Библиотека путешествий и приключений. На суше и на море 1982

На суше и на море 1982(22)

ЧТО ПРОИСХОДИТ С КЛИМАТОМ?

Хотя мы и привыкли к непостоянству погоды, время от времени она преподносит нам такие сюрпризы, что невольно возникает вопрос: уж не изменяется ли земной климат?

Только за последнее десятилетие в нашей стране наблюдались и чрезвычайно холодная зима, и очень засушливое лето, и, наоборот, иногда казалось, что времена года поменялись местами. Наблюдались и необычно сильные дожди, вызывавшие разливы рек, наводнения, и ураганные ветры, и обильные снегопады, и другие стихийные бедствия. Сообщения о них поступают со всех континентов Земли.

Если в одном уголке земного шара теплее, чем обычно, то почти всегда в каком-то другом в это время, наоборот, стоят небывалые холода. А если где-то засуха, то отыщется место, где люди страдают от избытка дождей... Во всем мире капризы погоды и возможное изменение климата Земли — привычная тема для разговоров.

Как же в действительности обстоит дело с изменчивостью погоды и климата на нашей планете?

На протяжении большей части своей истории человечество находилось в постоянной зависимости от состояния погоды, приспосабливаясь к складывающимся климатическим условиям. Изменения климата заставляли людей уходить из одних районов и обживать другие. Но постепенно люди научились жить и в мало благоприятных по условиям климата местах, а с увеличением численности населения Земли стали осваивать все большие территории вплоть до жарких и засушливых пустынь и полупустынь, холодных полярных областей. Наконец, в нашем веке человечество переступило невидимый рубеж, когда постоянная борьба с природой для защиты от связанных с нею невзгод сменилась необходимостью щадить природу, которая в ряде случаев сама стала нуждаться в защите от человека.

В известной мере это относится к погоде и климату. Масштабы человеческой деятельности выросли так значительно, что стали влиять даже на погоду, особенно в крупных промышленных городах с многомиллионным населением. Врачи и ученые-климатологи обнаружили локальные изменения климата, и сам собой встал вопрос: может ли измениться климат нашей Земли под влиянием воздействия на него человека? А если может, то каково должно быть это воздействие, чтобы изменения климата были благоприятны? Многие забеспокоились: а не грозит ли человечеству резкое ухудшение климата, и если да, то можно ли это предотвратить?

В любом уголке нашей планеты погода меняется от месяца к месяцу, от сезона к сезону, и в разные годы она неодинакова. Если же присмотреться к погоде, наблюдающейся в какой-либо местности на протяжении нескольких десятков лет, то можно заметить пределы изменений здешней погоды, наиболее типичные ее черты в целом и для каждого сезона года.

Напомним, что под погодой подразумеваются конкретные в данный период атмосферные условия у земной поверхности и на некоторой высоте (10—20 км), а вся многолетняя совокупность этих условий, присущая данной местности, рассматривается как климат. Таким образом, погода может изменяться многократно в течение суток, климат же куда более устойчив; чтобы обнаружить его изменения, нужны данные за многие десятилетия, а то и века или даже тысячелетия...

Само слово «климат» происходит от близких по звучанию греческих слов «клинейн» и «клима», означающих «наклонять» и «район» или «зона». Древние греки считали, что климат определяется широтой места, то есть углом, под которым солнечные лучи падают на земную поверхность. Значит, климат местности не может меняться — всегда остается неизменной широта данного района. В наше время в это понятие вкладывается более широкий смысл: климат — целая совокупность состояний системы океан — суша— атмосфера на протяжении длительного времени, по крайней мере нескольких десятилетий.

