Лед и пламя. Почему предсказать климат становится все сложнее
Лед и пламя. Почему предсказать климат становится все сложнее
Эпоха более или менее ясного понимания природных процессов подошла к концу. Мы наблюдаем все больше явлений, которые разнонаправленно влияют на глобальные климатические изменения, связи между ними становятся все сложнее, и предсказывать что-либо конкретное становится все сложнее. Лишь за последние несколько недель ученые сообщили о новых открытиях, которые еще больше усложняют моделирование климатических трендов.
В начале июля 2015 года Национальный центр данных по снегу и льду США (NSIDC) опубликовал данные о состоянии плавающих льдов Арктики и Антарктики. На середину лета нынешнее состояние плавучего льда в Арктике показывает третье наименьшее значение за всю историю наблюдений, а снега на арктических побережьях – второе. И хотя сейчас площадь арктических льдов выше, чем в экстремальный 2012 год, тем не менее за ближайшие месяцы все может измениться – лето еще не закончилось.
Динамика площадей арктического плавучего льда имеет огромное значение для понимания природы процессов, происходящих на планете. Явно существует до конца неясное в деталях взаимодействие между изменением площади арктических льдов, глобальными изменениями температуры и последствиями этих изменений. Однако часто описанная схема упирается в спор о том, что является первичным, – яйцо или курица, изменение климата или изменение площади ледового покрова планеты.
Где-то теряем, где-то находим…
Как отмечают специалисты, глобальное изменение климата не означает, что потепление будет идти везде равномерно. В частности, в июне 2015 года аномально теплыми в Арктике оказались западная и северная Сибирь, особенно российские полуострова Ямал и Таймыр. При этом Норвежское море и центр Гренландии как раз оказались во власти значительного снижения средних температур. Но в целом потепление затронуло всю Арктику, в том числе и район Северного полюса.
Повышение температур воздуха над северными областями Сибири крайне неприятное явление. Оно способствует разрушению вечномерзлого слоя, что не только превращает тундру в огромное болото, но и приводит к неконтролируемому выбросу в атмосферу важнейшего парникового газа – метана. Этот выход может быть незаметным – в виде булькания в болоте, а может быть и весьма впечатляющим – одна из основных гипотез возникновения загадочных кратеров в тундре Ямала и Гыдана как раз и связана со стремительным выбросом прогревшегося и освободившегося метана. Освобожденный метан крайне опасная вещь. Он примерно в тридцать – сорок раз активнее СО2 в качестве парникового газа. Его лучше сжечь, превратив в углекислый газ и воду, чем отпустить в атмосферу таким, какой он есть.
Сокращение снежного покрова в Северном полушарии также не внушает оптимизма. В июне снега было меньше нормы практически везде, кроме Скандинавских гор и отдельных участков Гималаев и Тибета. Менее всего, что опять же ожидаемо в России, на Ямале и Таймыре. Впрочем, и в Северной Америке его тоже меньше нормы.
Зато стало больше плавучих льдов в Антарктике. Сейчас там зима, и вокруг Антарктиды увеличивается кольцо из этих льдов. В этом году оно немного больше, чем обычно. Возможно, это свидетельство осцилляции – потепление в Арктике компенсируется похолоданием Антарктики, или здесь возможны какие-либо другие механизмы, этого пока никто не знает. Мало того, Антарктида выдает нам одну загадку удивительнее другой.
Лед на сковородке
Почти сто лет считалось, что арктический материковый лед ползет под своим весом, так как при давлении в сотни атмосфер на границе с кристаллической поверхностью материка он размягчается и течет. Низкая температура кристаллического материка принималась как данность. Однако исследование теплового потока, который исходит из недр Западной Антарктиды, проведенное с помощью бурения специалистами Калифорнийского университета в Санта-Круз, показало, что его уровень очень высок, в несколько раз выше обычного.
Все мы знаем, что Земля раскалена в своих глубинах. Но теплопроводность земной коры весьма мала, и она обычно надежно защищает нас от жара земных недр. В среднем тепловой поток, исходящий из Земли, составляет около 80 мВт/кв. м, что в тысячи раз меньше той энергии, что обрушивает на нас Солнце. На равнинах этот уровень еще меньше – около 50 мВт/кв. м, а в горных районах выше. Самый высокий замеренный тепловой поток Земли отмечается в рифтовых зонах, где земная кора буквально раздвигается — вплоть до 350 мВт/кв. м. Каково же было удивление американских ученых, когда они замерили тепловой поток в скальных породах Западной Антарктиды – он достигал 250 мВт/кв. м! Вроде бы и не особенная величина, если смотреть на нее в абсолютных цифрах, но тем не менее она может иметь большое значение.
