Це підвищення середньої температури Землічерез викиди парникових газів: метану, вуглекислого газу, водяної пари. Частина вчених вважає, що це вина промисловості: виробництва та автомобілі генерують викиди. Вони поглинають частину інфрачервоного випромінювання, що походить від Землі. За рахунок утриманої енергії нагріваються шар атмосфери та поверхня планети.
Глобальне потепління призведе до танення льодовиків, а вони, своєю чергою, піднімуть рівень Світового океану. Фото: depositphotos
Втім, є й інша теорія: глобальне потепління – природний процес. Адже сама природа теж виробляє парникові гази: під час виверження вулканів відбувається колосальний викид вуглекислого газу, вічна мерзлота, а точніше, ґрунт у регіонах вічної мерзлоти виділяє метан і таке інше.
Про проблему потепління заговорили ще минулого століття. В теорії воно веде до затоплення багатьох прибережних міст, до сильних шторм, рясних опадів та довгих посух., що обернеться проблемами із сільським господарством. А ще ссавці мігруватимуть, і деякі види можуть зникнути у процесі.
Чи є потепління у Росії?
Вчені поки що сперечаються, чи почалося потепління. А тим часом Росія підігрівається. За даними Росгідрометцентру від 2014 року, швидше за інших підвищується середня температура на європейській території. І це відбувається у всі сезони, окрім зими.
Найбільш швидко (0,052 ° С/рік) підвищується температура на північній та європейській території Росії. Далі йдуть Східний Сибір (0,050 ° С / рік), Середній Сибір (0,043), Приамур'я і Примор'я (0,039), Прибайкалля і Забайкалля (0,032), Західний Сибір (0,029 ° С / рік). З федеральних округів найвищі темпи приросту температури у Центральному, найменші - у Сибірському (відповідно 0,059 і 0,030 °З/год). Зображення: WWF
«Росія залишається тією частиною світу, де потепління клімату протягом 21 століття істотно перевищуватиме середнє глобальне потепління», - йдеться у доповіді відомства.
Багато вчених вважають, що правильніше відстежувати глобальне потепління Світовим океаном. Судячи з наших морях, воно почалося: середня температура Чорного моря зростає на 0,08°С на рік, Азовського моря - на 0,07°С. У Білому морі температура зростає на 2,1°С.
Незважаючи на те, що температурні показники води та повітря зростають, експерти не поспішають називати це глобальним потеплінням.
«Факт глобального потепління поки не встановлено достовірно, – каже Євген Зубко, доцент Школи природничих наук Далекосхідного федерального університету. - Зміна температури – результат одночасної дії кількох процесів. Якісь ведуть до потепління, інші – до похолодання».
Один із таких процесів – спад сонячної активності, який веде до суттєвого похолодання. Сонячних плям буде в тисячі разів менше, ніж зазвичай, таке трапляється раз на 300-400 років. Це називають мінімумом сонячної активності. За прогнозами вчених із МДУ ім. М.В. Ломоносова, спад триватиме з 2030 до 2040 року.
Чи почався рух поясів?
Кліматичні пояси – області із стійкою погодою, витягнуті по горизонталі. Їх сім: екваторіальний, тропічний, помірний, полярний, субекваторіальний, субтропічний та субполярний. Наша країна велика, її оперізують арктичний, субарктичний, помірний та субтропічний.
Кліматичні пояси Землі за Б. П. Алісовим. Зображення: Kliimavöötmed
«Вірогідність руху поясів є і, більше того, зсув іде вже зараз», - розповідає експерт Євген Зубко. Що це означає? Через зміщення теплі краї стануть холоднішими і навпаки.
У Воркуті (арктичний пояс) виросте зелена трава, зими будуть теплішими, літні періоди – спекотнішими.Водночас у районі Сочі та Новоросійська (субтропіки) похолодає. Зими не будуть такими м'якими, як зараз, коли випадає сніжок та дітям дозволяють не ходити до школи. Літо не буде таким тривалим.
«Найяскравіший приклад зсуву поясів - "настання" пустель», - каже кліматолог. Це збільшення площі пустель через діяльність людини - інтенсивну оранку земель. Мешканцям таких місць доводиться переїжджати, міста зникають, як місцева фауна.
Наприкінці минулого століття почало пересихати Аральське море, розташоване в Казахстані та в Узбекистані. На нього насувається пустеля Аралкум, що швидко росте. Справа в тому, що за радянських часів із двох річок, що живлять море, зливали багато води для бавовняних плантацій. Це поступово висушило більшу частину моря, рибалки втратили роботу – риба зникла.
Хтось залишив свої будинки, деякі мешканці залишилися, і їм доводиться несолодко. Вітер піднімає з оголеного дна сіль та отруйні речовини, що негативно впливає на здоров'я людей. Тому Аральське море зараз намагаються відновити.
Щороку 6 млн. гектарів зазнають опустелювання. Для порівняння – це як усі ліси республіки Башкортостан. За оцінками ООН, збитки від настання пустель становить приблизно 65 млрд. доларів США на рік.
Чому пояси рухаються?
«Кліматичні пояси зміщуються через вирубку лісів та мінливих русел річок», - стверджує кліматолог Євген Зубко.
Водний кодекс РФ забороняє штучно змінювати русла без відповідних дозволів. Ділянки річки можуть заїли, а потім вона загине. Але неузгоджені зміни русел все одно відбуваються, іноді з ініціативи місцевих жителів, іноді для організації якогось бізнесу біля водойми.
Що вже казати про вирубку. У Росії щорічно знищують 4,3 млн га лісу, підрахував Інститут світових ресурсів. Більше, ніж увесь земельний фонд Калузької області. Тому Росія входить до топ-5 світових лідерів із вирубування лісів.
Для природи та людини це катастрофа: при знищенні лісових покривів гинуть тварини та рослини, меліють річки, що протікають поряд. Ліси поглинають шкідливі парникові гази, очищаючи повітря. Без них розташовані поряд міста задихатимуться.
