назад

Борис Берри, 2006:Тема номера. Знание – Сила, №3. http://www.znanie-sila.ru/online/issue_3606.html


Живем по правилам похолодания


Мы живем в эпоху климатических перемен. Это уже ни у кого не вызывает сомнения. Нестабильность климатической системы очевидна: небывало жаркое лето в Европе и Азии, катастрофические осенние ураганы в тропиках, аномально сухая осень в Москве и невиданные морозы, сковавшие Европу в январе. Но вот чем же обусловлено изменение климата? Две статьи, открывающие тему номера, представляют диаметрально противоположные точки зрения на этот вопрос.


Позвольте же вас спросить, как же может управлять человек, если он не только лишен возможности составить какой-нибудь план хотя бы на смехотворно короткий срок, ну, лет, скажем, в тысячу, но не может ручаться даже за свой собственный завтрашний день?
Михаил Булгаков

Прогнозы вчерашних дней

По телевизору в выпусках новостей неизменно сообщают погоду. Вошло в моду даже предсказывать ее на неделю вперед. Каждый уик-энд говорят о том, как нам придется провести следующие выходные. А ведь ученым - не в пример ясновидцам - предсказывать это нелегко. Будущая погода зависит от состояния воздушных масс и облачности в районах, удаленных от места прогноза на тысячи километров. На широтах Новороссийска и Монреаля воздушные потоки огибают весь земной шар всего за 30 дней. Немудрено, что прежде, чем составлять прогноз погоды на месяц для этих городов, нужно досконально знать все о погоде в Северном полушарии.(рис. 1)


1.1. Запад(Courtesy NASA/MODIS/USGS)


1.2Восток(Courtesy NASA/MODIS/USGS)

Рис.1. Голубая планета Земля
1.1. В центре снимка расположен Северо-Американский континент, слева - Тихий, справа - Атлантический океан. На севере видны: контур Гренландии, немного похожий на туфлю, и слева от неё поле морских льдов Арктики.
1.2. Евро-Азиатский континент, Индийский океан и всегда свободные от облаков Аравийский полуостров и север Африки.


Конечно, нами накоплен немалый опыт. Измерения температуры в Северном полушарии ведутся уже более полутора веков, начиная с 1841 года. Однако ее значения заметно меняются из года в год. Приходится иметь дело с ее случайными скачками, а значит, собранные сведения вроде бы невозможно использовать для долгосрочных прогнозов.
Поступим по-другому. Попробуем посчитать средние значения температуры за семилетние периоды. Тогда становится меньше случайных скачков температуры. На этом примере становится ясно, что мы имеем дело с внутривековыми колебаниями климата с периодами в десятки лет и междувековыми колебаниями с периодами в сотни лет.
В последнее время в связи с агрессивной рекламой Киотского протокола очень часто можно услышать или прочитать, что необычная жара, наводнение, ураган, другие опасные погодные явления, наблюдавшиеся "в эти дни" или "в это лето", или "в последние два года", вызваны глобальным потеплением, которое связано с выделением парниковых газов при сжигании, например, угля или нефти. Однако достаточно взглянуть хотя бы на графики семилетних средних температур, чтобы понять, что годовые температуры бывают то значительно выше, то значительно ниже этих средних показателей. Так что жаркий день или год не являются доказательством глобального потепления, как и необычно холодные годы или дни не свидетельствуют о глобальном похолодании.

Подъем Солнца вручную


Любые природные процессы, в том числе и климатические, состоят из случайных и закономерных событий. Случайная климатическая составляющая по определению не предсказуема и зависит в основном от краткосрочных вариаций солнечных и земных процессов, например, от солнечных вспышек, вулканических извержений, изменений океанических течений и их воздействий на атмосферу.
Закономерная составляющая, напротив, формируется под воздействием длинных стабильных циклов, которые существуют уже миллионы лет. Они образуются внутри Солнечной системы за счет периодических движений небесных тел и их гравитационных взаимодействий (рис. 2).

увеличть

Рис. 2. Солнечная система (СС). Третья планета справа от Солнца – Земля. Рядом с ней видна Луна. (http://www.solarviews.com/eng/earth.htm ).


