Климотология: основные понятия и модели

Климотология: основные понятия и модели

1.  История вопроса о климате

2.  Изменение климата

3.  Модель «Парниковый эффект».

Даже летом, отправляясь в вояж, бери с собою что-либо теплое, ибо можешь ли ты знать, что случится в атмосфере?

Козьма Прутков

1.История вопроса о климате

Люди пытались предсказывать погоду всегда - в древние времена это, правда, больше походило на гадание. Слово "метеорология" упоминается еще у Платона. Тогда оно означало свободную дискуссию на тему небесных явлений. Две с половиной тысячи лет назад в греческих городах-государствах на всеобщее обозрение выставлялись парапегмы - таблицы, в которых описывались климатические условия прежних лет, сообщалось об их особенностях - бурях, туманах, грозах, ливнях. Считалось, что это может помочь в предсказании погоды на ближайшее будущее. В средние века погоду предсказывали по движению звезд, поведению диких животных, облику растений…

Сегодня мы живем в пору метеорологической революции. Метеоинформацию получают из космоса от спутников. Почти вся планета покрыта сетью метеостанций. Все это сводится воедино в метеоцентрах, вооруженных мощными компьютерами.

Климат планеты зависит от огромного количества факторов. Температура океанских вод, ветры у поверхности Земли и мощные воздушные потоки в верхних слоях атмосферы, холодные и теплые морские течения, области высокого и низкого давления, содержание в атмосфере газов, удерживающих земное тепло, запыленность воздуха - все это формирует погоду. Необходимость привлечения колоссальных вычислительных мощностей для метеорологических прогнозов первыми поняли еще в двадцатые годы ХХ века два крупных математика - Александр Александрович Фридман, создатель советской школы динамической метеорологии, и англичанин Льюис Фрай Ричардсон.

В 1922 году Ричардсон выпустил книгу "Предсказание погоды с помощью числового процесса".

Климат - совокупность атмосферных условий (условий погоды) для заданного географического района и заданного временного интервала. Для характеристики климата используются статистические величины: средние, дисперсии, экстремумы, повторяемости метеорологических явлений и др. Климат всего земного шара называют глобальным.

Норма - среднее значение метеорологической величины за стандартный интервал времени (базовый период). В настоящее время используется 30-летний базовый период - с 1961 по 1990 год.

Аномалия - отклонение некоторой метеорологической величины от нормы.

2. Изменение климата

Изменение климата - изменение климатических характеристик от одного интервала времени к другому. Климат - совокупность атмосферных условий (условий погоды) для заданного географического района и заданного временного интервала. Для характеристики климата используются статистические величины: средние, дисперсии, экстремумы, повторяемости метеорологических явлений и др. Климат всего земного шара называют глобальным.

Колебания климата и его природная изменчивость всегда оказывали существенное влияние на развитие жизни на Земле, а в последние тысячелетия и на развитие цивилизации. Во второй половине ХХ века стало очевидно, что за счет антропогенного воздействия общая климатическая ситуация меняется гораздо быстрее, чем в прежние времена. Это обстоятельство заставило ученых всего мира направить усилия на исследование природы климатических изменений и их воздействия на биосферу и общество.

Конец XX века принес с собой изменение климата в масштабах всей планеты. Повысилась температура воздуха у поверхности суши, потеплела вода в океанах, а вслед затем участились бури, наводнения, засухи. Метеорологи вовремя обратили внимание на тревожную тенденцию, и в 1976 году Всемирная метеорологическая организация сделала первое заявление об угрозе глобальному климату, а в 1979-м учредила Всемирную климатическую программу (ВКП). С этого времени начались активные исследования колебаний климата, появились модели, объясняющие данное явление не только естественными причинами, но и деятельностью человека.

С 1901 по 2000 год средняя годовая глобальная температура приземного воздуха возросла на 0,6±0,2°С, однако во времени этот процесс протекал неравномерно. Специалисты выделяют три периода аномальных изменений температуры:

·  потепление годов,

·  небольшое относительное похолодание годов и

·  наиболее интенсивное потепление, начавшееся в 1976 году.

Самым теплым десятилетием были 1990-е годы, а самым теплым годом - 1998-й.

Важно, что потепление идет только в тропосфере, то есть в пределах нескольких километров от поверхности земли, а в верхних слоях атмосферы температура снижается.