Дані моніторингу сучасного клімату Росії показують, що останніми роками тенденція до потепління значно посилилася. Так, за період 1990-2000 рр.., За даними спостережень наземної гідрометеорологічної мережі Росгідромета, середньорічна температура приземного повітря в Росії зросла на 0,4 ° С, тоді як за попереднє століття приріст склав 1,0 ° С. Потепління помітніше взимку і навесні і майже не спостерігається восени (останнє 30-річчя відбулося навіть деяке похолодання в західних регіонах). Потепління відбувалося інтенсивніше на схід від Уралу.
Мал. 3. Тимчасові ряди просторово опосередкованих аномалій середньорічної температури приземного повітря на території Російської Федерації, Північної півкулі та земної кулі, 1901-2004 рр. Червоні лінії – значення згладжених рядів (за результатами, отриманими в Інституті глобального клімату та екології Росгідромету та РАН).
Підходом, що використовується в цьому прогнозі, до оцінок зміни клімату на початку XXI ст. є екстраполяція у майбутнє тих тенденцій змін кліматичних характеристик, що спостерігалися останні десятиліття. На тимчасовому інтервалі 5-10 років (тобто до 2010-2015 рр.) це цілком припустимо, тим більше, що за такий же минулий період спостережені та розрахункові (розраховані на основі моделей) зміни температури повітря добре узгоджуються між собою. по ансамблю гідродинамічних моделей клімату при різних сценаріях розвитку глобальної економіки (різні обсяги викидів парникових газів в атмосферу) і розрахунки за статистичними моделями на найближчі 10-15 років дають дуже близькі результати (значна розбіжність відзначається приблизно з 2030 року), що добре узгоджуються з оцінками. групи експертів зі зміни клімату (МГЕЗК).
Мал. 4. Зростання температури приземного повітря для Росії по відношенню до базових значень за період 1971-2000 рр., розрахований за ансамблем моделей на період до 2030 р. (за результатами, наданими Головною геофізичною обсерваторією ім. А.І. Воєйкова)
Розкид модельних оцінок (оцінок різних моделей ансамблю) характеризує виділена жовтим кольором область, куди потрапляють 75% середніх модельних значень. Рівень значущості 95% середніх за ансамблем моделей змін температури визначено двома горизонтальними лініями.
Прогноз зміни клімату, заснований на результатах екстраполяції, показує, що тренд, що фактично спостерігається в потеплінні на території Росії до 2010-2015 рр. збережеться та призведе до зростання, порівняно з 2000 р., середньорічної температури приземного повітря на 0,6±0,2°С. Інші характеристики прогнозу, засновані на спільному використанні результатів екстраполяції та результатів моделювання клімату, показують, що на території Росії в різних кліматичних зонах та в різні сезони року зміни гідрометеорологічного режиму (температурного режиму, режиму опадів, гідрологічного режиму річок та водосховищ, режиму морів та усть річок) будуть проявлятися по-різному. До 2015 р. на більшій частині території Росії очікується подальше підвищення температури повітря взимку приблизно на 1°С із певними варіаціями у різних регіонах країни. Влітку, загалом, очікуване потепління буде слабшим, ніж узимку. У середньому воно становитиме 0,4°С.
Прогнозується подальше зростання середньорічної кількості опадів переважно за рахунок їхнього збільшення в холодний період. На переважній частині території Росії взимку випадатиме опадів на 4-6% більше, ніж у цей час. Найбільше збільшення кількості опадів взимку очікується на півночі Східного Сибіру (приріст до 7-9%).
Передбачувані через 5-10 років зміни накопиченої маси снігу на початок березня мають різні за знаком тенденції у різних регіонах Росії. На більшій частині Європейської території Росії (крім Республіки Комі, Архангельської області та Уральського регіону), а також на півдні Західного Сибіру прогнозується поступове зменшення маси снігу в порівнянні з багаторічними середніми значеннями, яке до 2015 року становитиме 10-15% і продовжиться надалі. На решті території Росії (Західний та Східний Сибір, Далекий Схід) очікується збільшення снігонакопичень на 2-4%.
Внаслідок очікуваної зміни режиму температури та опадів до 2015 р. найбільш значно зміниться річний обсяг стоку річок у Центральному, Приволзькому федеральних округах та у південно-західній частині Північно-Західного федерального округу – збільшення зимового стоку становитиме 60-90%, літнього – 20-50% за по відношенню до спостережуваного в даний час. В інших федеральних округах також очікується збільшення річного стоку, яке перебуватиме в межах від 5 до 40%. Разом з тим, в областях Чорноземного центру та у південній частині Сибірського федерального округу стік річок у весняний період зменшиться на 10-20%.
Результати аналізу спостерігалися останні десятиліття і передбачуваних змін клімату території Російської Федерації вказують на зростання варіабельності характеристик клімату, що, своєю чергою, веде до зростання ймовірності екстремальних, зокрема небезпечних, гидрометеорологических явищ.
За оцінками Світової метеорологічної організації, інших міжнародних організацій, Світового банку реконструкції та розвитку, та низки інших організацій, в даний час відзначається стійка тенденція збільшення матеріальних втрат та вразливості суспільства через посилення впливу небезпечних природних явищ. Найбільших збитків завдають небезпечні гідрометеорологічні явища (понад 50% від загальної шкоди від небезпечних природних явищ). За оцінкою Світового банку реконструкції та розвитку, щорічні збитки від впливу небезпечних гідрометеорологічних явищ (ОЯ) біля Росії становить 30-60 млрд. рублів.
Статистичні дані про ОЯ, які завдали соціальної та економічної шкоди в 1991-2005 роках, показують, що на території Росії практично щодня в році де-небудь відзначається небезпечне гідрометеорологічне явище. Особливо це виявилося у 2004 та 2005 рр., коли було зареєстровано 311 та 361 небезпечних явищ відповідно. Щорічний приріст кількості ОЯ становить близько 6,3%. Ця тенденція збережеться і надалі.
Мал. 5.
Найбільш схильні до виникнення різних ОЯ ПівнічноКавказький і Волго-В'ятський економічні райони, Сахалінська, Кемеровська, Ульяновська, Пензенська, Іванівська, Липецька, Білгородська, Калінінградська області, Республіка Татарстан.
