Игорь Кароль - Парадоксы климата. Ледниковый период или обжигающий зной?

Приведенное ранее сравнение последствий истощения озонового слоя с бомбой замедленного действия в полной мере применимо и к последствиям глобального потепления. Именно отложенность «исполнения приговора» позволяет до поры до времени оппонентам антропогенной версии вальяжно защищать «суверенное право» бесконтрольного загрязнения окружающей среды (в том числе и парниковыми газами), оправдывая его неизбежной платой за цивилизацию. Однако еще Жан Жак Руссо утверждал, что «закон необходимости с ранней поры учит человека делать то, что ему не нравится, дабы предотвратить зло, которое еще больше пришлось бы ему не по вкусу».

Итак, можно заключить, что изменения климатической системы во времени и пространстве происходят при совместном действии антропогенных (т. е. возникших в результате различных аспектов человеческой деятельности) и естественных климатоформирующих факторов.

На рис. 15 цв. вклейки представлены графики изменений с широтой среднегодовых потоков излучения – солнечного, поглощенного системой «Земля – атмосфера», и длинноволнового теплового, уходящего в космос с верхней границы атмосферы, а также разность этих потоков, называемая радиационным балансом этой системы. Видно, что в зоне примерно 40° с. ш. – 40° ю. ш. радиационный баланс в среднем положителен, т. е. приход энергии от Солнца выше, чем ее уход с длинноволновой радиацией, а вне данной зоны среднегодовой радиационный баланс отрицателен. При этом в зонах 15–70° обоих полушарий радиационный баланс меняет знак с плюса летом на минус зимой, а полярные зоны выше 70° постоянно имеют отрицательный баланс.

Такая неоднородность распределения радиации порождает перенос тепла (энергии) от тропиков к полюсам ( меридиональная циркуляция ), способствующий пространственному выравниванию радиационного баланса. Этот перенос осуществляется движениями воздуха в атмосфере и воды в океанах, главным образом, – в Атлантическом и Тихом. При этом вклады атмосферы и океанов в перенос примерно одинаковы. В то же время на движущиеся массы воздуха и воды на вращающейся Земле действует сила Кориолиса, которая направляет эти массы вдоль кругов широты, образуя зональные потоки ( зональная циркуляция ) воздуха с запада на восток в тропосфере вне тропиков.

Конечно же, перенос воздуха в атмосфере происходит не только вдоль параллелей и меридианов. В нижней части тропической тропосферы (до уровня 8–12 км) существует система пассатов – постоянных ветров (в англ. языке они имеют «говорящее» название – «торговые» (trade winds)), дующих с северо-востока на юго-запад в северном и с юговостока на северо-запад в южном полушариях. Действующие также в тропической зоне муссоны , особенно развитые над южной Азией, представляют собой устойчивые сезонные ветры, меняющие направление на противоположное при переходе от зимы к лету или обратно. В зональных потоках вне тропиков существуют так называемые планетарные волны ( волны Россби ), длина и амплитуда которых в атмосфере достигают нескольких тысяч километров, образующиеся и разрушающиеся за несколько суток (иногда недель). Картину дополняют и усложняют ветры «местного значения», такие, например, как мистраль – северный или северо-западный холодный ветер, дующий с гор в южной Франции, или байкальский баргузин .

Вообще именно «географические» факторы зачастую формируют региональный и местный климат. На распределение температуры в пространстве, ее сезонные изменения и на формирование осадков сильно влияет земной рельеф, в первую очередь расположение материков и океанов, крупные горные системы и т. д.

Например, воздушная масса, несущая много влаги, испарившейся с поверхности океана, выносится зональным потоком на материк и поднимается по склону горного хребта. Водяной пар в этой массе, поднимаясь, охлаждается, конденсируется и выпадает в виде осадков. По мере удаления от океана (и морей) осадков выпадает меньше, климат становится более «континентальным», сухим с холодной зимой и жарким летом.

В итоге взаимодействия всех этих естественных факторов получается наблюдаемая картина климата. Антропогенные факторы, вызывающие изменения климата, воздействуют в основном на описанный выше радиационный режим атмосферы или на режим испарения с подстилающей поверхности.

Формирующие глобальный и региональный климат множество естественных и антропогенных факторов образуют разветвленную систему их взаимодействий с петлями положительных и отрицательных обратных связей.

Одной из самых сильных таких связей является связь «температура – альбедо»: при повышении температуры нижней атмосферы тают снега и льды, в результате чего альбедо уменьшается, а значит, растет доля солнечного излучения, поглощенного поверхностью; она нагревается и увеличивает температуру нижней атмосферы, образуя таким образом положительную обратную связь. Эта связь играет очень важную роль в современном глобальном потеплении климата.

Некоторые обратные связи в климатических факторах ведут себя не одинаково при разных условиях: так, потепление нижней атмосферы, увеличение ее влагосодержания приводят к росту балла (количества) облаков. Если это плотная (слоистая) облачность, она отражает солнечную радиацию и меньшее количество ее энергии поступает на подстилающую поверхность, которая соответственно охлаждается, – имеет место отрицательная обратная связь. Однако при росте балла облаков верхнего яруса, которые пропускают солнечную радиацию почти без задержки, но хорошо поглощают и переизлучают вниз и вверх тепловую, длинноволновую радиацию, поток суммарного излучения к подстилающей поверхности увеличивается, она разогревается, и имеет место положительная обратная связь.

Итак, круг процессов, способных зримо повлиять на климат Земли, очерчен. Процессы эти очень разные по своей природе, масштабам и степени воздействия на климат. Чтобы каким-то образом их систематизировать, выстроив в порядке значимости, нужен универсальный критерий. Требования к такому критерию очевидны. Он должен быть способным «приводить к единому знаменателю» самые разнородные явления и процессы. В то же время отличаться простотой и наглядностью, поскольку пользоваться им предстоит не только специалистам, но и всем заинтересованным лицам: политикам, бизнесменам, экономистам, журналистам. И все это должно быть сосредоточено «в одном флаконе», то есть в одной характеристике, имеющей ясный физический смысл. За последние 20 лет на эту роль пробовался добрый десяток индексов. Ни один из них, надо признать, до конца не удовлетворяет всем вышеперечисленным условиям, хотя каждый имеет свои преимущества перед «соперниками» и бывает удобен в том или ином направлении исследований. И все же в этом конкурсе побеждает радиационный форсинг (от англ. forcing – воздействие) – чаще других цитируемый в научной периодике и, следовательно, самый популярный индекс.