Сара Драй - Воды мира. Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты

Стремление понять роль океана как важнейшей составляющей глобальной климатической системы совпало по времени с появлением возможности наблюдать Землю – и океан – из космоса. Океанографы мечтали об этом с 1960 г., когда с помощью метеорологических спутников «Тирос» удалось получить первые снимки облачного покрова. Если бы спутники смогли предоставить достаточно точные измерения высоты морской поверхности (с точностью до 50 см), это дало бы возможность правильно отобразить на карте местоположение морских течений, поскольку они теплее окружающей их воды и выступают на поверхности океана. Пятнадцать лет спустя то, что некогда казалось научной фантастикой, стало реальностью. В 1975 г. спутник «Геос-3» предоставил первое полное изображение геоида океана – неровной поверхности, соответствующей среднему уровню вод Мирового океана, которую тот имел бы в том случае, если бы находился только под переменным воздействием земной гравитации и не подвергался воздействию приливов, волн и других факторов. Чтобы убедиться в точности данных «Геоса-3», ученые использовали их для поиска так называемого ринга с холодным центром (вихря), сравнив с данными, полученными с помощью измерительных буйковых станций в океане, самолетов в небе и инфракрасных (а не альтиметрических) спутниковых систем из космоса [307] Erik Conway, «Drowning in Data: Satellite Oceanography and Information Overload in the Earth Sciences,» Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 37, no. 1 (2006): 134. . В 1978 г. специальные океанографические спутники «Сиасат» предоставили еще более высокоточные данные о топографии поверхности океана, которые обнаруживали присутствие Гольфстрима [308] Wunsch, «Towards,» 186–187. .

Новое ви́дение Мирового океана рождалось благодаря снимкам из космоса и климатическим моделям, которые с развитием вычислительных технологий становились все точнее за счет того, что размеры ячеек расчетной сетки, опутывавшей планету, постепенно уменьшались. Эти модели обещали открыть доступ к новому источнику глобальных знаний, основанному на физических уравнениях, имитировавших поведение реальной воды. Но без данных об океане, на которых можно было бы проверить и откалибровать эти модели, последние не могли приблизиться к реальности. В отличие от плюшевого зайца [309] Здесь автор имеет в виду повесть для детей Марджери Уильямс «Плюшевый заяц, или Как игрушки становятся настоящими». – Прим. пер. , модели, чтобы стать настоящими, требовали не любви, а данных [310] «Было очевидно, что численные модели океана превзойдут любые наблюдательные возможности для их тестирования». См.: Wunsch, «Towards,» 187. .

В том же году, когда Стоммел стал председателем Комитета по изучению взаимодействия океана и атмосферы, в Майами состоялась первая встреча новой группы под названием Комитет по климатическим изменениям и океану. Вопрос о роли океана в формировании глобального климата становился все более актуальным по мере того, как ученые постепенно приходили к понимаю: климат Земли представляет собой глобальную и взаимосвязанную систему, и океан – критически важная ее составляющая. На встрече в Майами Карл Вунш заявил, что для лучшего понимания вклада океана в формирование климата было бы неплохо по крайней мере попытаться собрать данные о его глобальной циркуляции [311] Geoff Holland and David Pugh, Troubled Waters: Ocean Science and Governance (Cambridge: Cambridge University Press, 2010), 107–108. . Так возникла почва для нового проекта, впервые объединившего две группы исследователей, чьи судьбы впредь будут тесно переплетены [312] «Пришло время вновь обратиться к крупномасштабной океанографии после тех процессно-ориентированных исследований, на которых было сосредоточено внимание океанографов в последние десятилетия». См.: John Mason and R. W. Stewart, World Climate Research Programme, WOCE Scientific Steering Group, Scientific Plan for the World Ocean irculation Experiment, WCRP Publications Series No. 6, WMO/TD – No. 122, July 1986. . Этими двумя группами стали океанографы, изучающие океаническую циркуляцию как проблему динамики океана, и новое поколение климатологов (которые до некоторой степени унаследовали озабоченность своих предшественников средними температурами), стремившихся понять, какие отношения связывают океан и атмосферу с точки зрения поглощения антропогенного углекислого газа [313] J. D. Woods, «The World Ocean Circulation Experiment,» Nature 314, no. 11 (April 1985): 509. .

Подобно MODE, новый проект задумывался как эксперимент – Всемирный эксперимент по изучению циркуляции Мирового океана (World Ocean Circulation Experiment, WOCE). И как и MODE, он должен был ответить на конкретный, хотя и глобальный, вопрос: какова природа циркуляции Мирового океана? Масштабы этого вопроса порождали еще один – касательно природы самого проекта: действительно ли WOCE мог быть осуществлен как эксперимент, если понимать под экспериментом сфокусированное во времени и на процессе единичное событие? Или же, чтобы хоть как-то приблизиться к ответу на какой бы то ни было вопрос о Мировом океане, требовались усилия такого масштаба, что WOCE был обречен стать новомодной версией старомодных гидрографических съемок, богатых на наблюдения и бедных на теории?

Стоммел предпочел держаться подальше от WOCE. Масштабность этого проекта пугала его, хотя он всегда приветствовал тесное сотрудничество между теоретиками, разработчиками моделей и наблюдателями и подчеркивал его необходимость. В случае MODE масштаб проекта был, по его мнению, оптимален. Что же касалось более грандиозных программ, таких как WOCE, он опасался, что взаимодействие между исследователями заметно формализуется. Чем масштабнее концепция, тем больше нужно наблюдений – и тем сложнее организация. Стоммел признавал, что формат проекта MODE, который, по его выражению, был реализован «вольным сообществом независимых людей, решивших временно объединиться, чтобы построить сарай соседу», не годится для проверки более масштабных идей, отнимающей больше времени. «Если вы хотите участвовать в одном из таких долгосрочных и крупномасштабных проектов, вы, по сути, должны стать штатным сотрудником строительной компании. А большинство из нас это не очень-то привлекает. Мы немного боимся тех долгосрочных обязательств, которые обычно связаны с такими программами» [314] Henry Stommel, «Numerical Models of Ocean Circulation,» in proceedings of a symposium held at Durham, NH, 17–20 October 1972, National Academy of Sciences, Washington, DC, 1975, in Stommel, Collected , I-202. .

С первых этапов планирования проекта WOCE и до полного завершения анализа собранных им данных прошло около 30 лет. В процессе этого WOCE способствовал трансформации океанографии. В 1985 г. была высказана надежда, что этот проект «обеспечит первое всеобъемлющее глобальное видение океана как элемента планетарной климатической системы… поскольку главной движущей силой программы WOCE является признание того, что прогнозирование климатических изменений на десятилетнем интервале будет зависеть от точного расчета изменений в крупномасштабной циркуляции тепла, пресной воды и химических элементов в океанах» [315] Woods, «The World,» 501. . Проект выполнил эту задачу, позволив получить упрощенную, но функциональную количественную оценку роли океана в переносе тепла, которая могла быть объединена с такой же оценкой атмосферы для создания модели климатической системы Земли в глобальном масштабе.