Понад 70% ОЯ, які завдали соціальної та економічної шкоди, припадає на теплий період (квітень-жовтень) року. Саме цей період відзначається основна тенденція зростання кількості випадків ОЯ. Щорічний приріст кількості ОЯ у теплий період у середньому становить 9 явищ на рік. Ця тенденція збережеться і надалі до 2015 року.
Понад 36% всіх ОЯ посідає групу з чотирьох явищ - дуже сильний вітер, ураган, шквал, смерч. За даними Мюнхенської компанії перестрахування (Munich Re Group), наприклад, 2002 р. 39% від загальної кількості значних природних катастроф у світі припадає саме на ці явища, що добре узгоджується зі статистикою по Росії. Ці явища входять до групи найбільш важко прогнозованих ОЯ, при прогнозуванні яких найчастіше відбуваються перепустки.
Мал. 6. Розподіл сумарної кількості випадків ОЯ (за періодами року) за 1991-2005 роки. (холодним періодом року вважаються листопад та грудень попереднього року та січень, лютий та березень поточного року) (за результатами, наданими ДУ «ВНДІГМІ-МЦД»)
Мал. 7. Частка випадків ОЯ (за видами небезпечних явищ) за 1991-2005 гг. (за результатами, наданими ДУ «ВНДІГМІ-МЦД»): 1 – сильний вітер, ураган, шквал, смерч; 2 - сильна хуртовина, сильний сніг, ожеледиця; 3 - сильний дощ, тривалий дощ, злива, град, гроза; 4 – мороз, заморозки, сильна спека; 5 - весняна повінь, дощова повінь, повінь; 6 – лавина, сіль; 7 – посуха; 8 – надзвичайна пожежна небезпека; 9 - сильний туман, пилові бурі, різкі зміни погоди, тягун, сильне хвилювання та ін.
Аналіз практики прогнозування ОЯ в Російській Федерації показує, що за останні п'ять років з пропущених ОЯ більше 87% припадає саме на важко прогнозовані конвективні явища (сильні вітри, зливи, град тощо), що спостерігаються на порівняно невеликих територіях.
Примітка. Деякі з конвективних явищ, що спостерігалися в останні роки, за своєю інтенсивністю і тривалістю можна віднести до розряду рідкісних і навіть рідкісних. Так, наприклад, у Кіровській області 17 липня 2004 р. випав град у вигляді крижаних пластин розміром до 70-220 мм, внаслідок чого було пошкоджено сільськогосподарські культури на площі понад 1000 га.
Зонами підвищеної складності прогнозування (найбільшої кількості перепусток всіх видів ОЯ) біля Російської Федерації є Північний Кавказ, Східний Сибір і Поволжя.
Незважаючи на складності прогнозування, за останні 5 років відзначається позитивна тенденція зростання виправдовуваності (попередженості) ОЯ, які завдали значної економічної шкоди населенню та економіці Росії. Спільні дослідження Росгідромету та Світового банку реконструкції та розвитку показали, що до 2012 р. внаслідок технічного переоснащення Гідрометеорологічної служби виправдовуваність попереджень про ОЯ зросте до 90%.
Важливим наслідком змін клімату на території Росії є проблеми, пов'язані з повенями та паводками. З усіх стихійних лих повені на річках займають перше місце за сумарними середньорічними збитками (прямі економічні втрати від повеней становлять понад 50% загальної шкоди від усіх ОЯ).
Для багатьох міст і заселених територій Росії характерна повторюваність часткових затоплень 1 раз на 8-12 років, а в містах Барнаул, Бійськ (передгір'я Алтаю), Орськ, Уфа (передгір'я Уралу), часткове затоплення буває 1 раз на 2-3 роки. Особливо небезпечні повені з великими площами затоплення та тривалим стоянням води мали місце в останні роки. Так, у 2001 р. значних збитків господарству країни було завдано при затопленні низки міст і населених пунктів у басейнах рік Олени, Ангари, у 2002 р. - у басейнах рік Кубані та Терека.
До 2015 р., у зв'язку з прогнозованим збільшенням максимальних запасів води в сніговому покриві, потужність весняних паводків може зрости на річках Архангельської області, Республіки Комі, суб'єктів Російської Федерації Уральського регіону, на річках водозбору Єнісея та Олени. У районах, схильних до небезпеки катастрофічних і небезпечних повеней у період весняної повені, де максимальні витрати ускладнюються заторами льоду (центральні та північні райони ЄТР, Східного Сибіру, північний схід азіатської частини Росії та Камчатка), максимальна тривалість затоплення заплавних ділянок може зрости (нині вона становить до 12 діб). При цьому максимальні витрати води можуть перевищувати їх середні багаторічні значення в два рази. До 2015 р. приблизно вдвічі очікується підвищення частоти заторних повеней на річці Лєна (Республіка Саха (Якутія)).
У районах з високими рівнями весняної та весняно-літньої повені на територіях передгір'їв Уралу, Алтаю, рік півдня Західного Сибіру в окремі роки може сформуватися повінь, максимум якої в 5 разів перевищує середньо багаторічну максимальну витрату.
На густо населених територіях Північного Кавказу, басейну річки Дон та його міжріччя з Волгою (Краснодарський та Ставропольський краї, Ростовська, Астраханська та Волгоградська області), де нині інтенсивний вихід води на заплаву відзначається один раз на 5 років, а один раз на 100 років відбувається повінь із семиразовим перевищенням середньобагаторічних максимальних витрат води, у період до 2015 р. прогнозується збільшення частоти виникнення катастрофічних повеней у період весняної та весняно-літньої повені з завданням великої шкоди.
Очікується підвищення у 2-3 рази частоти паводків, зумовлених сильними дощами, на Далекому Сході та в Примор'ї (Приморський та Хабаровський краї, Амурська та Сахалінська області, Єврейська АТ). У гірських та передгірських районах Північного Кавказу (Республіки Північного Кавказу, Ставропольський край), Західних та Східних Саян у літній період збільшується небезпека дощових паводків та селевих потоків, розвитку зсувних процесів.
