.

- То, что толщина льда в Антарктиде по мере глобального потепления нарастает, более-менее понятно. В атмосфере становится все больше воды, благополучно превращающейся здесь в лед. А за счет чего сокращается щит Гренландии?

- Там гораздо теплее, лед интенсивно тает, айсберги откалываются чуть не ежедневно, что вызывает серьезную тревогу - ведь в этом районе очень оживленное движение судов.

- Насколько оправданны опасения, что на фоне глобального потепления возможно резкое похолодание в Западной Европе из-за изменения режима ее природной "котельной" - Гольфстрима?

- В конце 2005 г. в одном из научных журналов опубликованы уже не панические спекуляции, а первые более-менее внятные рассуждения по этому поводу. Из-за таяния льдов Северный Ледовитый океан становится все менее соленым. Пресная вода легче соленой, она может оказаться над более теплой, но более соленой и тяжелой водой Атлантики, поэтому не исключено, что в северной ее части (как раз там, где зарождаются многие циклоны) температура поверхностного слоя воды понизится, а Гольфстрим окажется "погребенным" под слоем более холодной воды. Следствием этого может стать и значительное похолодание в Западной Европе.

Но, повторю, это первая научная публикация, предстоит тщательное независимое исследование на больших климатических моделях. Такие модели есть и в России: в Институте вычислительной математики (ИВМ) в Москве и Главной геофизической обсерватории в Санкт-Петербурге. Обычно при необходимости таких расчетов выбирают несколько лучших моделей и смотрят, насколько устойчив результат, после чего составляют вероятностный прогноз по результатам расчетов на основе примерно десятка моделей. Модель ИВМ в эту десятку входит и часто используется для составления прогнозов. Но для исчерпывающего ответа на этот вопрос потребуются время и немалые усилия как математиков, так и суперкомпьютеров.

- Еще на заре вычислительной техники, когда вместо слова "компьютер" в нашей стране использовали аббревиатуру "ЭВМ" , нас учили в университете, что климатические модели требуют рекордных по объему расчетов, так что для них отдавали самые большие машины. Что изменилось в этом смысле за прошедшие сорок лет?

- В марте 2005 г. скорость компьютерных вычислений достигла 183, 5 терафлопа (триллионов операций в секунду). Суперкомпьютер Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (Калифорния, США) побил свой прежний рекорд в 92 терафлопа, установленный за 5 месяцев до этого. На таком компьютере уже можно в разумные сроки проводить расчеты по моделям, описывающим зарождение сильных ураганов. Для моделирования ураганов очень важно пространственное разрешение, или величина шага в сетке, покрывающей ту или иную площадь.

- То есть по-прежнему почти все упирается в расчеты? Не то чтобы мы чего-то не понимали, а просто не можем точно рассчитать?

- Не совсем. Хотя из-за объема расчетов часто приходится пользоваться упрощенными и менее совершенными моделями. Но мы не до конца понимаем и некоторые физические процессы.

Основные влияющие на погоду процессы происходят в тропосфере - на высоте 10-15 км. Для их корректного учета нужна сетка с шагом 10 км, а считать приходится с шагом 200-250 км. Даже самые мощные компьютеры не могут в разумные сроки выполнить такие расчеты с необходимой точностью на 100 лет вперед. Поэтому в прогнозах на XXII в. мы поневоле вынуждены жертвовать точностью.

Что мы пока плохо понимаем, так это взаимодействие аэрозолей и облачности. На частицах аэрозолей из водяного пара конденсируются капельки воды, от этого образуются облака, которые определяют баланс радиации (приходящей от Солнца и излучаемого тепла). На сегодня это одна из главных проблем физики атмосферы и климатологии. Не вполне ясен и вклад наземных экосистем (включая океан) в поглощение углекислого газа. Казалось бы, в более теплом мире и при большем содержании углекислого газа в атмосфере интенсивность фотосинтеза и скорость образования биомассы должны расти. Но в более теплом климате быстрее разрушается гумус в почве. Первые публикации, в которых учитывается это обстоятельство, появились только в прошлом году.

В целом же сейчас параллельно со стремительным совершенствованием компьютеров непрерывно углубляются наши знания о процессах, влияющих на климат, что вселяет надежды на снижение в будущем неопределенности модельных расчетов и рост точности прогнозов.

Вообще же изучение климата, как и живых систем, на мой взгляд, будет вестись вечно, ведь природа готовит нам все новые сюрпризы.