Очевидно, что изменения климата серьезно влияют на хозяйственную деятельность человека в самых разных областях, от сельского хозяйства до энергетики. Чего ждать от повышения среднегодовой температуры - засухи, пыльных бурь или, наоборот, наводнений и подтопления территорий?

Для оценки изменений климата чрезвычайно важны наблюдения прошлых десятилетий и столетий. Первые метеостанции появились в России около 250 лет назад, однако планомерное развитие их сети началось после принятия правительством в июле 1921 года "Декрета об организации метеорологической службы в РСФСР".

Прежние климатические модели были основаны, как правило, на предпосылке постоянства климата. Сейчас такой подход во многом устарел, не всегда отвечает современным требованиям и стандартный 30-летний интервал для вычисления климатических норм. Меняющийся климат требует применения новых математических методов.

В частности, для изучения климатических временных рядов больше подходят алгоритмы анализа нестационарных случайных процессов.

Изменение климата - процесс неоднородный. В целом по России потепление более заметно зимой и весной (тренд составил соответственно 4,7 и 2,9оС за 100 лет), в теплое время года рост температуры слабее. Кроме того, районы потепления чередуются с районами заметного похолодания.

Современные расчетные климатические модели учитывают не только температуру и осадки, но и множество дополнительных параметров, в том числе содержание в атмосфере углекислого газа (того самого, который образуется при сгорании топлива и вызывает парниковый эффект). Что будет, если концентрация углекислого газа возрастет вдвое? Для большинства регионов России прогноз дает умеренный средний рост осадков (на 10-30%), но характер их изменится. В умеренных широтах Северного полушария чаще будут наблюдаться сильные ливни и обильные снегопады, а на планете в целом усилятся температурные контрасты между континентами и океанами, интенсивнее станут муссоны в Восточной Азии.

Надо признать, что пока еще не удалось создать климатическую модель, которая хорошо описывала бы реальные изменения температуры и осадков. И связано это не только с несовершенством алгоритмов и подходов или недостаточностью данных, но и с тем, что все атмосферные процессы имеют вероятностный характер, а это вносит значительную долю неопределенности в любые расчеты. Тем не менее общая тенденция пока остается неизменной: климат продолжает теплеть и в России и в мире.

Вообще говоря, климат Земли постоянно претерпевает какие-то изменения, только мы, люди, чья жизнь довольно коротка, либо не принимаем во внимание то, что было не на нашей памяти, либо не замечаем нормального хода событий и обращаем внимание только на крайности.

Так что же все-таки происходит с климатом на земном шаре? Теплее он становится или холоднее? На самом деле продолжается длительный геологический период - ледниковый (не будем забывать, что 14 миллионов квадратных километров Земли покрыты льдами), а на него накладываются более короткие климатические циклы.

Если говорить о последних двух столетиях, то можно выделить два периода:

·  холодный - с 1815 по 1919 год (понятно, почему в рассказах Джека Лондона о золотоискателях на Аляске слюна его героев замерзала на лету) и

·  теплый - с 1920 по 1976 год (первые полярные станции дрейфовали по открытой воде, а нынешние стоят на толстенном арктическом льду).

Каждые десять лет в первый период наблюдалась одна крупная засуха, во второй - две. Сейчас - холодный период, а пройдет еще сколько-то времени, и опять будет теплый.

Помимо сложной системы климатических колебаний существуют и такие явления, как извержения вулканов или мощные лесные пожары, когда в атмосферу выбрасываются огромные количества мелких частиц. Еще Бенджамин Франклин отметил уменьшение потока солнечной радиации после вулканических извержений. Он обнаружил, что в такие периоды солнечные лучи, проходящие через увеличительное стекло, не воспламеняют бумагу. После извержения вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 году французские ученые на метеостанциях в течение трех лет наблюдали понижение потока солнечной радиации. То же отмечали и русские ученые на станции в Павловске под Петербургом в 1912 году - после извержения вулкана Катмай. Тогда солнечная радиация в течение полугода была на 35 процентов ниже нормы.

После извержения индонезийского вулкана Тамбора в 1815 году наблюдались аномально холодные зимы. В начале восьмидесятых годов ХХ столетия произошло два крупных извержения: 18 мая 1980 года взорвался вулкан Сент-Хеленс в США и 28 марта 1982 года - вулкан Эль-Чичон в Мексике. Оба выбросили примерно по 0,5 км3 мельчайших частиц. Это во много раз больше среднего количества пыли, поступающего в атмосферу за год. Выбросы вулкана Эль-Чичон достигли высоты 35 км. Результатом стали последовавшие за извержением несколько очень холодных зим.