При осреднении величин солнечной активности, температур воздуха и данных о землетрясениях случайные составляющие уменьшаются, и основную роль начинают играть закономерные вариации солнечных и земных процессов. Если мы узнаем характеристики (амплитуды, периоды и фазы) основных колебаний, то сможем восстанавливать прошлые и предсказывать будущие события: годы увеличения или снижения температур воздуха, солнечной и сейсмической активности.
Амплитуды этих колебаний зависят как от астрономических параметров, так и от внутренних процессов Солнца и Земли, в частности, от условий теплообмена между атмосферой, океаном и земной поверхностью, от перемещений оболочек и ядра Земли, от направлений и скоростей течений внутренних вязко-жидких слоев. Поскольку о внутренних свойствах и процессах небесных тел науке известно очень мало, постольку невозможно теоретически рассчитать характеристики колебаний земных и солнечных процессов, исходя только из данных астрономии.
Но положение не безнадежно. Например, ширина прироста древесных колец (рис. 3) на северной границе между лесом и тундрой зависит от температуры воздуха и почвы. И их изучение - один из способов изучения колебаний климата в доинструментальные времена, когда отсутствовали приборы для регистрации погодных условий, начиная с термометра.

а. http://web.utk.edu/~grissino/images/zuni%20doug-fir.jpg

Рис. 3. Годовые приросты древесных колец http://web.utk.edu/~grissino/gallery.htm


Восстановленные по древесным кольцам и другим индикаторам колебания климата показали, что современное потепление климата, которое активно изучается и обсуждается в научной и популярной литературе, отличается от прошлых потеплений только тем, что оно совпало с техническим прогрессом. Люди научились измерять температуру, делать паровые машины, бензиновые автомобили и самолеты, стали сжигать больше топлива. Поэтому изменения глобальных температур уже почти 100 лет часто идут примерно параллельно с ростом количества выпускаемых машин и сжигаемого в них топлива (рис. 4).


Рис. 4. Температуры северного полушария (ТСП), их модель (МТСП) и коридор её неопределённости, индексы прироста модельных деревьев (Берри, 2006).


Сопоставление этих двух независимых процессов послужило основанием для части климатологов считать, что современное увеличение глобальных температур воздуха вызвано сжиганием большого количества топлива. При сжигании горючего образуется углекислый газ (СO2). Считается, что СO2, как стекло над теплицей, прикрывает атмосферу и повышает температуру воздуха.
Итак, за последние десятилетия утвердилось мнение о том, что "люди своей индустриальной деятельностью не только загрязняют природную среду и ухудшают условия жизни в местах своего обитания, но и вызывают катастрофическое увеличение температуры на нашей планете".
Того и гляди, человеку скоро припишут "подъем Солнца вручную". Пока же этот упрощенный и неверный климатический сценарий, оформленный в виде Киотского протокола, пытаются навязать всему миру.
В июле 2005 года, собравшись в Лондоне, восьмерка руководителей ведущих стран мира в очередной раз обсуждала, что делать с этим потеплением? Наш ответ таков: ничего делать не надо, потепление само пройдет к 2035 году, поскольку оно, как и все достаточно длительные доиндустриальные потепления, связано с обычными природными циклами.

На глобусе нет места Канаде и России?

Реальную опасность для цивилизации представляет не текущее потепление - оно началось около 8000?10000 лет назад и стало временем процветания человечества, - а грядущий ледниковый период, который длиться почти 100 тысяч лет и завершится сравнительно небольшим потеплением (рис. 5)


 

Рис. 5. Содержание изотопа 18О% (Raymo, 1994) и глобальные изменения температур воздуха t на экваторе (Е) и в северном полушарии (NH), изменения уровня океанов L0, объёмов VI (км3) и площадей А (км2) ледниковых покровов в последние 3 млн лет и прогноз (слева) на 300 тысяч лет этих экологических характеристик (Berry, 1998). Шкала времени (Age) оцифрована в миллионах лет относительно настоящего времени (0), будущее показано слева от нуля.
Brunhes Normal и Matuyama Reversed – граница между существующим и обратным намагничиванием Земли (0,7 млн лет назад), совпадающая с выходом Солнечной системы из галактического рукава Ориона (см. Берри, 2010. ВВЕДЕНИЕ Рис. 3).

