Изменения климата

В заключение рассмотрим наиболее сложную проблему – проблему изменения климата. Меняется ли климат? Влияет ли человеческая деятельность на климат? Какие изменения климата предстоят в будущем? Эти проблемы являются крайне сложными. Более того, у неспециалиста вызывает непонимание тот факт, что мнения специалистов по этим вопросам нередко расходятся кардинально. Так, некоторые ученые считают, что причина потепления климата – человеческая деятельность, что в будущем приведет к катастрофе, тогда как другие полагают, что изменение климата объясняется его естественными колебаниями, а влияние человека несущественно и им можно вообще пренебречь. Действительно, среди климатологов мира до сих пор нет единой точки зрения на проблему. Более или менее сошлись лишь на том, что климат меняется.

Так, теперь температура в -30 °C считается в Сибири сильным морозом. А еще несколько десятилетий назад такая температура была там вполне заурядной, особенно не пугали и морозы в -45. Зато участились ураганные ветры, ранее для этого региона не характерные. Это – изменение климата? Скорее всего – да. Можно ли объяснить его непосредственные причины в этом случае? Да, непосредственной причиной является смена эпох атмосферной циркуляции, т.е. изменение общей циркуляции атмосферы. Является ли это результатом антропогенной деятельности? Очень сомнительно. Значит, подобные смены эпох происходили и раньше? Да, происходили – только на протяжении XX века их было несколько. Если учесть, что в начале века промышленная деятельность человека была на порядок менее активной, чем сейчас, значит, не она является первопричиной. Казалось бы, все просто. Однако – поступление в атмосферу все больших количеств углекислого газа и фреона в результате деятельности человека бесспорно, как и, например, «прогревающая» деятельность крупных городов, средняя температура в которых, как уже говорилось, на несколько градусов выше, чем в окружающей сельской местности. Можно ли полагать, что эти процессы никак не сказываются на атмосфере и климате?

Для ответа на подобные вопросы разработано множество моделей климата. В этих моделях учитываются факторы изменения климата и прогноз их изменения, после чего на основе ряда уравнений, описывающих состояние климатической системы, дается прогноз будущего состояния. Мы не будем рассматривать эти модели (все они очень сложны и их описание могло бы послужить темой для отдельной книги), а лишь отметим их результативность.

Если не вдаваться в детали, то получается обычно следующим образом. В модель необходимо заложить некий фактор, который бы и «двигал» модель в будущее. В качестве такого фактора обычно используют количество углекислого газа в атмосфере. Вполне очевидно, что человеческая деятельность порождает определенное количество углекислого газа, причем выбросы постепенно растут. Это используется в качестве основы «сценария» модели: начальные условия (что мы имеем сейчас), граничные условия и прогноз изменения величин. По этому «сценарию» и просчитывается, что произойдет в будущем.

Однако как спрогнозировать изменение того или иного фактора в будущем? Например, выброс углекислого газа в атмосферу благодаря деятельности человека можно достаточно точно подсчитать и даже спрогнозировать, основываясь на планирующихся темпах экономического развития. Однако будет ли это эквивалентно прогнозу количества углекислого газа в атмосфере? Совершенно очевидно, что нет. Во-первых, не учитывается поступление углекислого газа в результате естественных природных процессов, на колебания которого лишь накладываются результаты человеческой деятельности. Во-вторых, не учитываются сложные обратные связи атмосферы и океана и вообще – углеродный цикл. На границе океана и атмосферы постоянно происходит газообмен, в том числе и углекислым газом. Океан способен поглотить большое количество углекислого газа, а при повышении температуры воды, при которой растворимость газов растет, и количество газа, которое будет способен поглотить океан, будет увеличиваться. Все это параметризовать достаточно сложно и нередко этим просто пренебрегают. Вообще, никакая модель не учитывает всех внутренних взаимосвязей в климатической системе, поэтому, задавая те или иные начальные условия и прогноз содержания парниковых газов, разные исследователи даже по одной модели получают совершенно разные результаты, особенно если учесть, что каждый трактует полученное со своей точки зрения.