У зв'язку з тими, що відбуваються і прогнозованими кліматичними змінами в Санкт-Петербурзі в найближчі 5-10 років різко зростає ймовірність настання катастрофічних повеней з підйомом рівня більше 3 м (такі повені спостерігалися один раз на 100 років; остання спостерігалося в 1924). Необхідно у можливо стислий термін добудувати та ввести в дію комплекс із захисту міста від повеней.
У нижній течії нар. Терек (Республіка Дагестан) найближчими роками також слід очікувати на збільшення небезпеки катастрофічних паводків (такі паводки спостерігаються один раз на 10-12 років). Ситуація ускладнюється тим, що в цих регіонах русло річки знаходиться вище навколишньої місцевості та активно розвинені руслові процеси. Тут необхідне значне зміцнення дамб обвалування для виключення їх прориву та заподіяння матеріальних збитків населеним пунктам та сільському господарству.
Для зниження збитків від паводків та повеней та захисту життя людей необхідно в першочерговому порядку сконцентрувати зусилля держави та органів влади суб'єктів Російської Федерації на створенні сучасних басейнових систем прогнозування, попередження та захисту від повеней (насамперед на річках Північного Кавказу та в Примор'ї), на впорядкуванні землекористування в зонах ризику, створення сучасної системи страхування від повеней, така, яка існує у всіх розвинених країнах, на вдосконаленні нормативно-правової бази, що визначає чітку відповідальність державних органів влади та муніципальної адміністрації за наслідки катастрофічних повеней.
Ряд небезпечних явищ матимуть місце у зв'язку з передбачуваними до 2015 р. змінами вічної мерзлоти, найбільш помітними поблизу її південного кордону. У зоні, ширина якої складе від кількох десятків кілометрів в Іркутській області, Хабаровському краї та на півночі ЕТР (Республіка Комі, Архангельська область), до 100-150 км у Ханти-Мансійському АТ та в Республіці Саха (Якутія), почнеться танення островів багаторічномерзлого ґрунту, яке триватиме кілька десятиліть. Підсилюватимуться різні несприятливі та небезпечні процеси, такі, як зсуви на відтаючих схилах та повільний перебіг талого ґрунту (соліфлюкція), а також значні просідання поверхні за рахунок ущільнення ґрунту та його виносу з талими водами (термокарст). Такі зміни негативно вплинуть на економіку регіонів (і особливо на будівлі, інженерні та транспортні споруди), і на умови життя населення.
До 2015 р. збільшення числа днів із пожежонебезпечною обстановкою становитиме до 5 днів за сезон для більшої частини території країни. При цьому відбудеться як збільшення числа днів із пожежонебезпечною обстановкою високої інтенсивності, так і з пожежонебезпечною обстановкою середньої інтенсивності. Найбільше збільшиться тривалість пожежонебезпечної обстановки (понад 7 днів за сезон) на півдні ХантиМансійського АТ, у Курганській, Омській, Новосибірській, Кемеровській та Томській областях, у Красноярському та Алтайському краях, в Республіці Саха (Якутія).
Вчені давно б'ють на сполох: температура на території Росії за останнє століття через глобальне потепління зростала в півтора-два рази швидше, ніж загалом по Землі. Європейській частині країни дістається ще більше – тут температура, за оцінками синоптиків, зростає втричі швидше. «Російська сімка» розбиралася, на що чекати жителям середньої смуги через 20 років.
Від Білорусії до Волги
До середньої смуги Росії прийнято відносити європейську частину країни від кордону з Білорусією на заході до Поволжя на сході, від Архангельської області та Карелії на півночі до Чорнозем'я на півдні. Це території, що характеризуються помірно-континентальним кліматом. Його відмінні риси: стабільно спекотне літо та морозні зими з невеликою кількістю осадом, але досить високою вологістю та сильними вітрами.
Коливання температур, як правило, велике і в добовому, і в річному вираженні. Причому показник може суттєво відрізнятись як в одному, там і між різними регіонами. Наприклад, середня зимова температура у Брянській області, розташованій на південному заході, становить -8 градусів за Цельсієм, тоді як у північно-східній Ярославській області – вже -12 градусів. Те саме і влітку: у середньому у Тверській області, що знаходиться на північному заході, температура дорівнює 17 градусів, а в південно-східній Липецькій області – вже 21 градус.
Градус росте
Щоправда, вже найближчим часом метеорологам доведеться переглянути ці стандартні значення, впевнені експерти. За даними центру «Антистихія» за 2013 рік, за останні сто років температура на території Росії в середньому зростала у півтора-два рази швидше, ніж в інших куточках планети. Причому фахівці вважають, що основна частина країни і далі в ХХІ столітті «перебуватиме в області більш значного потепління».
Європейській Росії при цьому доведеться найважче, попереджав голова Гідромецентру Роман Вільфанд. За його оцінками, у середній смузі середня температура зростає втричі швидше, ніж у середньому Землі.
«Середня світова швидкість потепління клімату – 0,17 градуса за 10 років. На європейській території Росії ця швидкість утричі більша і досягає 0,54 градуса за 10 років», - заявив головний метеоролог у 2017 році. За його словами, це пов'язано з торф'яниками, що постійно горять у регіоні, і виділенням парникових газів.
Таким чином, вже через 20 років середня температура у середній смузі може зрости більш ніж на один градус. За оцінками вчених, така корекція не сильно змінить клімат, критичні зміни можуть статися, якщо показник зросте на два градуси. Але деякі наслідки можна відчути вже зараз.
Час змін
Нещодавно – у 2011 році – співробітники географічного факультету МДУ Олександр Кислов, Микола Касимов та їхні колеги за допомогою моделі CMIP3 проаналізували географічні, екологічні та економічні наслідки глобального потепління клімату на Східно-Європейській рівнині та в Західному Сибіру у XXI столітті. Вчені вивчили, як у результаті збільшення температур зміниться стан вічної мерзлоти, зміняться стоки річок, як відреагують агрокліматичні та гідроенергетичні ресурси.
За підсумками дослідження вони дійшли висновку, що кліматичні зрушення як мінімум у короткостроковій перспективі «ніде не призводять до позитивних результатів» як в екологічному, так і економічному плані. Насамперед, очікується значного погіршення гідрологічних ресурсів на півдні Східно-Європейської рівнини та активізації процесу опустелювання – через спекотнішу погоду.
