Жара и холод

Горячее лето 2010-го стало самым жарким и во всем мире: средняя температура с января по июль на планете составила 14,5 °С, чего не случалось за всю историю метеорологических наблюдений, то есть с 1891 года.

Два года спустя, в 2012-м, сперва случилась аномальная зима — в европейской части России температура упала на 7–12 градусов ниже нормы. Замерзло Каспийское море у побережья Азербайджана, а в Алжире и Тунисе выпал снег. В начале марта снегом завалило Иерусалим. Затем — аномально засушливое лето в США, где июль стал самым жарким месяцем за всю историю наблюдений.

Лето 2013-го в России, вслед за тремя предыдущими, тоже оказалось необычно жарким, при этом по температурам в Северном полушарии оно заняло третью строчку в рейтинге более чем за столетие. А в сентябре в Москве более двух недель среднесуточная температура была на 10 градусов ниже нормы, дождь с мокрым снегом стали типичным явлением. В Шотландии же, где в это время года столбик термометра, как правило, не поднимается выше 15 °С, стояла 25-градусная жара.

Зима 2013/14 года: в Москве весь декабрь — плюсовая температура и дождь. А на Восточном побережье США — трескучие морозы. Столбик термометра опускался до –40 °С, от холода погибли сотни человек, в основном бездомные и малообеспеченные американцы, дома которых не имели отопления, и в третий раз за историю метеонаблюдений замерз Ниагарский водопад. Нынешнее лето тоже преподносит сюрпризы: в июне в Тверской области после 28-градусной жары внезапно выпал снег, а 12 июля настоящие сугробы намело на Урале.

Климатические аномалии становятся нормой, а само понятие «климатическая норма» — чем-то абстрактным или, по меньшей мере, воспоминанием о лучших временах. По данным Росгидромета, только в России в 2013 году было зафиксировано 963 опасных гидрометеорологических явления. Это чуть меньше, чем годом ранее (987), и почти столько же, сколько в «горячем» 2010-м (972). Периоды аномальных морозов и низких температур, отклоняющихся от климатической нормы на 10 °С и более, в прошлом году отмечались 37 раз — это на 19% больше, чем в 2012-м. А вот «жарких» аномалий было, наоборот, меньше, чем годом ранее, — 20 случаев против 53.

В целом же прошлый год в нашей стране был довольно теплым, среднегодовая аномалия температуры (отклонение от климатической нормы) составила +1,52 °С — это шестое место в рейтинге с 1936 года. Одновременно было зафиксировано резкое увеличение площади арктических льдов — с 3,37 миллиона квадратных километров (исторический минимум за все время наблюдений, установленный в 2012 году) до 5,35 миллиона. И погода не перестает подкидывать нам вот такие парадоксы.

С тех пор как жители нашей страны стали чаще ездить по миру и больше писать в социальных сетях, то и дело можно прочесть, как кто-то летит с севера на юг и неожиданно мерзнет или, наоборот, изнывает от жары в 60-х широтах.

Отрицать, что климат меняется, что он «не тот, что был вчера», — глупо. Погода все время разная, и человек, знакомый с историей, хорошо знает, что в прошлом Гренландия была действительно зеленой страной и названа так за сочные луга, украшавшие ее в те годы, когда эту землю открыли викинги. Зато в XVII веке в Европе, наоборот, было очень холодно, лед сковывал и Темзу, и Сену. И все-таки прошлое хотя и очень интересно, но менее волнующе, чем настоящее и будущее. Так что же происходит с климатом планеты и чего нам ждать, к чему готовиться?

ВСЕ ВЫШЕ И ВЫШЕ

В научной прессе активно обсуждаются два сценария — глобальное похолодание или, наоборот, потепление. Пока большинству ученых совершенно очевидно: мир теплеет — за XX век средняя годовая температура на планете увеличилась на 0,74 °С. В конце XX века слова «парниковый эффект» и «глобальное потепление» не сходили с первых полос газет. Мы хорошо наслышаны о Киотском протоколе и о таянии ледников. Однако в 2002–2007 годах рост температуры замедлился. Что же дальше? Есть две точки зрения.

Первая, «традиционная», гласит, что глобальное потепление продолжится. В этом случае обычно говорят о повышении средней температуры на величину от 2 до 6 °С за столетие. Такое мнение разделяется большинством ученых и всеми странами мира — именно борьбе с глобальным потеплением посвящена Рамочная конвенция ООН по изменению климата, принятая в 1992 году и ратифицированная Россией в 1994-м. Этот документ призван ограничить выбросы парниковых газов для того, чтобы удержать повышение температуры в XXI веке на нижней границе — два градуса за столетие.