Современная наука исходит из того, что земной климат за миллионы лет существования нашей планеты претерпел значительные изменения под влиянием ряда природных факторов — астрономических, геофизических, метеорологических. Астрономическая группа факторов включает светимость Солнца, положение и движение Земли в Солнечной системе, наклон ее оси вращения к плоскости орбиты и скорость вращения. Это все внешние климатообразующие факторы. Вполне возможно, что глобальные колебания климата в далеком прошлом нашей планеты связаны с изменениями параметров земной орбиты и наклона земной оси. Геофизические факторы связаны со свойствами Земли как планеты: ее размерами и массой, скоростью вращения вокруг оси, внутренними источниками тепла, собственными магнитными и гравитационными полями, особенностями поверхности и ее взаимодействия с атмосферой. В отдаленном прошлом они могли существенно влиять на климат. Достаточно указать на предполагаемый дрейф материков, изменения конфигурации и высоты горных хребтов и т. п. Наконец, группа метеорологических факторов касается основных характеристик атмосферы и гидросферы. Например, содержание в атмосфере термодинамически активных примесей (воды и углекислого газа), а также аэрозолей (частичек пыли, солей, дымов и т. п.) имеет большое значение для формирования климата.

Изменения земного климата в прошлом "за многие тысячелетия более или менее ясны. О них свидетельствуют данные различных наук, не противоречащие друг другу. Но, как это ни парадоксально, однозначного ответа на вопрос об изменениях климата в наше время не найдено.

Десятки миллионов лет назад на Земле преобладали теплые и умеренные климаты, с более равномерным распределением тепла по земной поверхности. Соответственно был богаче и разнообразнее животный и растительный мир. Однако мягкий климат время от времени становился более суровым на относительно короткие периоды, составлявшие по продолжительности менее десятой части всех геологических эпох прошлого. Так, в юрский период, около 150 млн. лег назад, температура воды в неглубоких участках морей была на 5° С выше современной, кораллы обитали даже на 50— 60° с. ш. В эоцене, около 50 млн. лет назад, в Гренландии росли тис, ель, тополь, береза, орешник, а травяная растительность была распространена вплоть до северных берегов острова, ныне покрытого километровым ледяным панцирем. В плиоцене (в пределах 10 млн. лет) климат все еще был значительно мягче и теплее современного: средняя температура воздуха в северном полушарии была выше на 3—4° С.

Периодические похолодания на Земле происходили, возможно, из-за изменения состава газов земной атмосферы и прозрачности последней (в том числе в связи с вулканической деятельностью). Не исключено, что здесь играли определенную роль и колебания наклона земной оси... Похолодание климата началось примерно 70 млн. лет назад, а наиболее существенное понижение температуры произошло в четвертичном периоде, то есть около миллиона лет назад. С тех пор четыре раза наблюдались оледенения, вызвавшие резкие изменения в растительной и животной жизни. Последнее наступление льдов на континенте Евразии происходило около 10 тыс. лет назад. В дальнейшем площадь оледенения в полярных областях все еще продолжала колебаться, но в гораздо меньших масштабах. Соответственно продолжались и изменения климата. Более стабильным климат Земли стал лишь за последние 2 тыс. лет, хотя отступления от среднего уровня наблюдаются постоянно. В 20—30-х годах нашего века наблюдалось потепление, в 40-х оно сменилось относительным похолоданием, затем в 70-х годах снова наметилось потепление, оказавшееся неустойчивым. Что наблюдается сейчас, в начале 80-х годов, точно сказать нельзя. В зависимости от того, какое количество данных привлекать для анализа и какой методикой расчетов пользоваться, можно получить различные результаты. Иногда прямо противоположные. Одни ученые склонны считать, что потепление продолжается и земной климат постепенно будет приближаться к наблюдавшемуся в плиоцене. Другие, наоборот, считают, что потепление бесповоротно закончилось и Земля стоит перед новым наступлением льдов, в преддверии новой ледниковой эпохи... Если можно прийти к противоположным выводам при анализе одного и того же материала, значит, нет убедительных свидетельств в пользу какого-либо из них. Ведь периоды в 15—25 лет с потеплениями или похолоданиями на протяжении трех последних столетий наблюдались неоднократно. Так, известна очень суровая зима 1739/40 г. в Европейской России, сходная с зимой 1978/79 г. Памятны суровые зимы 1809, 1912, 1941/42, 1949/50, 1955/56, 1965/66 гг. и, наоборот, очень теплые 1924/25, 1948/49, 1951/52, 1956/57 и 1975/76 гг. Но все эти колебания объясняются естественными причинами.