3.Модель «Парниковый эффект».

Сначала о самом явлении. 30 процентов солнечного излучения, падающего на Землю, отражается в пространство, а 70 процентов поглощается атмосферой и поверхностью планеты. Сама Земля тоже излучает тепло, которое частично поглощается атмосферой, а частично уходит в космическое пространство. Это соотношение тепла получаемого и тепла отдаваемого называется тепловым балансом. В атмосфере находятся газы, обладающие большей способностью удерживать тепло. К ним, прежде всего, относится углекислый газ - он удерживает примерно 18 процентов земного тепла. Если его количество в атмосфере увеличивается - значит, тепла удерживается больше и воздушная оболочка нашей планеты понемногу разогревается: в этом и состоит парниковый эффект.

Случится ли такое? С уверенностью можно сказать лишь то, что последние десятилетия регистрируется стабильный прирост содержания углекислого газа в атмосфере - примерно 0,4 процента в год.

Регулярные наблюдения за концентрацией углекислого газа в воздушном пространстве планеты были начаты в 1958 году в обсерватории на вершине гавайского вулкана Мауна-Лоа. Тогда она составляла 315 частей на миллион, теперь достигла примерно 360 частей на миллион. Это пока еще не очень много. И к тому же - самое главное - до сих пор не найдено реальных доказательств, что изменение содержания углекислого газа в атмосфере вызвано только развитием промышленности. Вполне возможно, что мы наблюдаем естественные колебания газового состава атмосферы или некое суммарное воздействие природных и промышленных факторов.

Исследования образцов льда из глубоких скважин в Антарктиде показали, что за последние 30 тысяч лет содержание углекислого газа в атмосфере менялось много раз, причем в довольно большом диапазоне - от 200 до 320 частей на миллион. 30 тысяч лет назад никакой промышленности на планете точно не было.

Кстати, показано, что увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере ведет к повышению урожайности. Таким образом, для сельского хозяйства "парник" благо.

Погодная машина планеты - очень мощный, очень сложный и в то же время очень тонкий механизм. В процессы, которые человечество еще не поняло до конца, лучше не вмешиваться с кайлом в руках.

Опять можно процитировать : "Факт воздействия человека на климатическую систему и климат становится реальным вне связи с проектами его "улучшения". И теперь появляются проекты совсем другого рода - проекты "спасения" климата...".

Что же все-таки ждет нас впереди - глобальное потепление или глобальное похолодание? Как ни парадоксально, наиболее точный ответ - и то и другое одновременно. Ближайшие десятилетия, а то и весь XXI век пройдут под знаком временного потепления в рамках общего похолодания.

Возраст нашей планеты наука определяет в 4,6 миллиарда лет. Древнейшим из найденных учеными камней - уже образовавшимся минералам - около 4-х миллиардов лет. Первая ледниковая эра на Земле наступила около 2,5 миллиарда лет назад. Потом были вторая, третья, четвертая. Каждая из них длилась от нескольких десятков до 200 миллионов лет. Ледниковья чередовались с не менее продолжительными полосами теплого климата. Ледниковая эра состояла из нескольких периодов длиной в миллионы лет, периоды, в свою очередь, дробились на ледниковые эпохи. Последняя из них продолжалась около 100 тысяч лет и закончилась 25 тысяч лет назад.

За последние 2,5 миллиарда лет жизни нашей планеты общая продолжительность ледниковий (вместе с начальными фазами и временем постепенной деградации ледников) занимает почти столько же времени, сколько и теплое, безлёдное.

Причина возникновения и изменений оледенений Земли до сих пор не разгадана. То ли это какие-либо внешние явления космического порядка, то ли внутренние, планетные. Многие ученые склоняются к тому, что правильнее причины изменений климата и оледенений искать в процессах, происходящих на самой Земле.

Мы живем в межледниковый период. И сейчас, как это уже признают большинство специалистов, идет потепление атмосферы. За последний век средняя приземная температура воздуха повысилась на 0,55оС, а уровень океана поднялся (максимальная оценка) на 20 сантиметров. Ожидается, что в наступающем веке средняя приземная температура повысится на 1,5-4,5оС. Этот прирост относят за счет парникового эффекта, вызванного антропогенными загрязнениями.

