Юрий Иванов - На суше и на море. 1974. Выпуск 14

После тою как в сосудах установилось равновесие, добавим в сосуд «атмосфера») столько же воды, сколько там ее было. Если говорить о природных условиях, пусть это будет экстремальный случай — катастрофически мощный выброс в атмосферу СО 2при извержении гигантского вулкана. Как ответит модель на такое мощное однократное возмущение? Из сосуда «атмосфера» избыток воды начнет поступать в сосуд «океан». Скорость перетекания зависит от разности уровней воды в сосудах и сечения трубки, соединяющей сосуды. Через некоторое время уровень воды в сосуде «атмосфера» заметно понизится, но, поскольку в сосуде «океан» воды в сто раз больше, мы почти не заметим повышения уровня в сосуде «океан». Но скорость перетекания воды тем больше, чем выше уровень воды в сосуде. Поэтому даже это незаметное для глаза повышение уровня воды в сосуде «океан» приведет к ускорению оттока воды из него через каналы, связанные с фотосинтезом и отложением известняка. Со временем, несмотря на вызванное нами мощное возмущение, уровни воды в сосудах «атмосфера» и «океан» займут то же самое положение, что и раньше. Если, наоборот, мы отчерпнем из сосуда «атмосфера» какое-то количество воды, все повторится, но в обратной последовательности. Результат окажется тот же. Эту способность возвращаться в исходное стационарное состояние после любого однократного возмущения называют эквифинальностью («экви» — одинаковый, «финал» — конец). По принципу эквифинальности происходит саморегуляция всех систем, открытых для обмена с окружающей средой. В этом отношении океан напоминает живую клетку.

На модели весь этот процесс регулирования содержания СО 2можно воспроизвести за несколько минут. В природе восстановление уровня углекислоты в атмосфере после возмущений занимает много лет и потому может не успеть предотвратить климатические изменения. Недавно ученые довольно точно вычислили скорость обмена углекислым газом между атмосферой и поверхностным слоем океана. Оказалось, что за год около ста миллиардов тонн атмосферного СО 2растворяется в море — это в десять раз больше, чем образуется углекислоты при сжигании всех видов топлива. Но поступление газа из верхнего сравнительно тонкого слоя океана в его глубинные воды происходит медленно. Поэтому способность океана своевременно регулировать концентрацию углекислого газа в атмосфере не беспредельна, она определяется наиболее медленным процессом — погружением и перемешиванием океанских вод.

Означает ли все это, что климат нашей планеты обязательно изменится при достаточно большом поступлении СО 2в атмосферу? Пример с прогнозом переселения африканских животных в Европу свидетельствует о том, как неосторожно делать какие-либо предсказания на основании лишь одного фактора. Деятельность человека вызывает многосторонние изменения в природных условиях. Некоторые из них «работают» на потепление климата, другие, наоборот, на похолодание. Например, сжигание топлива вызывает не только образование углекислого хаза, но и запыление атмосферы. А это препятствует проникновению солнечной радиации к поверхности Земли.

На протяжении миллионов лет в природном круговороте углерода существовали геохимические тупики — отложения его в виде известняка, нефти, угля. В эти тупики из атмосферы непрерывно перекачивается и перекачивается углекислый газ, и сейчас в активном обращении находится только сотая доля элемента жизни — углерода. Подавляющая его часть захоронена в кладовых природы. Но углеродный голод не угрожает биосфере: благодаря промышленной деятельности человека все большее количество захороненного углерода возвращается в круговорот в виде СО 2.

Способность океана регулировать количество углекислого газа в атмосфере хоть и велика, но, как мы видели, имеет определенные пределы. Поэтому, решая проблемы сохранения существующего равновесия в природе, надо всесторонне учитывать роль океана в парниковом эффекте атмосферы.

Схемы выполнены автором

Внимание ученых давно привлекали гигантские ледниковые покровы Гренландии и Антарктиды. Однако еще десять — пятнадцать лет назад наши знания о них были весьма скудными. Было известно, что они представляют собой многокилометровую толщу льда, наиболее массивную в центральных областях и постепенно утончающуюся к периферии. Под действием собственной тяжести лед растекается по радиусам из центральной области к краям ледникового щита. По всей поверхности ледового покрова идет непрерывное накопление осадков, выпадающих в виде снега и изморози. В той или иной степени они компенсируют убыль льда в центральных областях из-за его растекания. Растекающийся к периферии по радиусам лед доходит до отвесно обрывающихся в море краев ледяного континента, откалывается и уносится в море в виде айсбергов. Уменьшается ли, хотя бы в среднем, толщина и масса ледниковых покровов, то есть превышает ли расход льда в виде айсбергов приход его за счет выпадения осадков в различные периоды? Каковы условия движения льда и температурный режим в его толще? Ведь, несмотря на чрезвычайно низкую (до минус 60°) среднюю многолетнюю температуру в верхних слоях льда, она должна быть значительно выше в нижних его слоях. Известно, что температура в верхних слоях земных покровов почти линейно повышается с глубиной (примерно на 4–5° на каждые сто метров). Если температура льда тоже линейно растет, значит, на расстоянии около полутора тысяч метров от поверхности она уже будет равна температуре его плавления. Если это так, то при толщине льда до 4 тыс. м в центральных областях щита нижние его слои могут представлять собой громадную линзу воды под более чем тысячеметровым ледяным покровом. Первое бурение и измерение температуры, проведенное в 20-х годах в Гренландии, дали неожиданные результаты. Оказалось, что температура льда более глубоких слоев даже ниже, чем у поверхности. Что это? Ошибка в наблюдениях? Законсервированная средняя температура прошлых, более холодных лет? Другие, еще не учтенные влияния и эффекты? Например, эффект переноса и захоронения снега, выпавшего в центральных, более высоких и холодных областях, в периферийные, сравнительно низкие и менее холодные? Подобные вопросы горячо обсуждались еще так недавно!

Чтобы однозначно ответить на них, нужно было пробурить хотя бы одну глубокую скважину в ледниковом щите. Мощные ледники, накапливающие лед в течение тысяч и тысяч лет, — это естественные хранители драгоценной информации о прошлом. Они могут дать сведения и о процессах глобального переноса атмосферы, и о климате прошлых эпох, включая данные об осадках, о составе атмосферы, ее запыленности.