А может ли уже сложившийся климат изменяться под влиянием человеческой деятельности? Да, если люди вмешаются в естественные факторы формирования климата настолько серьезно, что нарушат приходо-расходный баланс тепла и влагообмена такой большой и сложной системы, как наша Земля и окружающая ее атмосфера. Какие это факторы?* Приток солнечного тепла к земной поверхности и способность последней его поглощать и отражать, а также атмосферного воздуха и содержащихся в нем примесей пропускать лучистую энергию и усваивать ее. Для упрощения задачи следует считать количество поступающей на Землю лучистой энергии Солнца неизменным (в противном случае климат Земли изменится и без вмешательства человека).

Одним из самых существенных с этой точки зрения результатов человеческой деятельности следует считать загрязнение атмосферы. Оно может быть химическим, пылевым или аэрозольным и тепловым.

Химическое загрязнение изменяет содержание в воздухе углекислого газа, играющего важную роль в тепловом балансе атмосферы. С ним связано внесение в атмосферный воздух различных вредных примесей, в том числе окислов тяжелых металлов, серы и других веществ, которые не только отравляют воздух, но и могут способствовать разрушению стратосферного озона. Этот газ, как известно, защищает живые организмы от губительного воздействия жесткого космического излучения.

Пылевое загрязнение искусственными аэрозолями уменьшает прозрачность воздуха для солнечных лучей, в том числе и для ультрафиолетовой радиации. Оно может также влиять на тепловой баланс системы атмосфера—Земля.

Тепловое загрязнение растет вместе с ростом энергетической вооруженности человечества (примерно на 3% в год). Поскольку вся добываемая людьми тепловая энергия практически полностью уходит на нагревание атмосферы, то, как показывают расчеты, она уже в будущем столетии угрожает вызвать повышение температуры воздуха на Земле на несколько градусов. Пока такое повышение заметно лишь в крупных городах, получивших у климатологов название «тепловых островов». Средняя годовая температура Москвы и Ленинграда, например, выше, чем в окружающей их сельской местности, на 2—3° С, а минимальная в Москве—на целых 8° С. В больших городах чаще выпадают слабые осадки, слабее ветры, больше дней с облачной погодой... Рост городов, образование мегаполисов, влечет за собой расширение «тепловых островов». По расчетам некоторых ученых, уже в относительно недалеком будущем прогрессирующее увеличение тепловыделений из-за интенсивного сжигания всех видов топлива угрожает перегревом атмосферы, чреватым необратимыми отрицательными последствиями...

Некоторым, хотя и не очень большим, утешением могут служить другие расчеты, показывающие, что человечество не будет в состоянии долго сжигать в огромных количествах органическое топливо: его запасов на Земле хватит самое большее на сто пятьдесят лет. Волей-неволей придется людям найти другие виды энергии, использование которых (например, атомной) не связано с расточительным расходованием кислорода и выделением большого количества углекислоты...

Что же касается озона, основная масса которого сосредоточена в нижней стратосфере, на высоте около 23 км, то до последнего времени считалось, что ему угрожает разрушением все увеличивающееся содержание в воздухе окислов азота, заносимых на эту высоту самолетами (окислы азота возникают при сгорании топлива в авиационных двигателях). В последние же годы установлено, что несравненно большую опасность для слоя озона представляют другие продукты человеческой деятельности— фреоны, а окислы азота сравнительно быстро нейтрализуются, взаимодействуя с водяным паром, также в изобилии образующимся при сгорании авиационного топлива.

Таким образом, пока еще накоплено недостаточно данных для объективной оценки состояния проблемы в целом. Однако закрывать глаза на угрозу подобных изменений нельзя, ибо установлено их влияние на условия жизни на Земле.

Если допустить худшее—что человечество непроизвольно изменит климат, то сумеет ли оно уцелеть, приспособившись к новому климату?

Для этого надо, чтобы изменения протекали очень медленно. Всякие скачкообразные колебания климата, как и других характеристик окружающей среды, губительны для всего живого, они приводят к радикальным изменениям биосферы. Академик Ф. Ф. Давитая утверждает: «Современная биосфера насчитывает менее 1% видов животных и растении, обитавших на Земле за время существования жизни,—остальные вымерли». И это касается лишь природной среды обитания. Что же произойдет при изменениях прозрачности атмосферы, а следовательно, ее состава в результате хозяйственной деятельности?