Озоновый слой и миф об опасности из космоса

В настоящее время общепринято мнение, что все живое на Земле от губительного воздействия жесткого, биологически опасного ультрафиолетового излучения защищает озоновый слой. Поэтому немалую тревогу во всем мире вызвало сообщение о том, что в этом слое обнаружены "дыры" - области, где толщина озонового слоя существенно уменьшена. После ряда исследований был сделан вывод, что разрушению озона способствуют фреоны - фторхлорпроизводные предельных углеводородов (CnH2n+2), имеющие химические формулы типа CFCl3, CHFCl2, C3H2F4Cl2 и другие. Фреоны к тому времени уже находили широчайшее применение: они служили рабочим веществом в домашних и промышленных холодильниках, ими в качестве пропеллента (выталкивающего газа) заряжались аэрозольные баллончики с парфюмерией и бытовой химией, их использовали для проявки некоторых технических фотоматериалов. И поскольку утечки фреонов при этом колоссальны, в 1985 году была принята Венская конвенция по защите озонового слоя, а 1 января 1989 года составлен Международный (Монреальский) протокол о запрещении производства фреонов. Тем не менее у старшего научного сотрудника одного из московских институтов , специалиста в области физической химии, участника советско-американских переговоров о запрещении химического оружия (Женева, 1976 год), возникли серьезные сомнения как в "заслугах" озона в защите от ультрафиолета, так и в "вине" фреонов в разрушении озонового слоя.

Суть предлагаемой гипотезы заключается в том, что все живое на Земле от биологически опасного ультрафиолета защищает не озон, а кислород атмосферы. Именно кислород, поглощая это коротковолновое излучение, преобразуется в озон. Рассмотрим гипотезу с точки зрения основного закона природы - закона сохранения энергии.

Если, как сейчас принято считать, озоновый слой задерживает ультрафиолетовое излучение, то он поглощает его энергию. Но энергия не может исчезнуть бесследно, и поэтому с озоновым слоем что-то должно произойти. Есть несколько вариантов.

Переход энергии излучения в тепловую. Следствием этого должно быть нагревание озонового слоя. Однако он расположен на высоте устойчиво холодной атмосферы. А первая область повышенной температуры (так называемый мезопик) находится в два с лишним раза выше озонового слоя.

Энергия ультрафиолета расходуется на разрушение озона. Если это так, рушится не только основной тезис о защитных свойствах озонового слоя, но и обвинения в адрес "коварных" промышленных выбросов, которые якобы разрушают его.

Накопление энергии излучения в озоновом слое. Оно не может происходить бесконечно. В какой-то момент будет достигнут предел насыщения озонового слоя энергией, и тогда, скорее всего, пойдет химическая реакция взрывного типа. Однако в природе никто и никогда не наблюдал взрывов озонового слоя.

Несоответствие закону сохранения энергии свидетельствует о том, что мнение о поглощении озоновым слоем жесткого ультрафиолета не обосновано.

Известно, что на высоте 20-25 километров над Землей озон образует слой повышенной концентрации. Возникает вопрос - откуда он там появился? Если рассматривать озон как дар природы, то на эту роль он не пригоден - слишком легко разлагается. Причем процесс разложения имеет ту особенность, что при малом содержании озона в атмосфере скорость разложения невелика, а с ростом концентрации она резко увеличива ется, и при 20-40% содержания озона в кислороде разложение идет уже со взрывом. А чтобы в воздухе появился озон, необходимо воздействие какого-то источника энергии на атмосферный кислород. Им может быть электрический разряд (особая "свежесть" воздуха после грозы - следствие появления озона), а также коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Именно облучение воздуха ультрафиолетом длиной волны около 200 нанометров (нм) - один из способов получения озона в лабораторных и промышленных условиях.

Ультрафиолетовое излучение Солнца лежит в диапазоне длин волн от 10 до 400 нм. Чем короче длина волны, тем больше энергии несет излучение. Энергия излучения расходуется на возбуждение (переход на более высокий энергетический уровень), диссоциацию (разъединение) и ионизацию (превращение в ионы) молекул газов атмосферы. Расходуя энергию, излучение ослабевает, или, иначе, поглощается. Это явление количественно характеризуют коэффициентом поглощения. С уменьшением длины волны коэффициент поглощения увеличива ется - излучение воздействует на вещество сильнее.