Наступление этого периода неизбежно. Астрономические причины, обусловливающие его приход, принципиально не отличаются от причин смены времен года и зависят от изменений расстояния до Солнца, а также угла наклона солнечных лучей к земной поверхности.
До глобального похолодания осталось примерно 2 тысячи лет. Тогда среднегодовая температура поверхности материков в Северном полушарии понизится на 6 градусов (рис. 5, tNH°C), площадь ледниковых щитов (рис. 6, AI) увеличится на 30 миллионов квадратных километров, их объем (рис. 6, VI) - на 60 миллионов кубических километров. Льды покроют северные части Евразии и Америки (рис. 6). Проживание населения севернее широты 45-го градуса, то есть почти на всей территории современной России, станет невозможным или очень трудным. Современные портовые сооружения окажутся вдали от морских берегов. Сотни миллионов людей надо будет переселять в более южные регионы.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/42/Northern_icesheet_hg.png


Рис. 6. Ледниковые покровы и морские льды северного полушария в последний ледниковый период: Азия — слева, Европа — сверху. Великие озёра Америки покрыты огромным ледником. LA - Лос Анжелос, W - Вашингтон, A - Анкоридж, P - Пекин, M - Москва, Мадрид, B - Берлин, St - Стокгольм, R - Рим. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/42/Northern_icesheet_hg.png


Если ученые не найдут способов стабилизации климата, то цивилизация в ее современном виде может исчезнуть вместе с нашим межледниковым периодом. На фоне предстоящих значительных похолоданий особенно абсурдной выглядит борьба цивилизованных северных стран - от Канады до России - с отсутствующим техногенным потеплением.
В Англии в ХVIII - ХIХ веках, например, пять раз наблюдалось повышение среднегодовой температуры (рис. 4). Если бы тогдашние руководители страны, пишет на страницах "Известий" А. Илларионов, "имели безрассудство начать борьбу с парниковыми газами (а заодно и с паром, паровыми машинами, пароходами, паровозами, паровыми молотилками, автомобилями, сжиганием угля, нефти, газа и т.п.), то трудно сказать, как могла бы сложиться их личная и политическая судьба. Но зато можно смело предположить, какой не оказалась бы история их отечества. Ни "мастерской мира", ни "владычицей морей", ни "бастионом демократии" Англия уже никогда бы не стала".
Ученые и не только они всегда знали о периодических изменениях климата и не паниковали при их наступлении. Правда, это была пора незнания долговременных изменений климата и отсутствие долгосрочных прогнозов. Например, А. Пушкин о потеплении 1820-1830 годов написал: "Зимы ждала, ждала природа. Снег выпал только в январе". Как и английские премьер-министры, он не связал это потепление с действием парниковых газов от русских печей и парных.
Еще раз подчеркнем: пока не цивилизация определяет климат, а климат определяет цивилизацию!

Под градусом Сейсмоса

Человечество, животные и растительность вот уже 10 тысяч лет живут в климатическом оптимуме. Современное потепление (1920-2035) связано с совпадением теплых фаз трех многовековых климатических периодов продолжительностью в 230, 515 и 1029 лет (рис. 7).


Рис. 7. Потепление 1920-2035 гг. RNHTA (красная линия) – реконструкция изменений температур воздуха (градусы Цельсия) в северном полушарии Земли (20-летнее осреднение), полученная по данным годового прироста деревьев (Esper и др., 2002); МNHTA (чёрная линия) – модель изменения температур воздуха, состоящая из 14 стабильных колебаний Солнечной системы с периодами от 7 до 1030 лет (Berry, 2006).


Теплый климат с небольшими периодическими похолоданиями и потеплениями был в основном благоприятен для развития нашей и древних цивилизаций. Но, конечно, народы всегда страдали от колебаний климата и других опасных природных явлений. Северным народам чаще досаждали похолодания, а южным - потепления, землетрясения и извержения вулканов. Вот только раньше Земля была менее плотно населена людьми, и можно было перекочевать в другой, не так пострадавший от причуд климата район планеты. А вот нам кочевать некуда!
Следует помнить, что построенные нами модели показывают сглаженную температуру. Реальная среднегодовая температура может отличаться от предсказанной примерно на 0,5оС. Кстати, минимумы температур, как и в прошлые времена, будут часто сопровождаться ростом сейсмичности и вулканической активности.
Давно замечено, что периоды землетрясений и извержений вулканов обычно совпадают с понижением температур. Статистика показывает, что большинство внутривековых потеплений и похолоданий могут быть объяснены влиянием не только солнечной активности, но и глобальной сейсмичности.
На графике модели глобальной сейсмичности (рис. 8), построенном автором в 1991 году, можно увидеть незначительную активизацию сильных землетрясений (магнитуда больше 7,5) в 2005-2010 годах, предсказанная автором в 1991 году (читатели легко согласятся с автором, вспомнив землетрясение в Индийском океане в канун 2005 года, породившее Великое цунами, и разрушительное землетрясение в Пакистане в октябре 2005 года. Прим. ред.).