Результати аналізу російських вчених підтверджують дані зарубіжних експертів. Так, у квітні минулого року в журналі Philosophical Transactions of the Royal Society A було опубліковано результати дослідження, автори якого дійшли висновку, що зміна температури на два градуси призведе до зростання кількості посух. Також збільшиться кількість ураганів та інших природних катастроф - у чому з кожним роком вже зараз можуть переконатися мешканці середньої смуги Росії.
Погляд на перспективу
Однак не всі експерти схильні наперед панікувати. Той самий Роман Вільфанд у коментарі «Російській газеті» розповів, що зростання температури на півтора-два градуси до кінця століття – один із сценаріїв глобального потепління, званий м'яким. У його вчені пророкують більше посух південним регіонам і збільшення родючості – північним.
Але розглядається і жорсткіший варіант, що передбачає зростання на два градуси вже до 2087 року. По ньому зростання температури призведе до підвищення рівня води, збільшення посушливих періодів. Вільфанд зазначив, що за такого сценарію клімат перетвориться не на краще. Наприклад, зими в Москві стануть м'якшими, а літні періоди – спекотнішими, що, на думку фахівця, погано для людини, яка адаптувалася жити в помірних широтах.
«Уявіть, якщо у Москві буде така сама температура, як у Ставропілля? Там 35-градусні температури звичні. А якщо в Москві температура досягає 30 градусів – це вже небезпечне явище», - наголосив він.
Щоб не допустити таких «небезпечних явищ», влада багатьох країн, у тому числі й Росії, вживає заходів, які дозволять обмежити зростання середньої світової температури. Так, у 2015 році майже 200 країн підписали Паризьку угоду, яка регулює заходи щодо зниження вуглекислого газу в атмосфері з 2020 року. Документ уже ратифікували 96 держав, питання щодо приєднання до угоди Росії сьогодні активно обговорюється. При цьому російська влада розглядає інші заходи, покликані боротися з глобальним потеплінням. І чим вони будуть ефективнішими, тим менше несподіванок росіян чекатиме і через 20, і через 40, і через 80 років.
Лікар фізико-математичних наук Б. ЛУЧКОВ, професор МІФІ.
Сонце - рядова зірка, що не виділяється своїми властивостями і становищем із міріаду зірок Чумацького шляху. за світністю, розміром, масою вона типовий середняк. Таке ж середнє місце займає вона в Галактиці: не близько до центру, не на краю, а в середині, як за товщиною диска, так і за радіусом (8 кілопарсек від галактичного ядра). єдине, треба думати, відмінність від більшості зірок у тому, що на третій планеті великого господарства Галактики 3 млрд років тому виникло життя і, зазнавши ряд змін, збереглася, породивши на еволюційному шляху істоту, що думає homo sapiens. людина, яка шукає і допитливий, заселивши всю землю, займається тепер дослідженням навколишнього світу з метою пізнати "що", "як" та "чому". що, наприклад, визначає земний клімат, як формується земна погода, і чому вона так різко і часом непередбачено змінюється? На ці питання начебто давно отримано обґрунтовані відповіді. а за останні півстоліття, завдяки глобальним дослідженням атмосфери та океану, створено розгалужену метеослужбу, без зведень якої зараз не обходиться ні домогосподарка, що йде на ринок, ні пілот літака, ні альпініст, ні орач, ні рибалка - позитивно ніхто. ось тільки помічено, що іноді прогнози потрапляють в халепу, і тоді господині, пілоти, альпіністи, не кажучи вже про орачів і рибалок, ганьблять метеослужбу даремно. отже, не все ще цілком ясно в кліматичній кухні, і треба б уважно розібратися в складних синоптичних явищах та зв'язках. Одна з головних - зв'язок земля - сонце, яка дарує нам тепло і світло, але з якої часом, як із ящика пандори, вириваються на волю урагани, посухи, повені та інші екстремальні погоди. що породжує ці “темні сили” земного клімату, загалом досить приємного проти тим, що коїться інших планетах?
Наступні роки таяться у темряві.
А. Пушкін
КЛІМАТ І ПОГОДА
Земний клімат визначається двома головними чинниками: сонячної постійної та нахилом осі обертання Землі до площини орбіти. Сонячна постійна - потік сонячної радіації, що надходить на Землю, 1,4 . 10 3 Вт/м 2 - справді незмінна з високою точністю (до 0,1%) як за короткою (сезони, роки), так і за довгою (століття, мільйони років) шкалами. Причина тому – сталість сонячної світності L = 4 . 10 26 Вт, яка визначається термоядерним "горінням" водню в центрі Сонця, і майже кругова орбіта Землі (R= 1,5 . 10 11 м). "Середнє" положення світила робить його характер напрочуд стерпним - ні змін світності і потоку сонячної радіації, ні перепадів температури фотосфери. Спокійна, врівноважена зірка. І клімат Землі тому суворо певний - спекотний в екваторіальній зоні, де сонце майже щодня буває в зеніті, помірно-теплий на середніх широтах і холодний поблизу полюсів, там воно ледь-ледь висовується з-за обрію.
Інша річ погода. У кожній широтній зоні вона проявляється як певне відхилення від належного кліматичного стандарту. Буває і взимку відлига, і на деревах набухають нирки. Трапляється, і в розпал літа налетить негода з осіннім вітром, що пронизує, а часом і снігопадом. Погода - це конкретна реалізація клімату даної широти з можливими (останнім часом дуже частими) відхиленнями-аномаліями.
МОДЕЛЬНІ ПЕРЕДказання
Аномалії погоди дуже шкідливі, вони завдають величезних збитків. Повені, посухи, суворі зими руйнували сільське господарство, призводили до голоду та епідемій. Шторми, урагани, зливи теж не щадили нічого на своєму шляху, змушували людей йти з розорених місць. Незліченні жертви погодних аномалій. Утихомирити погоду, пом'якшити її екстремальні прояви неможливо. Енергетика погодних зривів не підвладна навіть зараз, у енергетично розвинений час, коли газ, нафта, уран дали нам велику владу над природою. Енергія урагану середньої руки (1017 Дж) дорівнює сумарному виходу всіх електростанцій світу за три години. Неспроможні спроби зупинити негоду робилися в минулому столітті. У 1980-ті роки лобову атаку на урагани провели ВПС США (операція “Лють бурі”), але показали лише своє повне безсилля (“Наука і життя” № ).
