Вокруг Света - Журнал "Вокруг Света" № 7 за 2006 год

В США правительство Буша, связанное с нефтяным лобби, выступило против Киотского протокола, резонно заявляя, что влияние человека на климат пока не доказано. Вместе с тем в университетской среде США к глобальному потеплению и возможности воздействия человека на климат относятся более обеспокоенно, чем в правительственных структурах. Показателен случившийся в начале года скандал, когда один из крупных специалистов-климатологов NASA заявил, что начальство предписывало ему не информировать прессу о результатах исследований, говорящих в пользу антропогенной природы потепления. Вскоре аналогичный скандал произошел и в Австралии, которая занимает сходную с США позицию. Интересен и пример России, правительство которой проигнорировало мнение большинства отечественных климатологов о том, что Киотский протокол не имеет надежного научного обоснования, и ратифицировало его ради укрепления отношений с ЕС и в надежде получить прибыль от продажи недоиспользуемой квоты на выброс CO2. В целом проблема изменения климата на сегодня является той зоной, где наука столь тесно переплетена с политикой, что очень трудно отличить одно от другого. Остается только надеяться, что прогресс в сфере климатологических исследований позволит со временем распутать этот клубок.

Вполне возможно, что во всем происходящем виноваты естественные процессы, имеющие ту же природу, что и чередование малых и больших ледниковых периодов. Неожиданно высокая сегодняшняя скорость изменения температуры может быть лишь краткосрочным эпизодом, который впоследствии окажется рядовым всплеском на графике. Нельзя также исключить, что в прошлом уже были такие быстрые колебания, – просто при «записи» в ледниковые керны информация о скорости изменений исказилась, например, за счет диффузии.

Результаты исследований все тех же ледниковых кернов заставили усомниться в обоснованности требований Киотского протокола. Дело в том, что повышение уровня CO2 в атмосфере зачастую не предшествовало, а следовало за потеплением. То есть оно являлось не причиной, а следствием потепления. Механизм этого явления нетрудно объяснить – при повышении температуры в атмосферу выходит углекислый газ, растворенный в воде (а здесь его в 60 раз больше, чем в воздухе) и находящийся в твердых породах. Этот эффект может, конечно, усиливать потепление, но вовсе не обязательно, что рост содержания CO2 может спровоцировать потепление, если климатическая система к этому «не готова».

Другое дело, если земная атмосфера находилась в состоянии шаткого равновесия, будучи готова в любой момент перейти в режим потепления. В этом случае любое, даже малое воздействие – неважно, естественное или искусственное – вполне может спровоцировать начало такого перехода, подобно тому как маленький камень вызывает лавину.

Помогите предсказать

В 2003 году британские климатологи запустили проект Climate prediction, в рамках которого любой владелец компьютера с выходом в Интернет мог поучаствовать в прогнозировании изменений климата. Для этого надо было установить небольшую программу, которая работала в периоды простоя центрального процессора. Один расчет – 45 лет модельного времени – занимал около 2 месяцев. По мере расчета можно было видеть меняющееся распределение температуры, облачности и осадков по поверхности земного шара. Это довольно любопытное зрелище. Желание лично внести вклад в исследование одной из важнейших проблем человечества привлекло к участию в проекте около ста тысяч человек из 150 стран, включая Россию. Спустя два года после его старта были опубликованы результаты, вызвавшие, однако, некоторое недоумение. С одной стороны, практически все модели уверенно показали значительное потепление климата во второй половине XXI века, но с другой – разброс данных производил довольно удручающее впечатление: величина прогнозируемого потепления варьировалась от 2 до 11,5°C. К началу нынешнего года разработчики существенно улучшили свою программу. Теперь она учитывает круговорот соединений серы и два слоя облачности. Также она научилась работать в фоновом режиме, намного эффективнее используя время простоя процессора. Популяризацией новой версии проекта занялась телерадиовещательная корпорация BBC, что позволило уже за первые два месяца привлечь больше участников, чем за все время реализации первой версии. Ожидается, что по суммарной вычислительной мощности это будет самый крупный проект в истории. На этот раз планируется выполнить около 500 тысяч модельных расчетов по 160 лет каждый. По мере осуществления проекта BBC будет освещать его результаты в своем эфире.