Теперь все уже забыли, что в 60-х гг. климатологи пугали мир прогнозами о значительном похолодании к концу века. А дело было в том, что температура тогда постепенно понижалась. Нашли тенденцию и предположили, что она сохранится в будущем. Это было заложено в модели, которые, естественно, и дали прогноз дальнейшего похолодания. Тогда еще не было достаточно длительных рядов наблюдений, поэтому просто сделали самое очевидное – линейный тренд. Однако сейчас, когда нам доступны данные за весь прошлый век, легко заметить, что в течение века периоды потепления несколько раз сменялись периодами похолодания (рис.6.40).

Рис.6.40. Изменения аномалий среднегодовой температуры воздуха в широтной зоне 70-85° с.ш. (ломаная линия – межгодовые колебания, плавная линия - долгопериодные колебания, прямая линия - линейный тренд).

Другое дело, что пока еще недостаточна длина ряда наблюдений для того, чтобы надежно выделить эту периодичность (т.к. она составляет десятки лет и за период в сто лет мы видим лишь один – два полных периода). Но уже вполне ясно, что не следует ожидать, что в будущем нынешняя тенденция (потепление) сохранится на долгий срок – скорее всего, вновь начнется похолодание. Дело в том, что не только парниковый эффект определяет климат. И не только (даже не столько) человеческая деятельность определяет количество углекислого газа в атмосфере. Достаточно надежные методы показали, что в прошедших геологических эпохах бывали периоды, когда содержание углекислого газа в атмосфере было существенно повышенным, а бывали и такие периоды, когда количество газа уменьшалось. Диапазон естественных колебаний содержания углекислого газа в атмосфере значительно больший, чем антропогенная «добавка».

Типичный доклад о «прогнозе климата по модели такой-то» обычно звучит примерно следующим образом: «мы взяли такую-то модель, заложили в нее рост такого-то фактора и получили, что через столько-то лет потеплеет на столько-то градусов». Но если эту же модель возьмет другой исследователь и заложит в нее те же начальные условия и другой прогноз того же фактора, то результат обычно окажется совершенно иным. Заложить же все факторы невозможно, т.к. вовсе необязательно есть прогноз всех этих факторов и далеко не все внутренние взаимосвязи можно параметризовать.

В таком случае, казалось бы, модели климата бесполезны. И это не так. На самом деле, они пока бесполезны в практическом плане, но не в теоретическом. На практике такие модели позволяют, например, эффективно манипулировать общественным сознанием и даже мировой экономикой. Так, Киотское соглашение об уменьшении промышленных выбросов газов в атмосферу, в соответствии с которым каждое государство получает свою квоту, было инспирировано теми, кто хотел получить от такого соглашения экономическую выгоду. Естественно, исходили из результатов прогноза климата на основе тех или иных моделей. Совершенно очевидно, что по этим моделям можно получить любой прогноз – вплоть до нового ледникового периода, если экономическая или политическая выгода потребует этого. Этим и пользуются политики и экономисты. Фактически, они неправильно используют модели климата, т.е. применяют их как инструмент для подтверждения желаемого результата.

Модель климата на текущий момент это лишь своего рода частный инструмент, который отвечает на вопрос: «а что могло бы быть если бы…». Так, если взять телевизор и «вырезать» из него одну электрическую цепь, например, развертку и поставить вопрос: «а как изменится сигнал на выходе этой цепи, если подать на ее вход не 50, а 40 герц» - ответ на этот вопрос получить легко. Но если эта цепь встроена в телевизор, в котором имеется множество других цепей, то ответить на вопрос о том, как изменится вся его работа при изменении подаваемой на вход цепи развертки частоты гораздо сложнее, т.к. все цепи взаимосвязаны. Но телевизор по сравнению с климатической системой – это объект на много порядков более простой, чем, скажем, деревянный кубик по сравнению с современной атомной подводной лодкой. Исследовать и спрогнозировать одно звено климатической системы в принципе, можно, абстрагировавшись от большинства других. Но исследовать и спрогнозировать всю климатическую систему – пока фактически нельзя. Для решения первой задачи существующие климатические модели вполне пригодны. Для решения второй задачи – нет. Т.е. использовать их для прогноза климата можно, но результат будет совершенно произвольным.

Задача прогноза климата пока гораздо более далека от разрешения, чем задача надежного прогноза погоды.