І все ж таки наука і техніка змогли допомогти. Якщо не можна стримати удари стихії, то, можливо, вдасться хоча б їх передбачити, щоб вчасно вжити заходів. Стали розвиватися, особливо успішно із запровадженням сучасних комп'ютерів, моделі розвитку погоди. Найпотужніші комп'ютери, найскладніші розрахункові програми зараз – у синоптиків та військових. Результати не забарилися.
До кінця минулого століття розрахунки за синоптичними моделями досягли такого рівня досконалості, що стали добре описувати процеси, що відбуваються в океані (головному факторі земної погоди), на суші, в атмосфері, включаючи її нижній шар, тропосферу - фабрику погоди. Було досягнуто вельми пристойної згоди розрахунку основних погодних факторів (температура повітря, вміст СО 2 та інших "парникових" газів, нагрівання поверхневого шару океану) з реальними вимірами. Вгорі наведено графіки розрахункових та виміряних аномалій температури за півтора століття.
Таким моделям можна довіряти – вони й стали робочим інструментом прогнозу погоди. Погодні аномалії (їхню силу, місце, момент появи), виявляється, можна передбачити. Отже, є час та можливість підготуватися до ударів стихії. Прогнози стали повсякденною справою, а шкода, завдана кліматичними аномаліями, різко скоротилася.
Особливе місце зайняли довгострокові прогнози, на десятки та сотні років, як керівництво до дії економістам, політикам, главам виробництва – "капітанам" сучасного світу. Наразі відомо кілька довгострокових прогнозів на XXI століття.
ЩО СТОЛІТТЯ НАМ ГОТУЄ?
Прогноз на такий великий термін, звісно, може бути лише приблизним. Погодні параметри надаються зі значними допусками (інтервалами помилок, як заведено в математичній статистиці). Щоб зважити на всі можливості майбутнього, розігрується ряд сценаріїв розвитку. Занадто нестійка кліматична система Землі, навіть найкращі моделі, перевірені за тестами минулих років, можуть допускати прорахунки при зверненні у далеке майбутнє.
Алгоритми розрахунків, що проводяться, виходять з двох протилежних припущень: 1) поступова зміна погодних факторів (оптимістичний варіант); 2) їх різкий стрибок, що призводить до помітних змін клімату (песимістичний варіант).
У прогнозі поступової зміни клімату XXI століття (“Доповідь робочої групи міжурядової комісії зі зміни клімату”, Шанхай, січень 2001 р.) наводяться результати семи модельних сценаріїв. Основний висновок - потепління Землі, що охопило все минуле століття, продовжуватиметься й надалі, супроводжуючись збільшенням емісії “парникових газів” (в основному СО 2 та SO 2), зростанням поверхневої температури повітря (на 2-6°С до кінця нового століття) та підвищенням рівня океану (загалом на 0,5 м за століття). Деякі сценарії дають у другій половині століття спад емісії "парникових газів" як результат дії заборони на індустріальні викиди в атмосферу, їх концентрація не сильно відрізнятиметься від нинішнього рівня. Найбільш ймовірні зміни погодних факторів: більш високі максимальні температури та більша кількість спекотних днів, менш низькі мінімальні температури та менша кількість морозних днів майже по всіх земних регіонах, зменшений розкид температур, більш інтенсивні випадання опадів. Можливі зміни клімату – більше літніх сухостоїв з помітним ризиком посух, посилення вітрів та більша інтенсивність тропічних циклонів.
Минули п'ять років, наповнені сильними аномаліями (страшні північноатлантичні урагани, які не відстають від них тихоокеанські тайфуни, сувора зима 2006 року в Північній півкулі та інші сюрпризи погоди), показують, що нове століття, мабуть, пішло не оптимістично. Звичайно, століття тільки почалося, відхилення від передбачуваного поступового розвитку можуть згладитися, але його "бурхливий початок" дає підстави сумніватися в першому варіанті.
СЦЕНАР РІЗКОГО ЗМІНИ КЛІМАТУ XXI СТОЛІТТЯ (П. ШВАРЦ, Д. РЕНДЕЛЛ, ЖОВТЕНЬ 2003)
Це не просто прогноз, це струс - сигнал тривоги для "капітанів" світу, заспокоєних поступовою зміною клімату: його можна завжди підправити невеликими засобами (протоколами-розмовами) у потрібний бік, і можна не боятися, що ситуація вийде з-під контролю. Новий прогноз виходить з тенденції зростання екстремальних природних аномалій, що намітилася. Вважають, що він починає збуватись. Світ пішов песимістичним шляхом.
Перша декада (2000-2010 роки) - продовження поступового потепління, яке поки що не викликає особливої тривоги, але все ж таки з помітним темпом прискорення. Північна Америка, Європа, частково Південна Африка матимуть на 30% більше теплих і менше морозних днів, збільшиться кількість та інтенсивність погодних аномалій (повінь, посух, ураганів), що б'ють по сільському господарству. Все ж таки таку погоду не можна визнати особливо суворою, яка загрожує світовому порядку.
Але до 2010 року накопичиться така кількість небезпечних змін, що призведе до різкого стрибка клімату в абсолютно непередбачений (згідно з поступовим варіантом) бік. Гідрологічний цикл (випаровування, випадання опадів, витоку води) прискориться, що ще більше підвищить середню температуру повітря. Водяна пара - потужний природний "парниковий газ". Через підвищення середньої поверхневої температури висохнуть ліси, пасовища, розпочнуться масові лісові пожежі (вже зараз видно, як важко з ними боротися). Концентрація СО 2 зросте настільки, що звичайне поглинання водою океанів і рослинами суші, що визначало темп поступової зміни, перестане працювати. Парниковий ефект піде у розгін. Почнеться рясне танення снігу в горах, приполярній тундрі, площа полярних льодів різко скоротиться, що сильно зменшить сонячне альбедо. Температура повітря та суші катастрофічно зростає. Сильні вітри через великий градієнт температури викликають піщані бурі, призводять до вивітрювання ґрунту. Немає ніякого контролю за стихією та можливості хоч трохи підправити. Темп різкої зміни клімату набирає ходу. Біда охоплює усі регіони світу.