Для того чтобы разобраться в хитросплетениях климатических изменений, надо, во-первых, продолжать сбор и анализ данных, а во-вторых, научиться максимально точно моделировать происходящие в атмосфере процессы. Здесь важно различать предсказания погоды и климата. Из-за случайных атмосферных флуктуаций уверенный прогноз погоды ограничен сроком около недели, максимум двух. Однако при моделировании климата нам важны лишь средние значения и коридоры, которые описывают погоду. Эти показатели можно вычислить на основе некоторых общих принципов – закона сохранения энергии, химических превращений атмосферных газов, динамики морских течений. Но даже таких общих принципов довольно много и далеко не все из них хорошо известны. К примеру, недавно совершенно неожиданно обнаружилось, что обычные зеленые растения могут поставлять в атмосферу метан, а некоторые новые леса, растущие на влажной торфянистой почве, выделяют больше углекислого газа, чем поглощают. Другой пример: до недавнего времени в климатических моделях не учитывалось влияние соединений серы, которая способствует образованию аэрозолей, а вместе с ними и облаков. Пока еще плохо понятно, как происходит теплообмен между океаном и атмосферой. Неизвестны особенности долгопериодических океанических циркуляций.

Во всех подобных случаях климатологи вынуждены подбирать параметры модели методом проб и ошибок. Делается это примерно так. Строится компьютерная модель, по которой можно рассчитать эволюцию климата при различных вариантах параметров. Затем берется информация о состоянии климата, например в начале XX века, и строится ретропрогноз – прогноз для уже прошедших десятилетий. Если модель дает результаты, близкие к тому, что было на самом деле, то считается, что на нее можно положиться и в прогнозе на десятилетия вперед, а если нет, то параметры немного изменяются, и делается новая попытка.

Беда, однако, в том, что таким способом удается построить довольно много моделей, которые хорошо согласуются с прошлыми данными, но дают разные прогнозы на будущее.

Именно таким способом получены прогнозы, приводимые в отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Вот некоторые из них. Ожидаемое глобальное потепление за период с 1990 по 2100 год составит от 1,4 до 5,8°C. Это многим больше, чем в XX веке, а температура в итоге станет рекордной за последние 10 тысяч лет. При этом в континентальных районах Северного полушария потепление будет примерно на 40% больше, чем в среднем по Земле. На всех материках уменьшится разница дневных и ночных температур.

В Северном полушарии продолжится сокращение снежного покрова, площади морских льдов и объема Гренландского ледника. А вот масса антарктического льда, наоборот, вырастет из-за повышения влажности воздуха на Южном полюсе. Одним из самых долгосрочных эффектов нынешнего потепления должно стать повышение уровня моря. Здесь скажется не только таяние континентальных ледников, но и постепенный прогрев морской воды, сопровождающийся ее тепловым расширением. Кажется, что это незначительный эффект, однако, если учесть глубину океанов, прогнозируемое повышение уровня на 0,5 м за 100 лет (именно из-за расширения) уже не выглядит фантастическим. Впрочем, неопределенность этого прогноза очень велика – от 0,1 до 0,8 м. Для сравнения: в последнее время уровень моря возрастает примерно на 2-3 мм в год, то есть при прямой экстраполяции получается 0,2-0,3 м в столетие.

Если потепление действительно имеет антропогенную природу и выбросы парниковых газов останутся на прежнем уровне, то температура на Земле будет продолжать расти и дальше, что приведет со временем к разрушению Гренландского ледника и росту уровня моря на 3-7 м через тысячу лет. При этом огромные территории суши уйдут под воду. Это произойдет, конечно, не скоро, и кто-то может утешать себя мыслью, что после нас хоть потоп.

Но, даже не заглядывая в столь отдаленное будущее, мы обнаруживаем весьма скорые и неприятные последствия глобального потепления. Например, похолодание в Европе. Да-да, именно похолодание, и довольно резкое. Оно может случиться, если остановится Гольфстрим – теплое течение, играющее роль европейской «системы центрального отопления», формирующее массы теплого влажного воздуха и гарантирующее мягкий европейский климат. Как показывает изучение осадочных пород, Гольфстриму уже случалось останавливаться в прошлом. Первые признаки его замедления зафиксированы двумя независимыми исследовательскими группами – британской и американской. Измеряя расход воды, они обнаружили ослабление потока примерно на 30% по сравнению с прошлыми исследованиями в 1957, 1981 и 1992 годах. Пока в Европе не замечают снижения температур (возможно, недостаток тепла от Гольфстрима компенсируется общим глобальным потеплением), но сам факт замедления течения выглядит тревожно.