Ким Померанец - Несчастья невских берегов. Из истории петербургских наводнений

Астрономические факторы – первые из естественных причин, к которым естественно (тавтология…) обратиться за объяснением колебаний погоды и климата. Самые наглядные астрономические факты – вращение Земли вокруг своей оси и вращение Земли вокруг Солнца – являются соответственно причинами суточной и сезонной изменчивости погоды. Но наше дневное светило – само по себе сложнейший объект, подверженный колебаниям и ответственный за многолетнюю изменчивость земных метеорологических условий. «И на солнце есть пятна!» – такое восклицание нередко приходится слышать в оправдание людских слабостей. Пятна на Солнце достаточно легко наблюдаются, их обнаружили еще в древности, а их непостоянство стало очевидным показателем сложной солнечной деятельности. По числу и характеру пятен стали судить об активности процессов на Солнце. Вошел в обиход термин «солнечная активность» и возникла самостоятельная метеорологическая проблема «солнечно-земные связи в погоде и климате».

В поисках объяснений климатических колебаний было установлено, что периоды (циклы) потеплений близко совпадают с максимумом солнечных пятен (пик активности), а похолоданий – с минимумом. В среднем продолжительность цикла пятен оказалась равной 11 годам, изменяясь, впрочем, в довольно широких пределах: 8– 14 лет между соседними низшими значениями и 7– 17 лет между соседними пиками. Такие широкие диапазоны колебаний смещали 11-летнюю цикличность к другим значениям – 22 года, 80 лет, хотя эти циклы часто признавались самостоятельными. Важно лишь то, что колебания метеорологических условий в различных районах земного шара, засухи, наводнения, суровые зимы и другие опасные явления повторяются с подобной же цикличностью. Солнечную активность и ее изменчивость во многих исследованиях стали считать главной причиной колебаний погоды и климата. По солнечно-земным связям стали составлять долгосрочные прогнозы, приводились примеры их высокой оправдываемости. Однако более строгие подходы обнаружили неустойчивость связей и низкое качество многих предсказаний. Сейчас признано влияние солнечных процессов на земную атмосферу, но не раскрыт физический механизм такого влияния. Проблема солнечно-земных связей в погоде и климате, как и большинство метеорологических проблем, остается открытой.

Длительные колебания климата, включая даже происходившие в прошлые эпохи истории Земли, были вызваны астрономическими причинами другого происхождения. В пределах многих сотен и тысяч лет не оставались постоянными параметры земной орбиты, расстояния от Земли до Солнца, положение земной оси, угол ее наклона к Солнцу. Все эти колебания изменяли количество солнечной энергии поступавшей к земной поверхности. Соответственно наша планета переживала различные климатические эпохи – потепления, оледенения, понижения и повышения уровня Мирового океана и другие. Долгопериодные астрономические факторы продолжают свое воздействие на земные явления, которые в далеком будущем могут по-разному повлиять на существование человечества. Но в обозримом будущем астрономические факторы представляются вполне устойчивыми, можно даже сказать незыблемыми…

Колебания погоды и климата зависят не только от вселенских астрономических причин. Есть причины более близкие, связанные со свойствами собственно Земли как планеты. Эти причины называют геофизическими. Размеры Земли, ее масса и строение, характер земной поверхности, скорость вращения вокруг своей оси и вокруг Солнца – все эти факторы влияют на погоду и климат. Некоторые из них уже обсуждались. Заметим, кстати, что по некоторым данным в последние 30—40 лет наблюдается ускорение вращения Земли. Можно добавить, что на атмосферные процессы влияют и далекие, на первый взгляд, геофизические факторы. Например – внутренняя энергия Земли, расположение вулканов, движение литосферных плит и дрейф континентов, положение магнитных полюсов. Все эти – есть еще и другие – факторы чрезвычайно интересны, они активно изучаются геофизиками различных специализаций, и ни один из них не исследован полностью. А главное – их влияние на наблюдаемые колебания погоды и климата все же второстепенны.

Рассмотрев далекие астрономические и более близкие геофизические причины колебаний климата, обратимся к причинам, находящимся совсем рядом, точнее даже – внутри самой атмосферы, которые являются главными и определяющими климатический режим и его изменчивость. Их называют циркуляционными причинами (или факторами) колебаний климата. Общая циркуляция атмосферы, о которой уже упоминалось, это система воздушных течений над земным шаром, круговорот воздушных масс над планетой Земля. Общая циркуляция совместно с непосредственно поступающей на земную поверхность солнечной энергией формируют климат. Общая циркуляция перераспределяет тепло по планете, создает неравномерности теплового режима и региональные аномалии погоды и климата. Очень важно, что общая циркуляция атмосферы поддается – в отличие от большинства астрономических и геофизических факторов – прямым непосредственным аэрологическим измерениям путем радиозондирования (вспомним Павла Александровича Молчанова – изобретателя радиозонда). К сожалению, такими измерениями охвачено не более 20% поверхности Земли. В океанах и труднодоступных районах суши регулярные наблюдения практически не производятся, но большие надежды возлагаются на спутниковую метеорологию.

Метеорологи установили множество ситуаций, когда при достаточно устойчивом потеплении возникали экстремальные холода и напротив – при похолоданиях в отдельных районах наступало тепло. Например, жестокая зима 1941—1942 гг. у нас и в северной Европе случилась в период максимального потепления в северном полушарии. Преобладание западного переноса воздушных масс в 1920-е гг. вызвало аномально мягкие зимы на европейском континенте. Жаркие летние сезоны в 1970-х гг. объяснялись антициклоническими типами циркуляции над западной и центральной Европой. При пониженной активности атмосферной циркуляции наблюдались холодные зимы, при повышенной – теплеет в Арктике, усиливается вынос льдов, облегчаются навигации. За последние 20 лет над европейской территорией России отмечена перестройка приземных атмосферных потоков: сократилась повторяемость западного переноса. Все эти примеры свидетельствуют о необходимости тщательного учета особенностей общей циркуляции атмосферы для понимания климатических колебаний.

Астрономическими, геофизическими и циркуляционными факторами исчерпываются естественные причины колебаний погоды и климата. Обратимся к фактору человеческому, по научному – антропогенному.