На початку другої декади відбудеться уповільнення термоклинної циркуляції в океані, а він – головний творець погоди. Через велику кількість дощів та танення полярних льодів океани стануть пріснішими. Звичайне перенесення теплих вод з екватора на середні широти буде припинено.
Гольфстрім, тепла атлантична течія вздовж Північної Америки до Європи, гарант помірного клімату Північної півкулі, замре. Потепління у цьому регіоні зміниться різким похолоданням та зменшенням опадів. Усього за кілька років вектор зміни погоди поверне на 180 градусів, клімат стане холодним та сухим.
Тут комп'ютерні моделі не дають однозначної відповіді: що насправді станеться? Чи стане клімат Північної півкулі холоднішим і сухішим, що ще не призведе до світової катастрофи, чи настане новий льодовиковий період тривалістю в сотні років, як бувало на Землі не раз і не так давно (Малий льодовиковий період, Подія-8200, Ранній Тріас 12700 років тому).
Найгірший варіант, який справді може статися, такий. Руйнівні посухи в регіонах виробництва продуктів харчування та великої густини населення (Північна Америка, Європа, Китай). Зниження опадів, пересихання рік, виснаження запасів прісної води. Скорочення харчових запасів, масовий голод, поширення епідемій, втеча населення із зон лиха. Наростання міжнародної напруженості, війни за джерела харчування, питні та енергетичні ресурси. У той же час у районах традиційно сухого клімату (Азія, Південна Америка, Австралія) - зливи, повені, загибель сільськогосподарських угідь, не пристосованих до такої великої кількості вологи. І тут також скорочення сільського господарства, нестача продуктів харчування. Колапс сучасного устрою світу. Різке, на мільярди, скорочення чисельності населення. Покидання цивілізації на віки, прихід жорстоких правителів, релігійні війни, крах науки, культури, моралі. Армагеддон у точно передбаченому вигляді!
Різка, несподівана зміна клімату, до якої світ просто не зможе адаптуватися.
Висновок сценарію невтішний: треба вживати термінових заходів, а які, неясно. Поглинений карнавалами, чемпіонатами, бездумними шоу, освічений світ, який міг би щось зробити, на нього просто не звертає уваги: "Вчені лякають, а нам не страшно!"
СОНЯЧНА АКТИВНІСТЬ І ЗЕМНА ПОГОДА
Є, проте, третій варіант прогнозу земного клімату, згодний із розгулом аномалій початку століття, але з приводу всесвітньої катастрофи. Він заснований на спостереженнях нашої зірки, яка при всьому видимому спокої все ж має помітну активність.
Сонячна активність - прояв зовнішньої конвективної зони, що займає третину сонячного радіусу, де через великий градієнт температури (від 10 6 До всередині до 6 . 10 3 К на фотосфері) гаряча плазма виривається назовні "киплячими потоками", що генерують локальні магнітні поля напруженістю в тисячі разів більше загального поля Сонця. Всі особливості активності, що спостерігаються, обумовлені процесами в конвективній зоні. Грануляція фотосфери, гарячі майданчики (факели), висхідні протуберанці (дуги речовини, що піднімаються магнітними силовими лініями), темні плями і групи плям - трубки локальних магнітних полів, хромосферні спалахи (результат швидкого замикання протилежних магнітних потоків, та нагріву плазми). У цей клубок явищ на видимому диску Сонця вплітається сонячна корона (нагріта до мільйонів градусів верхня, дуже розріджена атмосфера, джерело сонячного вітру). Неабияку роль у сонячній активності відіграють корональні конденсації та дірки, що спостерігаються в рентгені, та масові викиди з корони (корональні викиди маси, КВМ). Численні та різноманітні прояви сонячної активності.
Найбільш показовий, прийнятий індекс активності – число Вольфа W,введене ще в XIX столітті, що вказує на кількість темних плям та їх груп на сонячному диску. Обличчя Сонця покрите крапом ластовиння, що змінюється, що вказує на мінливість його активності. На с. 27 внизу показаний графік середньорічних значень W(t),отриманий прямим моніторингом Сонця (останні півтора століття) і відновлений за окремими спостереженнями до 1600 (світило тоді не було під "постійним наглядом"). Видно підйоми і падіння числа плям - цикли активності. Один цикл триває в середньому 11 років (точніше, 10,8 року), але є помітний розкид (від 7 до 17 років), змінність не строго періодична. Гармонічний аналіз виявляє і другу змінність - вікову, період якої, теж не суворо витриманий, дорівнює ~100 років. На графіку він проявляється наочно – з таким періодом змінюється амплітуда сонячних циклів Wmax. У середині кожного століття амплітуда досягала найбільших величин (Wmax ~ 150-200), на стику століть зменшувалась до Wmax = 50-80 (на початку XIX і XX століть) і навіть до гранично малого рівня (початок XVIII століття). Протягом тривалого часового інтервалу, названого Маундерівським мінімумом (1640-1720 роки), жодної циклічності не спостерігалося і кількість плям на диску обчислювалася одиницями. Маундерівське явище, що спостерігається і в інших зірок, за світністю та спектральним класом близьких Сонцю, не зовсім зрозумілий механізм перебудови конвективної зони зірки, внаслідок чого генерація магнітних полів уповільнюється. Глибокі "розкопки" показали, що подібні перебудови на Сонці бували і раніше: мінімуми Шперера (1420-1530 роки) і Вольфа (1280-1340 роки). Як видно, вони трапляються в середньому через 200 років і тривають 60-120 років - у цей час Сонце впадає в летаргічний сон, відпочиваючи від активної роботи. Після Маундерівського мінімуму минуло майже 300 років. Сама пора світилу знову перепочити.