Главные последствия такого сценария — повышение уровня Мирового океана (на полметра за столетие — и соответственно затопление многих территорий) и увеличение количества атмосферных катаклизмов (ураганы, торнадо, наводнения и тому подобное). Впрочем, такие организации, как Международное энергетическое агентство, утверждают, что международные конвенции не приносят никакого результата и количество парниковых выбросов в атмосферу все равно растет.

Вот что говорит об этом руководитель лаборатории инфракрасной спектроскопии планетных атмосфер высокого разрешения МФТИ Александр Родин, изучающий не только земную атмосферу (его приборы стоят на европейских космических аппаратах, активно исследующих Марс и Венеру — именно парниковый эффект сделал Венеру самой горячей планетой в Солнечной системе): «То, что изменения климата есть — это очевидно. Но есть ли именно потепление и можно ли говорить о глобальном потеплении — по-прежнему вопрос, потому что повышение температуры менее чем на градус за столетие — это несерьезно.

С другой стороны, содержание углекислого газа в атмосфере действительно увеличилось почти вдвое, и его никуда не спрячешь. Мы видим, что амплитуда и периодичность погодных явлений у нас меняются, мы видим, что у нас реально участились экстремальные погодные явления. В Калифорнии даже появилась поговорка, что у них есть три времени года: землетрясения, лесные пожары и наводнения. И мы в России постепенно привыкаем жить именно в этом экстремальном режиме — лесные пожары, наводнения, экстремальные морозы».

Но пока очень трудно сказать, где причина климатических изменений, а где — следствие. Вклад человечества в выбросы CO₂ сложно оспаривать. Он намного выше, чем, скажем, вклад вулканов. А механизмов долговременного природного захоронения CO₂ осталось два — это торфяники и коралловые рифы, основа которых — карбонат кальция. Торфяники активно осушаются, а кораллы постепенно гибнут. В США действует экспериментальный проект по закачке углекислого газа в базальтовые породы, которые, как ожидается, за 10–15 лет могут поглотить до четверти объема закачанного в шахты на глубину около километра СО₂. В результате химических реакций газ должен преобразоваться в известняковые отложения, но пока это только теория.

На сложность корректной оценки ситуации влияет еще и Мировой океан: у него очень большая тепловая инерция. Быть может, мы просто еще не видим истинных размеров глобального потепления.

Ясно, что задача оценить вектор изменений климата, и особенно сделать прогноз на будущее, — многопараметрическая и очень непростая. Тем не менее Александр Родин считает, что в конце XXI столетия Арктика станет полностью судоходной, а Северная Сибирь — пригодной для устойчивого сельского хозяйства. И наряду с явной выгодой это чревато и неприятными для нашей страны последствиями. Речь не только о возможном разрушении построек, стоящих на вечной мерзлоте (а это, к примеру, весь Якутск). За последние десятилетия температура мерзлоты в Западной Сибири выросла на градус, в Якутии — на градус-полтора, а на Аляске — на целых три.

«Главный риск в глобальном потеплении я вижу именно в том, что огромные территории, непригодные для жилья и хозяйствования, такими быть перестают, — отмечает Родин. — Восточная Сибирь — она еще дико сухая, там прогнозируется потепление до 15 градусов от средней температуры (напомним, что во всем мире — на градус-два), радикальное изменение климатической зоны и увеличение количества осадков. А Южная Европа при этом нагреется на 10 градусов и столкнется с острой нехваткой не только питьевой, но и вообще воды».

В ближайшей же перспективе весь мир ожидает в первую очередь рост числа катастрофических стихийных бедствий, к которым нужно готовиться соответствующим службам.

НОВЫЙ ЛЕДНИКОВЫЙ ПЕРИОД

Противоположной точки зрения придерживается заведующий лабораторией космических исследований Главной астрономической обсерватории РАН в Пулково Хабибулло Абдусаматов. Он считает, что глобальное потепление было вызвано повышением активности Солнца, но пик его пройден в 2005 году, после чего в 2007–2010 годах температура практически не росла. При этом концентрация углекислого газа в атмосфере продолжила увеличиваться.

Абдусаматов предсказывает уже с 2014–2015 года начало снижения средних температур, которое, впрочем, первое время будет замедлено тепловой инерцией Мирового океана (так что океан путает карты и в этом сценарии). Ну а в середине нашего века, по теории Абдусаматова, ожидается нечто подобное Малому ледниковому периоду, который случился в Европе в XIV–XVII веках.

Дает астроном и маркер, который может доказать его правоту. По его словам, аналогичные изменения происходят и на Марсе, который постоянно исследуется космическими аппаратами. Поскольку на Красной планете океан отсутствует, понижение температуры там будет более резким, что, конечно же, не останется без внимания наблюдателей. Поэтому «провал» марсианской температурной кривой будет сигналом к тому, что и землянам нужно утепляться. Впрочем, серьезный рост числа стихийных бедствий Абдусаматов тоже предрекает.