Как уже говорилось, наиболее серьезную проблему представляет изменение содержания в атмосферном воздухе кислорода и углекислого газа, а также возможность уменьшения содержания озона. Академик Ф. Ф. Давитая сделал расчеты для двух неравных по продолжительности периодов: от начала хозяйственной деятельности человека до 1969 г. и за последние 50 лет. Оказалось, что расход кислорода и выделение углекислого газа в результате сжигания различных видов органического топлива за эти два несоизмеримых по времени периода в абсолютных цифрах весьма схожи. Расходование кислорода продолжает возрастать каждый год приблизительно на 10%, и уже сейчас оно составляет огромную цифру—10 млрд. т в год. Содержание углекислого газа в воздухе за последнюю четверть века увеличилось примерно на 15%. Если так будет продолжаться и далее, то уже в следующем столетии на Земле начнет ощущаться недостаток кислорода, а избыток углекислого газа может создать «парниковый эффект» и вызвать заметное потепление. Но все это, конечно, лишь предварительные прикидки, без учета других факторов, прежде всего влияния Мирового океана, поверхность которого, взаимодействуя с атмосферным воздухом, может в каких-то пределах регулировать количество содержащихся в нем кислорода и углекислоты.

Раз характер антропогенных изменений климата трудно предсказать, значит, и масштабы их не поддаются точной оценке. Но ведь даже самые малые изменения климата могут привести к очень серьезным последствиям. В самом деле: если, как утверждают некоторые ученые, увеличение содержания в воздухе углекислого газа, зафиксированное к настоящему времени, будет продолжаться и это приведет в будущем столетии к повышению среднегодовой температуры воздуха «всего» на 2° С, то растают льды Арктики и Антарктики и уровень Мирового океана повысится на 70—75 м, тогда многие крупнейшие города и порты мира окажутся затопленными; уйдут под воду огромные пространства прибрежных низменностей и равнин, ныне густонаселенных... Если же, как утверждают другие ученые, потепления не произойдет, а из-за уменьшения прозрачности воздуха в связи с наблюдающимся ростом его загрязненности, наоборот, начнется похолодание, то те же несколько градусов понижения среднегодовой температуры способны вызвать новое оледенение—наступление полярных льдов на умеренные широты...

В прошлом нашей планеты уже наблюдались и длительные, и кратковременные похолодания, сопровождавшиеся оледенением многих географических районов в обоих полушариях Земли. Все они не были связаны с человеческой деятельностью, а вызывались совсем другими причинами. Есть предположение, что это связано с выбросом большого количества вулканической пыли в стратосферу, уменьшившей ее прозрачность, способность пропускать солнечные лучи. Замечено, например, что даже извержения отдельных мощных вулканов сопровождаются изменениями погоды, в частности похолоданием, длящимся несколько лет. После извержения в Индонезии вулкана Тамбора в 1815 г. на следующий год среднегодовые температуры в северном полушарии оказались ниже обычного на 1° , в Индонезии в июне 1816 г. наблюдались снегопады и заморозки. После извержения вулкана Кракатау целое десятилетие на Земле было холоднее обычного.

Все рассуждения об изменениях климата, как и все расчеты, с ними связанные, следует вести с учетом состояния полярных шапок нашей планеты. Полярные льды называют еще маятником, раскачивающим климат Земли. Они возникли по геологическим масштабам совсем недавно, и с их появлением климат стал менее устойчивым. Полагают, что появление полярных шапок льда связано с длительной вспышкой земного вулканизма, наблюдавшейся в четвертичном периоде. Тогда резко уменьшилась прозрачность атмосферы, наступило заметное похолодание.

Однажды возникнув, ледяной покров в полярных областях резко изменил тепловой режим атмосферы. Дело в том, что льды, в отличие от обычной поверхности суши и океанов, отражают в несколько раз больше солнечной радиации, чем поглощают. Обладая высокой отражательной способностью, льды не в состоянии эффективно использовать лучистую энергию Солнца для нагревания земной поверхности и приземных слоев воздуха.