Например, в европейской части России есть несколько зон, где тепловой поток выше, чем в других местах. Одна зона — это предгорья Кавказа. Другая расположена в пределах Ленинградской, Псковской областей и на юге Карелии. Там есть участки, где тепловой поток достигает 200 мВт/кв. м. И здесь обнаружены места, где произрастают нехарактерные ботанические виды — например, близ Ижоры прекрасно существуют участки широколиственных лесов, а близ Гатчины — растения альпийско-карпатского типа. Там позже ложится и раньше сходит снег. Такая вот «земля Санникова» в миниатюре.
Все это говорит о том, что даже незначительное изменение теплового баланса может влиять на более заметные внешне процессы. В частности, по мнению американских исследователей, сам по себе повышенный тепловой поток не растапливает ледники, но его наличие облегчает создание водяной смазки, по которой ледники ускоряют свое движение к океану. То есть на глобальные процессы влияют малоизвестные, и возможно недооцененные факторы, которые могут в случае развития каких-либо процессов сыграть роль «спускового крючка». Либо той самой песчинки, которая может остановить точнейшие часы.
Что случится дальше?
Математические модели все более усложняются, но точность прогнозов радикально не растет. Возможно, Земля не лучшее место для прогнозов, в отличие от Солнца. На днях стало известно, что международная британо-российская группа ученых пришла к выводу о неизбежности наступления нового периода глобального похолодания, связанного с наступающим в 2030–2040 годах очередным спадом солнечной активности.
Такое похолодание может быть аналогично тому, что наблюдалось в период с 1645 по 1715 год и стало известно как «минимум Маундера». Это было самое холодное время так называемого «малого ледникового периода», когда замерзали такие реки как Дунай, Темза, Сена и даже — пролив Босфор.
Примечательно, что еще несколько лет назад Майк Локвуд из Университета Рэдинга пришел к выводу, что аномально холодные зимы коррелируют с периодами низкой солнечной активности. Но вот какая незадача – снижение активности Солнца ослабляет динамические процессы в верхних слоях атмосферы. А ослабление этих процессов означает и замедление струйных течений воздуха в стратосфере, и, как следствие приводит к стабильности антициклонов в летний период. То есть глобальное похолодание может совмещаться с крайне жаркими и засушливыми неделями летом, и с исключительно мощными осадками в любое время года.
Есть версия, что ослабление «солнечного ветра» способствует более активному вторжению в нашу атмосферу космических лучей – то есть заряженных частиц, прорвавшихся к нам из дальнего космоса. Эти частицы служат в атмосфере Земли точками кристаллизации, что увеличивает облачность над планетой, а следовательно, и ее отражательную способность. Какой именно механизм из вышеприведенных сработает, предсказать практически невозможно.
Полгода плохая погода
К сожалению, чем дальше мы изучаем климат и механизмы. связанные с его изменениями, тем более понимаем, насколько это сложная система и как трудно предсказать то, что произойдет дальше. Причем сегодня мы, возможно, входим в период еще большей неопределенности.
Лишь небольшое количество оторванных от жизни энтузиастов верит, что буквально завтра (окей – через несколько лет) нас ждет мир экологически чистой энергии и мы забудем нефтяную и угольную копоть как страшный сон. К сожалению, миллиарды людей во всем мире вообще не задумываются об экологических вопросах и заняты вопросами выживания. Обычные керосиновые лампы сегодня сжигают более 70 млрд литров этого топлива в год, что соизмеримо с потреблением керосина гражданской авиацией США. Сотни миллионов землян поглощены безумием потребления. И выброшенные нами углекислота и тепло, возможно, не являются главными причинами диагностируемых изменений климата, но и стабильности системе точно не добавляют.
Ключевое слово нашего ближайшего будущего – нестабильность. Мы должны вводить в любые наши прогнозы, политические или экономические, фактор непредсказуемости климатических изменений. Без этого они не будут стоить электричества, потраченного при их написании. Еще пару десятилетий назад существовала надежда, что мы сможем создать модели и компьютеры, которые будут способны обрисовать изменения климата хотя бы на несколько десятилетий вперед. Сейчас подобные раскладки кажутся весьма самонадеянными.