Принято подразделять ультрафиолетовое излучение на два диапазона - ближний ультрафиолет (длина волны 200-400 нм) и дальний, или вакуумный (10-200 нм). Судьба вакуумного ультрафиолета нас не волнует - он поглощается в высоких слоях атмосферы. Именно ему принадлежит заслуга в создании ионосферы. Следует обратить внимание на отсутствие логики при рассмотрении процессов поглощения энергии в атмосфере - дальний ультрафиолет создает ионосферу, а ближний ничего не создает, энергия исчезает без последствий. Так получается по гипотезе о его поглощении озоновым слоем. Предлагаемая гипотеза устраняет эту нелогичность.

Нас интересует ближний ультрафиолет, который пронизывает нижележащие слои атмосферы, в том числе - стратосферу, тропосферу, и облучает Землю. На своем пути излучение продолжает изменять спектральный состав за счет поглощения коротких волн. На высоте 34 километра излучений с длиной волн короче 280 нм не обнаружено. Наиболее же биологически опасным считается излучение с длинами волн от 255 до 266 нм. Из этого следует, что губительный ультрафиолет поглощается, не достигнув озонового слоя, то есть высот 20-25 километров. А до поверхности Земли доходит излучение с минимальной длиной волны 293 нм, опасности не представляющее. Таким образом озоновый слой не принимает участия в поглощении биологически опасного излучения.

Рассмотрим наиболее вероятный процесс образования озона в атмосфере. При поглощении энергии коротковолнового ультрафиолетового излучения часть молекул ионизуется, теряя электрон и приобретая положительный заряд, а часть диссоциирует на два нейтральных атома. Свободный электрон, образовавшийся при ионизации, соединяется с одним из атомов, образуя отрицательный ион кислорода. Разноименно заряженные ионы соединяются, образуя нейтральную молекулу озона. Одновременно атомы и молекулы, поглощая энергию, переходят на верхний энергетический уровень, в возбужденное состояние. Для молекулы кислорода величина энергии возбуждения равна 5,1 эВ. В возбужденном состоянии молекулы находятся около 10-8 секунды, после чего, испуская квант излучения, распадаются (диссоциируют) на атомы.

В процессе ионизации кислород имеет преимущество: он требует для этого наименьшей энергии среди всех составляющих атмосферу газов - 12,5 эВ (у водяного пара - 13,2; углекислого газа - 14,5; водорода - 15,4; азота - 15,8 эВ).

Таким образом, при поглощении ультрафиолета в атмосфере образуется своего рода смесь, в которой преобладают свободные электроны, нейтральные атомы кислорода, положительные ионы молекул кислорода, при их взимодействии образуется озон.

Взаимодействие ультрафиолетового излучения с кислородом происходит по всей высоте атмосферы - есть сведения, что в мезосфере, на высоте от 50 до 80 километров, уже наблюдается процесс образования озона, который продолжается в стратосфере (от 15 до 50 км) и в тропосфере (до 15 км). Вместе с тем верхние слои атмосферы, в частности мезосфера, подвержены такому сильному воздействию коротковолнового ультрафиолета, что ионизуются и распадаются молекулы всех составляющих атмосферу газов. Не может не разлагаться и только что образовавшийся там озон, тем более, что для этого требуется почти такая же энергия, как и для молекул кислорода. И тем не менее разрушается он не полностью - часть озона, который в 1,62 раза тяжелей воздуха, опускается в нижние слои атмосферы до высоты 20-25 километров, где плотность атмосферы (примерно 100 г/м3) позволяет ему находиться как бы в равновесном состоянии. Там молекулы озона создают слой повышенной концентрации. При нормальном атмосферном давлении толщина озонового слоя составляла бы 3-4 миллиметра. Практически невозможно представить, до каких сверхвысоких температур должен был разогреться столь маломощный слой, если бы он действительно поглощал почти всю энергию ультрафиолетового излучения.

Ось суточного вращения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости эклиптики на 23° 26,5'. При годичном движении Земли вокруг Солнца эта ось сохраняет постоянное направление в пространстве. Поэтому в сентябре-октябре Южный полюс оказывается в "тени", атмосфера над ним закрыта от ультрафиолетового излучения Солнца. Через полгода в таком же положении оказывается Северный полюс Земли. Этим и объясняется сезонность появления "дыр" в озоновом слое над Антарктидой и Северным полюсом.