Тут виникає прямий зв'язок із темою земної погоди та зміни клімату. Хроніка часів Маундерівського мінімуму безперечно вказує на аномальну поведінку погоди, близьку до того, що відбувається в наші дні. По всій Європі (з меншою ймовірністю у всій Північній півкулі) в цей час спостерігалися напрочуд холодні зими. Замерзали канали, про що свідчать картини голландських майстрів, замерзала Темза, і в лондонців увійшло звичай влаштовувати гуляння по льоду річки. Сковувалось льодом навіть Північне море, що прогрівається Гольфстрімом, внаслідок чого припинялася навігація. У роки практично не спостерігалися полярні сяйва, що свідчить про зменшення інтенсивності сонячного вітру. Дихання Сонця, як буває під час сну, слабшало, і це призвело до зміни клімату. Погода стала холодною, вітряною, примхливою.
СОНЯЧНЕ ДИХАННЯ
Як, через що передається сонячна активність на Землю? Має бути якісь матеріальні носії, які здійснюють перенесення. Таких “переносників” може бути декілька: жорстка частина спектра сонячного випромінювання (ультрафіолет, рентген), сонячний вітер, викиди речовини під час сонячних спалахів, КВМ. Результати спостережень Сонця у 23-му циклі (1996-2006 роки), проведені космічними апаратами SOHO, TRACE (США, Європа), КОРОНАС-Ф (Росія), показали, що головними “переносниками” сонячного впливу є КВМ. Вони насамперед визначають земну погоду, проте інші “носії” доповнюють картину (див. “Наука життя і життя” № ).
КВМ стали докладно вивчати лише останнім часом, усвідомивши їхню провідну роль сонячно-земних зв'язках, хоча помічали з 1970-х років. По частоті випромінювання, масі та енергії вони перевершують решту “переносників”. При масі 1-10 млрд тонн та швидкості (1-3 . 10 км/с ці плазмові хмари володіють кінетичною енергією ~10 25 Дж. Долітаючи до Землі за кілька діб, вони сильно впливають спочатку на земну магнітосферу, а через неї на верхні шари атмосфери. Механізм впливу зараз досить вивчений. Про нього здогадувався радянський геофізик А. Л. Чижевський ще 50 років тому, загалом його розумів Е. Р. Мустель із співробітниками (1980-і роки). Нарешті, у наші дні він був доведений спостереженнями з американських та європейських супутників. Орбітальна станція SOHO, яка веде безперервні спостереження вже 10 років, зареєструвала близько 1500 КВМ. Супутники SAMPEX та POLAR відзначили появу викидів у Землі та простежили результат впливу.
Загалом вплив КВМ на земну погоду зараз добре відомий. Досягши околиці планети, магнітна хмара, що розширилася, обтікає магнітосферу Землі по кордону (магнітопаузі), оскільки магнітне поле не пускає заряджені частинки плазми всередину. Удар хмари по магнітосфері породжує коливання магнітного поля, які проявляються як магнітна буря. Магнітосфера обжимається обтічним потоком сонячної плазми, концентрація силових ліній зростає, і в деякий момент розвитку бурі відбувається їхнє переєднання (аналогічне тому, що породжує спалахи на Сонці, але набагато меншого просторового та енергетичного масштабу). Виділена магнітна енергія йде на прискорення частинок радіаційного поясу (електрони, позитрони, протони порівняно низьких енергій), які, придбавши енергію в десятки та сотні МеВ, не можуть уже утримуватись магнітним полем Землі. Відбувається висип потоку прискорених частинок в атмосферу вздовж геомагнітного екватора. Взаємодіючи з атомами атмосфери заряджені частинки передають їм свою енергію. З'являється нове “енергетичне джерело”, що впливає верхній шар атмосфери, а через його нестійкість до вертикальних переміщень - і нижні шари, зокрема тропосферу. Цей “джерело”, пов'язаний із сонячною активністю, “розхитує” погоду, створюючи скупчення хмар, породжуючи циклони та шторми. Головний підсумок його втручання – дестабілізація погоди: штиль змінюється бурею, суша – рясним опадом, дощі – посухою. Примітно, що всі погодні зміни починаються поблизу екватора: тропічні циклони, що переростають у урагани, змінні мусони, загадкове Ель Ніньо ("Дитина") - всесвітній обурювач погоди, що зненацька з'являється на сході Тихого океану і так само несподівано зникає.
Згідно з “сонячним сценарієм” погодних аномалій, прогноз на XXI століття більш спокійний. Клімат Землі зміниться незначно, але режим погоди зазнає помітного зрушення, як це було завжди при завмиранні сонячної активності. Він може бути не дуже сильним (холодніші, ніж зазвичай, зимові і дощові літні місяці), якщо сонячна активність знизиться до Wmax ~ 50, як було на початку XIX і XX століть. Він може стати серйознішим (похолодання клімату всієї Північної півкулі), якщо станеться новий Маундерівський мінімум (Wmax< 10). В любом случае похолодание климата будет не кратковременным, а продолжится, вместе с аномалиями погоды, несколько десятилетий.
Що чекає на нас найближчим часом, покаже 24-й цикл, який зараз починається. З великою ймовірністю, заснованої на аналізі сонячної активності за 400 років, його амплітуда Wmax стане ще меншою, сонячне дихання ще слабше. Потрібно стежити за корональними масовими викидами. Їхнє число, темп, послідовність визначать погоду початку XXI століття. І, звичайно, необхідно зрозуміти, що ж відбувається з улюбленою зіркою, коли її активність завмирає. Це завдання не лише наукове - з фізики Сонця, астрофізики, геофізики. Її рішення кардинально необхідне з'ясування умов збереження життя Землі.
Література
Суми для політиків, A Report of Working Group I IPCC (Shanghai, January 2001), Internet.
Schwartz Р., Randall D. An Abrupt Climate Change Scenario (Жовтень 2003), Internet.
Будико М. Клімат. Яким він буде? // Наука життя й, 1979, № 4.
Лучков Б. Сонячне впливом геть земну погоду. Наукова сесія МіФі-2006 // Збірник наукових праць, т. 7, с.79.
Моїсеєв Н. Майбутнє планети та системний аналіз // Наука і життя, 1974 № 4.
Миколаїв Г. Клімат на зламі // Наука і життя, 1995 № 6.