Согласны с коллегой и ученые из Казанского федерального университета, недавно опубликовавшие результаты своих многолетних наблюдений. По словам сотрудника кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы КФУ Юрия Переведенцева, по итогам анализа средних значений и изменчивости температуры воздуха, атмосферного давления и скорости ветра в Северном полушарии с 1948 по 2013 год можно сделать такой вывод: после длительного периода интенсивного потепления — каждое из трех последних десятилетий характеризовалось более высокой температурой у поверхности Земли по сравнению с любым другим десятилетием после 1850 года — начался период похолодания. Иными словами, полученные командой казанских исследователей данные не подтверждают гипотезу о глобальном потеплении, а скорее свидетельствуют о цикличности климатических процессов.

Однако все эти прогнозы по большей части носят спекулятивный характер. Чтобы создать более точную модель, нужны новые данные. И судя по всему, именно летом 2014 года в изучении парниковых газов в земной атмосфере появились два прорыва в этом направлении: наземный и космический.

Дело в том, что обычно содержание углекислого газа в атмосфере измеряется непосредственно у поверхности Земли. Некоторые установки специально размещают на вершинах гор — обсерватория Мауна-Лоа на Гавайях в мае прошлого года впервые зафиксировала, что уровень содержания СO₂ в атмосфере превысил 400 ppm (1 ppm — это одна часть на миллион). В начале индустриальной эры этот уровень составлял всего 290 ppm.

Тем не менее наземные измерения дают недостаточно данных для расчета точных моделей. Нужно измерять распределение углекислоты по высотам, чего наземные станции сделать не могут. 2 июля нынешнего года с базы ВВС «Вандерберг» в Калифорнии успешно стартовала миссия OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory). Несмотря на то что в названии миссии стоит цифра «2», это первый космический аппарат, который займется изучением измерения содержания и распределения углекислого газа в атмосфере Земли (запуск «орбитальной углеродной обсерватории» с номером 1, к сожалению, оказался неудачным).

OCO-2 — инструмент, работающий в группе с другими аппаратами, которая носит название A-Train. Он облетает Землю по той же орбите, что и пять других спутников, идущих с разницей в несколько минут и собирающих разные данные: Aqua изучает все, что связано с водой и водяными парами на Земле, Aura занимается атмосферной химией, в первую очередь динамикой озона, CALIPSO занят исследованиями атмосферных аэрозолей, CloudSat следит за облачным покровом. Помимо этих аппаратов НАСА в «поезде» участвует и японский геофизический спутник GCOM-W1. Получаемая аппаратами комплексная информация оказывается очень важна для прогнозов. Несколько лет работы обсерватории могут дать полную картину распределения CO₂ в атмосфере и, что самое главное, заметно уточнить влияние этого газа на климатические изменения.

Второй прорыв, что приятно, совершен в России. Команда ученых из Института космических исследований РАН, Института общей физики РАН им. А. М. Прохорова и МФТИ создала неприхотливый и очень точный наземный спектрометр, который позволяет не только детектировать СО₂ и метан в атмосфере, но и отмечать их распределение по высотам. При этом прибор ИВОЛГА (Инфракрасный волоконный гетеродинный анализатор) на два порядка точнее существующих спектрометров и достаточно компактен для того, чтобы поставить его, скажем, на сверхлегкий самолет.

Планируется на основе этого прибора создать сеть станций постоянного мониторинга СО₂ — если спутник OCO-2 измеряет содержание углекислого газа над одной точкой в конкретный момент, а затем летит дальше, то ИВОЛГА выполняет противоположную задачу: она может постоянно измерять содержание углекислоты над тем или иным районом.

Кстати, в распоряжении научной группы, создавшей прибор, сверхлегкий самолет уже есть, и физики по-настоящему осваивают профессию пилота для того, чтобы самим использовать прибор в воздухе.

Судя по всему, именно данные этих устройств позволят впервые построить намного более точную модель климата нашей планеты и сделать окончательный выбор между глобальным потеплением и глобальным похолоданием в будущем.

Что же можно сказать точно? Погода в любом случае станет более аномальной и непредсказуемой. Уже сейчас, отправляясь в любую страну на более-менее длительный срок, нужно запастись комплектом разнообразной одежды и быть готовым к экстремальным событиям. Каждому из нас стоит вспомнить основы подзабытого предмета «гражданская оборона» и знать, как действовать при том или ином стихийном бедствии — даже если в ваших краях ничего подобного не было уже сто лет. Именно это знание может однажды спасти вам или вашим близким жизнь.