На высотах ниже 20-25 километров продолжается синтез озона, о чем свидетельствует изменение длины волн ультрафиолетового излучения с 280 нм на высоте 34 километра до 293 нм у поверхности Земли. Образовавшийся озон, будучи не в состоянии подняться вверх, остается в тропосфере. Это определяет постоянное содержание озона в воздухе приземного слоя зимой на уровне до 2.10-6 %. Летом концентрация озона в 3-4 раза выше, по-видимому, за счет дополнительного образования озона при грозовых разрядах.

Таким образом, от жесткого ультрафиолетового излучения все живое на Земле защищает кислород атмосферы, озон же оказывается всего лишь побочным продуктом этого процесса.

Когда было обнаружено появление "дыр" в озоновом слое над Антарктикой в сентябре-октябре и над Арктикой - ориентировочно в январе-марте, возникли сомнения в достоверности гипотезы о защитных свойствах озона и о разрушении его промышленными выбросами, так как ни в Антарктиде, ни на Северном полюсе никакого производства нет.

С позиции же предлагаемой гипотезы сезонность появления "дыр" в озоновом слое объясняется тем, что летом и осенью над Антарктидой и зимой и весной над Северным полюсом атмосфера Земли практически не подвергается воздействию ультрафиолета. Полюса Земли в эти периоды находятся в "тени", над ними нет источника энергии, необходимой для образования озона.

Так, например, таяние ледяного покрова моря, вследствие чего вода поглощает больше тепла, ускоряет ее согревание. Но одновременно увеличивается испарение воды. Она выливается в виде дождя над материками. Реки приносят эту воду в море, и его соленость, особенно в прибрежной части, уменьшается. А это способствует замерзанию большего количества воды. Какой из этих процессов и при каких условиях одерживает верх, - по этому поводу климатологи спорят. И каждая сторона строит свои чисто умозрительные предположения.

Прогнозы климатологов становятся все более осторожными, а их критики все настойчивее требуют не накладывать суровые ограничения на развитие промышленности. Главный их аргумент: естественные колебания климата значительно шире тех изменений, которые могли бы происходить из-за того, что вносит в природу человек со своей техникой. Совет по изменению климата при ООН предполагает, что глобальная средняя температура на планете к 2100 году поднимется лишь на 2 градуса Цельсия, а уровень мирового океана - на 50 сантиметров.

При заданном росте концентрации СО2 в атмосфере можно достаточно уверенно прогнозировать изменения климата и в будущем. Такой прогноз разработан большим коллективом климатологов (500 человек из 70 стран), работающим в составе Международного комитета по изменениям климата (под эгидой ООН). Они считают, что основным фактором, вызывающим изменения климата, останется увеличение парникового эффекта из-за сжигания ископаемого топлива.

При сохранении современного расхода ископаемого топлива прогнозируется следующий рост концентрации СО2 в атмосфере: 2000 год - 360-385 млн., 2050 год - 400-580 млн., 2100 год - 420-900 млн. По найденной из ряда моделей средней величине увеличения температуры То на 2,5о при удвоении концентрации СО2 в атмосфере можно прогнозировать будущие изменения климата: То к 2050 году повысится на 1,5-2,5о; при этом уровень океана повысится на 35-55 см, в результате чего пострадают прибрежные районы многих стран, особенно Японии, Бангладеш, Сенегала, Нигерии, Уругвая. Общее количество осадков увеличится на 3-15 процентов, но распределятся они по поверхности Земли неравномерно. Поэтому прогнозируется увеличение площади пустынь и сдвиг всех климатических зон от экватора к полюсам примерно на 500 км. При этом в ряде сельскохозяйственных областей увеличится частота засух.

Ученые пытаются обнаружить "скрытые" факторы, которые могут повлиять на будущие изменения климата Земли. Например, какое воздействие оказывает в этом смысле на атмосферу растительный мир планеты? Какую роль играет облачный покров? Как сказываются на климате твердые частицы, засоряющие атмосферу? Все ли мы знаем о влиянии океана на процессы, идущие в атмосфере? Ясно, что подобные "скрытые" процессы однажды могут взорваться, как порох, и принести неисчислимые беды. Например, Гольфстрим вдруг однажды изменит свой путь на север. Скажем, ему помешает геологическая катастрофа на дне океана. Если такое случится, то буквально через несколько лет в Европе может наступить новый ледниковый период. Американский ученый Уэллс Брокер образно представил нрав нашего климата так: "Он словно коварный дикий зверь, а мы раздражаем его, щекоча палочкой".