Расчеты показывают, что при существующем сейчас в Арктике ледяном покрове (граница которого проходит примерно на 72° с. ш.) средняя температура всей земной поверхности (15°С) приблизительно на 2°С ниже, чем если бы не было льдов. Ну а если бы даже на короткий период вся поверхность Земли покрылась льдом, то ее средняя температура была бы примерно минус 85° С, то есть понизилась бы на 100° С!

Расчеты показывают, что таяние многолетних морских арктических льдов будет значительным уже при повышении средней температуры в северном полушарии на 2° С; таким образом, в случае дальнейшего повышения температуры воздуха к 2000 г. площадь арктических льдов сильно сократится, они быстро превратятся в тонкие, однолетние, а к 2025 г. исчезнут совсем. Для таяния ледников Антарктиды и Гренландии нужны не десятилетия, а многие столетия. Однако в Западной Антарктике, где огромные ледники опускаются с континента в морскую воду (как, например, ледник Росса, занимающий половину поверхности моря того же наименования), разрушение части ледникового щита и его таяние может произойти быстрее — на протяжении столетия.

Исчезновение многолетних морских льдов в Арктике повлечет за собой сильное потепление в высоких широтах северного полушария. Здесь температура воздуха вырастет значительно сильнее, чем в средних широтах: зимой она не будет опускаться ниже минус 5—10° С, а летом поднимется до плюс 7—10° С.

Что касается изменения уровня Мирового океана из-за таяния льдов, то, по мнению ряда ученых, в первое столетие оно будет незначительным. Лишь частичное разрушение антарктических ледников, если оно произойдет, к исходу этого срока способно поднять уровень воды в океане примерно на 5 м. Некоторые американские ученые полагают, что катастрофические последствия таяния основной массы полярных льдов, связанные с повышением уровня Мирового океана на десятки метров, возникнут в XXII в., другие ученые относят это гипотетическое событие на более дальние сроки...

Считается, что морские льды снижают температуру воздуха в Центральной Арктике примерно на 5° С летом и на 20° С зимой, а влияние их в средних широтах значительно слабее, чем в высоких. В приэкваториальной же зоне оно вообще малоощутимо. Потепление в Арктике уменьшит контраст температуры между высокими и низкими широтами, что приведет к ослаблению атмосферной циркуляции, то есть уменьшится интенсивность переноса водяного пара с океана на сушу. Это неизбежно скажется на облачности, частоте и интенсивности выпадения осадков на континентах. Засушливые области Земли станут еще безводнее, а районы переувлажнения станут получать осадков еще больше. Таким образом, нарушение ледового баланса планеты нежелательно, человечество заинтересовано в сохранении стабильности климата.

В заключение некоторые выводы на основании всего сказанного.

Первое. За последние два-три столетия, когда велись систематические наблюдения за погодой, на Земле не отмечено никаких экстраординарных метеорологических явлений, которые не были бы известны раньше.

Они кажутся нам более частыми и значительными лишь потому, что усовершенствовались средства связи и мы стали получать о них более регулярную и более полную информацию, чем когда-либо в прошлом.

Второе. Климат Земли за последние две тысячи лет не претерпел сколько-нибудь заметных изменений, нет бесспорных доказательств изменения его в глобальных масштабах под влиянием человеческой деятельности. Однако они заметны в крупнейших городах и в местах, где люди преображают земную поверхность: сводят леса, уничтожают естественный травяной покров, осушают болота или создают крупные водохранилища.

Третье. Угроза непреднамеренного и необратимого изменения климата Земли под влиянием хозяйственной деятельности, безусловно, существует. Но необходимых данных даже для предварительных прогнозов пока не собрано.

Итак, каков же ответ на вопрос, поставленный в заголовке статьи? С климатом Земли пока ничего могущего внушить какое-либо беспокойство не происходит, но он сейчас, как и все природные факторы существования жизни на нашей планете, требует неослабного внимания. Нельзя допустить, чтобы состояние его равновесия было нарушено.

Павел Астапенко