Рис. 8. Данные прироста древесных колец (ДК), солнечной активности (СА) и глобальной сейсмической (ГС) (индексы) и модели годовых температур (МТ) воздуха с коридором её погрешностей (П), солнечной активности (МСА) и глобальной сейсмичности (МГС) (Берри, 2006). Максимумы ГС направлены вниз для удобства сопоставления графиков.

Изменения частоты крупных землетрясений и вулканических извержений имеют циклический характер. Эта периодичность связана в основном с лунно-солнечными приливами. Поэтому не удивительно, что крупные землетрясения часто совпадают с новолунием и полнолунием, когда Солнце, Земля и Луна располагаются на одной линии. Такое расположение создает максимальные приливы в океанах и деформации в земной коре.
Значительную активизацию землетрясений и извержений вулканов, по моему мнению, нужно ожидать также в холодную фазу 230-летнего периода в следующие годы: 2037-2038, 2061-2062, 2074, 2088 и 2100 годы.

"Что делать?" - вопрос грядущих веков

Похолодания в сверхвековых циклах, конечно, создавали и будут создавать трудности для жизни, особенно если не знать об их приближении. К ним надо очень серьезно готовиться. Можно надеяться, что современные знания и способы производства помогут человечеству преодолеть будущие 500- и 1000-летние климатические циклы, которые особенно опасны для народов Севера. Но будущий ледниковый период длительностью около 90 тысяч лет ставит задачу выживания перед всей цивилизацией.
Со временем ученым, экологам и инженерам придется решать чрезвычайно трудную задачу коренного преобразования климата. Для этого необходимо создать государственные и международные фонды финансирования научных и технических программ по разработке методов стабилизации климата и средств борьбы с будущими похолоданиями. Программы Киотского протокола должны быть пересмотрены.
Наиболее перспективный путь стабилизации климата связан с уничтожением многолетних льдов в Арктике. Это поможет постепенно воссоздать тот благоприятный климат, что царил на Земле 3 миллиона лет назад. Подобная задача может быть решена при комплексном освоении территории Арктики за счет:
- использования космических отражателей на стационарных полярных орбитах, фокусирующих солнечную энергию и свет на поверхностях полярного бассейна;
- искусственного затемнения льдов для ускорения их таяния;
- использования других физических и химических методов ускорения таяния морского льда;
- создания системы плавучих атомных электростанций для систем жизнеобеспечения Севера и отепления арктических вод.

Столь радикальное преобразование климата потребует немалых средств, изобретательности и, главное, времени для поэтапной и критической оценки получаемых результатов. Длительность одного климатического эксперимента не должна быть меньше внутривекового цикла в 22 года и может достигать сотен лет. Для решения такой задачи 4000 лет уже не кажутся столь невообразимо долгим сроком. В частности, надо проверить возможности управления климатом в ожидаемые периоды похолоданий в ХХI веке.
Проблема стабилизации климата важна для выживания всего человечества и может объединить всех людей перед лицом грядущей опасности.

Смотрите также :

Борис Берри, 2007: Изменения климата, погода и обман века. Журнал «Сверхновая. F&SF», #39-40, тема номера: «Экология», М., МГУ. 171-178.

Berry B. L. 2006. Solar system oscillations and models of natural processes. Journal of Geodynamics, V. 41, Issues 1-3, 2006, p. 133-139.
Esper J., Cook E. R., Schweingruber F.H., 2002. Low-frequency signals in long tree-ring chronologies for reconstructing past temperature variability. Science 295, 2250-2253 (2002).

 
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия автора.