Сейчас на Земле живут 5,85 миллиарда человек. По прогнозам ООН, есть три варианта роста народонаселения к 2050 году. Наиболее вероятным из них считают вариант Б - 9,4 миллиарда человек.

Современные прогнозы на будущее несколько снизили тревогу, появившуюся в конце 80-х годов, когда, по расчетам демографов, население мира должно было к 2100 году достичь примерно 14 миллиардов человек. Сейчас специалисты считают, что к 2050 году население планеты составит самое большее - 9,4 миллиарда человек.

Находящийся под Веной Международный институт прикладного анализа сделал свои расчеты до 2080 года. Они проработали три варианта. Первый - максимальный - видит Землю переполнен ной: 23 миллиарда человек. Второй вариант - идеальный: по нему число жителей Земли ограничивается всего 4 миллиардами. Третий вариант - наиболее вероятный - 10,6 миллиарда жителей в 2080 году.

Внимание ученых сегодня сконцентрировано на климате - одной из важнейших составляющих системы жизнеобеспечения на планете. Они пытаются разобраться, какая судьба уготована Земле, будет ли новое похолодание или, напротив, ждать потепления? Не раз на Президиуме Российской академии наук шел разговор о "капризах" погоды и климата, ведь от ученых общество ждет точных прогнозов. Причем не только на ближайшее будущее, но и на весь ХХI век.

Это целая научная проблема: ученые должны решить, во-первых, на что влияют антропогенные изменения климата и каков опасный уровень этого воздействия? И во-вторых, что нужно делать обществу, людям, принимающим решения, для того чтобы не допустить негативных воздействий изменяющегося климата на природу и деятельность человека?

Всю энергию мы получаем от Солнца, ее величина практически постоянна. Однако в ХХ веке в результате деятельности человека атмосфера стала "грязнее" (увеличилась концентрация парниковых газов), отчего она поглощает больше тепла. Вследствие этого парниковый эффект усилился. Образно говоря, "солнечная печка" начала греть поверхность планеты чуть больше. Интересно, что влияние парникового эффекта более всего проявляется в так называемом приземном слое атмосферы. Антропогенное воздействие распространяется, конечно, на всю атмосферу, но нас интересует тот слой, где живет человек. В ХХ веке температура в нижнем слое атмосферы повысилась на 0,6 градуса, а прогноз на ХХI век, по оценкам различных сценариев, - рост температуры от 1,4 до 5,8 градуса.

Однако нужно смотреть в будущее спокойно и трезво. Помните, многие предрекали чуть ли не вселенскую катастрофу, когда после войны в Кувейте начали гореть нефтяные скважины? По телевидению показывали страшные кадры пожаров и черное небо над головой. Но когда разобрались и все подсчитали, оказалось, что негативное влияние от горения нефти составляет всего лишь несколько долей процента от суммарного вреда всех выбросов, с которыми мы имеем дело. В регионе это, конечно, было заметно, но в масштабе всей планеты - практически нет.

После знаменитых извержений вулканов Кракатау (1883), Эль-Чичон (1982), Пинатубо (1991) в течение нескольких лет почти над всем земным шаром висела пелена пепла, и это привело к понижению температуры. Извержение вулкана в любой точке Земли влияет на погоду и климат, но учитывать влияние вулканической деятельности крайне трудно, поскольку ее очень сложно прогнозировать.

ХХ век - самый теплый за последние 1000 лет. В нем можно выделить повышение среднегодовой температуры в 1940-х годах (за счет ослабления вулканической деятельности) и заметное потепление в последние несколько лет. При этом самыми теплыми в ушедшем столетии оказались 1990-е годы, а 1998-й - максимально теплым годом ХХ века. Ученые фиксируют удлинение безморозного периода, уменьшение толщины морского льда, повышение температуры воды в океане, рост осадков от 0,5% до 1%. Тем не менее не замечены тренды (достоверное устойчивое изменение. - Прим. ред.) протяженности льдов в Арктике и Антарктике, нет сведений о понижении уровня залегания вечной мерзлоты. Повышение уровня Мирового океана не удается объяснить одним лишь тепловым расширением.

Так что вопрос об антропогенном потеплении климата на нашей планете на 100 процентов еще не решен.